【題目】鈦合金在國防、醫(yī)用器材領(lǐng)域有重要應用,某研究小組利用鈦鐵礦[主要成分偏鈦酸亞鐵(FeTiO3),含SiO2、FeO 雜質(zhì)]制取TiCl4,然后進一步制備金屬鈦,流程如下∶

已知∶

a.發(fā)生的主要反應方程式如下∶

FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4

H2TiO3TiO2+H2O

b.部分物質(zhì)的性質(zhì)∶

TiCl4

SiCl4

FeCl3

TiO2

沸點/°C

136.4

57.6

315

/

其它性質(zhì)

極易水解

/

/

不溶于水

請回答∶

(1)步驟II抽濾時選用了玻璃砂漏斗,請說明選擇的理由______。

(2)步驟III為了除去浸取液中的鐵元素雜質(zhì)并回收FeSO47H2O。往浸取液中加入鐵粉至溶液中的Fe3+完全轉(zhuǎn)化,然后抽濾,濾液用冰鹽水快速冷卻至FeSO47H2O結(jié)晶析出,再次抽濾并洗滌。下列說法正確的是____。

A.雜質(zhì)Fe3+可能是在實驗過程中氧化生成的

B.再次抽濾獲得的濾液中的溶質(zhì)是TiOSO4FeSO4

C.利用冰鹽水快速冷卻有利于形成較大的晶體顆粒

D.再次抽濾后的洗滌應選用蒸餾水進行多次洗滌

(3)步驟IV包括鈦鹽的水解、產(chǎn)物的分離和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。操作步驟如下∶取一部分步驟III獲得的濾液_________________________________抽濾得偏鈦酸(H2TiO3),將偏鈦酸在坩堝中加熱得到二氧化鈦(TiO2)。

①將下列操作按合理順序填入以上空格。

a.靜置沉降后,用傾析法除去上層水;

b.逐滴加入到沸水中并不停攪拌,繼續(xù)煮沸約10 min

c.用熱的稀硫酸洗滌沉淀2~3次,然后用熱水洗滌沉淀;

d.慢慢加入其余全部濾液,繼續(xù)煮沸約30 min (過程中適當補充水至原體積);

②寫出操作c中用熱水洗滌沉淀的具體過程_____。

(4)①另一種生產(chǎn)TiCl4的方法是用天然TiO2晶體為原料,利用步驟V的反應原理獲得TiCl4.。產(chǎn)品中含有SiCl4、FeCl3等雜質(zhì),可通過精餾的方法獲得高純TiCl4,以下說法正確的是______

A.收集TiCl4時,儀器a中的溫度應控制為136.4°C

B. b處溫度計的水銀球的上沿和支管口的下沿齊平

C.精餾結(jié)束時留在圓底燒瓶中的主要成分是FeCl3Si

D.裝置c中的冷凝水應該下口進、上口出

E.可以用水浴加熱的方法精餾獲得TiCl4

d處裝有堿石灰的干燥管,作用是________。

【答案】強酸性溶液會腐蝕濾紙 AB b d a c 向燒杯中注入熱水,充分攪拌后使固體沉降,用傾析法將清液倒出,重復2~3次直至洗凈。 BD 防止空氣中的水蒸氣進入裝置。

【解析】

鈦鐵礦與濃硫酸加熱條件下發(fā)生反應生成TiOSO4、FeSO4,發(fā)生反應為:FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O,用多次抽濾的方法將不溶于酸的雜質(zhì)除去,抽濾過程中加入鐵粉為保證Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+,濾液為TiOSO4和硫酸亞鐵,加熱條件下可使TiOSO4水解生成H2TiO3固體和硫酸,發(fā)生反應為:TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4,得到的H2TiO3沉淀經(jīng)過濾并洗滌、干燥、煅燒得到TiO2,TiO2CCl2反應得到TiCl4,據(jù)此分析解答。

(1)鈦鐵礦石酸溶過程中使用的是濃硫酸,濃硫酸具有強酸性,會腐蝕濾紙,則步驟II抽濾時選用了玻璃砂漏斗;

(2)A.鈦鐵礦主要成分為偏鈦酸亞鐵(FeTiO3),含SiO2、FeO雜質(zhì),鐵元素都是以+2價形式存在,酸浸時發(fā)生反應為:FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O,使用濃硫酸具有強氧化性,可使鈦鐵礦石中的二價鐵氧化為三價鐵,則雜質(zhì)Fe3+是在實驗過程中氧化生成的,故A正確;

B.根據(jù)分析,再次抽濾過程中加入了鐵粉,鐵粉可將濾液中的三價鐵還原為二價鐵,則獲得的濾液中的溶質(zhì)是TiOSO4FeSO4

C.利用冰鹽水快速冷卻的目的是降低FeSO47H2O的溶解度,使其從溶液中分離出來,故C錯誤;

D.為減少FeSO47H2O的溶解,再次抽濾后的洗滌應選用冰水進行多次洗滌,故D錯誤;

答案選AB。

(3)步驟IV包括鈦鹽的水解、產(chǎn)物的分離和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,主要目的是獲得偏鈦酸,將偏鈦酸在坩堝中加熱得到二氧化鈦(TiO2)。操作步驟為∶取一部分步驟III獲得的濾液,逐滴加入到沸水中并不停攪拌,繼續(xù)煮沸約10 min,慢慢加入其余全部濾液,繼續(xù)煮沸約30 min (過程中適當補充水至原體積),靜置沉降后,用傾析法除去上層水,用熱的稀硫酸洗滌沉淀2~3次,然后用熱水洗滌沉淀,經(jīng)過抽濾得偏鈦酸(H2TiO3),將偏鈦酸在坩堝中加熱得到二氧化鈦(TiO2),則操作順序為bd、a、c

②操作c中用熱水洗滌沉淀的具體過程為:向燒杯中注入熱水,充分攪拌后使固體沉降,用傾析法將清液倒出,重復2~3次直至洗凈;

(4)A.根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,SiCl4、FeCl3等雜質(zhì)的沸點分別為57.6°C 315°C,TiCl4的沸點為136.4°C,收集TiCl4時,儀器a中的溫度應控制為低于315°C即可,故A錯誤;

B. b處溫度計測量的是蒸餾出來的蒸汽的溫度,則水銀球的上沿和支管口的下沿平齊才能較為準確的測定蒸汽溫度,控制蒸餾的溫度,故B正確;

C.根據(jù)A選項分析可知,精餾結(jié)束時留在圓底燒瓶中的主要成分是FeCl3SiCl4

D.冷凝水的方向應與蒸汽的流動方向相反,則裝置c中的冷凝水應該下口進、上口出,故D正確;

ETiCl4的沸點為136.4°C,用水浴加熱的方法,溫度最高為100度,達不到TiCl4的沸點,不能精餾獲得TiCl4,故E錯誤;

答案選BD;

②根據(jù)題給信息,TiCl4極易水解,d處裝有堿石灰的干燥管,作用是防止空氣中的水蒸氣進入裝置,避免精餾獲得TiCl4發(fā)生水解。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某研究小組按下列路線合成藥物氨魯米特。

①AB為取代反應,B的化學式為C10H8N2O4,BC是乙基化反應。

②CD的反應包括水解、脫去羧基(CO2 )兩步反應。

請回答:

(1)化合物A的結(jié)構(gòu)簡式________。

(2)下列說法不正確的是________

A.化合物B能發(fā)生加成反應 B.化合物C能發(fā)生消去反應 C.化合物G具有堿性且在酸性條件下能水解生成CO2 D.氨魯米特的分子式是C13H16N2O2

(3)設計化合物A轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>的合成路線(用流程圖表示,試劑任選)________

(4)寫出E→F的化學方程式________。

(5)寫出化合物D可能的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式________,須同時符合:1H-NMR譜表明分子中有4種氫原子,IR譜顯示僅有苯環(huán)無其他環(huán)狀結(jié)構(gòu),含氨基-NH2該物質(zhì)能水解,且能發(fā)生銀鏡反應。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】同溫同壓下,等質(zhì)量的二氧化硫氣體和二氧化碳氣體相比較,下列敘述正確的是(

A. 體積比11B. 體積比1116

C. 分子個數(shù)比11D. 密度比1116

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】常溫下,在27.5 g水中溶解12.5 g CuSO45H2O,恰好達到飽和,該溶液密度為1.18 g·cm-3,求:

(1)該溶液中陰陽離子的總物質(zhì)的量._________________

(2)該溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度(保留二位小數(shù))。________________

(3)取出20.0 mL該溶液,加入足量BaOH2溶液,反應后可得到沉淀質(zhì)量多少克?(保留一位小數(shù))____________

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應:2A(g)B(g) 3C(g),若反應開始時充入2mol A2mol B,達平衡后A的體積分數(shù)為a%。其他條件不變時,若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分數(shù)大于a%的是( )

A.1mol B1mol CB.2mol A、3mol B1mol HeHe不參加反應)

C.2mol CD.2mol A、3mol B3mol C

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于的說法,不正確的是

A.該物質(zhì)能發(fā)生加成、氧化、聚合等反應

B.該物質(zhì)苯環(huán)上的一氯取代有4種同分異構(gòu)體

C.該物質(zhì)在酸性條件下水解產(chǎn)物之一可用于合成阿司匹林

D.1mol該物質(zhì)與足量NaOH溶液反應,最多可消耗5molNaOH

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,已知∶CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g),下列說法不正確的是( 。

A.0.1 mol CH3OH中含共價鍵數(shù)為0.5NA

B.10.0g 質(zhì)量分數(shù)為32%CH3OH溶液與4.6g的鈉反應,產(chǎn)生H2分子數(shù)為0.1NA

C.1 mol CH3OH與足量的H2O反應,得到CO2分子數(shù)為NA

D.每消耗0.1 mol CH3OH時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.6NA

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】過硝酸鈉(NaNO4)能與水發(fā)生反應∶NaNO4+H2O= NaNO3+H2O2,下列說法不正確的是(  )

A.過硝酸鈉可用于殺菌消毒

B.過硝酸鈉中含有-O-O-結(jié)構(gòu)

C.過硝酸鈉具有強氧化性,沒有還原性

D.將過硝酸鈉加入酸性FeSO4溶液中發(fā)生的離子方程式∶

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】某同學為了探究原電池產(chǎn)生電流的過程,設計了如圖實驗。

(1)打開K,觀察到的現(xiàn)象為________________。

(2)關(guān)閉K,觀察到的現(xiàn)象是_________。此電池的負極的電極反應式為_____。

(3)關(guān)閉K,溶液中陽離子向_______(“Zn”“C”)極移動,外電路中,電子流動方向是________

查看答案和解析>>

同步練習冊答案