【題目】TiO2在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有重要用途。
工業(yè)上用鈦鐵礦(主要成分是TiO2、少量FeO和Fe2O3)制備TiO2,再用TiO2制備TiCl4等產(chǎn)品的一種工藝流程如圖所示:
已知:TiO2+發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO2++(n+1)H2OTiO2·nH2O+2H+。
(1)硫酸與TiO2反應(yīng)的離子方程式是_________________________。
(2)由TiO2制取TiCl4時涉及的反應(yīng)有:
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g) ΔH1=-72 kJ·mol-1;
TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)
ΔH2=+38.8 kJ·mol-1;
C(s)+CO2(g)===2CO(g)
ΔH3=+282.8 kJ·mol-1。
①反應(yīng)C(s)+CO2(g)===2CO(g)在高溫下能夠自發(fā)進行的原因是____________________。
②反應(yīng)C(s)+O2(g)===CO2(g)的ΔH=________。
(3)向Ⅰ中加入鐵屑至浸出液顯紫色,此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應(yīng)發(fā)生:2Fe3++Fe===3Fe2+;2TiO2+(無色)+Fe+4H+===2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O;Ti3+(紫色)+Fe3++H2O===TiO2+(無色)+Fe2++2H+。
①結(jié)合信息判斷Fe3+、TiO2+、Fe2+的氧化性強弱關(guān)系:________>________>________。
②加入鐵屑的作用是_____________________。
(4)向Ⅱ中不斷通入高溫水蒸氣,維持溶液沸騰一段時間,析出水合二氧化鈦沉淀。請用化學(xué)平衡理論分析通入高溫水蒸氣的作用:_________________________。
(5)依據(jù)綠色化學(xué)理念,該工藝流程中存在的不足之處是_________________________(寫出一條即可)。
(6)工業(yè)上可通過電解TiO2來獲得Ti(同時產(chǎn)生O2):處理過的TiO2為陰極,石墨為陽極,熔融CaCl2為電解液,電解槽中加入炭塊。陰極反應(yīng)式為_____________________;
電解過程中需定期向電解槽中加入炭塊的原因是______________________。
【答案】
【解析】(1)根據(jù)Ⅰ中溶液的成分,鈦元素以TiO2+的形式存在,故硫酸與TiO2反應(yīng)生成TiO2+,離子方程式為TiO2+2H+===TiO2++H2O。(2)根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,ΔH>0,高溫下能夠自發(fā)進行的原因是該反應(yīng)為熵增反應(yīng)。將給出的3個反應(yīng)標為a、b、c,根據(jù)蓋斯定律由a-b-c可得C(s)+O2(g)===CO2(g)的ΔH=-393.6 kJ·mol-1。(3)①氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性,由第2個式子知氧化性TiO2+>Fe2+,由第3個式子知Fe3+>TiO2+,則有Fe3+>TiO2+>Fe2+。②向Ⅰ中加入鐵屑至浸出液顯紫色,根據(jù)離子的顏色可知溶液中含有Ti3+,由第3個式子可知Fe3+能將Ti3+氧化為TiO2+,故加入鐵屑作還原劑,將Fe3+還原為Fe2+,保護Fe2+不被氧化。(4)水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),通入高溫水蒸氣使體系的溫度升高,促進TiO2+的水解,溶液被稀釋,H+濃度降低,平衡正向移動,也促進TiO2+的水解。(5)根據(jù)工藝流程可看出生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了廢氣、廢液、廢渣,對環(huán)境有污染,不符合綠色化學(xué)思想。(6)熔融CaCl2為電解液,處理過的TiO2為陰極,TiO2得電子生成Ti;陽極反應(yīng)式為2O2--4e-===O2↑,石墨為陽極,碳單質(zhì)與陽極產(chǎn)生的氧氣反應(yīng)而不斷減少,需定期向電解槽中加入炭塊。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A. 表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式S(s)+O2(g)=SO3(g);ΔH=-315 kJ·mol-1
B. 表示中和熱的熱化學(xué)方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);ΔH=-57.3 kJ·mol-1
C. 表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式H2(g)+O2(g)=H2O(g);ΔH=-241.8 kJ·mol-1
D. 表示CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH=-566 kJ·mol-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將一定質(zhì)量的鎂、鋁合金投入一定濃度的100 mL鹽酸中,使合金全部溶解,向所得溶液中滴加5.00 mol/L的NaOH溶液至過量,生成沉淀的質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積的關(guān)系如圖所示。
試求:(1)原合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)。
(2)鹽酸的物質(zhì)的量濃度。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】“類推”這種思維方法在化學(xué)學(xué)習(xí)與研究中有時會產(chǎn)生錯誤結(jié)論,因此類推的結(jié)論最終要經(jīng)過實踐的檢驗,才能決定其正確與否,下列幾種類推結(jié)論中錯誤的是( )
①鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2;所有金屬與水反應(yīng)都生成堿和H2
②鐵露置在空氣中一段時間后就會生銹,性質(zhì)更活潑的鋁不能穩(wěn)定存在于空氣中
③Al(OH)3、Cu(OH)2受熱易分解,Fe(OH)3受熱也易分解
④不能用電解熔融 的AlCl3來制取金屬鋁;也不能用電解熔融的MgCl2來制取金屬鎂
A.①④ B.②④
C.①②④ D.①②③④
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【題目】在搪瓷和陶瓷器皿具表面的釉質(zhì)中含有極微量的Pb、Cd、Sb等有毒金屬鹽類,為防止中毒,不能長期盛放下列物質(zhì)的是
A. 食醋 B. 醬油 C. 蔗糖 D. 食鹽
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【題目】某化學(xué)課外小組用如圖裝置制取溴苯并證明苯和液溴發(fā)生的是取代反應(yīng)。先向分液漏斗中加入苯和液溴,再將混合液慢慢滴入反應(yīng)器A(A下端活塞關(guān)閉)中。
(1)寫出 A 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。
(2)實驗結(jié)束時,打開A下端的活塞,讓反應(yīng)液流入B中,充分振蕩,目的是__________,寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式____________。
(3)C中盛放 CCl4的作用是___________________。
(4)為證明苯和液溴發(fā)生的是取代反應(yīng),而不是加成反應(yīng),可向試管D中加入AgNO3溶液, 若產(chǎn)生淡黃色沉淀,則能證明。另一種驗證的方法是向試管D中加入___________,現(xiàn)象是_____________。
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【題目】已知A、B為單質(zhì),C為化合物,能實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的是( )
①若C溶于水后得到強堿溶液,則A可能是Na
②若C溶液遇Na2CO3放出CO2氣體,則A可能是H2
③若C溶液中滴加KSCN溶液顯紅色,則B可能為Fe
④若C溶液中滴加NaOH溶液有藍色沉淀生成,則B可能為Cu
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
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【題目】將一定質(zhì)量的鎂和鋁的混合物投入100mL鹽酸中,固體全部溶解后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaoH溶液的體積關(guān)系如下圖所示。 若不考慮金屬和鹽酸反應(yīng)時HCI的揮發(fā),則下列說法不正確的是( )
A.鎂和鋁的總質(zhì)量為9 g
B.鹽酸的物質(zhì)的量濃度為10 mol/L
C.NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為5 mol/L
D .生成的氫氣在標準狀況下的體積為11.2 L
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