4.鈦及其合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐酸、堿腐蝕等優(yōu)良性能,被廣泛用于航天、航空、航海、石油、化工、醫(yī)藥等部門.由釩鈦磁鐵礦經(jīng)“選礦”得到的鈦鐵礦提取金屬鈦(海綿鈦)的主要工藝過程如下:

(1)鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3.控制電爐熔煉溫度(<1500K),用等物質(zhì)的量的碳還原出鐵,而鈦以二氧化鈦的形式進(jìn)入爐渣浮于熔融鐵之上,使鈦與鐵分離,鈦被富集.寫出相關(guān)反應(yīng):FeTiO3+C$\frac{\underline{\;<1500K\;}}{\;}$Fe+TiO2+CO.
(2)已知氯化反應(yīng)過程中會產(chǎn)生一種無色可燃性氣體,請寫出在1073-1273K下氯化反應(yīng)的化學(xué)方程式:2C+2Cl2+TiO2=$\frac{\underline{\;1073-1273K\;}}{\;}$2CO+TiCl4
(3)氯化得到的TiCl4中含有的VOCl3必須用高效精餾的方法除去.實(shí)際生產(chǎn)中常在409K下用Cu還原VOCl3,反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1:1,生成氯化亞銅和難溶于TiCl4的還原物,寫出此反應(yīng)方程式:Cu+VOCl3$\frac{\underline{\;409K\;}}{\;}$CuCl+VOCl2
(4)TiCl4的還原通常在800°C的條件下進(jìn)行,反應(yīng)過程中通入氬氣的目的是防止Mg在高溫下與空氣中O2、CO2等反應(yīng),試寫出從還原產(chǎn)物中分離出海綿鈦的步驟①加入過量的稀鹽酸②過濾③洗滌、干燥固體.
(5)電解法冶煉鈦的一種生產(chǎn)工藝是將TiO2與粉末與黏結(jié)劑混合后,壓制成電解陰極板,用石墨作陽極,熔融氧化鈣作電解質(zhì),電解過程中陽極生成O2和CO2氣體,破碎洗滌陰極板即得到電解鈦.試寫出陰極反應(yīng)方程式TiO2+4e-=Ti+2O2-

分析 鈦鐵礦在高溫條件下被碳還原,得到生鐵和高鈦渣(TiO2),高鈦渣與碳、氯氣高溫條件下生成TiCl4,TiCl4用鎂還原可知海綿鈦,
(1)FeTiO3高溫下與等物質(zhì)的量的碳還原出鐵同時生成二氧化鈦根據(jù)元素守恒和電子得失守恒書寫化學(xué)方程式;
(2)氯化反應(yīng)是碳、氯氣與二氧化鈦的反應(yīng),根據(jù)元素守恒可知,過程中會產(chǎn)生一種無色可燃性氣體應(yīng)為CO,據(jù)此書寫化學(xué)方程式;
(3)在409K下用Cu還原VOCl3,反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1:1,生成氯化亞銅和難溶于TiCl4的還原物應(yīng)為VOCl2,據(jù)此書寫反應(yīng)方程式;
(4)用Mg還原TiCl4制金屬鈦取過程中必須在1070K的溫度下進(jìn)行,而在此溫度下鎂、鈦都會與氧氣反應(yīng);金屬鈦中混有少量雜質(zhì)鎂,由題給信息知鈦的化學(xué)活性很小,僅能與氧氣等幾種物質(zhì)起反應(yīng),而與稀鹽酸或稀硫酸等不反應(yīng),據(jù)此答題;
(5)電解時,陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Ti,電極方程式為TiO2+4e-=Ti+2O2-,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極方程式為2O2-+4e-=O2,陽極生成O2,由于陽極材料為石墨,則氧氣和石墨反應(yīng)可生成CO2等,據(jù)此答題.

解答 解:鈦鐵礦在高溫條件下被碳還原,得到生鐵和高鈦渣(TiO2),高鈦渣與碳、氯氣高溫條件下生成TiCl4,TiCl4用鎂還原可知海綿鈦,
(1)FeTiO3高溫下與等物質(zhì)的量的碳還原出鐵同時生成二氧化鈦,反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeTiO3+C$\frac{\underline{\;<1500K\;}}{\;}$Fe+TiO2+CO,
故答案為:FeTiO3+C$\frac{\underline{\;<1500K\;}}{\;}$Fe+TiO2+CO;
(2)氯化反應(yīng)是碳、氯氣與二氧化鈦的反應(yīng),根據(jù)元素守恒可知,過程中會產(chǎn)生一種無色可燃性氣體應(yīng)為CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C+2Cl2+TiO2=$\frac{\underline{\;1073-1273K\;}}{\;}$2CO+TiCl4
故答案為:2C+2Cl2+TiO2=$\frac{\underline{\;1073-1273K\;}}{\;}$2CO+TiCl4;
(3)在409K下用Cu還原VOCl3,反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1:1,生成氯化亞銅和難溶于TiCl4的還原物應(yīng)為VOCl2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+VOCl3$\frac{\underline{\;409K\;}}{\;}$CuCl+VOCl2,
故答案為:Cu+VOCl3$\frac{\underline{\;409K\;}}{\;}$CuCl+VOCl2
(4)用Mg還原TiCl4制金屬鈦取過程中必須在1070K的溫度下進(jìn)行,而在此溫度下鎂、鈦都會與氧氣反應(yīng),所以反應(yīng)過程中通入氬氣的目的是防止Mg在高溫下與空氣中O2、CO2等反應(yīng),金屬鈦中混有少量雜質(zhì)鎂,由題給信息知鈦的化學(xué)活性很小,僅能與氧氣等幾種物質(zhì)起反應(yīng),而與稀鹽酸或稀硫酸等不反應(yīng),所以實(shí)驗(yàn)操作為①加入過量的稀鹽酸②過濾③洗滌、干燥固體,
故答案為:防止Mg在高溫下與空氣中O2、CO2等反應(yīng);①加入過量的稀鹽酸②過濾③洗滌、干燥固體;
(5)電解時,陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Ti,電極方程式為TiO2+4e-=Ti+2O2-,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極方程式為2O2-+4e-=O2,陽極生成O2,由于陽極材料為石墨,則氧氣和石墨反應(yīng)可生成CO2等,
故答案為:TiO2+4e-=Ti+2O2-

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾,為高考常見題型,難度中等,注意把握實(shí)驗(yàn)的基本原理和物質(zhì)的性質(zhì).

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

14.實(shí)驗(yàn)室用乙醇和必要的無機(jī)試劑制取1,2一二溴乙烷的裝置如圖,1,2一二溴乙烷的部分性質(zhì)如下表:
 常溫下顏色狀態(tài) 密度 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 溶解性
 無色液體 2.18g/cm3 9.79℃ 131.4℃ 不溶于水、一溶于醇、醚、丙酮
請回答下列問題:
(1)裝置A的燒瓶中裝入乙醇和濃硫酸的混合液后還需加入碎瓷片(或沸石).
(2)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時若裝置D中的導(dǎo)氣管發(fā)生堵塞,此時裝置B中可觀察到的現(xiàn)象為B中的水面下降,玻璃管中的水面上升甚至?xí)绯觯?br />(3)裝置C的試劑瓶中盛有10%的NaOH溶液,其作用是洗去乙烯中混有的少量SO2、CO2
(4)裝置D的試管中裝有液溴,實(shí)驗(yàn)開始后觀察到的主要現(xiàn)象是液體顏色變淺.
(5)開始反應(yīng)時向裝置D的燒杯中加入冰水,這是為了降溫,防止液溴揮發(fā).
(6)裝置E的作用是尾氣處理,吸收多余的Br2,防止污染環(huán)境.
(7)某學(xué)生使用46g乙醇在濃硫酸存在下與足量的液溴充分反應(yīng),最終得到1,2一二溴乙烷178.6g,則生成1,2一二溴乙烷的產(chǎn)率為95%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.分子式為C3H4Cl2且含有結(jié)構(gòu)的有機(jī)物的同分異構(gòu)體共有(不考慮立體異構(gòu))( 。
A.3種B.4種C.5種D.6種

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.25℃時,在①0.01mol/L的鹽酸,②pH=2的醋酸,③pH=12的氨水,④0.01mol/L的NaOH溶液4種溶液中,由水電離出的c(H+)的大小關(guān)系是(  )
A.②>①>④>③B.①=②=③=④C.②=③>①=④D.②<①<③<④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.S2C12是橡膠工業(yè)上常用的硫化劑,是一種金黃色液體.
已知:①S2C12不穩(wěn)定,進(jìn)一步氯化可得SCl2;②S2Cl2、SCl2都能與水反應(yīng),2S2Cl2+2H2O═3S↓+SO2↑+4HCl,3SCl2+4H2O═2S↓+H2SO4+6HCl;③幾種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)如表:
 物質(zhì)SSCl2S2Cl2
熔點(diǎn)/℃44559137
沸點(diǎn)/℃113-122-77
如圖是實(shí)驗(yàn)室中通過向熔融的單質(zhì)硫中通入少量氯氣制取S2Cl2的裝置(部分夾持、加熱裝置已略去).

(1)B裝置中儀器a的名稱蒸餾燒瓶.
(2)裝置的連接順序是(每個裝置只能使用一次)ACEBD.
(3)裝置D的作用是防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置B,吸收多余的氯氣.
(4)實(shí)驗(yàn)中先點(diǎn)燃A裝置酒精燈制取Cl2,當(dāng)當(dāng)E中充滿黃綠色的氣體時,說明排凈空氣,再點(diǎn)燃E處酒精燈.
(5)由實(shí)驗(yàn)粗產(chǎn)品獲得純凈的S2Cl2,需要進(jìn)行的操作是蒸餾,該操作的溫度范圍是59℃~137℃.
(6)請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明所得產(chǎn)品中是否含有雜質(zhì)SCl2取少量產(chǎn)品加入試管中,再加入適量蒸餾水,振蕩、靜置.取少量上層清夜,滴加氯化鋇溶液,若有白色沉淀生成,證明有S2Cl2,否則無S2Cl2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.鈦是航空、軍工、電力等領(lǐng)域的重要原料.工業(yè)上用鈦酸亞鐵(FeTiO3)冶煉鈦(Ti)的過程是:
①2FeTiO3+6C+7Cl2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl4+2FeCl3+6CO
②在氬氣環(huán)境中,2Mg+TiCl4$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl2
下列判斷不正確的是( 。
A.反應(yīng)②屬于置換反應(yīng)
B.反應(yīng)②中氯化物的總質(zhì)量保持不變
C.反應(yīng)①、②中鈦元素的化合價都改變
D.反應(yīng)②中,氬氣只作為保護(hù)氣并不參加反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列物質(zhì)提純的方法中,正確的是( 。
A.氯化銨溶液中含有少量的氯化鐵,加入氫氧化鈉溶液,過濾
B.用NaOH溶液除去CO中的少量CO2
C.將H2和O2混合氣體通過熾熱的CuO以除去氧氣中的氫氣
D.H2S氣體中含有水蒸氣,將混合氣體通過含有濃硫酸的洗氣瓶

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

13.PMAA是一種“智能型”高分子化合物,可用于生物制藥中大分子與小分子的分離.下列是以有機(jī)物A為起始反應(yīng)物合成PMAA的路線.

根據(jù)上述過程回答下列可題:
(1)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式:ACH2=C(CH3)-CH3,PMAA
(2)寫出反應(yīng)類型:①加成反應(yīng),②取代反應(yīng),③消去反應(yīng).
(3)寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式:$→_{△}^{濃硫酸}$CH2=C(CH3)-COOH+H2O.
(4)E在有濃硫酸和加熱條件下,還可能生成一種六元環(huán)狀化合物,其結(jié)構(gòu)簡式為

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

12.已知NaCl的摩爾質(zhì)量為Mg.mol-1,NaCl晶體的密度為ρg.cm-3,圖大正方體為NaCl晶體的最小重復(fù)單元(晶胞),其中頂點(diǎn)離子為8個晶胞所共有,晶胞中Na+與最鄰近的Cl-的核間距離為a cm,則阿伏加德羅常數(shù)的值可表示為(  )
A.2Ma3ρB.$\frac{M}{{a}^{3}ρ}$C.$\frac{2M}{{a}^{3}ρ}$D.$\frac{M}{2{a}^{3}ρ}$

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