鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈦白(TiO2)是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦,我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。含有Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)制取TiO2的流程如下:

⑴ Ti的原子序數(shù)為22,Ti位于元素周期表中第_____周期,第______族。

⑵步驟①加鐵的目的是_________________________________________________;

步驟②冷卻的目的是_________________________________________________。

⑶ 上述制備TiO2的過程中,可以利用的副產(chǎn)物是___________;考慮成本和廢物綜合利用因素,廢液中應加入_________________處理。

⑷ 由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)Ti,涉及到的步驟為:

已知:

① C(s) + O2(g) == CO2(g);                △H = -393.5 KJ·mol-1

② 2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g);            △H =-566 KJ·mol-1

③ TiO2(s) + 2Cl2(g) == TiCl4(s) + O2(g);     △H = +141 KJ·mol-1

則TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)== TiCl4(s) + 2CO(g) 的△H = ____________。

反應TiCl4 + 2Mg == 2MgCl2 + Ti 在Ar氣氛中進行的理由是___________________。


【答案】

(1)4      IVB

(2)將Fe3+還原為Fe2+    析出(或分離、或得到)FeSO4·7H2O

(3)FeSO4·7H2O    石灰(或碳酸鈣、廢堿)

(4)-80 kJ·mol-1

     防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的O2(或CO2、N2)作用

【解析】本題是一道典型的無機物框圖制備題。不僅考查對基礎知識的掌握,還主要考查學科知識的綜合應用能力。

(1)由原子序數(shù)推斷元素在周期表中的位置,關鍵是熟悉元素周期表的結(jié)構,即各周期起止元素的原子序數(shù)、各族的相對位置等。Ti的原子序數(shù)為22,與熟悉的Ca(原子序數(shù)為20)相近,由Ca在元素周期表中的位置,分析推斷Ti位于第四周期,第ⅣB族。

(2)由框圖所示流程分析可知,要將TiO2+與Fe3+、Fe2+分離,需要先加入鐵粉將Fe3+還原為Fe2+,趁熱過濾除去殘渣,再將濾液冷卻使FeSO4·7H2O析出。

(3)制備TiO2過程中的副產(chǎn)物FeSO4·7H2O在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有較多的應用。在分離出H2TiO3的廢液中,還含有少量的TiO2+、Fe2+,可加入石灰(或碳酸鈣、廢堿)降低H+的濃度,使之轉(zhuǎn)化為沉淀析出,進行循環(huán)利用。

(4)反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關,而與具體的反應進行的途徑無關。將已知熱化學方程式相加減③+2×①-②得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)==TiCl4(s)+2CO(g),其ΔH=141 kJ·mol-1+2×(-393.5 kJ·mol-1)-(-566 kJ·mol-1)=-80 kJ·mol-1。因為在高溫下,Mg(Ti)與空氣中的O2(或CO2、N2)作用,所以用Mg還原TiCl4時要在惰性氣氛(Ar)中進行。


練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:


不能鑒別AgNO3、BaCl2、K2SO3和Mg(NO3)2四種溶液(不考慮他們間的相互反應)的試劑組是

A. 鹽酸、硫酸     B. 鹽酸、氫氧化鈉溶液

C. 氨水、硫酸     D. 氨水、氫氧化鈉溶液

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科目:高中化學 來源: 題型:


為了避免青銅器生成銅綠,以下方法正確的是

A  將青銅器放在銀質(zhì)托盤上                 

B  將青銅器保存在干燥的環(huán)境中

C  將青銅器保存在潮濕的空氣中            

D  在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜

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科目:高中化學 來源: 題型:


中學化學中幾種常見物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關系如下:

將D溶液滴入沸水中可得到以F為分散質(zhì)的紅褐色膠體。請回答下列問題:

(1)紅褐色膠體中F粒子直徑大小的范圍:________________。

(2)A、B、H的化學式:A________、B________、H________。

(3)①H2O2分子的電子式:________________。

   ②寫出C的酸性溶液與雙氧水反應的離子方程式:

_____________________________________________________________________。

(4)寫出鑒定E中陽離子的實驗方法和現(xiàn)象:__________________________________________

_____________________________________________________________________。

(5)在C溶液中加入與C等物質(zhì)的量的Na2O2,恰好使C轉(zhuǎn)化為F,寫出該反應的離子方程式:

_____________________________________________________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:


欲使0.1mol/L的NaHCO3溶液中c(H+)、c(CO32ˉ)、c(HCO3ˉ)都減少,其方法是 

A、通入二氧化碳氣體              B、加入氫氧化鈉固體

C、通入氯化氫氣體                D、加入飽和石灰水溶液

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科目:高中化學 來源: 題型:


為確定某鋁熱劑(含氧化鐵和鋁)的組成,分別進行下列實驗。

(1)若取a g樣品,向其中加入足量的NaOH溶液,測得生成的氣體(標準狀況,下同)體積為b L。

反應的化學方程式是__________________________________;樣品中鋁的質(zhì)量是_______________g。

(2)若取a g樣品將其點燃,恰好完全反應,該反應的化學方程式是:

_________________________,氧化鐵與鋁的質(zhì)量比是_____________。

(3)待(2)中反應產(chǎn)物冷卻后,加入足量鹽酸,測得生成的氣體體積為c L,該氣體與(1)中所得氣體的體積比cb=________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:


在氧化還原反應中,水作為氧化劑的是(    )。

    A.C+H2O CO+H2            B.3NO2+H2O==2HNO3+NO

C.2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑      D.2F2+2H2O==4HF+O2

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在鋼鐵的冶煉中,常用CO氣體通入紅熱的氧化鐵中,發(fā)生的反應是:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。請?zhí)羁眨?/p>

    (1)在上述反應中,________元素的化合價升高,則該元素的原子________電子,發(fā)生氧化反應;而________元素的化合價降低,則該元素的原子________電子,發(fā)生________反應。

    (2)該反應中________是氧化劑,發(fā)生了________反應;________是還原劑,發(fā)生了________反應。

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科目:高中化學 來源: 題型:


下列有關說法正確的是(     )

A.將0.2mol/L的NH3·H2O與0.1mol/L的HCl溶液等體積混合后PH >7,

則c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)

B.已知MgCO3的Ksp=6.82×10-6,則所有含有固體MgCO3的溶液中,都有

C(Mg2+)=C(CO32-) ,且C(Mg2+)·C(CO32-)==6.82×10-6 mol•L—1

C. 0.1mol/LNa2CO3與0.1mol/LNaHCO3溶液等體積混合:

     c(Na)=c(CO32)+c(HCO3)+c(H2CO3)

D.用惰性電極電解Na2SO4溶液,陽陰兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2:1

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