1、四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料,由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:回答下列问题:(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。
该过程中有如下反应发生。
2Fe3++Fe === 3Fe2+2TiO2+(无色) +Fe+4H+=== 2Ti3+(紫色) +Fe2++2H2OTi3+(紫色) +Fe3++H2O ===TiO2+(无色) +Fe2++2H+(2)在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶,该分散质颗粒直径大小在_____________范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·n H2O用酸清洗除去其中的Fe (OH)3杂质,还可制得钛白粉。
已知25℃时,,该温度下反应Fe (OH)3+3H+Fe3++H2O的平衡常数K=_____________。
(4)已知:TiO2 (s) +2 Cl2 (g)=== TiCl4(l) +O2(g) △H=+140KJ·mol-1C(s) +O2(g)=== 2CO(g) △H=—221KJ·mol-1写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:_____________。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。
依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是_____________(只要求写出一项)。
(6)依据右表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4 ,可采用_____________方法。
2、某研究性学习小组为合成1-丁醇,查阅资料得知一条合成路线:CH3CH=CH2+CO+H2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH;CO的制备原理:HCOOH CO↑+H2O,并设计出原料气的制备装置(如图)。
请填写下列空白:⑴实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2-丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯,写出化学反应方程式:,。
⑵若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中a和b的作用分别是,。
c和d中盛装的试剂分别是,。
若用以上装置制备H2,气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是;在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。
⑶制丙烯时,还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是(填序号)。
①饱和Na2SO3溶液②酸性KMnO4溶液③石灰水④无水CuSO4⑤品红溶液⑷合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你认为应该采用的适宜反应条件是。
a.低温、高压、催化剂b.适当的温度、高压、催化剂c.常温、常压、催化剂d.适当的温度、常压、催化剂⑸正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1-丁醇粗品。
为纯化1-丁醇,该小组查阅文献得知:①R-CHO+NaHSO3(饱和)RCH(OH)SO3Na↓;②沸点:乙醚34℃,1-丁醇 118℃,并设计出如下提纯路线:粗品滤液有机层1-丁醇、乙醚纯品试剂1为,操作1为,操作2为,操作3为。
3、CuSO4·5H2O是铜的重要化合物,有着广泛的应用。
以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。
根据题意完成下列填空:⑴向含铜粉的稀硫酸中滴加浓硝酸,在铜粉溶解时可以观察到的实验现象:、。
⑵如果铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净,则制得的CuSO4·5H2O中可能存在的杂质是,除去这种杂质的实验操作称为。
⑶已知:CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+ Na2SO4称取0.1000 g提纯后的CuSO4·5H2O试样于锥形瓶中,加入0.1000 mol/L氢氧化钠溶液28.00 mL,反应完全后,过量的氢氧化钠用0.1000 mol/L盐酸滴定至终点,耗用盐酸20.16 mL,则0.1000 g该试样中含CuSO4·5H2O g。
⑷上述滴定中,滴定管在注入盐酸之前,先用蒸馏水洗净,再用。
在滴定中,准确读数应该是滴定管上蓝线所对应的刻度。
⑸如果采用重量法测定CuSO4·5H2O的含量,完成下列步骤:①②加水溶解③加氯化钡溶液,沉淀④过滤(其余步骤省略)在过滤前,需要检验是否沉淀完全,其操作是⑹如果1.040 g提纯后的试样中含CuSO4·5H2O的准确值为1.015 g,而实验测定结果是l.000 g 测定的相对误差为。
4、四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。
用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:w_w w. k#s5_u.c o*m请回答下列问题:w_w w. k#s5_u.c o*m(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。
(2)向滤液I中加入铁粉,发生反应的离子方程式为:_________________________、_______________________________________。
(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。
水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。
请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:_______________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________________(填化学式),减少废物排放。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:将556a kgA(摩尔质量为278 g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336b kg A和112c kg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料_______________________kg。
5、某化学兴趣小组用铝土矿(主要成分为A12 03,还含有Si02及铁的氧化物)提取氧化铝做冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:(1)实验室中制取CO2时,为了使反应随开随用、随关随停,应选用下图中的装置(填字母代号)。
(2)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有;洗涤沉淀的操作是(3)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。
现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式:此方案中所用药品的物质的量之比是:= 。
(4)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。
由此得出,铁元素的价态为+3的结论。
请指出该结论是否合理并说明理由。
6、某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2),并探究其实验式。
(1)按图连接好实验装置。
检查装置的气密性,方法是。
(2)反应过程中末端导管必须插入试管A的水中,目的是。
(3)制备氮化钙的操作步骤是:①打开活塞K并通入N2;②点燃酒精灯,进行反应;③反应结束后,;④拆除装置,取出产物。
(4)数据记录如下:①计算得到实验式Ca x N2,其中x= .②若通入的N2中混有少量O2,请比较x与3的大小,并给出判断依据:。
7、要提纯下列物质(括号内物质为杂质),实验操作最合理的是()A.CO2(SO2):通入盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶B.溴苯(Br2):加入KI溶液,充分反应后,弃去水溶液C.己烷(己烯):加入足量的溴水,充分振荡,静置分层后分离D.乙酸乙酯(苯酚):加入NaOH溶液,振荡、静置分层后,除去水层二、综合题评卷人得分(每空?分,共?分)8、臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。
(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是___________和_________.(填分子式)(2)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如题29表所示。
已知:O3的起始浓度为0.0216mol/L。
①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是___________.②在30°C、pH=4.0条件下,O3的分解速率为__________ mol/(L·min)。
③据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为______.(填字母代号) a.40°C、pH=3.0 b.10°C、pH=4.0 c.30°C、pH=7.0(3)O3 可由臭氧发生器(原理如题29图)电解稀硫酸制得。
①图中阴极为_____(填“A”或“B”),其电极反应式为_____.②若C处通入O 2 ,则A极的电极反应式为_____.③若C处不通入O2 ,D、E处分别收集到L 和有L气体(标准情况),则E处收集的气体中O3 所占的体积分数为_____.(忽略O 3 的分解)。
参考答案一、实验,探究题1、(1)使Fe3+还原为Fe2+;生成Ti3+保护Fe2+不被氧化。
(2)10-9~10-7m(或其它合理答案);(3)(4)TiO2 (s) +2C(s) +Cl2 (g)=== TiCl4(l) +2CO(g) △H=—81KJ·mol-1(5)蒸馏(或分馏或精馏)2、⑴Zn+2HCl ZnCl2+H2↑CH3CH=CH2↑+H2O⑵恒压防倒吸 NaOH溶液浓H2SO4分液漏斗、蒸馏烧瓶⑶④⑤①②③(或④⑤①③②)⑷b ⑸饱和NaHSO3溶液过滤萃取蒸馏解析:⑴制备氢气选用锌粒和稀盐酸,反应方程式见答案;制备丙烯选用2-丙醇和浓硫酸,反应方程式见答案。
⑵在题给装置中,a的作用保持分液漏斗和烧瓶内的气压相等,以保证分液漏斗内的液体能顺利加入烧瓶中;b主要是起安全瓶的作用,以防止倒吸;c为除去CO中的酸性气体,选用NaOH溶液,d为除去CO中的H2O,试剂选用浓硫酸;若用题给装置制备H2,则不需要酒精灯。
⑶检验丙烯和少量SO2、CO2及水蒸气组成的混合气体各成分时,应首先选④无水CuSO4检验水蒸气,然后用⑤品红溶液检验SO2,并用①饱和Na2SO3溶液除去SO2;然后用③石灰水检验CO2,用②酸性KMnO4溶液检验丙烯。
⑷题给合成正丁醛的反应为气体体积减小的放热反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,选b。