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图如下:
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+
2 TiO2+(无色)+ Fe + 4H+==== 2Ti3+(紫色)+ Fe2++2 H2O
Ti3+(紫色)+ Fe3++ H2O ==== TiO2+(无色)+ Fe2++2H+
加入铁屑的作用是 。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在
范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25°C时,Ksp[Fe(OH)3] =2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O的平衡常数K= 。
(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)====TiCl 4(l)+O2(g) ΔH=+140kJ·mol-1
2C(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TiCl 4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)依据表格信息,要精制含少量SiCl 4杂质的TiCl 4,可采用 方法。
TiCl4 | SiCl4 | |
熔点/℃ | -25.0 | -68.8 |
沸点/℃ | 136.4 | 57.6 |
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(12分)锰及化合物在现代工业及有极其重要的用途。
(1)MnO2是一种重要的无机功能材料,蕴藏在海底的丰富的锰结核矿的主要成分是MnO2,工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程如下图所示:
为提高硫酸淋洗效果,需要对富集后的矿石进行处理,处理的内容是_____________,步骤I中,试剂甲必须具有的性质是 。
a.氧化性 b.还原性 c.酸性
(2)步骤Ⅱ中,以NaClO3为氧化剂,当生成0.050 mol MnO2时,消耗0.10 mol·L-1 的NaClO3溶液200 mL ,该反应的离子方程式为__________________________。已知溶液B中的产物之一(Q)可循环用于上述生产,试写出A与NaOH反应的化学方程式_______________________,由于Q可循环利用,有人认为生产中不需要补充物质Q,你是否同意这种看法,理由是_______________。
(3)电解步骤I所得溶液也可得到MnO2,写出生成MnO2的电极反应_______________。
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(12分)某化学研究性小组采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)电解饱和食盐水一段时间,并通过实验测定产物的量来判断饱和食盐水的电解率。
饱和食盐水的电解率=(电解的氯化钠质量/总的氯化钠质量)×100%
甲方案:利用甲、乙装置测定饱和食盐水的电解率,
(1)若饱和食盐水中滴有酚酞,则电解过程中甲装置中的实验现象:__________________
(2)若洗气瓶a中盛放的为足量的氢氧化钠溶液,通过测定洗气瓶a在电解前后的质量变化来计算饱和食盐水的电解率,则正确的连接顺序为 连_______(填A、B、C、等导管口),则洗气瓶a中发生反应的离子方程式为___________________
乙方案:利用甲、丙装置测定饱和食盐水的电解率,
(3)对于乙方案,有同学提出有两种方法都可测得饱和食盐水的电解率,
Ⅰ.通过测定硬质玻璃管中氧化铜固体前后质量差来计算饱和食盐水的电解率
Ⅱ.通过测定丙装置中除硬质玻璃管外的某装置前后质量差来计算饱和食盐水的电解率
①.一同学认为可以在乙方案方法Ⅱ中的装置中添加一干燥装置防止外界空气中的水蒸气的干扰,则该干燥装置应与 口连接
a.A b.B c.D d.E
②.另一同学认为乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ测得的实验结论都不正确,你是否同意?请说明理由
丙方案:只利用甲装置测定饱和食盐水的电解率。
(4)若电解150mL饱和食盐水一段时间,测得溶液的为pH为14,求饱和食盐水的电解率
(假设电解前后溶液体积不变,饱和食盐水密度约为1.33 g/mL,溶解度为36.0g)。
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两个学习小组用图装置探究乙二酸(HOOC﹣COOH)受热分解的部分产物.
(1)甲组:①按接口顺序:a﹣b﹣c﹣d﹣e﹣f﹣g﹣h连接装置进行实验.B中溶液变浑浊,证明分解产物有 ;装置C的作用是 ;E中溶液变浑浊,D中的现象是 ,证明分解产物有 .
②乙二酸受热分解的化学方程式为 .
(2)乙组:
①将接口a与j连接进行实验,观察到F中生成的气体可使带火星的木条复燃,则F中最主要反应的化学方程式为 .
②从A﹣F中选用装置进行实验,证明甲组通入D的气体能否与Na2O2反应.最简单的装置接口连接顺序是 ;实验后用F中的固体进行验证的方法是 (可另选试剂).
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聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m, 广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是:________________________。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→____→____→____→____→f。
装置A中发生反应的化学方程式为_________________________________________。
(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量__________,充分反应后,经过滤操作得到溶液Y,再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。过滤所需的玻璃仪器有_____________________。
(4)欲测定溶液Y中Fe2+的浓度,需要用容量瓶配制KMnO4标准溶液,用KMnO4标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
(5)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数。若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
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(16分)铜陵有色股份有限公司电线电缆厂属国家电线电缆、绕组线行业专业生产厂。在电缆生产过程中,不可避免地会产生一定量的含铜废料(如:零碎电缆)。某化学兴趣小组的四位同学得知这一情况后,围绕“从含铜废料中回收铜”提出了各自的看法。甲同学根据已学知识,提出了一套回收方案:
乙同学在查阅资料后得知:在通入空气并加热的条件下,铜可与稀硫酸在溶液中发生反应(方程式为:2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O ) ,于是他提出了另一套方案:
(1)甲方案的①、③两个步骤中,与铜或铜的化合物有关的化学反应方程式分别是:
①________;③________。
(2)从环保角度对两套方案的不同部分进行比较,你认为________(填“甲”或“乙”)方案更合理,理由是:________。
(3)丙认为,无论是甲还是乙的方案,在“加铁屑”这一步时,应该加入略过量的铁屑。你认为丙这么说的道理是:________。
丁又提出了疑问:如果铁过量,剩余的铁粉会混在红色粉末中,该怎么处理呢?
请提出你的想法:________。
(4)最后,老师肯定了同学们的积极思考,但同时指出:方案最后一步所得浅绿色滤液结晶后,会得到一种俗称“绿矾”的工业产品,可增加经济效益。如果直接排放掉滤液,不仅造成了浪费,还会________。
(5)若上述方案所用的稀硫酸质量分数为36.8%,问每1000mL98%的浓硫酸(密度为1.84g/mL)能配制出这种稀硫酸________g,需水________mL(水的密度为1.0g/mL ) ,在实验室中稀释浓硫酸时,是如何操作的:。
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废易拉罐的成分比较复杂,据查,铝易拉罐各部分成分及含量(质量百分含量)见表:
Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Zn | Ti | Al | |
罐身/% | 0.3 | 0.7 | 0.25 | 0.25 | 1.0~1.5 | 其余 | |||
罐盖/% | 0.2 | 0.35 | 0.15 | 0.2~0.5 | 4.0~5.0 | 0.1 | 0.25 | 其余 | |
拉环/% | 0.2 | 0.35 | 0.15 | 0.2~0.5 | 3.0~4.0 | 0.1 | 0.25 | 0.1 | 其余 |
为了验证罐身的组成成分,进行了如下实验:
【实验仪器与药品】
仪器:酒精灯、烧杯、试管、试管夹、漏斗、滤纸、铁圈、玻璃棒、砂纸、剪刀
药品:易拉罐、去污粉、NaOH溶液、KSCN溶液、盐酸、镁试剂、高碘酸(H3IO6,弱酸)
【实验方案】
实验预处理:将剪好的易拉罐片用砂纸打磨,除去表面的涂料层,直到光亮后用去污粉清洗干净备用。
【实验过程】分别向试管a、b中加入少量上述易拉罐片,进行如下操作:
请填写下列空白:
(1)图中操作①②所用到的玻璃仪器有________。
(2)沉淀A的成分为________。
(3)操作③观察到的现象为________;反应的离子方程式为________、
________、________。
(4)若试管a、b中取样相同,则分别加入足量的NaOH溶液、稀盐酸后,相同条件下理论上产生的气体体积V(a)________V(b)(填“>”、“<”或“=”)
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CuCl晶体呈白色,熔点为430℃,沸点为1490℃,见光分解,露置于潮湿空气中易被氧化,难溶于水,稀盐酸、乙醇,易溶于浓盐酸生成H3CuCl4反应的化学方程式为:CuCl(s)+3HCl(aq)H3CuCl4(aq)。
Ⅰ.实验室用图所示装置制取CuCl,反应原理为:
2Cu2++SO2+8Cl−+2H2O=2CuCl43−+SO42−+4H+
CuCl43−(aq)CuCl(s)+3Cl-(aq)
⑴装置A中分液漏斗中的试剂应该是____________。
A.稀硫酸 B.98%的硫酸 C.65%的硫酸
⑵装置B中反应结束后,取出混合物进行如下图所示操作,得到CuCl晶体。
操作ⅱ的主要目的是_______;操作ⅳ中宜选用的试剂是____________。
⑶实验室保存新制CuCl晶体的方法是___________________________。
⑷欲提纯某混有铜粉的CuCl晶体,请简述实验方案_______________。
Ⅱ.某同学利用如图所示装置,测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的百分组成。
已知:①CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成Cu(CO)Cl·H2O。
②保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液能吸收氧气。
(5)为了确保实验正确性,D、E、F、G测定气体顺序应该为________________。
(6)写出保险粉和KOH的混合溶液吸收O2的离子方程式__________________。
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某实验小组研究溶液中AgNO3和Na2S的反应。
实验 | 试剂 | 现象 |
试管 | 滴管 | |
AgNO3溶液 (pH = 4) | Na2S溶液 (pH = 9) | 出现黑色沉淀 |
(1)用离子方程式解释Na2S溶液pH > 7的原因:________。
(2)实验小组同学认为黑色沉淀中可能含有Ag2O、Ag2S或Ag,设计实验验证。
已知:i.浓硝酸能将Ag2S转化为和;
ii.Ag2O能溶解在浓氨水中形成银氨溶液,而Ag2S和Ag均不能。
① 设计并实施如下实验,证实沉淀中含有Ag2S。
试剂1和试剂2分别是_________、_________。
现象1和现象2分别是_________、_________。
② 设计并实施如下实验,证实沉淀中不含有Ag2O,将实验操作和现象补充完整。
实验操作 | 实验现象 | |
步骤i | 取少量银氨溶液,向其中滴加盐酸 | 出现白色沉淀 |
步骤ii | 取少量洗涤后的黑色沉淀,____________ | ____________ |
③ 经检验,沉淀不含有Ag。
(3)实验小组同学认为AgNO3溶液具有氧化性,在一定条件下能够氧化Na2S,设计实验进行研究(实验装置如右图所示),测得电压为a()。
对AgNO3溶液中氧化的物质进行推测:
假设1: 的AgNO3溶液中氧化了;
假设2: 的AgNO3溶液中氧化了。
利用右图装置继续研究(已知:电压大小反映了物质氧化还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大)。
① 将的AgNO3溶液替换为_______溶液,记录电压为b()。
② 上述实验证实了氧化的物质中一定包含,其证据是______。
实验结论:AgNO3溶液与Na2S溶液的反应类型与反应条件有关。
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苯甲酸是常用的防腐剂和重要的医药原料。一种药用苯甲酸的制备方法如下:
Ⅰ.在反应罐中加入甲苯、饱和KMnO4溶液、Fe2O3(催化剂),加热、回流数小时,充分反应。
Ⅱ.反应结束后,改为蒸馏装置。加热蒸馏,直至冷凝管壁不再出现油珠。
Ⅲ.将反应罐中的混合物趁热过滤,滤渣用少量热水洗涤。
Ⅳ.向滤液中滴加浓盐酸酸化至pH=2,抽滤,用少量水洗涤,干燥得苯甲酸粗品。
Ⅴ.将粗苯甲酸加入……,结晶、洗涤、过滤,得到药用纯苯甲酸。
已知:相关物质的溶解度(g/mL)
温度(℃) | 25 | 50 | 60 | |
苯甲酸 | 在水中 | 0.0034 | 0.0085 | 0.0095 |
在乙醇中 | 0.4 | 0.7 | 1 | |
氯化钾 | 在乙醇中 | 难溶 |
(1)Ⅰ中发生的主要反应为:(未配平),则Ⅳ中发生反应的离子方程式为______。
(2)Ⅱ中蒸馏的目的是______。
(3)Ⅲ中趁热过滤的目的是______。
(4)将Ⅴ中操作补充完整:______。
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