工业上生产金属钛的方法很多。以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛,生产的工艺流程图如下,其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为:Fe
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工业上生产金属钛的方法很多。以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛,生产的工艺流程图如下,其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为: FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O 回答下列问题: (1)钛铁矿和浓硫酸反应属于______________________ (选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。 (2)上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化,物质A是________,上述制备TiO2的过程中,所得到的副产物和可回收利用的物质分别是__________、___________。 (3)反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________。 (4)由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有: TiO2 (s)+ 2Cl2 (g) +2C(s) =TiCl4(g) + 2CO(g) ΔH1 = -72 kJ•mol-1 TiO2(s) + 2Cl2 (g) =TiCl4(g) + O2 (g) ΔH2 =+38.8kJ•mol-1 C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH3 =+282.8kJ•mol-1 ①反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是______________________。 ②反应C(s)+O2(g)=CO2 (g)的ΔH=_______________。 (5)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用下图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。①写出阳极所发生反应的电极反应式:________________________________。
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合化学用语解释) 。 |
答案
(1)非氧化还原反应 (2分) (2)Fe (2分) 绿矾 硫酸 (各1分) (3)防止高温下Mg(Ti)与空气中的氧气(或CO2、N2)作用) (2分) (4)① 该反应的△S>0(熵增)(2分) ②-393.6 kJ/mol (2分,单位1分) (5)① 2O2- - 4e- = O2↑(同时写出C + O2 = CO2不扣分) 或 C + 2O2- - 4e- = CO2↑(2分) ②制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO 2Ca + O2↑, 2Ca + TiO2Ti + 2CaO,由此可见,CaO的量不变。(4分) |
解析
试题分析: (1)该反应中未发生化合价的变化。 (2)利用铁的还原性,防止亚铁被氧化 由流程图可知副产物有:绿矾和硫酸 (3)利用惰性气体隔绝空气,防止发生副反应。 (4)①根据ΔG=ΔH – TΔS < 0 能自发进行,则该反应的ΔS > 0。 (5)①熔融CaF2-CaO作电解质,该条件下能存在O2- ② 电解槽中发生反应:2CaO="2Ca" + O2↑, 2Ca + TiO2="Ti" + 2CaO,所以CaO的量不变。 |
举一反三
已知:2H2(g) + O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 2H2(g) + O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1 2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1452 kJ·mol-1 下列说法正确的是A.H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1 | B.1molH2O(l)变成1mo1H2O(g),吸收88kJ能量 | C.3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)ΔH=+135.9 kJ·mol-1 | D.可以寻找特殊催化剂使H2O分解,同时放出能量 |
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运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3; 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合体系中SO3 的百分含量和温度的关系如下图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态).根据图示回答下列问题, ①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H 0 (填“>”或“<”):若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”) ②若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1,K2,则K1 K2;反应进行到状态D时, (填“>”“<”或“=”) (2)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农 业生产、生活中有着重要作用,
①如图是一定的温度和压强下N2和H2反应生成lmolNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式: (△H的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示) ②氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则c(NH4+) c(Cl-)(填“>”、“<”或“=”);用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数 . (3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯,微量元素如碘,其在海水中均以化合态存在,在25℃下,向0.1L0.002mol·L-l的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1L0.002mol·L-l硝酸银溶液,有白色沉淀生成,从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是 ,向反应后的浊液中继续加入0.1L0.002mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是 ,产生该现象的原因是(用离子方程式表示) 。 (已知:25℃时KSP(AgCl)=1.6×l0-10 KSP(AgI)=1.5×l0-16) |
为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。已知: 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·moL-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6KJ·moL-1 H2O (g)=H2O(l) △H=-44.0KJ·moL-1 (1)氢气的标准燃烧热△H= kJ·moL-1 (2)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式 (3)往 1L体积不变的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H2O(g),在t℃时反应并达到平衡,若该反应的化学平衡常数K=1,则t℃时CO的转化率为 ;反应达到平衡后,升高温度,此时平衡常数将 (填“变大”、“不变”或“变小”),平衡将向 (填“正”或“逆”)方向移动。 (4)在CO和H2O反应转化为绿色能源H2中,为了提高CO的转化率,可采取的措施是 。A.增大的CO浓度 | B.增大的H2O(g)浓度 | C.使用催化剂 | D.降低温度 |
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已知下列热化学方程式: ①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1 =-393.5 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 =-566.0 kJ·mol-1 ③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 =-571.6 kJ·mol-1 通过计算(要有计算过程),写出1 mol C与液态H2O反应生成CO和H2的热化学方程式。 |
依据叙述,写出下列反应的热化学方程式。 (1)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有4NA个电子转移时,放出450 kJ的热量。其热化学方程式为______________________。 (2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、395 kJ、940 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为____________________________。 (3)钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,已知由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及的步骤为: 已知:①C(s)+O2(g) CO2(g); ΔH=-395.5 kJ·mol-1 ②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g); ΔH=-560 kJ·mol-1 ③TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=―80kJ/mol 则TiO2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为 。 |
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