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:(
题型:不详难度:来源:
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++2H2O 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 ℃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)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·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)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用 方法。
| TiCl4
| SiCl4
| 熔点/℃
| -25.0
| -68.8
| 沸点/℃
| 136.4
| 57.6
| |
答案
(1)使Fe3+还原为Fe2+;保护TiO2+不被Fe3+氧化 (2)10-9 m~10-7 m(或其他合理答案) (3)2.79×103 (4)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol-1 (5)产生三废(或其他合理答案) (6)蒸馏(或分馏或精馏) |
解析
(1)由题目所给的反应可以看出加入铁屑使溶液中的Fe3+转化为Fe2+,保护TiO2+不被Fe3+氧化。 (3)由Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39可得c(Fe3+)·c3(OH-)=2.79×10-39 K====2.79×103。 (4)利用盖斯定律:两个热化学方程式相加即得所要的热化学方程式TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol-1。 (5)由工业流程图可以得出该生产过程中产生了工业三废。 (6)TiCl4与SiCl4的沸点差异很大,所以采用蒸馏的方法进行分离。 |
举一反三
某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性,他们提出 了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目: 方案Ⅰ:有人提出将大小相等的铁片和铜片,分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中,观察产生气泡的快慢,据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_______________________________________ 方案Ⅱ:有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池,以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图,标出原电池的电极材料和电解质溶液,并写出电极反应式。 正极反应式:_______________________。 负极反应式:_______________________。 方案Ⅲ:结合你所学的知识,帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同):______________________,用离子方程式表示其反应原理:________________________________。 |
铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_______________________ (2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。
正极反应_______________________________ 负极反应_______________________________ |
铜是人类最早生产和使用的金属之一,在化学反应中铜元素可表现为0、+1、+2价。 Ⅰ.(1)在西汉古籍中曾有记载:“曾青得铁则化为铜”,即:曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜,试写出该反应的离子方程式 。 (2)在原电池和电解池中,铜常用作电极,下列有关说法正确的是 A.锌铜原电池中铜是正极 | B.用电解法精炼铜时粗铜作阴极 | C.在镀件上镀铜时铜与电源正极相连 | D.铜作阳极时不一定溶解 | Ⅱ.学习小组对无水硫酸铜分解的产物进行实验探究。 【提出问题】碳酸钙受热分解生成CaO和CO2,那么无水硫酸铜受热分解也只生成CuO和SO3吗? 【设计实验】按如图装置进行试验。 【实验过程】 a.准确称取无水硫酸铜2.40g于装置A试管中加热,直至固体全部变为黑色,经验证该黑色粉末为CuO。 b.实验中,观察到装置E中的水部分被排入量筒中;实验结束后,测得量筒中水的体积为112mL(已折算成标准状态下气体的体积),并测得干燥管D的质量增加了1.32g。 (3)装置C的作用 。 (4)根据装置E、F中现象,推测还有气体 (填分子式)生成;实验生成的SO3为 mol。(5)装置A中反应的化学方程式为 。 【实验结论】无水硫酸铜受热分解不仅仅生成CuO和SO3。 【反思与评价】 (6)任何实验都存在误差,请指出本实验中可能造成误差的因素是 (任写2点)。 |
部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g,经如下处理:
下列说法正确的是A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+ | B.样品中Fe元素的质量为2.24 g | C.样品中CuO的质量为4.0 g | D.V=896 mL |
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FeSO4可发生如图所示的一系列反应,下列说法错误的是
A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用做净水剂 | B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行 | C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 | D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大 |
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