金属钛素有“太空金属”、“海洋金属”、“未来金属”等美誉,我国有丰富的钛矿资源。
(1)钛冶炼的旧法是用金属钠热还原四氯化钛。
请回答下列问题:
①试推测,在金属系列中,钛属于 (填“较活泼”或“较不活泼”)的金属。金属钛耐腐蚀可能原因是 。
②TiC14 工业上是用过量焦炭、氯气与TiO2在高温下反应制得的,该反应的化学方程式为 。
(2)已知化合态的钛:有+4价和+3价,其中+3价极易被氧化。有关氢氧化物开始沉淀的pH如表l
表l 有关氢氧化物开始沉淀的pH
氢氧化物 |
Ti(OH)4 |
Ti(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
pH |
0.5 |
3.0 |
1.5 |
7.6 |
某地钛铁矿的主要成分为FeTiO3,含有少量杂质Al2O3、SiO2,提纯TiO2并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如图l所示。
图1 工艺流程图
黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+、Fe2+,写出反应①主要的化学方程式: ;加入Fe的目的是 ;步骤④生成Ti(OH)4的离子方程式: 。
(3)钛冶炼的新法是电解法,图2是一种电解制钛的工艺(OS法)示意图。CaC12/CaO共熔体为质,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2得到钛,写出阴极制得钛的有关反应方程式 。
(4)我国科学最新研发的技术——固体透氧膜提取金属钛(SOM)工艺(见图3):将钛氧化物(钛全看作Ti4+)矿熔于MCl—MF融盐体系(M为Na、K、Ca等),以石墨为阴极,阳极为覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层。固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开,只有氧离子可以通过,电解过程中阴极通入H2,则阳极电极反应式为 。
某学习小组设计了如图所示的实验方案来制取次氯酸钠和探究氯水的性质。图中:①为氯气发生装置;②试管里盛有15 mL 8% NaOH溶液,并置于冰水浴中;③试管里是滴有酚酞的NaOH溶液;④为尾气吸收装置。请填写下列空白:
(1)实验前必须对整套装置进行的操作是 ;
(2)制取氯气时,在烧瓶里加入一定量的二氧化锰,通过__________(填写仪器名称)向烧瓶中加入适量的浓盐酸。实验时为了除去氯气中的氯化氢气体,可在①与②之间安装盛有 (填写下列编号字母)的净化装置。
a.碱石灰 b.饱和食盐水 c.浓硫酸 d.饱和碳酸氢钠溶液
(3)写出②装置中发生的离子反应方程式 ;
(4)实验中可观察到③试管的实验现象是溶液褪色。某同学提出两种猜想:
猜想一:氯气与NaOH溶液发生反应使溶液褪色
猜想二: 。
请设计实验验证哪种猜想是正确的?
铁做为重要的金属元素与人类生产生活密切相关,某课外活动小组在学习了氧化剂和还原剂后,要利用实验验证铁及其化合物的性质。
请你帮助他们完成以下实验报告:
(1)实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性
(2)试剂:铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片
(3)仪器:胶头滴管, (你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器)。
(4)实验记录(虚线部分不必填写)
序号 |
实验内容 |
实验现象 |
离子方程式 |
实验结论 |
① |
在FeCl2溶液中滴入适量氯水 |
溶液由浅绿色变为棕黄色 |
Fe2+具有还原性 |
|
② |
在FeCl2溶液中加入锌片 |
Zn+Fe2+=Zn2++Fe |
||
③ |
在FeCl3溶液中加入足量铁粉 |
Fe+2Fe3+=3Fe2+ |
Fe3+具有氧化性 |
|
④ |
溶液由黄色变为蓝色 |
|
Fe3+具有氧化性 |
(5)实验结论:Fe只有还原性,Fe3+只有氧化性,Fe2+既有氧化性,又有还原性。
①根据以上结论判断,下列物质中既有氧化性,又有还原性的有: (填序号)。
A Cl2 B Na C Na+ D Cl- E NO2
②亚铁盐在溶液中易被氧化,而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液。那么保存亚铁盐溶液时应该加入少量 防止亚铁盐被氧化。
某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。
①氨的测定:精确称取w g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
②氯的测定。
回答下列问题:
(1)装置中安全管的作用原理是______________。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用________式滴定管,可使用的指示剂为________。
(3)样品中氨的质量分数表达式为_________________。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检查,若气密性不好测定结果将_________(填“偏高”或“偏低”)。
(5)氯的测定采用莫尔法,莫尔法是一种沉淀滴定法,用标准硝酸银溶液滴定,进行测定溶液中Cl-的浓度。已知:
银盐 性质 |
AgCl |
AgBr |
AgCN |
Ag2CrO4 |
AgSCN |
颜色 |
白 |
浅黄 |
白 |
砖红 |
白 |
溶解度(mol·L-1) |
1.3410-6 |
7.110-7 |
1.110-8 |
6.510-5 |
1.010-6 |
①若用AgNO3溶液滴定待测液,可选为滴定指示剂的是__________。
A.NaClB.BaBr2C.Na2CrO4 D KSCN
②滴定终点的现象是_____________________________________。
某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)
(1)MgCO3的分解产物为 。
(2)装置C的作用是 ,处理尾气的方法为 。
(3)将研究小组分为两组,按图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。(Fe2+ 遇K3[Fe(CN)6]溶液会生成蓝色沉淀)
步骤 |
操作 |
甲组现象 |
乙组现象 |
1 |
取黑色粉末加入稀盐酸 |
溶解,无气泡 |
溶解,有气泡 |
2 |
取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液 |
蓝色沉淀 |
蓝色沉淀 |
3 |
取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液 |
变红 |
无现象 |
4 |
向步骤3溶液中滴加新制氯水 |
红色褪去 |
先变红,后褪色 |
①乙组得到的黑色粉末是 。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 。
③乙组步骤4中,溶液变红的原因为 ;溶液褪色可能的原因为 。
④从实验安全考虑,题图装置还可采取的改进措施是 。
次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2·HCHO·2H2O)俗称吊白块,不稳定,120℃时会分解,在印染、医药以及原子能工业中有广泛应用。以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如图:
步骤1:在三颈烧瓶中加入一定量Na2SO3和水,搅拌溶解,缓慢通入SO2,至溶液pH 约为4,制得NaHSO3溶液.
步骤2:将装置A 中导气管换成橡皮塞.向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液,在80~90℃下,反应约3h,冷却至室温,抽滤;
步骤3:将滤液真空蒸发浓缩,冷却结晶.
(1)装置B 的烧杯中应加入的溶液是_________________;冷凝管中冷却水从__________(填“a”或“b”)口进水。
(2)A中多孔球泡的作用是_________________;
(3)写出步骤2中发生反应的化学方程式_________________;
(4)步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是是防止温度过高使产物分解,也防止_______________;
(5)为了测定产品的纯度,准确称取2.0g样品,完全溶于水配成100mL溶液,取20.00mL所配溶液,加入过量碘完全反应后(已知I2不能氧化甲醛,杂质不反应),加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重得到白色固体0.466g。[M(NaHSO2·HCHO·2H2O)=154g/mol]
①如何检验沉淀是否洗净_____________________________。
②则所制得的产品的纯度为_____________。