金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”,常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。
Ⅰ.工业上用钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备金属钛的一种工艺流程如下图(部分产物略去):
(1)步骤①反应的化学方程式为:2FeTiO3 + 6C + 7Cl22FeCl3 + 2TiCl4 + 6CO,还原剂是 。
(2)步骤②分离出TiCl4的方法,利用了TiCl4与FeCl3 的不同。
(3)步骤④反应的化学方程式为________________________________,该反应在氩气中进行的理由是________________________ ______。
(4)绿色化学提倡物料循环。以上流程中,可用于循环的物质除Cl2、Mg外,还有____________。
II. 工业上也可用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:
方法一:先将TiO2氯化为TiCl4,再还原得到Ti。
(5)氯化反应TiO2 (s) +2Cl2 (g)
TiCl4(l) + O2 (g) 无法自发正向进行,在反应器中加入碳,则在高温条件下反应可顺利进行。试从化学平衡角度解释,往氯化反应器中加碳的原因: 。
方法二:以熔融盐为电解液电解TiO2获得Ti。其中,碳块为阳极,电极反应式为:2O2ˉ– 4eˉ=O2↑;TiO2作阴极,被还原。
(6)阴极的电极反应式为 。
(7)电解过程中需定期向电解槽中加入碳块的原因是 。
某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现:在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入l~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色。
(1)提出问题:、
哪一个的氧化性更强?
(2)猜想
①甲同学认为氧化性:,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含(填化学式,下同)所致。
②乙同学认为氧化性:,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含所致。
(3)设计实验并验证
丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点确实是正确的。供选用的试剂:
A.酚酞试液 | B.![]() |
C.无水酒精 | D.KSCN溶液 |
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。(试剂填序号)
(4)应用与拓展
在足量的稀氯化亚铁溶液中加入l~2滴溴水,溶液呈黄色,所发生的离子反应方程式为: 。
下列与实验相关的叙述正确的是。
A.要除去溴苯中的少量液溴,可先加入适量![]() |
B.溶液的浓度越高,或者蒸发的速度越快,析出的晶体就越细小 |
C.减压过滤完毕时,应先关闭水龙头,再拆连接抽气泵和吸滤瓶的橡胶管,以防倒吸 |
D.电解精炼铜过程中阳极产生的阳极泥为粗铜中含有的锌、金、银等杂质 |
E.蛋白质溶液中加入硫酸铜溶液,会有沉淀析出,该沉淀不能再溶于水
写出符合要求的化学方程式或离子方程式:
(1)铜和稀硝酸反应的化学方程式。
(2)实验室用二氧化锰和浓盐酸制备氯气的离子方程式。
(3)HCOOH和在一定条件下生成酯的化学方程式(标明
的位置)。
直接排放含SO2,的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2在钠碱循环法中,用Na2SO3溶液作为吸收液,吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-): n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) |
91:9 |
1:1 |
1:91 |
pH |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
(1)上表判断NaHSO3溶液显___________性,用化学平衡原理解释____________________________________________________________________________
(2)当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):
a. c(Na+ )=" 2c(" SO32-) + c( HSO3-)
b. c(Na+ )> c( HSO3-)>c( SO32-) >c(H+)>c(OH-)
c. c(Na+ )+ c(H+)="c(" HSO3-)+c( SO32-) +c(OH-)
当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:
(3)HSO3-在阳极放电的电极反应式是_________________________________________
(4)当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:
________________________________________________________________________
工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收。
a.浓H2SO4 b.稀HNO3 c.NaOH溶液 d.氨水
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,检验溶液中是否含有Fe3+的方法是_____________________________(注明试剂、现象)。若检验溶液中还存在Fe2+的方法是__________(注明试剂、现象),写出反应的离子方程式:____________________________
己知:Ksp [Fe(OH)3]= 4.0×10-38, 若所得溶液中只含Fe3+,在溶液中加入一定量的石灰水,调节溶液的pH为5,此时Fe3+的浓度
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为。
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是。
a.CuSO4溶液的浓度不变 b.粗铜接电源正极,发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动 d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
精炼后电解质溶液中的阳离子有:_____________________________________
(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为。