TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。
已知:I.
Ti(s)+O2(g)=TiO2(s) △H=-946 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g) △H=-815 kJ·mol-1
II.某温度下各物质的沸点如下:
物质 |
TiCl4 |
FeCl3 |
SiCl4 |
AlCl3 |
沸点/℃ |
136 |
310 |
56.5 |
180 |
回答下列问题:
(1)在氯化工序中发生反应:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO (g) 。试计算其反应的△H= kJ•mol-1;反应的平衡常数表达式K= ,在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。
(2)氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用 方法获得较纯净的TiCl4。
(3)TiO2与Cl2反应:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol-1。该反应在高温条件下但难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因
(4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。
(5)制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O2-),电解而得到Ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式: 。
奈必洛尔是一种用于血管扩张的降血压药物。用于合成奈必洛尔中间体G的部分流程如下:
已知:乙酸酐的结构简式为
请回答下列问题:
(1)G物质中的含氧官能团的名称是、。
(2)反应A→B的化学方程式为。
(3)上述④、⑤变化过程的反应类型分别是、。
(4)写出满足下列条件的C的同分异构体的结构简式:、。
Ⅰ.苯环上只有两种取代基。
Ⅱ.分子中只有4种不同化学环境的氢。
Ⅲ.能与NaHCO3反应生成CO2。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以和乙酸酐为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂任选)。合成路线流程图示例如下:
CH3CH2BrCH3CH2OH
CH3COOCH2CH3
钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料。工业以草酸盐共沉淀法获得草酸氧钛钡晶体[BaTiO(C2O4)2·4H2O],煅烧可获得钛酸钡粉体。
(1)酸浸时发生的反应的离子方程式为;为提高BaCO3的酸浸率,可采取的措施为(任答一点)。
(2)配制TiCl4溶液时,通常将TiCl4溶于浓盐酸,目的是。
(3)加入H2C2O4溶液时,发生反应的化学方程式为;可循环使用的物质X是。
(4)煅烧得到BaTiO3的同时,生成高温下的气体产物有CO、和。
(12分)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。回答下列问题:
(1)Mn2+基态的电子排布式可表示为。
(2)1mol甲醛(HCHO)中含有的σ键数目为;
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为;
(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应生成铜氨离子Cu(NH3)42+,①反应的离子方应程式为。
②[Cu(NH3)4]2+中存在的化学键类型有(填序号)。
A.配位键 | B.离子键 | C.极性共价键 | D.非极性共价键 |
(5)铜的化合物种类也很多,其常见价态为+1、+2价。如CuO、Cu2O、 CuH等。下图是铜的一种氯化物晶体的晶胞结构,则它的化学式是
(16分)某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al,此外还含有少量Al2O3和Fe2O3,为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。
请回答:
(1)写出步骤Ⅰ反应的离子方程式:;。
(2)试剂X是。由溶液D是。
(3)在步骤Ⅱ时,用如图装置制取CO2并通入溶液A中。
一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少,可采取的改进措施是。
(4)溶液E中加入KSCN溶液无明显现象,表明滤液中不存在Fe3+,用离子方程式解释其可能的原因。
(5)用固体F继续加入热的稀H2SO4,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSO4溶液;写出反应的化学方程式,
(6)工业上常用溶液E经进一步处理可制得净水剂Na2FeO4,流程如下:
①测得溶液E中c(Fe2+) 为0.2 mol·L-1,若要处理1 m3溶液E,理论上需要消耗25 % 的H2O2溶液___kg。
②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的离子方程式___________。
(16分)为了测定实验室长期存放的Na2SO3固体的纯度,准确称取W g固体样品,配成250 mL溶液。设计了以下两种实验方案:
方案I:取25.00 mL上述溶液,加入过量的盐酸酸化的BaCl2溶液,过滤、洗涤和干燥沉淀,称得沉淀的质量为m1 g 。
方案Ⅱ:取25.00 mL上述溶液,加入过量的硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,过滤、洗涤和干燥沉淀,称重,其质量为m2 g 。
(1)准确配制250 mL Na2SO3溶液时,必须用到的实验仪器有:天平、烧杯、玻棒、胶头滴管、药匙和___。
(2)写出Na2SO3固体氧化变质的化学方程式_。
(3)方案I加入过量的盐酸酸化的BaCl2溶液,如何检验是否沉淀完全,其操作是___。
(4)方案I中,若滤液浑浊,将导致测定结果____(选填“偏高”或“偏低”)。
(5)由方案I:Na2SO3固体的纯度可表示为:
(6)方案I、方案Ⅱ :m1m2(填“>”、“<”或“=”)
(7)取25.00 mL上述溶液,用滴定的方法测定Na2SO3的纯度。下列试剂可作为标准溶液进行滴定的是___。
A.酸性KMnO4溶液 | B.H2O2溶液 | C.Br2水 | D.FeCl3溶液 |
滴定终点的现象为___________________________