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图如下:
(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:
Fe+2Fe3+=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。
(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94 kJ热量,此反应的热化学方程式为_____________。
(2)以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。已知: 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572 kJ·mol-1,某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol液态水,该电池的能量转化率为________。
红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是_____________;
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是_______________。
上述分解反应是一个可逆反应,温度T1时,在密闭容器中加入0.80 mol PCl5,反应达平衡时PCl5还剩0.60 mol,其分解率α1等于 ;
(3)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的反应热ΔH3= ,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4 ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”);
(4)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是____________________。
(1)家用液化气的主要成分之一是丁烷(C4H10),当1kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时,放出热量为5×104kJ,试写出表示丁烷燃烧热的热化学方程式 。
(2)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ/mol、-283.0 kJ/mol和-726.5 kJ/mol。请回答下列问题:
①用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ;
②甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 ;
③研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义,已知:
2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ/mol
2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g) ΔH=-113.0 kJ/mol
则反应NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g)的ΔH= kJ/mol。
(3)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义.有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定.现根据下列3个热化学反应方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.8kJ•mol-1
3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.4kJ•mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)═3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ•mol-1
写出CO(g)还原FeO(s)得到Fe(s)体和CO2(g)的热化学反应方程式 .
饮水安全在人们生活中占有极为重要的地位,某研究小组提取三处被污染的水源进行了分析,给出了如下实验信息:其中一处被污染的水源含有A、B两种物质,一处含有C、D两种物质,一处含有E物质。A、B、C、D、E五种常见化合物都是由下表中的离子形成:
阳离子 |
K+ Na+ Cu2+ Al3+ |
阴离子 |
SO42- HCO3- NO3- OH- |
为了鉴别上述化合物,分别进行以下实验,其结果如下所示:
①将它们溶于水后,D为蓝色溶液,其他均为无色溶液;②将E溶液滴入到C溶液中出现白色沉淀,继续滴加,沉淀溶解;③进行焰色反应,只有B、C为紫色(透过蓝色钴玻璃片);④在各溶液中加入硝酸钡溶液,再加过量稀硝酸,A中放出无色气体,C、D中产生白色沉淀;⑤将B、D两溶液混合,未见沉淀或气体生成。
根据上述实验填空:
(1)写出B、D的化学式:B: ;D: 。
(2)将含1 mol A的溶液与含1 mol E的溶液反应后蒸干,仅得到一种化合物,该化合物为__________。
(3)写出实验②发生反应的离子方程式: 、 。
(4)C常用作净水剂,用离子方程式表示其净水原理: 。
工业碳酸钠(纯度约为98%)中常含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Clˉ和SO42ˉ等杂质,为了提纯工业碳酸钠,并获得试剂级碳酸钠的工艺流程图如下:
已知:碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:
(1)加入NaOH溶液时发生的离子反应方程式为 、 。
(2)热的Na2CO3溶液有较强的去油污能力,其原因是(用离子方程式及必要的文字加以解释) 。
(3)“趁热过滤”时的温度应控制在 。
(4)已知:Na2CO3·10 H2O(s)=Na2CO3(s)+10 H2O(g)△H=+532.36kJ·mol—1
Na2CO3·10 H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)+9 H2O(g) △H=+473.63kJ·mol—1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式 。
(5)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程图中虚线所示进行循环使用。请你分析实际生产中是否可行 ,其理由是 。