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题文

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。

科目 化学   题型 填空题   难度 较难
知识点: 晶格能的应用
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A、B、C、D、E五种微粒,它们可能是原子或离子,并且所含的元素都在短周期。A显负价时,不能被任何氧化剂氧化;金属B的原子核内质子数比前一周期的同族元素多8,其单质不能从CuSO4溶液中置换出Cu;C元素有三种同位素,Cl、C2、C3,C1的质量数分别为C2、C3的1/2和1/3;D的气态氢化物溶于水后显碱性;E是由两种不同元素组成的带负电荷的微粒,它共有10个电子,E极易与C+结合成中性微粒。回答:
(1)写出五种微粒的符号:A、B、C、D、E
(2)C的同位素名称:C2
(3)C和D形成分子的电子式为,空间结构为

(8分)氨的合成是最重要的化工生产之一。
(1)工业上可用甲烷与水反应得到合成氨用的H2:其热化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H4,已知有关反应的能量变化如下图所示:

则△H4=______________(用a、b、c表示)
(2)在2个恒压的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:3H2(g)+N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温,反应达到平衡时有关数据为:

容 器


反应物投入量
3 mol H2、2 mol N2
6 mol H2、4mol N2
达到平衡的时间(min)
t
5
平衡时N2的浓度(mol·L-1)
3
c

①甲容器达到平衡所需要的时间t5min(填“>”、“<” 或“=”,下同);乙容器达到平衡时N2的浓度c3 mol·L-1
②下图中虚线为该反应在使用催化剂条件下,关于起始N2与H2投料比和 H2平衡转化率的关系图。当其他条件完全相同时,用实线画出不使用催化剂情况下H2平衡转化率的示意图。

(8分)碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
I.工业上先将煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,发生以下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)向1L恒容密闭容器中充入CO(g)和H2O(g),t℃时测得部分数据如下表。

T/min
0
1
2
3
4
n(H2O)/mol
1
0.8
0.65
0.6
0.6
n(CO)/mol
0.8
0.6
0.45
0.4
0.4

则该温度下反应的平衡常数K=________。
(2)相同温度下,若向该容器中充入l molCO、x molH2O(g)、y molCO2、2 molH2,此时v(正)=v(逆),则x、y的关系式是________________。
II.在一恒温、恒容密闭容器中发生反应:
Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g),△H,则△H_____0,(填“>”、“<”);缩小容器容积,平衡向_______(填“左”或“右”)移动,△H_______(填“增大”、“减少”或“不变”,下同),混合气体的密度_________。

(8分)已知下表为25℃时某些弱酸的电离平衡常数;下图表示常温时,稀释CH3COOH、HC1O两种酸的稀溶液时,溶液pH随加水量的变化。

(1)图像中,曲线Ⅰ表示的酸是_____(填化学式);起始时,c(CH3COOH)_______c(HClO)(填“>”、“<”、“=”)。
(2)a、b、c三点中,水的电离程度由大到小的顺序是___________(用编号表示)。
(3)25℃时,NaClO溶液的水解平衡常数Kh=_______________。
(4)向NaClO溶液中通入少量CO2的离子方程式为____________________。

(9分)将反应IO3+5I+6H+3I2+3H2O设计成如图所示的原电池。
(1)开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸,电流计指针向右偏转,此时甲池中发生的电极反应式为____________,工作过程中关于电流计的读数,下列说法正确的是_______(填编号)
a.电流计读数逐渐减小b.电流计读数有可能变为0
c.电流计读数一直不变d.电流计的读数逐渐增大
(2)如果在加浓硫酸前,甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液,则溶液变蓝的烧杯是_______(填“甲”、“乙”)。
(3)工作一段时间后,如果再向甲烧杯滴入浓NaOH溶液,此时乙池中发生的电极反应式为____________,电流计指针向_____(填“左”、“右”)偏转。

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