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:
回答下列问题:
(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:
2Fe3+ + Fe ="===" 3Fe2+
2 TiO2+(无色)+ Fe + 4H+="===" 2Ti3+(紫色)+ Fe2++2 H2O
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Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25°C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)====TiCl 4(l)+O2(g) ΔH=+140kJ·mol-1
2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H=-221kJ·mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl 4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)依据表格信息,要精制含少量SiCl 4杂质的TiCl 4,可采用 方法。
|
TiCl4 |
SiCl4 |
熔点/℃ |
-25.0 |
-68.8 |
沸点/℃ |
136.4 |
57.6 |
有A、B、C、D、E、F、G七瓶不同物质的溶液,它们各是、
、
、
、
、
和
溶液中的一种。为了鉴别,各取少量溶液进行两两混合,实验结果如下表所示。表中“↓”表示生成沉淀或微溶化合物,“-”表示观察不到明显现象。试回答下列问题。
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
|
A |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
↓ |
B |
- |
- |
- |
- |
↓ |
↓ |
↓ |
C |
- |
- |
- |
↓ |
- |
↓ |
↓ |
D |
- |
- |
↓ |
- |
↓ |
↓ |
↓ |
E |
- |
↓ |
- |
↓ |
- |
↓ |
- |
F |
- |
↓ |
↓ |
↓ |
↓ |
- |
↓ |
G |
↓ |
↓ |
↓ |
↓ |
- |
↓ |
- |
(1)A的电子式是 ,G的化学式是 。判断理由
是 。
(2)写出其余几种物质的化学式B ,C ,D 。
(3)①写出D与E反应的化学方程式 ;
②G与过量氨水总反应的离子方程式 。
草酸(H2C2O4)是一种重要的有机化工原料。为探究草酸的性质,某化学研究性学习小组查阅了有关资料,有关物质的部分性质如下表:
物质 |
熔点/℃ |
化学性质 |
H2C2O4 |
189.5℃ |
有毒,具有腐蚀性,易溶于水,二元弱酸。 100℃开始升华,157℃时开始分解。 草酸与浓硫酸混合加热产生CO2、CO和H2O。 草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物 |
[实验一]根据下图提供的仪器和试剂(可重复使用),设计实验证明草酸的受热分解产物中含有CO2和CO(部分夹持仪器和加热装置省略)
(1)用字母表示接口的正确连接顺序。
a→b→c→( )→( )→d→e→( )→( )→( )→( )→尾气处理
(2)用上图提供的仪器和试剂做实验时,装置B中出现白色浑浊,也不能说明一定有CO2,原因是;请你提出改进意见。
(3)利用改进后装置进行的实验时,要先加热装置,(填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”,下同)后加热装置;能证明分解产物中有CO的实验依据是。
[实验二] 探究草酸与酸性高锰酸钾的反应
(4)向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化高锰酸钾溶液时,可观察到溶液由紫红色变为近乎无色,可推测草酸可能具有。
(5)学习小组的同学发现,当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化高锰酸钾溶液时,溶液褪色总是先慢后快。为探究其原因,同学们做了如下的对比实验:
实验序号 |
H2C2O4(aq) |
KMnO4(H+)(aq) |
MnSO4(S) (g) |
褪色时间 (S) |
||
C(mol·L-1) |
V(mL) |
C(mol·L-1) |
V(mL) |
|||
实验1 |
0.1 |
2 |
0.01 |
4 |
0 |
30 |
实验2 |
0.1 |
2 |
0.01 |
4 |
5 |
4 |
该对比实验的结论是。
为探究铁与浓硫酸在加热条件下的反应,某活动小组设计并完成以下实验:
(1)实验目的:分析铁与浓硫酸在加热条件下的反应。
①洗气瓶中浓硫酸的作用是。
②写出加热条件下铁与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式。
活动小组预测随着反应的进行,硫酸的浓度降低,可能还会有氢气产生,为进一步确认气体的成分还需要进行进一步的实验。
(2)实验目的:检验气体的成分。
试剂:氢氧化钠溶液、浓硫酸、氧化铜粉末、无水硫酸铜固体、品红溶液、高锰酸钾酸性溶液、碱石灰。
仪器如下图(可重复使用,可根据需要取用);
①连接仪器。将装置的字母填入□内,并将试剂名称填写在相应的括号内(可不填满)
②若混合气体中含有氢气,实验过程中能观察到的现象是。
(3)实验目的:确定产物的含量。
①若混合气体中含有SO2和H2,为测定混合气体中各成分含量,需收集的数据有。
②若反应后烧瓶中溶液含有的金属阳离子有Fe2+、Fe3+,其中检验是否含有Fe3+可采用的试剂为;如果该过程中共消耗了11.2g铁,反应后的溶液能吸收标准状况下1.12L氯气,则原溶液中含有Fe3+的物质的量为mol。
实验室用燃烧法测定三聚氰胺(CxHyNp)的分子组成.取一定质量的三聚氰胺放在纯氧中充分燃烧,生成CO2、H2O和N2.实验装置如题29图所示(假设每步都完全反应)
请回答下列问题:
(1)装置的连接顺序是接接接接(填字母).
(2)装置C中盛装的试剂是.
(3)实验开始时,首先打开止水夹a,关闭止水夹b,通一段时间的纯氧,这样做的目的是
.
(4)以上装置中需要加热的有(填装置字母代号),操作时应先点燃处的酒精灯.
(5)装置A的作用是.
(6)实验中测得氮气的体积(折算到标况下),生成CO2的质量和水的质量,为了确定三聚氰胺的分子式,还需要的数据是.
为了证明化学反应有一定的限度,进行了如下探究活动:
(Ⅰ)取5mL0.1 mol·L-1的KI溶液,滴加0.1 mol·L-1的FeCl3溶液5~6滴
(Ⅱ)继续加入2mLCCl4振荡
(Ⅲ)取萃取后的上层清液,滴加KSCN溶液
(1)探究活动(Ⅰ)和(Ⅱ)的实验现象分别为_____________、。
(2)在探究活动(Ⅲ)中,活动设计者的意图是通过生成血红色的Fe(SCN)3,验证有Fe3+残留,从而证明化学反应有一定的限度,但在实验中,却未见溶液呈血红色,对此同学们提出了下列两种猜想。
猜想一:Fe3+已全部转化为Fe2+
猜想二:生成Fe(SCN)3浓度极小,其颜色肉眼无法观察
为了验证猜想,在查阅资料后,获得下列信息:
信息一:乙醚微溶于水,Fe(SCN)3在乙醚中的溶解度比在水中大
信息二:Fe3+可与[Fe(CN)6]4-反应生成蓝色沉淀,用K4[Fe(CN)6]溶液检验Fe3+的灵敏度比用KSCN更高
结合新信息,请你设计以下实验验证猜想
①请将相关的实验操作、现象和结论填入下表
实验操作 |
现象 |
结论 |
步骤一: |
产生蓝色沉淀 |
|
步骤二: |
“猜想二”成立 |
②写出操作“步骤一”中发生反应的离子方程式