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金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。

请回答下列问题。
(1)钛酸亚铁(用R表示)与碳在高温下反应的化学方程式为2R+C===2Fe+2TiO2+CO2↑,钛酸亚铁的化学式为______;钛酸亚铁和浓H2SO4反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成,该反应的化学方程式为_________。
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是___________。此时溶液中含有Fe2、TiO2和少量Mg2等阳离子。常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。

氢氧化物
Fe(OH)2
TiO(OH)2
Mg(OH)2
Ksp
8.0×10-16
1.0×10-29
1.8×10-11

 
①常温下,若所得溶液中Mg2的物质的量浓度为0.001 8 mol/L,当溶液的pH等于________时,Mg(OH)2开始沉淀。
②若将含有Fe2、TiO2和Mg2的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,该反应的离子方程式为____________。
(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl4的方程式为_______。Mg还原TiCl4过程中必须在1070 K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是_______。除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是______。
(4)在800~1 000 ℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如下图所示。

图中b是电源的________极,阴极的电极反应式为________。

科目 化学   题型 实验题   难度 困难
知识点: 常见气体制备原理及装置选择
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相关试题

(11分)某课外活动小组设计了以下实验方案验证Ag与浓HNO3反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下:

(1)测定硝酸的物质的量
反应结束后,从如图B装置中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液,用0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定,用酚酞作指示剂,滴定前后的滴定管中液面的位置如上图所示。在B容器中生成硝酸的物质的量为________mol,则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO2体积为________mL。

(2)测定NO的体积
①从上图所示的装置中,你认为应选用________装置进行Ag与浓硝酸反应实验,选用的理由是______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②选用上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置,其合理的连接顺序是________(填各导管口编号)。③在测定NO的体积时,若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低,此时应将量筒的位置________(选填“下降”或“升高”),以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。
(3)气体成分分析
若实验测得NO的体积为112.0 mL(已折算到标准状况),则Ag与浓硝酸反应的过程中________(填“有”或“没有”)NO产生,作此判断的依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(9分)A、B、C是中学常见的三种非金属单质,常温下B为无色气体,A、C为固体,甲、乙、丙为中学常见的三种化合物,常温下C易溶于乙中,A、B、C与甲、乙、丙之间的转化关系如下图所示:

(1)写出C转化为丙的化学方程式________________________________________。
(2)常温下,按右图装配装置,待内外气体压强不变时,水银柱液面在M处,取下橡皮塞,在玻璃燃烧匙中加入乙,乙在B中充分燃烧,水银柱推向左管。

简要回答下列问题:
①写出乙燃烧的化学方程式:_____________________________________________。
②水银柱推向左管的原因是______________________________________________。
③火焰熄灭后,静置一段时间恢复到原温度,右管水银的位置应该是________。
A.仍在M处   B.高于M处   C.低于M处
做出选择后,简要说明理由_______________________________________________。
④用下图所示装置检验乙燃烧的产物A、B、C、D中所盛放的药品名称是:

A.________ B.________ C.________ D.________

(9分)某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3、I2,他们使用的药品和装置如下图所示:

(1)SO2气体还原Fe3的产物是________、________(填离子符号),参加反应的SO2和Fe3的物质的量之比是____。
(2)下列实验方案适用于在实验室制取所需SO2的是________(填序号)。
A.Na2SO3溶液与HNO3B.Na2SO3固体与浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧 D.铜与热浓H2SO4
(3)装置C的作用是____________________________________________________。
(4)若要从A中所得溶液提取晶体,必须进行的实验操作步骤:蒸发、冷却结晶、________、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有________(填序号)。
A.蒸发皿 B.石棉网 C.漏斗 D.烧杯 E.玻璃棒 F.坩埚
(5)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3发生了氧化还原反应,他们取A中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去
方案②:往第二份试液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红
方案③:往第三份试液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是________,原因是____________________________________。
(6)能表明I的还原性弱于SO2的现象是____________________________________。

(1)用过量铜片与0.2 mol浓H2SO4共热足够长时间(只考虑铜与浓H2SO4反应,忽略其他副反应),甲认为产生的SO2少于0.1 mol,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
而乙同学认为产生的SO2为0.1 mol,理由是_____________________________________________。
(2)实验证明铜不能在低温下与O2反应,也不能与稀H2SO4共热发生反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀H2SO4中并通入空气来制备CuSO4溶液的。铜屑在此状态下被溶解的化学方程式为___________________________________________________________。
利用铜制备CuSO4的另一种方法可用化学方程式表示为_________________________________________。
以上两种方法________(填“前”或“后”)者好,原因是_____________________。

单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息如下:
a.四氯化硅遇水极易水解;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:

物质
SiCl4
BCl3
AlCl3
FeCl3
PCl5
沸点/℃
57.7
12.8

315

熔点/℃
-70.0
-107.2



升华温度/℃


180
300
162

请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式______________________。
(2)装置A中g管的作用是________;装置C中的试剂是________;装置E中的h瓶需要冷却的理由是__________________________________。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。

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