【题目】工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3),其中一部分Fe2+在风化过程中会转化为+3价。
已知:TiO(OH)2(即H2TiO3)为两性氢氧化物
(1)步骤②中,发生主要反应的离子方程式为__________。
(2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的__________填字母序号)。
A.熔沸点差异 B.溶解性差异 C.氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中,均需用到的操作是__________(填操作名称)。
(4)请结合化学用语,用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2+转化为H2TiO3的原理:__________。
(5)上述工艺流程中可以循环利用的物质是__________
(6)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用如图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。
①写出阳极所发生反应的电极反应式__________。
②在制备金属Ti前后,CaO的质量将__________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】2Fe3+ + Fe= 3Fe2+ B 过滤 溶液中存在平衡:TiO2+ + 2H2OH2TiO3+ 2H+,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成H2TiO3 H2SO4或硫酸 202--4e=O2↑或C+O2--4e- = CO↑ 不变
【解析】
(1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+。
(2)溶液中析出晶体是利用物质溶解度的不同得到的。
(3)②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体,所以需要过滤得到固体和溶液。
(4)根据溶液中存在平衡:TiO2+ + 2H2OH2TiO3+ 2H+来解答。
(5)流程中生成了硫酸,可循环使用。
(6)①阳极图示产物可知,阳极生成一氧化碳气体,是电解质中的氧离子失电子生成氧气,氧气和阳极石墨反应生成的一氧化碳。
②制备TiO2 时,在电解槽发生如下反应:阴极: 2Ca2+ +4e—=2Ca 阳极:202--4e-= O2↑,钙再还原二氧化钛生成钛:
2Ca+TiO2 = Ti+2CaO。
(1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为2Fe3+ + Fe= 3Fe2+,
故答案为:2Fe3+ + Fe= 3Fe2+。
(2)步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体,利用的是物质溶解度的不同,通过冷却热饱和溶
液得到;故答案为B。
(3)②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体,所以需要过滤得到固体和溶液,故答案为:过滤。
(4)步骤④中使用热水的目的是促进TiO2+水解生成H2TiO3,分离出固体加热得到TiO2;溶液中存在平衡:TiO2+ + 2H2OH2TiO3+ 2H+,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成H2TiO3;故答案为:溶液中存在平衡:TiO2+ + 2H2O
H2TiO3+ 2H+,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成H2TiO3。
(5)流程中生成了硫酸,步骤①中使用硫酸,可循环使用,故答案为:H2SO4或硫酸。
(6)①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2 - CaO作电解质,阳极发生氧化反应,阴极析出钙、发生还原反应,由阳极图示产物可知,阳极生成一氧化碳气体,是电解质中的氧离子失电子生成氧气,氧气和阳极石墨反应生成的一氧化碳,所以电极反应为:202--4e=O2↑,或C+O2--4e- = CO↑,故答案为:202--4e=O2↑或C+O2--4e- = CO↑。
②制备TiO2 时,在电解槽发生如下反应:阴极: 2Ca2+ +4e—=2Ca 阳极:202--4e-= O2↑,钙再还原二氧化钛生成钛:
2Ca+TiO2 = Ti+2CaO,由此可见,CaO 的量不变,故答案为:不变。
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【题目】下列化学用语描述中不正确的是( )
A. 中子数为20的氯原子:
B. K2O的电子式:
C. HCO3﹣的电离方程式:HCO3﹣+H2OCO32﹣+H3O+
D. 比例模型可以表示CO2分子或SiO2
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【题目】对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g),下列叙述正确的是
A.平衡时,v正(O2)=v逆(O2)必成立
B.关系式5v正(O2)=4v正(NO)总成立
C.用上述四种物质NH3、O2、NO、H2O表示的正反应速率的数值中,v正(H2O)最小
D.若投入4 mol NH3和5 mol O2,通过控制外界条件,必能生成4 mol NO
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【题目】碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。
请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
ΔH=+88.6 kJ·mol-1
则M、N相比,较稳定的是 。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.6 kJ·mol-1,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-a kJ·mol-1,则a 238.6(填“>”、“<”或“=”)。
(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)=2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ·mol-1,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为 。
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【题目】H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A. 图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B. 图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C. 图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
D. 图丙表明,少量Mn 2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
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【题目】有机物w用作调香剂、高分子材料合成的中间体等,制备W的一种合成路线如下:
已知
请回答下列问题
(1)F的名称是__________⑤的反应类型是__________。
(2)E中的含氧官能团的名称为__________,W的结构简式为__________。
(3)反应②的化学方程式是__________。
(4)D自身还能发生聚合反应,其聚合产物的结构简式为__________。
(5)参照有机物W的上述合成路线,设计以M为起始原料制备F的合成路线(其他试剂任选) __________。
示例:CH3CH2OHCH2=CH2
BrCH2CH2Br
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【题目】下列说法正确的是
A. 可用蒸发结晶的方法从碘水中提取碘单质
B. 碘化银可用于人工降雨
C. 酒精在实验台上着火可用水作灭火剂
D. 氢气还原氧化铜要先加热再通氢气
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【题目】铜、硼、硅、砷等元素的化合物是制造新型激光武器和新型太阳能电池的重要材料。回答下列问题:
(1)基态硅原子电子占据的最高能层符号是_____,其中能量最高的电子所占据能级的原子轨道有_____个伸展方向,原子轨道呈_____形。
(2)在硫酸铜溶液中通入过量的氨气,小心蒸发,最终得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体,晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有____________。
(3)硒为第四周期元素,相邻的元素有砷和溴,则三种元素的第一电离能从大到小的顺序为________(用元素符号表示)。H2SeO3的酸性_______H2SeO4(填“强于”或“弱于”),原因是___________(从分子结构的角度回答)。
(4)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。它的晶体结构如下左图所示。六方相氮化硼______π键(填“含有”或“不含”),其质地软的原因是_________。NaBH4是一种重要的储氢载体,阴离子的的立体结构为_______。
(5)砷化镓是优良的第三代半导体材料。如上图所示为GaAs的晶胞结构。
①与GaAs互为等电子体的一种原子晶体的化学式为________。
②已知晶胞的密度是ρ g·cm3,阿伏加德罗常数值为NA,棱长a=_____pm。
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