【题目】纳米TiO2是一种重要的光催化剂。以钛酸酯Ti(OR)4为原料制备纳米TiO2的步骤如下:
①组装装置如下图所示,保持温度约为65℃,先将30mL钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]加入盛有无水乙醇的三颈烧瓶,再加入3mL乙酰丙酮,充分搅拌;
②将含水20%的乙醇溶液缓慢滴入三颈烧瓶中,得到二氧化钛溶胶;
③将二氧化钛溶胶干燥得到二氧化钛凝胶,灼烧凝胶得到纳米TiO2。
已知,钛酸四丁酯能溶于除酮类物质以外的大部分有机溶剂,遇水剧烈水解;Ti(OH)4不稳定,易脱水生成TiO2,回答下列问题:
(1)仪器a的名称是_______,冷凝管的作用是________。
(2)加入的乙酰丙酮可以减慢水解反应的速率,其原理可能是________(填标号)。
a.增加反应的焓变 b.增大反应的活化能
c.减小反应的焓变 d.降低反应的活化能
制备过程中,减慢水解反应速率的措施还有________。
(3)步骤②中制备二氧化钛溶胶的化学方程式为________。下图所示实验装置中,可用于灼烧二氧化钛凝胶的是________(填标号)。
(4)测定样品中TiO2纯度的方法是:精确称取0.2000 g样品放入锥形瓶中,加入硫酸和硫酸铵的混合溶液,加强热使其溶解。冷却后,加入一定量稀盐酸得到含TiO2+的溶液。加入金属铝,将TiO2+全部转化为Ti3+。待过量的金属铝完全溶解并冷却后,加入指示剂,用0.1000 mol·L-lNH4Fe(SO4)2溶液滴定至终点。重复操作2次,消耗0.1000 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2溶液的平均值为20.00 mL(已知:Ti3+ +Fe3++H2O=TiO2+ +Fe2+ +2H+)。
①加入金属铝的作用除了还原TiO2+外,另一个作用是________________。
②滴定时所用的指示剂为____________(填标号)
a.酚酞溶液 b. KSCN溶液 c. KMnO4溶液 d.淀粉溶液
③样品中TiO2的质量分数为________%。
【答案】温度计 冷凝回流 b 用含水20%的乙醇溶液代替水、缓慢滴液 Ti(OC4H9)4+2H2O= TiO2+4 C4H9OH a 与酸反应生成氢气,形成氢气氛围,防止Ti3+在空气中被氧化 b 80
【解析】
(1)根据水、无水乙醇和乙酰丙酮容易挥发分析解答;
(2)反应的焓变只与初始状态和终了状态有关;增大反应的活化能,反应速率减慢;降低反应的活化能,反应速率加快,据此分析判断;根据实验步骤②的提示分析判断;
(3) Ti(OH)4不稳定,易脱水生成TiO2,钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]水解生成二氧化钛溶胶,据此书写反应的化学方程式;灼烧固体需要在坩埚中进行;
(4)根据Ti3+ +Fe3++H2O=TiO2+ +Fe2+ +2H+,说明Ti3+容易被氧化;并据此分析判断可以选用的指示剂,结合消耗的NH4Fe(SO4)2的物质的量计算样品中TiO2的质量分数。
(1)根据装置图,仪器a为温度计,实验过程中为了防止水、无水乙醇和乙酰丙酮挥发,可以使用冷凝管冷凝回流,提高原料的利用率,故答案为:温度计;冷凝回流;
(2) a.反应的焓变只与初始状态和终了状态有关,加入的乙酰丙酮,改变是反应的条件,不能改变反应的焓变,故a错误;b. 增大反应的活化能,活化分子数减少,反应速率减慢,故b正确;c. 反应的焓变只与初始状态和终了状态有关,加入的乙酰丙酮,改变是反应的条件,不能改变反应的焓变,故c错误;d.降低反应的活化能,活化分子数增多,反应速率加快,故d错误;故选b;根据实验步骤②的提示,制备过程中,用含水20%的乙醇溶液代替水、缓慢滴液,减慢钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]水解的反应速率,故答案为:b;用含水20%的乙醇溶液代替水、缓慢滴液;
(3) Ti(OH)4不稳定,易脱水生成TiO2,步骤②中钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]水解生成二氧化钛溶胶,反应的化学方程式为Ti(OC4H9)4+2H2O= TiO2+4 C4H9OH;灼烧二氧化钛凝胶需要在坩埚中进行,故选择的装置为a,故答案为:Ti(OC4H9)4+2H2O= TiO2+4 C4H9OH;a;
(4)①根据Ti3+ +Fe3++H2O=TiO2+ +Fe2+ +2H+,说明Ti3+容易被氧化,铝与酸反应生成氢气,在液面上方形成氢气氛围,防止Ti3+在空气中被氧化,故答案为:与酸反应生成氢气,形成氢气氛围,防止Ti3+在空气中被氧化;
②酚酞溶液、淀粉溶液与NH4Fe(SO4)2溶液,现象不明显;KMnO4溶液也能氧化Ti3+,影响滴定结果,KMnO4不与Fe3+反应;根据滴定反应Ti3+ +Fe3++H2O=TiO2+ +Fe2+ +2H+可知,可以选用KSCN溶液作指示剂,当滴入最后一滴NH4Fe(SO4)2溶液,容易变成血红色,且半分钟不褪色,说明到达了滴定终点,故答案为:b;
③消耗的NH4Fe(SO4)2的物质的量=0.02L×0.1000 mol·L-1=0.002mol,则根据钛原子守恒,n(TiO2)=n(Ti3+)=n(Fe3+)=0.002mol,样品中TiO2的质量分数=×100%=80%,故答案为:80。
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【题目】研究水体中碘的存在形态及其转化是近年的科研热点。与在水体和大气中的部分转化如下图所示。
(1)碘在元素周期表的位置:______________________,其中一种人工放射性核素131I常用于甲亢的治疗,该核素含有的中子数为___________。
(2)结合元素周期律分析Cl-、I-的还原性强弱:同主族元素的原子,从上到下,____________。
(3)水体中的I-的非酸性条件下不易被空气中的氧化。原因是的反应速率慢,反应程度小。碘化铵是一种重要的含I-的盐,常用于医药和照相工业,该电子式为________________,其水溶液却易被空气中的氧化的原因是_____________________。
(4)大气中的部分碘源于对海水中I-的氧化,有资料显示:水体中若含有,会对氧化I-产生促进作用。为检验这一结论,进行如下探究实验:分别将等量的通入到20mL下列试剂中,一段时间后,记录实验现象与结果。
已知:每参与反应,生成。
序号 | 试剂 组成 | 反应前溶液 的 | 反应后溶液 的 | 的 转化率 | 的生成量 |
A | 约 | —— | |||
B | —— | 少量 | |||
C | 约 | 大量 |
① a=__________。
② 用离子方程式解释A中pH增大的原因_______________________________________。
③ 写出B中产生的离子方程式_________________________________________。
④ C中实验进行20s后,发现溶液中浓度开始下降。导致下降的直接原因有_______。
A 减小 B 减小 C 不断生成
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【题目】2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“”,tián),Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts的同位素原子具有相同的电子数
C.Ts在同族元素中非金属性最弱
D.中子数为176的Ts核素符号是
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【题目】依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题:
(1)电极X的材料是______;电解质溶液Y是________;
(2)银电极为电池的____极,发生的电极反应式为______; X电极上发生的电极反应为______;(填反应类型)
(3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。Ag+向_______ (填正极或负极)移动。
(4)当有1.6g铜溶解时,银棒增重_________________。
(5)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为:A极:H2+O2--2e-=H2O; B极:O2+4e-=2O2-。则A极是电池的______极;电子从该极____(填“流入”或“流出”),该电池的总反应为_______。
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【题目】模拟电渗析法将海水淡化的工作原理示意图如下。己知X、Y均为惰性电极,模拟海水中富含Na+、Cl—、Ca2+、Mg2+、SO42—等离子。下列叙述中不正确的是
A.N是阴离子交换膜
B.Y电极上产生有色气体
C.X电极区域有浑浊产生
D.X电极反应式为4OH——4e—=O2↑+2H2O
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【题目】(1)FeCl3溶液呈_______性,原因是__________(用离子方程式表示)。把FeCl3溶液蒸干后并灼烧,最后得到的主要固体产物是_________。
(2)在25℃下,将a mol·L-1的CH3COOH与0.01 mol·L-1的NaOH等体积混合,反应平衡时溶液中c(CH3COO-)=c(Na+),则溶液显______ (填“酸”、“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=__________ 。
(3)已知298 K和101 kPa条件下:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3
4NH3(g)+O2(g)=2N2H4(l)+2H2O(l) ΔH4
则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH=_______________。
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【题目】四种位于不同主族的短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,的内层电子与最外层电子数之比为2:5,Z和W位于同一周期。Z与W组成的化合物是常用的调味品,也是重要的医用药剂,工业上电解该化合物的熔融物可制得Z单质,Y和Z可形成两种离子化合物,这两种离子化合物的阴离子与阳离子数之比均为1:2。下列说法正确的是
A. 四种元素中至少有两种金属元素
B. 四种元素的常见氢化物中熔点最高的是的氢化物
C. 四种元素形成的简单高子中,离子半径最小的是元素形成的离子
D. 常温下,三种元素形成的化合物的水溶液的小于7
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【题目】下列关于的说法,正确的是( )
A.该物质可由n个单体分子通过缩聚反应生成
B.该物质完全燃烧,生成33.6 L(标准状况)的
C.该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂
D.该物质与足量溶液反应,最多可消耗
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【题目】研究性学习小组用Na2SO3与硫酸溶液(硫酸与水体积比1∶1)制备SO2并进行性质探究实验。
(1)D中的实验现象是_____________,C、E中溶液都褪色,分别体现SO2________、_______性质。
(2)请在方框中画出收集SO2以及尾气处理装置(标相关试剂)。___________
(3)研究小组发现B中有白色沉淀,为了清楚沉淀的物质,研究小组往B中加入过量稀盐酸,沉淀 不溶解,你认为留下的沉淀物是__________,形成该沉淀的反应方程式有:_________________________________________________________________________________
为了进一步验证沉淀原因,研究小组另取BaC12溶液,加热煮沸,冷却及 时加入少量苯液封,然后再通SO2,结果发现沉淀量减少,但仍有轻微浑 浊。研究小组改进A装置(如图),再进行实验,B中没有出现浑浊。下列气体可作为X气体的是_____________
A.CO2 B.NH3 C.O3 D.N2 E.NO2
(4)SO2为空气污染物,研究小组为测定某工厂区空气中SO2的含量,取10m3(标准状况)的空气, 缓慢通过足量溴水中,在所得溶液中加入过量的BaC12溶液,将产生的白色沉淀洗涤、干燥,用电子称称其质量为0.233g,则:
① 检验洗涤已经干净的实验操作是_________________________________________________。
② 试计算此空气中SO2的浓度(列出计算表达式并计算结果,结果单位用mg/m3表示)。________________________________________________
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