(10分)工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石(含TiO2大于96%)等为原料生产。
(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:
①沸腾氯化炉中反应的化学方程式为:
②已知:Ti(s) +2Cl2(g) = TiCl4(l) △H = -804.2kJ/mol;
2Na(s) +Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -882.0kJ/mol
Na(s) = Na(l) △H =2.6 kJ/mol
请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式
③海绵钛破碎后用0.5%~1.5%的盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至中性,用盐酸洗涤的目的是 。
(2)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺。试回答下列有关问题。
①TiO2直接电解法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2获得钛,则在阴极所发生的反应为: 。
②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开,只允许氧离子通过,在电解过程中阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体若是H2,则阳极电解反应式为 。
(14分)在一固定容积为2 L的密闭容器中加入2 molA和3 molB,保持温度为30℃,在催化剂存在的条件下进行下列反应:2A(g)+3B(g) 3C(g),2分钟达到平衡,生成1.5 mol C,此时,平衡混合气中C的体积分数为ω1;若将温度升高到70℃后,其他条件均不变,当反应重新达到平衡时,C的物质的量为2.1 mol,体积分数为ω2,请回答下列问题,
(1) 该反应在30℃时平衡常数K1= ,焓变△H 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2) 该反应在30℃时平衡混合气中C的体积分数为ω1= ;从反应开始到达到化学平衡状态时v(A)=____________mol/(L·min)
(3) 该反应在70℃时平衡常数为K2,则 K1 K2(填“>”、“=”或“<”)
(4) 70℃时,若保持温度不变,在2 L的密闭容器中加入4 molA和6 molB,当反应重新达到平衡时,C的体积分数为ω3,则ω3 ω2 (填“>”、“<”或“=” )。
(5) 可以判断2A(g)+3B(g) 3C(g) 反应已经达到平衡的是( )
A.2v(B)=3v(A) B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
E.n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶3∶3
(10分)痛风是关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病,关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠(NaUr)晶体,有关平衡如下:①HUr(尿酸,aq)Ur-(尿酸根,aq)+H+(aq) (37℃时,Ka=4.0×10—6) ②NaUr(s) Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37°时,1.0 L水中可溶解8.0×10-3mol尿酸钠,此温度下尿酸钠的Ksp为________。
(2)关节炎发作大都在脚趾和手指的关节处,这说明温度降低时,反应②的Ksp________(填“增大”、“减小”或“不变”),生成尿酸钠晶体的反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)37℃时,某病人尿液中尿酸分子和尿酸根离子的总浓度为2.0×10-3mol·L—1,其中尿酸分子的浓度为5.0×10—4mol·L—1,该病人尿液的c(H+)为 ,PH 7(填“>”、“=”或“<”)。
(10分)常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:
实验编号 |
HA物质的量浓度(mol·L-1) |
NaOH物质的量浓度(mol·L-1) |
混合溶液的pH |
① |
0.1 |
0.1 |
pH=9 |
② |
c |
0.2 |
pH=7 |
③ |
0.2 |
0.1 |
pH<7 |
请回答:
(1) 从①组情况分析, HA是 酸(选填“强”、“弱”)。
(2) ②组情况表明,c 0.2 (填“>”、“=”或“<”)。
(3) 从③组实验结果分析,说明HA的电离程度______NaA的水解程度(填“>”、“=”或“<”),该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
(4) ①组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH-)= mol·L-1。
在下列给定条件的溶液中,一定能大量共存的离子组是( )
A.无色溶液:Ca2+、H+、Cl-、NO3-
B.能使pH试纸呈红色的溶液:Na+、NH4+、I-、NO3-
C.FeCl2溶液:K+、Na+、SO42-、AlO2-
D.mol/L的溶液:Na+、K+、SiO32-、NO3-
LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。电池反应为:,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li+导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是( )
A.可加入硫酸以提高电解质的导电性
B.放电时电池内部Li+向负极移动
C.充电过程中,电池正极材料的质量减少
D.放电时电池正极反应为:FePO4+Li++e-===LiFePO4