金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中。“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿(主要成分是:FeTiO3,还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质);主要生产流程如下:
已知反应:①将钛铁矿与浓H2SO4煮【解析】
FeTiO3+2H2SO4(浓)△TiOSO4(硫酸氧钛)+FeSO4+2H2O。②加水热分解硫酸氧钛:TiOSO4+(n+1)H2O△TiO2·nH2O+H2SO4。
请回答下列问题:
(1)副产品甲是____________,可循环利用的物质是___________________________。
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是_______________________________________。
(3)写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为:________________。
(4)“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染,请指出主要的两点:
①_________________________________;②_______________________________。
针对其中一项污染,提出处理的方法: 。
氯化铁和高铁酸钾都是常见的水处理剂。下图为制备氯化铁及进一步氧化制备高铁酸钾的工艺流程。
请回答下列问题:
(1)氯化铁有多种用途:
①氯化铁做净水剂。请用离子方程式表示其原理____________ __________;
②工业上常用FeCl3溶液腐蚀铜印刷线路板。这是利用了FeCl3较强的__________性。
(2)吸收剂X的化学式为 。为检验吸收剂是否已完全转化为FeCl3溶液,有人设计用酸性高锰酸钾溶液,但很快被否定,理由是(用离子方程式表示) 。正确的检验方法是:取少量待测液,加入 (写化学式)溶液,若无深蓝色沉淀产生,则证明转化完全。
(3)碱性条件下反应①的离子方程式为____________________________________。
(4)过程②将混合溶液搅拌半小时,静置,抽滤获得粗产品。该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 K2FeO4+2NaOH,请根据相关反应原理分析反应能发生的原因 。
(5)将粗K2FeO4产品经重结晶、过滤、 、 ,即得较纯净的K2FeO4。
已知;①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=a kJ·mol-1,平衡常数为K;
②Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=b kJ·mol-1。
测得在不同温度下,K值如下:
温度/℃ | 500 | 700 | 900 |
K | 1.00 | 1.47 | 2.40 |
(1)反应①为__________(选填“吸热”或“放热”)反应。
(2)若500 ℃时进行反应①,CO2的起始浓度为2 mol·L-1,CO的平衡浓度为 。
(3)下列关于反应①的说法正确的是 。
A.达到平衡后保持其他条件不变,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B. 在500 ℃下反应,当c(CO2)=c(CO)时,反应达到平衡状态
C.恒温恒容下,当容器内气体密度不再变化时,反应达到平衡状态
D.加压、升温和使用催化剂均可增大反应物的转化率
(4)由已知反应,写出Fe2O3(s)被CO(g)还原成FeO(s)的热化学方程式 。
(5)室温时在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,当溶液pH为2.7时,Fe3+开始沉淀;当溶液pH为4时,c(Fe3+)=__________mol·L-1(已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-36)。
(6)新型锌空电池与锂电池相比,具有能量密度高、安全性好且成本低。该电池的总反应为2Zn+O2===2ZnO,电解质溶液为KOH溶液,则负极的电极反应式为_______。
若以该电池为电源,用惰性电极电解硫酸铜溶液,为保证阴极有6.4g铜析出,理论上至少需要标准状况下 L空气(空气中含氧气按20%计算)进入该电池。
(15分)某校一研究性学习小组对胆矾晶体受热分解进行讨论。
Ⅰ.他们查阅资料得知:将胆矾晶体置于烘箱中加热时,在79~134℃,晶体失重14.4%;134~250℃,又失重14.4%;250~300℃,再失重7.2%。之后加热至620℃,质量维持不变。小组经过计算得出,胆矾在300~620℃的固体残留物为无水硫酸铜,134℃时的固体残留物的化学式为 。
Ⅱ.小组对无水硫酸铜继续升温加热的可能变化进行猜想。他们提出了产物的以下几种猜想:
①.CuO、SO3 ;。
②.CuO、SO2和O2;
③.CuO、SO3和SO2;
④.CuO、SO3、SO2和O2
小组经过激烈讨论,认为猜想③不用实验就可排除,他们的理由是
查阅资料:①SO3为无色晶体,熔点16.6℃,沸点44.8℃。
②SO2,熔点:-72.4℃,沸点:-10℃;SO2通入BaCl2溶液中,无明显现象。
Ⅲ.实验探究:
小组按下图所示安装好实验装置。
(1)安装好装置后,未装药品前必须进行的操作是 。
D装置的作用是 。
(2)按图示装好药品后,用酒精喷灯对着硬质试管加热。一会儿后,B中溶液产生白色浑浊,C中溶液逐渐褪色。
Ⅳ.实验结果分析:
(1)小组同学大多认为无水硫酸铜热分解产物应该为猜想④。但有一个同学提出质疑,他认为B中溶液产生白色浑浊并不一定能确定产物中含有SO3。他的依据涉及的化学方程式是 。于是,小组同学经讨论决定,再增加一个装置E,你认为该装置应加在 (填装置字母)之间。增加装置后,小组重新实验,证明了产物中确实存在SO3。你认为他们根据什么现象得到这一结论? 。
(2)小组在完成无水硫酸铜热分解的化学方程式时遇到了困难。他们发现该化学方程式为不定方程式,存在无数种配平情况,经过慎密地分析,他们认为只要能确定某些物质的计量数之比,即可确定该化学方程式。如已知SO2与SO3的计量数之比,就能确定该化学方程式。若设SO2与SO3的计量数之比为x,请写出配平后的化学方程式 。
25℃ 时,水的离子积为Kw ,该温度下将 a mol ·L-1一元酸 HA 与b mol·L-1一元强碱BOH 等体积混合,若恰好完全反应,下列结论中不正确的是
A. 混合液中:c(H+ ) ≤ B. 混合液中:c(HA)+c(A-)=a mol·L-1
C. a = b D. 混合液中:c(H+)+c(B+)= c(OH-)+c(A-)
用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,将所得的混合液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如下图所示,则下列有关说法中正确的是
A.X为直流电源的正极,Y为直流电源的负极
B.阳极区pH减小
C.图中的b<a
D.阴极的电极反应为HSO3——2e—+H2O=SO42—+3H+ 和 SO32——2e—+2H2O=SO42—+4H+