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四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要...

四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下:

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回答下列问题:

(1)往中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:

2Fe3++Fe=3Fe2+

2TiO2+(无色)+Fe+4H=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O

Ti3+(紫色)+Fe3++H2O=TiO2+(无色)+Fe2++2H

加入铁屑的作用是                               

(2)在工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在        范围。

(3)若把中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质,还可制得钛白粉。已知25 时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3HFe3++3H2O的平衡常数K=       

(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)  ΔH=+140 kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1

写出中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:                               

(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是        (只要求写出一项)。

(6)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用        方法。

 

TiCl4

SiCl4

熔点/

-25.0

-68.8

沸点/

136.4

57.6

 

 

(1)使Fe3+还原为Fe2+;保护TiO2+不被Fe3+氧化 (2)10-9 m~10-7 m(或其他合理答案) (3)2.79×103 (4)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol-1 (5)产生三废(或其他合理答案) (6)蒸馏(或分馏或精馏) 【解析】(1)由题目所给的反应可以看出加入铁屑使溶液中的Fe3+转化为Fe2+,保护TiO2+不被Fe3+氧化。 (3)由Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39可得c(Fe3+)·c3(OH-)=2.79×10-39 K====2.79×103。 (4)利用盖斯定律:两个热化学方程式相加即得所要的热化学方程式TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol-1。 (5)由工业流程图可以得出该生产过程中产生了工业三废。 (6)TiCl4与SiCl4的沸点差异很大,所以采用蒸馏的方法进行分离。  
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考点分析:
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某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为:

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(1)杂铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将瓷坩埚置于        上(用以下所给仪器的编号填入,下同),取用坩埚应使用        ,灼烧后的坩埚应放在        上,不能直接放在桌面上。

实验所用仪器:

a.蒸发皿

b.石棉网

c.泥三角

d.表面皿

e.坩埚钳

f.试管夹

(2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,灼烧后含有少量铜的可能原因是                               

a.灼烧过程中部分氧化铜被还原

b.灼烧不充分铜未被完全氧化

c.氧化铜在加热过程中分解生成铜

d.该条件下铜无法被氧气氧化

(3)通过途径实现用粗制氧化铜制取胆矾,必须进行的实验操作步骤:酸溶、加热通氧气、过滤、        、冷却结晶、        、自然干燥。

(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾,与途径相比,途径有明显的两个优点是                                                 

(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的实验过程中:称量操作至少进行     次。

(6)若测定结果x值偏高,可能的原因是                                       (填字母编号)。

a.加热温度过高

b.胆矾晶体的颗粒较大

c.加热后放在空气中冷却

d.胆矾晶体部分风化

 

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高温条件下,辉铜矿(主要成分为Cu2S)通适量的空气可冶炼金属铜,经过一系列反应可得到B和D、E。G为砖红色沉淀。

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请回答下列问题:

(1)辉铜矿(Cu2S)通适量的空气冶炼金属铜的化学方程式为                  ,其中氧化剂为                               

(2)E的浓溶液与Cu发生反应的化学方程式是                     

(3)利用电解可提纯铜,在该电解反应中阳极物质是        ,电解质溶液是                                                           

(4)自然界中当胆矾矿与黄铁矿(主要成分为FeS2)相遇时会缓慢发生下列反应产生辉铜矿。对反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,被氧化的硫和被还原的硫的质量比为                     

 

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历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。

(1)金、银、铜常被作为钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的       

A.硬度适中

B.密度适中

C.在自然界里都可得到纯净的单质

D.不活泼性

(2)一位收藏者有一枚表面是黑色,且有少量绿色锈状物的货币,这肯定是        币,黑色物质是        ,形成这种物质的化学方程式为        ,绿色物质是        ,形成这种物质的化学方程式为               ,这枚金属币的真面目为        色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币,它肯定是        币,表面一直未被氧化的原因是                       

(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是                                                      

A.观察颜色

B.查看图案

C.用手掂量轻重

D.滴一滴硝酸在币的表面,观察现象

 

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铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2,固体,将其加热,有铜的氧化物生成,剩余固体质量随温度变化的曲线如图1所示。另外,某同学绘制了三条表示铜的氧化物的质量与其所含铜元素质量的关系曲线,如图2所示。则下列分析正确的是(  )。

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A.图1中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuO

B.图1整个过程中共生成0.26 g H2O

C.图2三条曲线中,表示CuO和其所含Cu元素质量的关系曲线是曲线A

D.图2中绘制错误的曲线共2条

 

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某地污水中含有Zn2+、Hg2+、Fe3+、Cu2+四种阳离子。甲、乙、丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下:

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下列判断正确的是(  )。

A.三种实验方案都能制得纯净的铜

B.乙方案中加过量铁粉可以将四种阳离子全部还原

C.甲方案中的反应涉及置换、分解、化合、复分解四种反应类型

D.丙方案会产生环境污染

 

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