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【化学、选修2--化学与技术】(15分)TiO2用途非常广泛,工业上用钛铁精矿(FeTiO3)提炼TiO2的工艺流程如下:

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(1)写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式                     ,酸浸时为了提高浸出率,可以采取的措施有                 (任写二种)

(2)钛铁精矿酸浸后冷却、结晶得到的副产物A为       ,结晶析出A时,为保持较高的酸度不能加水,其原因可能为      

(3)滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热,其目的是             

(4)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是                    

(5)工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4,然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛,写出TiO2制备Ti的化学方程式:             ,            

 

(15分)(1)FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O(2分) 增大硫酸浓度/升高温度/边加硫酸边搅拦/增加浸出时间等(2分) (2)FeSO4·7H2O(1分) 防止Ti(SO4)2水解、减少FeSO4·7H2O的溶解量(2分) (3)促进Ti4+水解趋于完全,得到更多的H2TiO3沉淀。(2分) (4)水解得到的稀硫酸可以循环使用(2分) (5)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(2分)、TiCl4+2MgTi+2MgCl2(2分) 【解析】 试题分析:(1)根据流程图分析,沉淀B应是H2TiO3沉淀,则滤液中含有+4价Ti离子,所以钛铁精矿(FeTiO3)与硫酸反应生成Ti4+和亚铁离子,离子方程式是FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O;根据影响平衡的因素,酸浸时为了提高浸出率可以增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等; (2)酸浸后的溶液中含有Fe2+、Ti4+,根据流程图可知,亚铁离子被结晶析出,所以副产物A为FeSO4·7H2O;因为Ti4+水解会生成H2TiO3沉淀,加水会促进水解平衡正向移动,所以保持较高的酸度不能加水的原因可能是防止Ti(SO4)2水解、减少FeSO4·7H2O的溶解量; (3)因为滤液水解得到H2TiO3沉淀,所以滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热,其目的是促进Ti4+水解趋于完全,得到更多的H2TiO3沉淀; (4)Ti(SO4)2水解得到H2TiO3沉淀和硫酸,其中的硫酸还可用于酸浸,所以硫酸可循环使用; (5)工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4和CO,然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛和氯化镁,化学方程式是TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(2分)、TiCl4+2MgTi+2MgCl2。 考点:考查对工业流程的分析判断,化学方程式的书写  
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(14分)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,该制备过程示意图如下:

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(1)1mol焦炭在过程Ⅰ中失去     mol电子。

(2)过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备,制备Cl2的离子方程式为        

(3)步骤(2)中的电解过程中,若用甲醇燃料电池作电源,用KOH作电解质,负极反应为         

(4)整过生产过程必须严格控制无水,回答下列问题:

①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,化学反应方程式为         

②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入浓H2SO4中。冷却的作用是         

(5)Zn还原SiCl4的可逆反应如下:

SiCl4(g)+2Zn(s)满分5 manfen5.comSi(S)+2ZnCl2(g)  △H<0下列说法正确的是(  )

A.还原过程需在无氧的气氛中进行        

B.投入1molZn可生成14g还原产物

C.增加SiCl4(g)的量,该反应平衡常数不变     

D.若SiCl4(g)过量可增大△H的值

(6)有一种由硅制作的材料中常加入Ag2SO4 ,已知某温度下Ag2SO4(M=312g/mol)的溶解度为0.624g/100g H2O,该温度下Ag2SO4 的Ksp        (两位有效数字)

 

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(14分)氧和硫的化合物在化工生产上应用非常广泛。试回答下列问题:

(1)O3可通过电解稀硫酸(原理如下图所示,该条件下3O2=2O3可以发生)制得。图中阳极为       (填A或B)。若C处通入O2,则A极的电极反应式为:            ,若C处不通入O2 ,D、E处分别收集到1mol和0.4mol气体, 则E处收集的气体中O3所占的体积分数为          (忽略 O3 的分解)。

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2)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。己知

6Ag(s)+O3(g)===3Ag2O(s);△H = -235 kJ/mol;

2 Ag2O(s)===4Ag(s)+O2(g);△H = +60kJ/mol;

则反应 2O3(g)= 3O2(g)△H =        

(3)SO2Cl2常用于制造医药品、染料、表面活性剂等。已知:SO2Cl2(g)满分5 manfen5.comSO2(g)+Cl2(g)△H=+98 kJ·mol-1。某温度时向体积为2 L的恒容密闭容器中充入0.20mol SO2Cl2,达到平衡时,容器中含0.1mol SO2,该温度时反应的平衡常数为____(请带单位)。将上述所得混合气体溶于足量BaCl2溶液中,最终生成沉淀的质量为_______。

(4)对(3)中的反应,在400℃,1.01×105Pa条件下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的SO2Cl2,n(SO2)和n(SO2Cl2)随时间的变化曲线如图所示。

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①0~20min反应的平均速率υ(SO2Cl2)=___________。

②下列叙述正确的是

A.A点υ正(SO2Cl2)>υ逆(SO2Cl2)

B.密度和平均摩尔质量不变均说明处于平衡状态

C.其它条件不变,若增大压强 ,n(SO2)比图中D点的值大

D.其它条件不变,500℃时反应达平衡,n(SO2)比图中D点的值大

 

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(15分)二茂铁是一种金属有机化合物,又名双环戊二烯基铁,是由2个环戊二烯负离子和一个二价铁离子键合而成的有机物,它是火箭固体燃烧过程的加速剂、柴油的消烟节能添加剂、汽油抗爆助燃剂;各类重质燃料、煤、原油、聚合物等的消烟促燃剂。由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如下:

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其实验步骤如下:

步骤1:如图Ⅰ所示,取1 g二茂铁与3 mL乙酸酐于装置中,开通搅拌器,慢慢滴加85%磷酸1 mL,加热回流5 min。

步骤2:待反应液冷却后,倒入烧杯中加入10 g碎冰,搅拌至冰全部融化,缓慢滴加NaHCO3溶液中和至中性,置于冰水浴中15 min。抽滤,烘干,得到乙酰基二茂铁粗产品。

步骤3:将乙酰基二茂铁粗产品溶解在苯中,从图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下,再用乙醚淋洗。

步骤4:将其中一段时间的淋洗液收集,并进行操作X,得到纯净的乙酰基二茂铁并回收乙醚。

(1)图I中仪器B的名称为         ,其中磷酸的作用为         该实验制备的乙酰基二茂铁分子式为           

(2)步骤2中需缓慢滴加NaHCO3溶液,并且要充分搅拌,原因是                  

(3)步骤2中不需要测定溶液的pH就可以判断溶液接近中性,其现象是         

(4)步骤4中操作X的名称是     ,该操作中不能使用明火的原因是          

(5)为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁(满分5 manfen5.com),可以使用的仪器分析方法是             (写一种即可)

 

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常温下取金属钠、铝、铁各1克,加入1mol/L的硫酸V升,要使铝、铁反应后放出等量的氢气,且比钠反应生成的氢气少,V的大小范围是

A、V≥1/18      B、V≤1/23       C、V<1/18       D、V≤1/56

 

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已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转,结构简式为如下图所示的烃,下列说法中不正确的是

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A等质量的该烃和甲烷均完全燃烧,耗氧量前者小于后者

B该烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色,属于苯的同系物

C分子中一定有11个碳原子处于同一平面上

D该烃的一氯取代产物为5种

 

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