随着不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广,钛金属日益被人们重视,被誉为“现代金属”和“战略金属”,是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。工业主要以二氧化钛为原料冶炼金属钛。
Ⅰ.二氧化钛可由以下两种方法制备:
方法1:可用含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3,其中Ti元素化合价为+4价)制取,其主要流程如下:
(1)由滤液获得绿矾晶体的操作过程是 。
(2)甲溶液中除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有 。
(3)已知10kg该钛铁矿中铁元素的质量分数为33.6%,能够得到绿矾晶体22.24kg,试计算最少加入铁粉的质量。
方法2:TiCl4水解生成TiO2·XH2O,过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2,此方法制备得到的是纳米二氧化钛。
(4)①TiCl4水解生成TiO2·XH2O的化学方程式为 。
②检验TiO2·XH2O中Cl-是否被除净的方法是 。
Ⅱ.二氧化钛可用于制取钛单质
(5)TiO2制取单质Ti,涉及到的步骤如下:
反应②的化学方程式是 ,该反应成功需要的其他条件及原因是 。
环己酮是一种重要的有机化工原料。实验室合成环己酮的反应如下:
环己醇和环己酮的部分物理性质见下表:
物质 |
相对分子质量 |
沸点(℃) |
密度(g·cm—3、20 ℃) |
溶解性 |
|
环己醇 |
100 |
161.1 |
0.9624 |
能溶于水和醚 |
|
环己酮 |
98 |
155.6 |
0.9478 |
微溶于水,能溶于醚 |
|
现以20mL环己醇与足量Na2Cr2O7和硫酸的混合液充分反应,制得主要含环己酮和水的粗产品,然后进行分离提纯。其主要步骤有(未排序):
A.蒸馏、除去乙醚后,收集151℃~156℃馏分
B.水层用乙醚(乙醚沸点34.6℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层
C.过滤
D.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液
E.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水
回答下列问题:
(1)上述分提纯步骤的正确顺序是 。
(2)b中水层用乙醚萃取的目的是 。
(3)从下关于萃取分液操作的叙述中,不正确的是 。
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗,塞上玻璃塞,如图用力振荡
B.振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.经几次振荡并放气后,手持分漏斗静置液体分层
D.分液时,需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔,再打开旋塞待下层液体全部流尽时,再从上口倒出上层液体
(4)在上述操作D中,加入NaCl固体的作用是 。蒸馏除乙醚的操作中采用的加热方式为 。
(5)蒸馏操作时,一段时间后发现未通冷凝水,应采取的正确方法是 。
(6)恢复至室温时,分离得到纯产品体积为12mL,则环己酮的产率约是 。
二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气,其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气,也可用作燃烧电池的燃料,具有很好的好展前景。
(1)已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol,则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为 。
(2)工业上采用电浮远凝聚法处理污水时,保持污水的pH在5.0,通过电解生成Fe(OH)3胶体,吸附不溶性杂质,同时利用阴极产生的H2,将悬浮物带到水面,利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示:
①乙装置以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式 ;下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是 。
A.MgCO3 B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.(NH4)2CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式: 。
③已知常温下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38,电解一段时间后,甲装置中c(Fe3+)= 。
④已知:H2S的电离平衡常数:K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12;H2CO3的电离平衡常数:K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。测得电极上转移电子为0.24mol时,将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列各项正确的是
A.发生反应的离子方程式为:CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B.发生反应的离子方程式为:CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C.c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E.c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)
A~H均为短周期元素,A~F在元素周期表中的相对位置如图1所示,G与其它七种元素
图1
A B C
D E F
图2
不在同一周期,H是短周期中原子半径最大的主族元素。由B、G构成的最简单化合物常为氮肥工业和纯碱工业的原料。由上述某些元素组成的物质甲~戊的转化关系如图2所示。请回答下列问题:
(1)已知图2中反应①是复分解反应,生成物中水已略去。
a.若戊是含有18电子的双原子分子,则甲的电子式为:_________。实验室制取气体丙的化学方程式为:___________________________。
b.若甲的水溶液呈碱性,丙的凝胶经干燥脱水后,常用做干燥剂,写出甲的一种用途 。
c.若将a和b中甲的饱和溶液混合,会出现白色胶状沉淀,同时伴有刺激性气味的气体产生,则该反应的离子方程式: 。
(2)已知图2中反应①是置换反应,戊是单质,则戊可能是 或 ,分别写出一个对应的反应①的化学方程式 、 。
6g Mg、Cu合金与一定量的硝酸恰好完全反应,收集到标准状况下VL NO和NO2的混合气体。向反应后的溶液中加入足量NaOH溶液,得到沉淀12.12g。则V的值可能是
A.2.688 B.4.48 C.8.064 D.8.96
一定温度下,在容积为1L的密闭容器中,存在如下关系:xH2O(g)(H2O)x(g),反应物和生成物的物质的量随时间变化关系如图。下列说法不正确的是
A.x=3
B.该温度下,反应的平衡常数为0.125L3/mol3
C.平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3g/mol
D.t1时刻,保持温度不变,再充入1mol H2O(g),重新达到平衡时,c[(H2O)x]/c[H2O]增大