题目内容
(14分)金属钛素有“太空金属”、“未来金属”等美誉。工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛并得到副产品FeSO4·7H2O(绿矾)的工艺流程如下图所示。
已知:TiO2+在一定条件下会发生水解;钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),含有少量SiO2杂质;其中一部分铁元素在钛铁矿处理过程中会转化为+3价。
(1)黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+,写出步骤①化学反应方程式:_________;
步骤②中,加入铁粉的主要目的是 。
(2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的 (填字母序号)。
a.熔沸点差异 b.溶解性差异 c.氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中,均涉及到的操作是 (填操作名称);在实验室完成步骤⑤“灼 烧”所需主要仪器有 。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:
。
(5)可以利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应生产硫酸锰(MnSO4,易溶于水),该反应的离子方程式为 。
(6)实验室通过下面方法可测定副产品绿矾中FeSO4·7H2O的质量分数。
a.称取2.85g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;c.用硫酸酸化的0.01mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为19.00mL(滴定时发生反应的离子方程式为:Fe2++MnO4-+H+→Fe3++Mn2++H2O 未配平 )。
计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 (用小数表示,保留二位小数)。
(14分)(1)FeTiO3+2H2SO4===FeSO4+TiOSO4+2H2O; (2分)
将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2+被氧化 (2分)
(2)b (1分)
(3)过滤 (1分) 坩埚(酒精灯、三脚架、泥三角不填不扣分,填错扣分,“坩埚”错别字不给分)(2分)
(4)溶液中存在平衡:TiO2+ + 3H2O Ti(OH)4 + 2H+,当加入热水稀释、升温后,
平衡正向移动,生成Ti(OH)4。 (2分)
(5)MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ ="==" Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O (2分)
(6) 0.93(2分)
解析试题分析:(1)钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),酸溶后得TiO2+和Fe2+,所以步骤①化学反应方程式为:FeTiO3+2H2SO4===FeSO4+TiOSO4+2H2O;因为一部分铁元素在钛铁矿处理过程中会转化为+3价,所以加入铁粉目的是将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2+被氧化;
(2)步骤③中,冷却、结晶将物质分离,是利用了物质的溶解性的不同,所以答案选b;
(3)步骤②、③、④中都是固、液分离,所以涉及到的操作是过滤;步骤⑤“灼烧”所需主要仪器有坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角;
(4)步骤④溶液中存在平衡:TiO2+ + 3H2O Ti(OH)4 + 2H+,水解反应是吸热反应,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成Ti(OH)4。
(5)废液中含有未结晶的Fe2+,与二氧化锰发生氧化还原反应,生成Fe3+、Mn2+,离子方程式为MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ ="==" Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O ;
(6)根据得失电子守恒规律,n(FeSO4·7H2O)=5n(KMnO4),250mL的溶液中n(FeSO4·7H2O)=19.00×10-3L×0.01mol/L×10×5=9.5×10-3mol,所以绿矾样品中FeSO4·7H2O的质量分数为9.5×10-3mol×278g/mol÷2.85g=0.93。
考点:考查对工业流程的分析,仪器的选择,化学平衡的移动,化学方程式、离子方程式的书写,氧化还原反应的计算,操作判断
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(8分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1) 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO (g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度 | 250 ℃ | 300 ℃ | 350 ℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是_______(填序号字母)。
A.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1
B.2v(H2)(正)= v(CO)(逆)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:
(14分)中国环境监测总站数据显示,颗粒物(PM2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物,其主要为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 | K+ | Na+ | NH![]() | SO![]() | NO![]() | Cl- |
浓度/mol?L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
(2) NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
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① N2(g)+O2(g)
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②当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式 。
③ 汽车汽油不完全燃烧时还产生CO,有人设想按下列反应除去CO:
2CO(g)=2C(s)+O2(g),已知该反应的△H>0,该设想能否实现? 。
(3)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
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① 用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
② 用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
③ 用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示),NiO(OH)作为电池正极材料,KOH溶液作为电解质溶液,可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为:Ni(OH)2+M
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Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据,将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 ml 5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
MnO2 | 触摸试管情况 | 观察结果 | 反应完成所需的时间 |
粉末状 | 很烫 | 剧烈反应,带火星的木条复燃 | 3.5min |
块状 | 微热 | 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 | 30min |
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式: ,该反应是 反应(填放热或吸热)。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与 有关。
Ⅱ.某温度时在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如右图所示,图中数据分析:
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(1)该反应的化学方程式为: 。
(2)反应开始至2min,用Z表示的平均反应速率为: 。
(3)在密闭容器里,通入a mol X(g)和b mol Y(g),发生反应X(g) + Y(g) = 2Z(g),当改变下列条件时,反应速率会减小
A.降低温度 B.加入催化剂 C.增大容器体积
已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/ ℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
平衡常数 | 1.7 | 1.1 | 1.0 | 0.6 | 0.4 |
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= , △H 0(填“<”“ >”“ =”);
(2)830℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,若反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1。,则6s时 c(A)= mol·L-1, C的物质的量= mol;
若经一段时间后,反应达到平衡,则此时A的转化率= ,如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时A的转化率 ( 填“变大”或“变小”或“不变”);
(3)判断该反应达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母):
A.压强不随时间改变
B.气体的密度不随时间改变
C.c(A)不随时间改变
D.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g)
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