题目内容
(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下：
已知：2H2SO4(浓)+ FeTiO3＝TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
（1）步骤I中发生反应的离子方程式： 、 。
（2）已知：TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时，难溶电解质溶解度与pH关系如图，
TiO(OH)2溶度积Ksp＝1×10－29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因 是 。
② TiO2＋水解的离子方程式为 。
向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是 。
当溶液pH= 时，TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）TiCl4→Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于 ℃即可。
| | TiCl4 | Mg | MgCl2 | Ti |
| 熔点/℃ | －25.0 | 648.8 | 714 | 1667 |
| 沸点/℃ | 136.4 | 1090 | 1412 | 3287 |
（14分）
（1）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O（2分）
（2）①将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀（2分）
②TiO2++2H2O
TiO(OH)2+2H+ （2分）
调节溶液pH值，促进TiO2+水解 （1分） 2（2分）
（3）1412 （1分）
（4）TiO2+4e－=Ti+2O2－（2分）
解析试题分析：（1）根据钛铁矿的成分可知与氢氧化钠溶液反应的物质是氧化铝和二氧化硅，离子方程式为Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；
（2）①由图可知TiO(OH)2与Fe（OH）3沉淀的pH很接近，所以加入铁粉目的是将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀；
②TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中，所以TiO2＋水解生成TiO(OH)2与H+ ，离子方程式为TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+ ； 从流程图中可看出加入碳酸钠溶液后得到TiO(OH)2沉淀，所以向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是调节溶液pH值，使TiO2+水解平衡正向移动；由图可知，pH=2时TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）Mg、MgCl2的沸点最高是1412℃，而Ti的熔点为1667℃，所以当温度略高于1412℃时Mg、MgCl2以气体的形式除去，得到Ti；
（4）电解时阴极发生还原反应，因为TiO2熔融状态下不发生电离，所以是TiO2得电子生成Ti单质和O2－，电极反应式为TiO2+4e－=Ti+2O2－。
考点：考查物质的制备，流程图的分析，化学平衡的应用，电化学理论的应用
名校课堂系列答案
N2O3 + O2，N2O3又可按下列分解： N2O3已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。若再加入双氧水，将发生反应：H2O2+2H++2I—→2H2O+I2，且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后，试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I—继续被H2O2氧化，生成的I2与淀粉作用，溶液立即变蓝。因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算反应H2O2+2H++2I—→2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：
| 编号 | 往烧杯中加入的试剂及其用量（mL） | 催化剂 | 开始变蓝时间（min） | ||||
| 0.1 mol·Lˉ1 KI溶液 | H2O | 0.01 mol·Lˉ1 X溶液 | 0.1 mol·Lˉ1 双氧水 | 1 mol·Lˉ1 稀盐酸 | |||
| 1 | 20.0 | 10.0 | 10.0 | 20.0 | 20.0 | 无 | 1.4 |
| 2 | 20.0 | m | 10.0 | 10.0 | n | 无 | 2.8 |
| 3 | 10.0 | 20.0 | 10.0 | 20.0 | 20.0 | 无 | 2.8 |
| 4 | 20.0 | 10.0 | 10.0 | 20.0 | 20.0 | 5滴Fe2(SO4)3 | 0.6 |
（1）已知：实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I—→2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m= ，n= 。
（2）已知，I2与X反应时，两者物质的量之比为1∶2。按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H2O2）>________，才确保看到蓝色。
（3）实验1，浓度c(X)~ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X)~ t的变化曲线图（进行相应的标注）。
（4）实验3表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂 (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al（s）+3I2（s）
2AlI3（s）。含I—传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：______________________________，充电时Al连接电源的___________极。 控制变量法是研究化学变化规律的重要思想方法。请仔细观察下表中50ml稀盐酸和1g碳酸钙反应的实验数据：
| 实验 序号 | 碳酸钙状态 | c(HCl)/mol·L-1 | 溶液温度/oC | 碳酸钙消失时间/s | |
| 反应前 | 反应后 | ||||
| 1 | 粒状 | 0．5 | 20 | 39 | 400 |
| 2 | 粉末 | 0．5 | 20 | 40 | 60 |
| 3 | 粒状 | 0．6 | 20 | 41 | 280 |
| 4 | 粒状 | 0．8 | 20 | 40 | 200 |
| 5 | 粉末 | 0．8 | 20 | 40 | 30 |
| 6 | 粒状 | 1．0 | 20 | 40 | 120 |
| 7 | 粒状 | 1．0 | 30 | 50 | 40 |
| 8 | 粒状 | 1．2 | 20 | 40 | 90 |
| 9 | 粒状 | 1．2 | 25 | 45 | 40 |
（1）本反应属于__________反应(填“吸热”或“放热”)，反应的离子方程式_____________。
（2）实验6和7表明，___________对反应速率有影响，__________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有_____________(填实验序号)。
（3）根据实验1、3、4、6、8可以得出条件对反应速率的影响规律是_____________________。
（4）本实验中影响反应速率的其它因素还有________________，能表明这一规律的实验序号是1、2与____________。
氧化剂H2O2在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
| 实验编号 | 反应物 | 催化剂 |
| ① | 10 mL 2%H2O2溶液 | 无 |
| ② | 10 mL 5%H2O2溶液 | 无 |
| ③ | 10 mL 5%H2O2溶液 | 1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液 |
| ④ | 10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液 | 1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液 |
| ⑤ | 10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液 | 1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液 |
(1)实验①和②的目的是________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。
(2)实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是________。
Ⅱ.资料显示，某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。
(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢，实验时可以通过测量________或________来比较；
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因：________，计算H2O2的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字，在标准状况下测定)
Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识，老师让甲同学完成下列实验：
在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s时收集产生的H2体积为50 mL(若折合成标准状况下的H2体积为44.8mL)，用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s；
(2)根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说法不正确的是________(填序号)。
A．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B．勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C．催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益
草酸（H2C2O4）溶液与酸性KMnO4溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快。某学习小组结合化学反应原理提出猜想与假设，并设计了一系列实验进行探究。
实验Ⅰ：在2支试管中分别加入5 mL等浓度的H2C2O4溶液，在其中一支试管中先加入少量MnSO4固体再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液。记录溶液褪色时间，如表1：
| 试 管 | 未加MnSO4的试管 | 加有MnSO4的试管 |
| 褪色时间 | 30 s | 2 s |
实验Ⅱ：另取2支试管分别加入5 mL等浓度的H2C2O4溶液，在其中一支试管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液。记录溶液褪色时间，如表2：
| 试 管 | 未滴加稀硫酸的试管 | 滴加了稀硫酸的试管 |
| 褪色时间 | 100 s | 90 s |
实验Ⅲ：另取3支试管分别加入5 mL等浓度H2C2O4溶液，然后在试管中先分别加入10滴、1 mL、2 mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，然后置于温度为65℃的水浴中加热。记录溶液褪色时间，如表3：
| 试 管 | 滴入10滴稀硫酸的试管 | 加入1 mL稀硫酸的试管 | 加入2 mL稀硫酸的试管 |
| 褪色时间 | 70 s | 100 s | 120 s |
（1）实验Ⅰ得出的结论是_____。
（2）比较实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论正确的是：_____。[来
①温度对该反应速率有影响
②硫酸对草酸和KMnO4溶液的反应有影响
③加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO4溶液反应，而加入大量硫酸，反应速率比较小
④在酸性范围内，pH值越小对反应越有利[
（3）写出草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式：____。实验室利用该反应标定未知浓度H2C2O4溶液，滴定终点的现象是：溶液颜色_____，且30 s不改变。滴定完成后仰视读取KMnO4溶液体积会导致测得H2C2O4溶液的浓度____（选填：偏大、偏小、无影响）。
（4）有同学根据查阅的资料提出KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为：
上述实验中，实验_____可证明这个历程是可信的。
某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率变化。在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，标准状况下测得数据累计值如下：
| 时间（min） | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 氢气体积（mL） | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
（1）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min时间段中，反应速率最大的时间段是 ，原因为 ；反应速率最小的时间段是 ，原因为 。
（2）在2～3min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为 。
（3）为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：
A .蒸馏水 B .Na2SO4溶液 C. NaNO3溶液 D. CuSO4溶液 E. Na2CO3 溶液,
你认为可行的是 。
甲、乙两个实验小组分别利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应进行研究外界因素对反应速率的影响。设计实验方案如下：
甲组：通过测定生成CO2气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。
实验装置如图，实验时分液漏斗中A溶液一次性放入B溶液中
(注：实验中所用KMnO4溶液均已加人相同量H2SO4)：
| 序号 | A溶液 | B溶液 |
| ① | 2 mL 0.1mol/LH2C2O4溶液 | 4 mL0.01mol/LKMnO4溶液 |
| ② | 2 mL 0.2mol/LH2C2O4溶液 | 4 mL0.01mol/LKMnO4溶液 |
(1)如何检查该装置的气密性： 。
(2)写出当锥形瓶中加入A溶液后发生的反应的离子方程式(提示：H2C2O4为弱酸)： 。
(3)该实验探究的是 对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器，实现该实验目的还欠缺的仪器： 。你将如何比较①②组化学反应速率大小？你的操作是 。
乙组：通过测定单位时间内KMnO4溶液浓度变化来判定反应速率快慢。
25℃时，40 mL 0.001mol/LKMnO4与38 mL0.1 mol/LH2C2O4和2 mL2.38mol/LH2SO4混合液共80 mL中KMnO4的浓度及对应时段的平均反应速率数据：
| 时间（min） | 4 | 8 | 12 | 16 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| c(KMnO4)(10-4mol/L) | 4.58 | 4.02 | 3.36 | 2.25 | 0.72 | 0.43 | 0.23 | 0.16 | 0.13 |
| υ(KMnO4) (10-4mol/(L·min) | υ | 0.14 | 0.17 | 0.28 | 0.32 | 0.29 | 0.20 | 0.07 | 0.03 |
(4)完成上表中υ= ×10-4mol/(L·min)。
问题讨论：已知该实验过程中溶液温度几乎不变，但是依据实验数据发现开始阶段速率却在增大。
①你认为引起该反应速率增大的因素是 。
②请设计实验证明你的观点，写出实验步骤及结论：
| 实验步骤及结论： |