题目内容

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图如下：

(1)往①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：
Fe+2Fe3+=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②→ ③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③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的杂质，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④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。

(1)使Fe3+还原为Fe2+；生成Ti3+保护Fe2+不被氧化
(2)10－9～10－7 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

练习册系列答案
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现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。

已知：①Cu＋在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。
回答下列问题：
(1)矿石用稀硫酸处理过程中Cu2O发生反应的离子方程式为          。
(2)“循环Ⅰ”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是       。若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层1暴露在空气中发生反应的离子方程式                                         。
(3)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式：                        。
(4)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分是                           。

我国高炉生产各方面取得了显著进步，但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还跟国际存在很大差距，有待进一步提高，努力向钢铁强国迈进。
（1）高炉炼铁的原料有铁矿、焦炭和石灰石，其中起熔剂作用的是          ，目的是除去铁矿石中的脉石，其产物密度比铁    ，所以在铁水的       （填“上部”或“下部”）形成炉渣而与铁水分离。
（2）焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用，下列不属于焦炭作用的是     。

A．作为燃料，为炼铁中的化学反应反应（删去）提供能量
B．作为还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳
C．对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用
D．作为熔剂，除去铁矿石中的杂质
（3）高炉炼铁的污染非常严重，目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进。高炉炼铁导致的环境污染有                。
（4）写出高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式：
                                                                     。

下图是某企业设计的硫酸—磷肥—水泥联产、海水—淡水多用、盐—热—电联产的三大生态产业链流程图。

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：①         、②         、③         、④         、⑤         。
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式：                                            。磷肥厂的主要产品是普钙(磷酸二氢钙和硫酸钙)，写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式       。
（3）用1吨硫铁矿(FeS2的质量分数为36％)接触法制硫酸，制硫酸的产率为65％，则最后能生产出质量分数为98％的硫酸      吨。
（4）热电厂的冷却水是     ，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有 （写出一种即可）。
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想。
                    ，                （写出两点即可）。

(1)某工厂每天要烧掉含硫1.6%的烟煤200 t,排放出的SO2会严重污染环境,如果变废为宝,将这些SO2回收利用,那么理论上每年(按365 d计)可生产98%的浓硫酸　　　吨; 
(2)若要在铁制件表面镀镍,则镍应与电源的　　　　极相连,电镀液可以用硫酸镍溶液,电镀过程中硫酸镍溶液的浓度会　　　　(填“增大”“减小”或“不变”); 
(3)工业上制造水泥、玻璃时都要用到的原料是　　　　(填编号),用所选原料制玻璃的化学方程式是　 　; 

A．纯碱 B．熟石灰 C．石灰石 D．黏土
(4)炼铁和炼钢过程的主要区别是　                                              ; 
(5)明矾净化水的原理是                                                                     
(用离子方程式表示);具有暂时硬度的水中除去Mg2+的方法是　                                                        、 
　                                                             (用化学方程式表示)。 

焦亚硫酸钠（Na2S2O5）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5＋H2O等多步反应。
（1）实验室制取氨气的化学方程式：                                              。
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：                                            。
（3）已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为：                                。
（4）副产品X的化学式是：         ；可循环利用的物质是：_____________。
（5）为了减少产品Na2S2O5中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约
为                        。
（6）检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是               （填编号）
①酸性高锰酸钾 ②品红溶液 ③澄清石灰水  ④饱和碳酸氢钠溶液 ⑤NaOH ⑥稀硫酸

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下：

已知：① TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系图。
③25 ℃时TiO(OH)2溶度积Ksp=1×10-29

回答下列问题：
（1）写出钛铁矿酸浸时，反应的离子方程式                                。
（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有                                        。
（3）向“富含TiO2＋溶液”中加入Na2CO3粉末的作用是                       ， TiO2＋水解的离子方程式为                               ，当溶液pH=       时，TiO(OH)2已沉淀完全。
（4）加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+的原因是                                 。

工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的某工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分
为钛酸亚铁( FeTiO3)．其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。

完成下列填空：
（1）步骤②中，用铁粉将Fe3＋转化为Fe2＋的反应的离子方程式为____。
（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，均需进行的操作是____（填操作名称）。
（4）可利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分MnO2）反应生产硫酸锰，则反应的离子方程式为                
（5）利用下图装置，石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2－CaO做电解质，可获得金属钙，钙再作为还原剂，可还原二氧化钛制各金属钛。

①阳极所发生的反应为________。
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是____。
（6）_T业上用4.0吨钛铁矿制得1. 6吨的二氧化钛，则钛铁矿中钛元素的质量分数是____。
（假设生产过程中钛没有损失）

金属锂是原子能工业和新能源工业中的重要物质。工业上常用β—辉锂矿(主要成分是LiAlSi2O6，含有少量钙、镁杂质)制备金属锂，其生产流程如下：

已知Li2CO3微溶于水。请回答下列问题：
（1）写出LiAlSi2O6与硫酸反应的化学方程式_______________________。
（2）沉淀B的主要成分是_____________(写化学式)。
（3）蒸发浓缩Li2SO4溶液时，需要使用的硅酸盐质仪器有蒸发皿、_________和_________。
（4）上述生产流程中蒸发浓缩Li2SO4溶液的目的是____________________。
（5）金属锂用于锂电池时，常用FeF3作其正极的活性物质，FeF3常用FeCl3与40%HF溶液反应制备。在制备过程中需要选用特制聚四氟乙烯材料的容器进行反应，而不是用普通的玻璃仪器或陶瓷仪器，其原因是_________________________________(用化学反应方程式表示)。
（6）金属锂可用于储存氢气，其原理是：①2Li＋H2＝2LiH，②LiH＋H2O＝LiOH＋H2↑。若已知LiH的密度为0.82g·cm-3，用金属锂吸收224L H2（标准状况）恰好完全反应，则生成的LiH的体积与被吸收的氢气的体积之比为1: ______(精确到整数)。

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