题目内容
常温下钛的化学活性很小,在较高温度下可与多种物质反应。
(1)工业上由金红石(含TiO2大于96%)为原料生产钛的流程如下:
① 沸腾氯化炉中发生的主要反应为: 。
②已知:Ti(s) +2Cl2(g)=TiCl4(l) ΔH=a kJ·mol-1;
2Na(s) +Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH=b kJ·mol-1;
Na(s)=Na(l) ΔH=c kJ·mol-1;
则TiCl4(l) +4Na(l)=Ti(s) +4NaCl(s) ΔH= kJ·mol-1。
③ TiCl4遇水强烈水解,写出其水解的化学方程式 。
(2)TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示,二氧化钛电极连接电 极,该极电极反应为: 。但此法会产生有毒气体,为减少对环境的污染,在电池中加入固体氧离子隔膜(氧离子能顺利通过),将两极产物隔开,再将石墨改为金属陶瓷电极,并通入一种还原性气体,该气体是 。
(3)海绵钛可用碘提纯,原理为:,下列说法正确的是 。
A.该反应正反应的ΔH>0 |
B.在不同温度区域,TiI4的量保持不变 |
C.在提纯过程中,I2 的作用是将粗钛从低温区转移到高温区 |
D.在提纯过程中,I2 可循环利用 |
(1)①TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO(高温或900℃要注明);②2b-4c-a;
③TiCl4 + 4H2O=Ti(OH)4↓+ 4HCl↑
(2)负 TiO2 +4e-=Ti + O2-(或:Ca2++2e-=Ca;2Ca+TiO2=2CaO +Ti) H2
(3)C D(只选对1个给1分,错选0分)
解析试题分析:化学反应原理的基本内容。
(1)①根据图中箭头指向判断反应物和生成物,利用氧化还原反应配平方程式;②把三个方程式2②-4③-①即可以得到;
(2)该电解池是用二氧化钛生产金属钛的工艺,电解时钛元素由+4变为0价,得到电子,为阴极,连接电源的负极,还可以根据O2-聚集判断;但此法会有石墨失去电子产生CO,改用金属陶瓷电极需加入还原性气体提供电子,故通入H2;
(3)A、根据反应方程式判断低温正向进行高温逆向进行,故正向为放热反应,ΔH<0,错误;B、温度不同,平衡发生移动,TiI4的量随着发生变化,错误;C、低温碘单质与钛反应生成气态TiI4,高温下分解得到金属钛和碘单质,所以说I2 的作用是将粗钛从低温区转移到高温区,在该过程中I2 可循环利用正确,故C、D都正确。
考点:考查化学反应原理,涉及反应热的计算、化学方程式书写、电化学中电极判断电极反应式书写及平衡移动等多方面知识。
以下是一些物质的熔沸点数据(常压):
| 钾 | 钠 | Na2CO3 | 金刚石 | 石墨 |
熔点(℃) | 63.65 | 97.8 | 851 | 3550 | 3850 |
沸点(℃) | 774 | 882.9 | 1850(分解产生CO2) | ---- | 4250 |
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:
4 Na(g)+ 3CO2(g)2 Na2CO3(l)+ C(s,金刚石) △H=-1080.9kJ/mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为 ;若4v正(Na)=3v逆(CO2),反应是否达到平衡 (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1680℃,若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.20mol,则10min里CO2的平均反应速率为 。
(3)高压下有利于金刚石的制备,理由是 。
(4)由CO2(g)+4Na(g)=2Na2O(s)+C(s,金刚石) △H=-357.5kJ/mol;则Na2O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na2CO3(l)的热化学方程式 。
(5)下图开关K接M时,石墨作 极,电极反应式为 。K接N一段时间后测得有0.3mol电子转移,作出y随x变化的图象〖x—代表n(H2O)消耗,y—代表n[Al(OH)3],反应物足量,标明有关数据〗
甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
(1)制备合成氨原料气H2,可用甲烷蒸汽转化法,主要转化反应如下:
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是 。
(2)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为:2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
T / ℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
① 反应热ΔH(填“>”、“<”或“=”)_______0。
② 在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比),下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。求图中的B点处,NH3的平衡转化率。
(3)已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时,a口放出的物质为_________,该电池正极的电极反应式为:____ ,工作一段时间后,当3.2g甲烷完全反应生成CO2时,有 mol 电子发生转移。
一定条件下,可逆反应:X(g) + 3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),反应达到平衡时, X、Y、Z的浓度分别为0.1mol?L-1、0.3 mol?L-1、0.08 mol?L-1,则下列判断不正确的是 ( )
A.c1∶c2="=" 1∶3 | B.平衡时,Y和Z生成速率之比为3∶2 |
C.X、Y的转化率不相等 | D.c1的取值范围为0< c1< 0.14 mol?L-1 |