题目内容

2．钛（Ti）因具有硬度大、熔点高、耐酸腐蚀等优点而被应用于航空、电子等领域，由钛铁矿（主要成分是FeTiO3，钛酸亚铁）提取金属钛并获得副产品FeSO4•7H2O的工艺流程如图1：

（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，常温下，该物质易溶于酸性溶液，在pH=0.5时开始转化为钛酸沉淀，则物质A是Fe（填化学式，下同），B是H2O；步骤Ⅳ生成TiO（OH）2（即H2TiO3）的离子方程式是TiO2++2H2O═TiO（OH）2↓+2H+．
（2）已知FeSO4•7H2O的溶解度曲线如图2所示，则步骤Ⅲ采用的操作是降温、结晶、过滤．
（3）工业上可通过下列反应由TiO2制备金属Ti：
TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl4+2CO
TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl2
已知：常温下TiCl4是一种极易水解的无色液体，沸点为136.4℃．
①从下列供选用的装置如图3中选择合适的装置制备TiCl4，按气流方向连接起来：
A→E→B→F→DD→C→G
②下列仪器中盛放的药品分别是：B浓H2SO4，GNaOH溶液．
（4）一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+．称取TiO2样品0.60g，消耗0.20mol•L-1的NH4Fe（SO4）2溶液36.75mL，则样品中TiO2的质量分数是98%．

分析 钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，所以物质A为Fe，溶液X中含有FeSO4和TiOSO4，经过分离得硫酸亚铁晶体和溶液Y，溶液Y主要含有TiOSO4，加入水，加热可水解生成H2TiO3，所以物质B为H2O，经煅烧可生成TiO2，用氯气、碳反应可生成TiCl4，高温条件下与镁反应可生成Ti，以此解答该题．

解答 解：钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，所以物质A为Fe，溶液X中含有FeSO4和TiOSO4，经过分离得硫酸亚铁晶体和溶液Y，溶液Y主要含有TiOSO4，加入水，加热可水解生成H2TiO3，所以物质B为H2O，经煅烧可生成TiO2，用氯气、碳反应可生成TiCl4，高温条件下与镁反应可生成Ti，
（1）根据上面的分析可知，A为Fe，B为H2O，TiOSO4中加入水，加热可水解生成H2TiO3，反应的离子方程式为TiO2++2H2O═TiO（OH）2↓+2H+，
故答案为：Fe；H2O；TiO2++2H2O═TiO（OH）2↓+2H+；
（2）根据FeSO4•7H2O的溶解度曲线可知，硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增大，所以从溶液中分离出FeSO4•7H2O，可以通过降温、结晶、过滤的方法获得，
故答案为：降温、结晶、过滤；
（3）根据由TiO2制备金属Ti的原理可知，先用浓盐酸与二氧化锰制得氯气，制得的氯气中有氯化氢、水等杂质，可以通过饱和食盐水和浓硫酸除去，再在管式电炉中生成四氯化钛，反应中有未反应的氯气，会污染空气，所以尾气要用氢氧化钠溶液吸收，为防止尾气吸收装置中的水分挥发到收集四氯化钛的容器中，在收集装置和尾气处理装置之间要加一个干燥装置，所以①装置按气流方向连接起来的顺序为A、E、B、F、D、C、G，②根据上面的分析可知，B中装浓H2SO4，G中装NaOH溶液，
故答案为：①E、B、F、D、G；②浓H2SO4；NaOH溶液；
（4）根据电子得失守恒可知，将TiO2溶解并还原为Ti3+，Ti3+与NH4Fe（SO4）2溶液反应时有关系式TiO2～Ti3+～NH4Fe（SO4）2，消耗0.20mol•L-1的NH4Fe（SO4）2溶液36.75mL，即NH4Fe（SO4）2的物质的量为36.75×10-3L×0.20mol•L-1=7.35×10-3mol，则TiO2的物质的量为=7.35×10-3mol，所以样品中TiO2的质量分数是$\frac{7.35×1{0}^{-3}×80}{0.60}$×100%=98%，
故答案为：98%．

点评 本题考查物质的制备实验方案的设计，侧重于学生的分析能力和实验能力及计算能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握实验的基本原理和物质的性质．

练习册系列答案
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14．下列有关化学实验操作中“先”与“后”的说法正确的有（　　）个
①高锰酸钾加热制备氧气，用排水法收集满氧气后，先移出导管，后撤酒精灯
②给试管加热对，先给试管来回均匀加热，后固定局部加热
③大量碱液流到桌子上，先用稀醋酸溶液中和，后用抹布抹去
④点燃可燃性气体（如H2、CO、CH4等）时，先检验气体纯度，后点燃
⑤在测定溶液的pH时，先用蒸馏水将pH试纸湿润，后用玻璃棒蘸取溶液点在试纸中部，再与标准比色卡比较．
A．5个B．4个C．3个D．2个
13．下列离子方程式书写不正确的是（　　）
A．氯水和碘化钾反应：Cl2+2I-=2Cl-+I2
B．二氧化锰和盐酸制氯气：MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++2H2O+Cl2↑
C．氯气制漂白粉：2OH-+Cl2=Cl-+Cl0-+H2O
D．氯气和水反应：Cl2+H2O=H++Cl-+HClO
10．某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH关系如图所示．
实验中可选用的试剂：①处理过的铝箔；②2.0mol•L-1硫酸；
③2.0mol•L-1NaOH溶液．
由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为：
①称取一定质量的铝箔于烧杯中，分次加入2.0mol•L-1NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止．
②过滤．    
③滤液中滴加2.0mol•L-1硫酸，不断搅拌，调节溶液pH为4～10．
④过滤、洗涤．    
⑤沉淀中不断加入2.0mol•L-1硫酸至恰好溶解．
⑥蒸发浓缩． 
⑦冷却结晶．  
⑧过滤、洗涤、干燥．
17．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
A．6.4g由O3和O2组成的混合气体中一定含有0.4NA个原子
B．常温常压下，5.6g铁粉在7.1g氯气中充分燃烧，失去的电子数目为0.3NA
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7．研究表明，火灾中绝大多数人的第一死因并非高温烘烤或火烧，而是慌乱奔跑时吸入烟雾中毒．聚氯乙烯（PVC）是制作装修材料的最常用原料，失火时PVC在不同的温度下，发生一系列复杂的化学变化，产生大量有害气体，其过程大体如下：

请回答下列问题：
（1）火灾中由聚氯乙烯产生的有害气体，其常见物质的化学成分主要有HCl、、CO，你认为其中含量最大的是HCl．
（2）工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步合成PVC：乙烯$→_{①}^{一定条件}$ 甲$→_{②}^{一定条件}$ 乙$→_{③}^{一定条件}$ PVC，乙是PVC的单体则反应②的化学方程式CH2Cl-CH2Cl$\stackrel{一定条件}{→}$CH2=CHCl+HCl．
14．氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在
空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色；下图是工业上以制作印刷电路的废液（含Fe3+、Cu2+、
Fe2+、Cl-）生产CuCl的流程如下：

根据以上信息回答下列问题：
（1）该生产过程还可以与氯碱工业、硫酸工业生产相结合，工业生产硫酸的方法名称是接触室，现代氯碱工业的装置名称是离子交换膜电解槽．
（2）写出生产过程中XFeYHCl （填化学式）
（3）写出产生CuCl的化学方程式CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4．
（4）生产中为了提高CuCl产品的质量，采用抽滤或者减压过滤，法快速过滤，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少CuCl的损失；生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止CuCl水解．
（5）在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体，其理由是Cu+2 H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1：1，CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1﹕1，所以理论上不需要补充SO2气体．
（6）在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外，还应该注意的关键问题是防止CuCl的氧化和见光分解．
（7）工业氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g（称准至0.0002g）置于预先放入玻璃珠50粒和10ml过量的FeCl3溶液250ml锥形瓶中，不断摇动；玻璃珠的作用是加速固体的溶解．
②待样品溶解后，加水50ml，邻菲罗啉指示剂2滴；
③立即用0.10mol•L-1硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点；同时做空白试验一次．已知：CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2   Fe2++Ce4+═Fe3++Ce3+如此再重复二次测得：
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空白实验消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）0.750.500.80
0.25克样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（ml）24.6524.7524.70
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11．设NA为阿伏伽德罗常数的数值，下列叙述正确的是（　　）
A．已知N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4KJ/mol，在该反应中，当有3NA电子转移时，上述热化学反应方程式的焓变为△H=-46.2KJ/mol
B．1L 0.1mol•L-1碳酸钠溶液的阴离子总数等于0.1NA
C．室温下pH=13的NaOH溶液中含有的OH-0.1NA
D．浓度分别为1mol•L-1和0.5mol•L-1的CH3COOH和CH3COONa混合液共1L，含CH3COOH和CH3COO-共1.5mol
12．转化率或百分含量与时间、压强、温度图象：mA（g）+nB（g）═cC（g）+qD（g）△H=Q KJ/mol．

（1）由（1）可知，T1＞T2，升温时C%增加，平衡向正方向移动，所以△H＞0．
（2）由（2）可知，T1＜T2，升温时C%减少，平衡向逆方向移动，所以△H＜0．
（3）由（3）可知，P1＜P2，加压时C%增加，平衡向正方向移动，所以m+n＞p+q．
（4）由（4）可知，P1＜P2，加压时C%减少，平衡向逆方向移动，所以m+n＜p+q．
（5）由（5）可知，P1＞P2，m+n=p+q，或条件为加入催化剂．
（6）在（6）中，由（Ⅰ），（Ⅱ）两线可知，P1＜P2，m+n＜p+q，由（Ⅱ），（Ⅲ）两线可知，T1＜T2，△H＜0．

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