题目内容

3．工业上由钛铁矿（主要成分是FeTiO3钛酸亚铁）制备TiCl4．流程如图所示：
（1）FeTiO3中，Ti元素的化合价为+4．
（2）往①中加入的物质A是Fe．
（3）②中的绿矾带有棕黄色，原因可能是含有Fe3+；设计实验证明Fe3+杂质离子的存在取样，溶于水，向溶液中加入KSCN溶液，如果溶液变为血红色，证明含有Fe3+；
（4）写出③中TiO2和过量焦炭、氯气在高温下反应的化学方程式：TiO2+2C+Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO．
（5）用金属Mg还原成品TiO4得到Mg、MgCl2和Ti的混合物，再真空蒸馏制备Ti． 依据下表，蒸馏温度略高于1412℃即可．
  Mg MgCl2 Ti
 熔点/℃ 648.0 714 1667
 沸点/℃ 1090 1412 3287
（6）依据绿色化学理念．该制备流程中存在明显的不足之处是三废没有处理．
（7）向含有Fe2+、Fe3+溶液加入适量KOH和油脂，在高速撞拌下得到磁流体材料KxFeO2．
①若x=l．请写出在酸性条件下KxFeO2溶液与足量KI溶液反应的离子方程式：8H++2FeO2-+2I-=2Fe2++I2+4H2O．
②磁流体材料KxFeO2在组成上可理解为aK2O•bFeO•cFe2O3，若x=1.3，则b：c=6：7．

分析 钛铁矿加入酸酸浸，强酸性溶液中含有Fe3+、Fe2+等离子，向溶液中加入A能得到绿矾，说明A和Fe3+反应生成Fe2+，则A物质应该具有还原性且不能引进新的杂质，则A为Fe；溶液中含有TiO2+，③中TiO2和过量焦炭、氯气在高温下反应生成TiCl4，同时生成CO，该反应的化学方程式TiO2+2C+Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO；
（1）FeTiO3中，O、Fe元素化合价分别为-2、+2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定Ti元素的化合价；
（2）往①中加入的物质A能还原铁离子且不能引进新的杂质；
（3）②中的绿矾带有棕黄色，铁离子呈黄色；Fe3+能和KSCN溶液反应生成络合物而使溶液呈血红色；
（4）TiO2和过量焦炭、氯气在高温下反应生成TiCl4，同时生成CO；
（5）用金属Mg还原成品TiO4得到Mg、MgCl2和Ti的混合物，再真空蒸馏制备Ti，蒸馏温度应该高于Mg、MgCl2的沸点；
（6）依据绿色化学理念，废物要综合利用；
（7）向含有Fe2+、Fe3+溶液加入适量KOH和油脂，在高速撞拌下得到磁流体材料KxFeO2．
①若x=l，在酸性条件下KFeO2溶液与足量KI溶液反应生成I2、Fe 2+和水，Fe元素化合价由+3价变为+2价、I元素化合价由-1价变为0价，根据转移电子守恒配平方程式；
②磁流体材料KxFeO2在组成上可理解为aK2O•bFeO•cFe2O3，若x=1.3，根据原子守恒计算b：c．

解答 解：钛铁矿加入酸酸浸，强酸性溶液中含有Fe3+、Fe2+等离子，向溶液中加入A能得到绿矾，说明A和Fe3+反应生成Fe2+，则A物质应该具有还原性且不能引进新的杂质，则A为Fe；溶液中含有TiO2+，③中TiO2和过量焦炭、氯气在高温下反应生成TiCl4，同时生成CO，该反应的化学方程式TiO2+2C+Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO；
（1）FeTiO3中，O、Fe元素化合价分别为-2、+2价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0确定Ti元素的化合价为0-（-2）×3-（+2）=+4，
故答案为：+4；
（2）往①中加入的物质A能还原铁离子且不能引进新的杂质，则A为Fe，故答案为：Fe；
（3）②中的绿矾带有棕黄色，铁离子呈黄色，所以溶液中可能含有铁离子；Fe3+能和KSCN溶液反应生成络合物而使溶液呈血红色，其检验方法为：取样，溶于水，向溶液中加入KSCN溶液，如果溶液变为血红色，证明含有Fe3+，
故答案为：Fe3+；取样，溶于水，向溶液中加入KSCN溶液，如果溶液变为血红色，证明含有Fe3+；
（4）TiO2和过量焦炭、氯气在高温下反应生成TiCl4，同时生成CO，反应方程式为TiO2+2C+Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO，
故答案为：TiO2+2C+Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO；
（5）用金属Mg还原成品TiO4得到Mg、MgCl2和Ti的混合物，再真空蒸馏制备Ti，蒸馏温度应该高于Mg、MgCl2的沸点，使Mg、MgCl2都转化为蒸气而除去，所以温度高于1412℃，
故答案为：1412；
（6）依据绿色化学理念，废物要综合利用，该流程图中三废没有处理，
故答案为：三废没有处理；
（7）向含有Fe2+、Fe3+溶液加入适量KOH和油脂，在高速撞拌下得到磁流体材料KxFeO2．
①若x=l，在酸性条件下KFeO2溶液与足量KI溶液反应生成I2、Fe 2+和水，Fe元素化合价由+3价变为+2价、I元素化合价由-1价变为0价，转移电子数为2，根据转移电子守恒配平方程式为8H++2FeO2-+2I-=2Fe2++I2+4H2O，
故答案为：8H++2FeO2-+2I-=2Fe2++I2+4H2O；
②磁流体材料KxFeO2在组成上可理解为aK2O•bFeO•cFe2O3，若x=1.3，根据K原子个数相等得
$\frac{1.3}{2}$K2O•bFeO•cFe2O3，
根据Fe、O原子个数相等得$\left\{\begin{array}{l}{b+2c=1}\\{0.65+b+3c=2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{b=0.3}\\{c=0.35}\end{array}\right.$，
则b：c=0.3：0.35=6：7，
故答案为：6：7．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，涉及计算、物质制备、物质分离提纯、离子检验等知识点，侧重考查学生综合分析判断、知识综合运用及计算能力，明确物质性质、物质之间的转化、化学反应原理等是解本题关键，注意铁离子检验方法及实验现象，易错点是离子检验中化学用语的正确运用．

练习册系列答案
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18．研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
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（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H
①该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{C（CH{\;}_{3}OH）C（H{\;}_{2}O）}{C（CO{\;}_{2}）C{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$．
②取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图1所示，则上述CO2转化为甲醇反应的△H＜（填“＞”“＜”或“=”）0．
③在两种不同温度下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ＞KⅡ（填“＞”“＜”或“=”）．
④一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡．
容  器甲乙
反应物投入量1molCO2 3molH2a molCO2、b molH2、c molCH3OH（g）、c molH2O（g）
（a、b、c均不等于0）
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为0.4＜n（c）≤1mol．
8．一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH4+、K+、Na+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cl-、I-、NO3-、CO32-、SO42-离子．取该溶液进行以下实验：
（1）用pH试纸检验，表明溶液呈酸性，排除CO32-离子存在．
（2）取出部分溶液，加入少量CCl4及数滴新制氯水，经振荡后CCl4层呈紫色，排除NO3-离子的存在．
（3）另取部分溶液逐渐加入少量NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐变为碱性，在滴加过程中和滴加完毕后，溶液均无沉淀产生，则可排除Mg2+、Al3+离子的存在．
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（5）将（3）得到的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，根据上述实验事实确定：
①该溶液中肯定存在的离子是Ba2+、I-、NH4+；
②肯定不存在的离子是Mg2+、Al3+、NO3-、CO32-、SO42-；
③还不能确定是否存在的离子是K+、Na+、Cl-．
15．在100ml 0.5mol/L的CuCl2溶液中含有Cl-的数目为（　　）
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8．废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染．废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末．
（1）下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中，不符合环境保护理念的是BD（填字母）．
A．热裂解形成燃油                       
B．露天焚烧
C．作为有机复合建筑材料的原料           
D．直接填埋
（2）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜．已知：
Cu（s）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+H2（g）△H=64.39KJ•mol-1
2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）△H=-196.46KJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-285.84KJ•mol-1  
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为Cu（s）+H2O2 （l）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+2H2O（l）△H=-319.68KJ．mol-1．
（3）在298K下，C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量aKJ和bKJ．又知一定条件下，Al能将C从CO2置换出来，写出此置换反应的热化学方程式4Al（s）+3CO2（g）=3C（s）+2Al2O3（s）△H=（3a-4b）kJ/mol．

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