(9分)钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示),将大大提高资源的利用率,减少环境污染。
![]()
请回答下列问题:
(1)Fe位于元素周期表中第____________周期,第___________族。
(2)写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。
(3)制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2·x H2O,再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热,请结合化学方程式和必要的文字说明原因:
(4)反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用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 |
(5)用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数: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+。滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为M g/mol)试样w g,消耗c mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL,则TiO2质量分数为___________________。(用代数式表示)
(6)由CO和H2合成甲醇的方程式是:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失,上述产业链中每合成6mol甲醇,至少需额外补充H2 mol。
下列离子方程式书写及评价合理的是
离子方程式 | 评价 | |
A | Mg(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液Mg2++2HCO3-+2OH-=MgCO3↓+ CO32-+ 2H2O | 正确,NaOH过量,酸式盐与碱完全反应生成正盐和水; |
B | 1mol/L的NaAlO2溶液与2.5mol/L的HCl溶液等体积混合2AlO2-+5H+ =Al3+ +Al(OH)3↓+H2O | 正确,AlO2-与H+按物质的量1:1反应转化为Al(OH)3,过量的H+再将一半Al(OH)3转化为Al3+ |
C | 将少量的Fe3O4溶解在过量的稀HNO3中Fe3O4+8 H+= Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O | 正确,Fe3O4化学式可改写为FeO·Fe2O3,Fe2+与Fe3+物质的量之比为1:2 |
D | 将FeCl2溶液加入到NaClO溶液中 Fe2+ +2ClO-+2H2O = Fe(OH)2↓+2HClO | 错误,Fe2+ 与ClO-会发生氧化还原反应: 2Fe2+ +ClO-+5H2O =2Fe(OH)3↓+ Cl-+4H+ |
(15分)氮、碳都是重要的非金属元素,含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。
(1)请写出工业上由NH3制取NO的化学方程式 。
(2)一定条件下,铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+ CO2(g)
FeO(s)+ CO(g),已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示。
![]()
①该反应的逆反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②T℃、P pa压强下,在体积为VL的容器中进行反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
A、混合气体的平均相对分子质量不再变化;
B、容器内压强不再变化;
C、v正(CO2)= v逆(FeO)
③T1温度下,向体积为V L的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2,反应过程中CO和CO2物质的量与时间的关系如图乙所示。则CO2的平衡转化率为 ,平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为 。
(3)在恒温条件下,起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中(甲为恒容容器、乙为恒压容器),均进行反应:N2+3H2
2NH3,有关数据及平衡状态特定见下表。
容器 | 起始投入 | 达平衡时 | |||
甲 | 2 mol N2 | 3 mol H2 | 0mol NH3 | 1.5mol NH3 | 同种物质的体积分数相同 |
乙 | a mol N2 | b mol H2 | 0mol NH3 | 1.2mol NH3 | |
起始时乙容器中的压强是甲容器的 倍。
(4)一定条件下,2.24L(折算为标准状况)N2O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应,放出bkJ热量。生成的3种产物均为大气组成气体,并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的
倍。请写出该反应的热化学方程式 。