【题目】工业上用钛精矿(主要成分TiO2,矿粉中含有Fe,Al,Si,V等氧化物)制备海绵钛的基本思路是:氯化法生产TiCl4、还原、真空蒸馏法制备海绵钛(Ti)。
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已知:①氯化过程中,其他元素均转化为最高价氯化物;
②热还原过程中,可能会有副产物TiCl3;
③常见物质熔沸点
化合物 | TiCl4 | SiCl4 | FeCl3 | AlCl3 | VOCl3 | VOCl2 | MgCl2 | Ti | Mg |
沸点 | 136 | 56 | 308 | 180(升华) | 134 | 168 | 1412 | 3260 | 1090 |
熔点 | -69 | -25 | 304 | 190 | -78.9 | —— | 712 | 1668 | 648.9 |
回答下列问题:
(1)将钛精矿粉粹的目的是:_______________
(2)氯化过程中,TiO2发生的化学方程式①是:_____________
(3)物质1是________,步骤②中金属铜的作用是将VOCl3还原成VOCl2,其目的是_____________;
(4)工业上常用Mg或H2作还原剂,在Ar气氛下采用热还原法制海绵钛。
①镁不足时,TiCl4会因有副产物产生而导致产率会下降,副反应的化学方程式为_____________;此处采用真空蒸馏法除去海绵钛中的Mg和MgCl2,不采用常压蒸馏的原因是_______。
②根据图象,计算1173K时,反应2H2+TiCl4 =Ti+4HCl的△G=_________。
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(G为自由能,图中△G是指在一定温度下,由单质生成对应物质的量化合物时的自由能变化。设此温度下,单质的生成自由能变化为0)
【题目】2018年,美国退出了《巴黎协定》实行再工业化战略,而中国却加大了环保力度,生动诠释了我国负责任的大国形象。近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。
(1)已知:CO2(g)+H2(g)
H2O(g) +CO(g) ΔH1 = + 41.1 kJmol-1
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH2=-90.0 kJmol-1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:_______。
(2)为提高CH3OH产率,理论上应采用的条件是_______(填字母)。
a.高温高压 b.低温低压 c.高温低压 d.低温高压
(3)250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X平衡转化率变化曲线。
① 反应物X是_______(填“CO2”或“H2”)。
② 判断依据是_______。
(4)250℃、在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化剂,10min时反应达到平衡,测得c(CH3OH) = 0.75 mol· L-1。
① 前10min的平均反应速率v(H2)=_______ mol·L-1·min -1。
② 化学平衡常数K = _______。
③ 催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下:
实验编号 | 温度(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
A | 543 | Cu/ZnO纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
B | 543 | Cu/ZnO纳米片 | 11.9 | 72.7 |
C | 553 | Cu/ZnO纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
D | span>553 | Cu/ZnO纳米片 | 12.0 | 70.6 |
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为_______(填字母)。