题目
题型:不详难度:来源:
已知:I.
Ti(s)+O2(g)=TiO2(s) △H=-946 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g) △H=-815 kJ·mol-1
II.某温度下各物质的沸点如下:
物质 | TiCl4 | FeCl3 | SiCl4 | AlCl3 |
沸点/℃ | 136 | 310 | 56.5 | 180 |
回答下列问题:
(1)在氯化工序中发生反应:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO (g) 。试计算其反应的△H= kJ•mol-1;反应的平衡常数表达式K= ,在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。
(2)氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用 方法获得较纯净的TiCl4。
(3)TiO2与Cl2反应:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol-1。该反应在高温条件下但难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因
(4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。
(5)制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O2-),电解而得到Ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式: 。
答案
(1)—90 (2分);
(平衡常数2分,作图2分,共4分)
(2)蒸馏(分馏) (2分)
(3)降低生成物O2浓度,平衡向正方向移动 (或者碳与氧气反应放热,升高温度,导致平衡向吸热反应方向或正反应方向移动,3分)
(4)防止高温下Na(Ti)与空气中的O2(或CO2)作用(2分)
(5)TiO2+4e-=Ti+2O2- (3分)
解析
试题分析:(1)先将已知热化学方程式编号为①②③,观察发现③—①+②可以约去Ti(s)、O2(g),根据盖斯定律,可以得到热化学方程式:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO (g) △H=-90 kJ·mol-1;根据平衡常数定义可知,;由于正反应的△H=-90 kJ·mol-1,正反应是放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向或逆反应方向移动,则TiCl4的百分含量逐渐减小,即随着温度的升高,TiCl4的百分含量逐渐减小;(2)读表中信息,TiCl4的沸点与杂质相差较大,因此可以利用沸点差异大的性质,选择蒸馏或分馏进行分离提纯;(3)从外界条件对化学平衡移动的角度分析,加入碳后,碳能与氧气反应生成二氧化碳,即C(s)+O2(g)=CO2(g),减小氧气浓度,使平衡向正反应方向移动;同时碳与氧气反应放出热量,使体系温度升高,由于正反应是吸热反应,则升温平衡向正反应方向移动;(4)还原工序中加入的钠是强氧化剂,容易被空气中氧气或水、二氧化碳等物质氧化,在惰性气体氛围中能防止高温下Na(Ti)与空气中的O2(或CO2)作用,提高钛的产率;(5)根据电解原理,阴极的主要反应物和产物分别是二氧化钛和单质钛,即TiO2→Ti;由于钛元素由+4价降为0价,得到4个电子,则TiO2+4e—→Ti;由于内电路中熔融电解质中氧离子可以传导,因此用氧离子使左右电荷守恒,即TiO2+4e—→Ti+2O2—;所以,阴极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-。
核心考点
试题【TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。已知:I.Ti(s)+O2(g)=TiO2(s) 】;主要考察你对无机非金属材料等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)若“煅烧”时产生一种有毒的还原性气体,则反应的化学方程式为______。
(2)工业上煅烧重晶石矿粉时,为使BaSO4得到充分的还原和维持及应所需的高温,应采取的措施是______。
a.加人过量的炭,同时通入空气 b.设法将生成的BaS及时移出
(3)在第一次过滤后洗涤,检验是否洗涤干净的试剂最好是______。
(4)沉淀转化法制备BaCO3可用饱和Na2CO3溶液将BaSO4转化为BaCO3:
BaSO4 (s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)
则:①在实验室将少量BaSO4固体全部转化为BaCO3的实验操作方法与步骤为______。
②与高温煅烧还原法相比,沉淀转化法的优点主要有______。
③已知:Ksp(BaCO3)=2.40×10-9,Ksp(BaSO4)=1.20×10-10。现欲用沉淀转化法将BaSO4转化为BaCO3,该反应的平衡常数为______。如用1.00 L 0. 210 mol • L-1 Na2CO3溶液处理,试计算BaSO4被转化的质量______(要有计算过程,结果保留3位有效数字)。
A.可利用废油脂制肥皂 |
B.水玻璃可用于制造木材防火剂 |
C.煤经气化和液化的物理变化可变为清洁燃料 |
D.铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸 |
I.工业上有多种方法来制备氮化硅,常见的方法有:
方法一:直接氮化法:在1300℃-1400℃时,高纯粉状硅与纯氮气化合,其反应方程式为
。
方法二:化学气相沉积法:在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HC1,与方法一相比,用此法制得的氮化硅纯度较高,其原因是 .
方法三:Si(NH2)4热分解法:先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体(填分子式)________;然后使Si(NH2)4受热分解,分解后的另一种产物的分子式为 。
II.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下:
已知:X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应,Y与X在光照或点燃条件下可反应,Z的焰色呈黄色.
(1)原料B的主要成分是(写名称) 。
(2)写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式: 。
(3)上述生产流程中电解A的水溶液时,阳极材料能否用Cu (填“能”或“不能”),写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式:
阳极: ;阴极: 。
(1)几种盐的溶解度见图。反应III中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后,进行蒸发浓缩、 、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。
(2)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是: 。
(3)反应IV的化学方程式为 。
(4)Mn3O4与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为 。
(5)下图是煅烧MnSO4•H2O时温度与剩余固体质量变化曲线。
①该曲线中B段所表示物质的化学式为 。
②煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大,但当温度超过1000℃时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因: 。
(1)高温下,H2S存在下列反应:2H2S(g) 2H2(g)+S2(g),其平衡常数表达式为K=。
(2)用石灰乳吸收H2S制取Ca(HS)2需要在低温下进行,其原因是 ;过滤得到的滤渣可再利用,滤渣的主要成分是 (填化学式)。
(3)合成硫脲需长时间搅拌,并在较高温度(80℃-85℃)下进行,其目的是 。
Ca(HS)2与CaCN2在水溶液中合成硫脉的化学方程式为 。
(4)化合物X与硫脲互为同分异构体,X加入FeCl3溶液中,溶液显红色,X的化学式为 。
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