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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...

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。

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请回答下列问题:

(1)Ti的原子序数为22,Ti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)由TiCl4→Ti 需要在Ar气中进行的理由是________________________________。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用真空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)满分5 manfen5.comCH3OH(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。

 

(1)四;ⅣB(各1分)   (2)2FeTiO3+6C+7Cl2高温 2FeCl3+2TiCl4+6CO   (3)TiCl4+(2+x) H2O TiO2·xH2O+4HCl,加入大量水并加热,促进水解趋于完全(或促使水解正向进行(4)防止钛、镁被氧化(或防止钛镁与空气、水反应)   (5) (6)5 【解析】 试题分析:(1)Ti位于元素周期表中第四周期,第ⅣB族。(2)根据反应物和产物,不难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2FeTiO3+6C+7Cl2高温 2FeCl3+2TiCl4+6CO。(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。TiCl4+(2+x) H2O TiO2·xH2O+4HCl,加入大量水并加热,促进水解趋于完全;(4)Mg是活泼金属,能与空气中多种物质反应,因此可得出Ar气作用为保护气,防止Mg和空气中物质反应;(5)根据得失电子守恒,有:1Ti3+~1Fe3+,故n(Fe3+)=n(Ti3+)=n(TiO2)=cV×10-3mol,其质量分数为为:。(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  5mol。 考点:本题以工业生产流程为背景材料的信息题,考查了化学基本理论和基础知识,题型比较 新颖,属中等难度.流程类试题往往通过对某种重要化工产品的工业生产流程简图分析,考查应用化学反应原理、化学平衡原理、水解理论、物质制备和分离的知识、绿色化学以及以经济的视角分析实际生产中的各种问题的能力。分析流程题需要掌握的技巧是:浏览全题,确定该流程的目的,看懂生产流程图;了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。
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电离平衡常数(用Ka表示)的大小可以判断电解质的相对强弱。25℃时,有关物质的电离平衡常数如下表所示:

化学式

HF

H2CO3

HClO

电离平衡常数

(Ka)

7.2×10-4

K1=4.4×10-7

K2=4.7×10-11

3.0×10-8

 

(1)已知25℃时,①HF(aq)+OH(aq)=F(aq)+H2O(l)  ΔH=-67.7kJ/mol,

②H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)        ΔH=-57.3kJ/mol

氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为________________________。

(2)将浓度为0.1 mol/LHF溶液加水稀释一倍(假设温度不变),下列各量增大的是____。

A.c(H+)      B.c(H+)·c(OH)     C.满分5 manfen5.com         D.满分5 manfen5.com

(3)25℃时,在20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL0.1mol/LNaOH溶液,测得混合溶液的pH变化曲线如图所示,下列说法正确的是_____。

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A.pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中, 由水电离出的c(H+)相等

B.①点时pH=6,此时溶液中,c(F)-c(Na+)=9.9×10-7mol/L

C.②点时,溶液中的c(F)=c(Na+)

D.③点时V=20mL,此时溶液中c(F)< c(Na+)=0.1mol/L

(4)物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液: ① Na2CO3溶液  ② NaHCO3溶液 ③ NaF溶液  ④NaClO溶液。依据数据判断pH由大到小的顺序是______________。

(5)Na2CO3溶液显碱性是因为CO32—水解的缘故,请设计简单的实验事实证明之

___________________________________________________________。

(6)长期以来,一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO,其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A,每生成1molHF转移      mol电子。

 

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已知用P2O5作催化剂,加热乙醇可制备乙烯,反应温度为80℃~210℃。某研究性小组设计了如下的装置制备并检验产生的乙烯气体(夹持和加热仪器略去)。

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(1)仪器a的名称为_________________

(2)用化学反应方程式表示上述制备乙烯的原理______________________________。

(3)已知P2O5是一种酸性干燥剂,吸水放大量热,在实验过程中P2O5与乙醇能发生作用,因反应用量的不同,会生成不同的磷酸酯,它们均为易溶于水的物质,沸点较低。写出乙醇和磷酸反应生成磷酸二乙酯的化学方程式(磷酸用结构式表示为满分5 manfen5.com)__________________________________。

 

(4)某同学认为用上述装置验证产生了乙烯不够严密,理由是___________________。

(5)某同学查文献得知:40%的乙烯利(分子式为C2H6ClO3P)溶液和NaOH固体混和可快速产生水果催熟用的乙烯,请在上述虚线框内画出用乙烯利溶液和NaOH固体制取乙烯的装置简图(夹持仪器略)。

 

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氨和肼(N2H4)是氮的两种常见化合物,在科学技术和生产中有重要的应用。

(1)N2H4中的N原子可达到8电子的稳定结构,画出N2H4的结构式_____________。

(2)实验室用两种固体制取NH3 的反应方程式为______________________________。

(3)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为           

(4)肼——空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式              

(5)肼是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示,已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ):N≡N为942,O=O为500,N-N为154,则断裂1molN-H键所需的能量是           kJ。

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A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素且B、C相邻,A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物,丙为18电子化合物。D元素的最外层电子数与核外电子层数相等。已知:甲+E2=丙+B2,甲+丙=丁,下列说法正确的是

A.离子半径:D>C>B

B.A与C两种元素共同形成的10电子粒子有3种

C.D元素在周期表中的位置可以是第二周期第ⅡA族

D.丁物质均由非金属元素构成,只含共价键

 

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 容积均为1L的甲、乙两个恒容容器中,分别充入2molA、2molB和1molA、1molB,相同条件下,发生下列反应:A(g)+B(g)满分5 manfen5.comxC(g)  △H<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如上图所示,下列说法不正确的是

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A.x=1

B.此条件下,该反应的平衡常数K=4

C.给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率

D.甲和乙的平衡转化率相等

 

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