(14分)金屬鈦（Ti）性能優(yōu)越，被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”。工業(yè)上以鈦鐵礦（主要成分FeTiO3，含F(xiàn)eO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為主要原料冶煉金屬鈦，其生產(chǎn)的工藝流程圖如下：

已知：2H2SO4(濃)+ FeTiO3＝TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
（1）步驟I中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：                 、                  。
（2）已知：TiO2＋易水解，只能存在于強(qiáng)酸性溶液中。
25 ℃時，難溶電解質(zhì)溶解度與pH關(guān)系如圖，

TiO(OH)2溶度積Ksp＝1×10－29
①步驟Ⅲ加入鐵屑原因  是          　        。
② TiO2＋水解的離子方程式為                 。
向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是       。
當(dāng)溶液pH=       時，TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）TiCl4→Ti反應(yīng)后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸餾的方法分離得到Ti，依據(jù)下表信息，需加熱的溫度略高于       ℃即可。

 
TiCl4
Mg
MgCl2
Ti
熔點(diǎn)/℃
－25.0
648.8
714
1667
沸點(diǎn)/℃
136.4
1090
1412
3287
（4）電解TiO2制備鈦的方法如圖所示。該方法由于具備生產(chǎn)過程簡化、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)而引人注目。已知TiO2熔融狀態(tài)下不發(fā)生電離，電解時陰極反應(yīng)式為       。

（14分）
（1）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O（2分）
（2）①將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，防止Fe3+與TiO2+同時生成沉淀（2分）
②TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+ （2分）    
調(diào)節(jié)溶液pH值，促進(jìn)TiO2+水解 （1分）     2（2分）
（3）1412 （1分）
（4）TiO2+4e－=Ti+2O2－（2分）

解析試題分析：（1）根據(jù)鈦鐵礦的成分可知與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的物質(zhì)是氧化鋁和二氧化硅，離子方程式為Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；
（2）①由圖可知TiO(OH)2與Fe（OH）3沉淀的pH很接近，所以加入鐵粉目的是將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，防止Fe3+與TiO2+同時生成沉淀；
②TiO2＋易水解，只能存在于強(qiáng)酸性溶液中，所以TiO2＋水解生成TiO(OH)2與H+ ，離子方程式為TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+ ； 從流程圖中可看出加入碳酸鈉溶液后得到TiO(OH)2沉淀，所以向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使TiO2+水解平衡正向移動；由圖可知，pH=2時TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）Mg、MgCl2的沸點(diǎn)最高是1412℃，而Ti的熔點(diǎn)為1667℃，所以當(dāng)溫度略高于1412℃時Mg、MgCl2以氣體的形式除去，得到Ti；
（4）電解時陰極發(fā)生還原反應(yīng)，因為TiO2熔融狀態(tài)下不發(fā)生電離，所以是TiO2得電子生成Ti單質(zhì)和O2－，電極反應(yīng)式為TiO2+4e－=Ti+2O2－。
考點(diǎn)：考查物質(zhì)的制備，流程圖的分析，化學(xué)平衡的應(yīng)用，電化學(xué)理論的應(yīng)用

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：計算題

加熱時，N2O5可按下列分解：N2O5 N2O3 + O2，N2O3又可按下列分解：    N2O3 N2O + O2。今將 4 molN2O5充入一升密閉容器中，加熱至 t℃時反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。平衡時，c（O2）=" 4.5" mol/L, c（N2O3）=" 1.62" mol/L,c（N2O）=        mol/L，此時N2O5的分解率為       。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：計算題

已知：將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無反應(yīng)發(fā)生。若再加入雙氧水，將發(fā)生反應(yīng)：H2O2+2H++2I—→2H2O+I2，且生成的I2立即與試劑X反應(yīng)而被消耗。一段時間后，試劑X將被反應(yīng)生成的I2完全消耗。由于溶液中的I—繼續(xù)被H2O2氧化，生成的I2與淀粉作用，溶液立即變藍(lán)。因此，根據(jù)試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍(lán)所需的時間，即可推算反應(yīng)H2O2+2H++2I—→2H2O+I2的反應(yīng)速率。
下表為某同學(xué)依據(jù)上述原理設(shè)計的實(shí)驗及實(shí)驗記錄（各實(shí)驗均在室溫條件下進(jìn)行）：

編號
往燒杯中加入的試劑及其用量（mL）
催化劑
開始變藍(lán)時間（min）
0.1 mol·Lˉ1
KI溶液
H2O
0.01 mol·Lˉ1
X溶液
0.1 mol·Lˉ1
雙氧水
1 mol·Lˉ1
稀鹽酸
1
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
無
1.4
2
20.0
m
10.0
10.0
n
無
2.8
3
10.0
20.0
10.0
20.0
20.0
無
2.8
4
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
5滴Fe2(SO4)3
0.6
 
（1）已知：實(shí)驗1、2的目的是探究H2O2濃度對H2O2+2H++2I—→2H2O+I2反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗2中m=            ，n=              。
（2）已知，I2與X反應(yīng)時，兩者物質(zhì)的量之比為1∶2。按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H2O2）>________，才確�？吹剿{(lán)色。
（3）實(shí)驗1，濃度c(X)~ t的變化曲線如圖，若保持其它條件不變，請在答題卡坐標(biāo)圖中，分別畫出實(shí)驗3、實(shí)驗4，c(X)~ t的變化曲線圖（進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注）。

（4）實(shí)驗3表明：硫酸鐵能提高反應(yīng)速率。催化劑能加快反應(yīng)速率是因為催化劑      (填“提高”或“降低”)了反應(yīng)活化能。
（5）環(huán)境友好型鋁—碘電池已研制成功，已知電池總反應(yīng)為：2Al（s）+3I2（s）2AlI3（s）。含I—傳導(dǎo)有機(jī)晶體合成物作為電解質(zhì)，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：______________________________，充電時Al連接電源的___________極。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實(shí)驗題

控制變量法是研究化學(xué)變化規(guī)律的重要思想方法。請仔細(xì)觀察下表中50ml稀鹽酸和1g碳酸鈣反應(yīng)的實(shí)驗數(shù)據(jù)：

實(shí)驗
序號
碳酸鈣狀態(tài)
c(HCl)/mol·L-1
溶液溫度/oC
碳酸鈣消失時間/s
反應(yīng)前
反應(yīng)后
1
粒狀
0．5
20
39
400
2
粉末
0．5
20
40
60
3
粒狀
0．6
20
41
280
4
粒狀
0．8
20
40
200
5
粉末
0．8
20
40
30
6
粒狀
1．0
20
40
120
7
粒狀
1．0
30
50
40
8
粒狀
1．2
20
40
90
9
粒狀
1．2
25
45
40
分析并回答下列問題：
（1）本反應(yīng)屬于__________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)，反應(yīng)的離子方程式_____________。
（2）實(shí)驗6和7表明，___________對反應(yīng)速率有影響，__________反應(yīng)速率越快，能表明同一規(guī)律的實(shí)驗還有_____________(填實(shí)驗序號)。
（3）根據(jù)實(shí)驗1、3、4、6、8可以得出條件對反應(yīng)速率的影響規(guī)律是_____________________。
（4）本實(shí)驗中影響反應(yīng)速率的其它因素還有________________，能表明這一規(guī)律的實(shí)驗序號是1、2與____________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實(shí)驗題

氧化劑H2O2在反應(yīng)時不產(chǎn)生污染物，被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關(guān)注。
Ⅰ.某實(shí)驗小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照下表所示的方案完成實(shí)驗。

實(shí)驗編號
 		反應(yīng)物
 		催化劑
 
①
 		10 mL 2%H2O2溶液
 		無
 
②
 		10 mL 5%H2O2溶液
 		無
 
③
 		10 mL 5%H2O2溶液
 		1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
 
④
 		10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液
 		1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
 
⑤
 		10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液
 		1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
 
 
(1)實(shí)驗①和②的目的是________。
同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗時沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結(jié)論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達(dá)到實(shí)驗?zāi)康�，你對原�?shí)驗方案的改進(jìn)方法是________(填一種即可)。
(2)實(shí)驗③④⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關(guān)系如圖所示。

分析該圖能夠得出的實(shí)驗結(jié)論是________。
Ⅱ.資料顯示，某些金屬離子對H2O2的分解起催化作用。為比較Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果，該實(shí)驗小組的同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗裝置進(jìn)行實(shí)驗。

(1)某同學(xué)通過測定O2的體積來比較H2O2的分解速率快慢，實(shí)驗時可以通過測量________或________來比較；
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖所示。解釋反應(yīng)速率變化的原因：________，計算H2O2的初始物質(zhì)的量濃度為________。(保留兩位有效數(shù)字，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)

Ⅲ.(1)為了加深對影響反應(yīng)速率因素的認(rèn)識，老師讓甲同學(xué)完成下列實(shí)驗：
在Ⅱ中的實(shí)驗裝置的錐形瓶內(nèi)盛6.5 g鋅粒(顆粒大小基本相同)，通過分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s時收集產(chǎn)生的H2體積為50 mL(若折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2體積為44.8mL)，用鋅粒來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為______g/s；
(2)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡理論，聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際，你認(rèn)為下列說法不正確的是________(填序號)。
A．化學(xué)反應(yīng)速率理論可以指導(dǎo)怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品
B．勒夏特列原理可以指導(dǎo)怎樣使有限原料多出產(chǎn)品
C．催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效辦法
D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實(shí)驗題

草酸（H2C2O4）溶液與酸性KMnO4溶液反應(yīng)時，溶液褪色總是先慢后快。某學(xué)習(xí)小組結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理提出猜想與假設(shè)，并設(shè)計了一系列實(shí)驗進(jìn)行探究。
實(shí)驗Ⅰ：在2支試管中分別加入5 mL等濃度的H2C2O4溶液，在其中一支試管中先加入少量MnSO4固體再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液。記錄溶液褪色時間，如表1：

試 管
未加MnSO4的試管
加有MnSO4的試管
褪色時間
30 s
2 s
［表1］
實(shí)驗Ⅱ：另取2支試管分別加入5 mL等濃度的H2C2O4溶液，在其中一支試管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液。記錄溶液褪色時間，如表2：
試 管
未滴加稀硫酸的試管
滴加了稀硫酸的試管
褪色時間
100 s
90 s
［表2］
實(shí)驗Ⅲ：另取3支試管分別加入5 mL等濃度H2C2O4溶液，然后在試管中先分別加入10滴、1 mL、2 mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，然后置于溫度為65℃的水浴中加熱。記錄溶液褪色時間，如表3：
試 管
滴入10滴稀硫酸的試管
加入1 mL稀硫酸的試管
加入2 mL稀硫酸的試管
褪色時間
70 s
100 s
120 s
［表3］
（1）實(shí)驗Ⅰ得出的結(jié)論是_____。
（2）比較實(shí)驗Ⅱ、Ⅲ得出的結(jié)論正確的是：_____。[來
①溫度對該反應(yīng)速率有影響
②硫酸對草酸和KMnO4溶液的反應(yīng)有影響
③加入少量硫酸，可促進(jìn)草酸和KMnO4溶液反應(yīng)，而加入大量硫酸，反應(yīng)速率比較小
④在酸性范圍內(nèi)，pH值越小對反應(yīng)越有利[
（3）寫出草酸溶液與酸性KMnO4溶液反應(yīng)的離子方程式：____。實(shí)驗室利用該反應(yīng)標(biāo)定未知濃度H2C2O4溶液，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：溶液顏色_____，且30 s不改變。滴定完成后仰視讀取KMnO4溶液體積會導(dǎo)致測得H2C2O4溶液的濃度____（選填：偏大、偏小、無影響）。
（4）有同學(xué)根據(jù)查閱的資料提出KMnO4溶液氧化H2C2O4的反應(yīng)歷程為：

上述實(shí)驗中，實(shí)驗_____可證明這個歷程是可信的。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實(shí)驗題

某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中速率變化。在100mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得數(shù)據(jù)累計值如下：

時間（min）
1
2
3
4
5
氫氣體積（mL）
50
120
232
290
310
 
（1）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min時間段中，反應(yīng)速率最大的時間段是            ，原因為            ；反應(yīng)速率最小的時間段是           ，原因為                         。
（2）在2～3min時間段內(nèi)，用鹽酸的濃度變化表示的反應(yīng)速率為                  。
（3）為了減緩反應(yīng)速率但不減少產(chǎn)生氫氣的量，在鹽酸中分別加入等體積的下列溶液：
A .蒸餾水    B .Na2SO4溶液       C. NaNO3溶液      D. CuSO4溶液     E. Na2CO3 溶液,
你認(rèn)為可行的是                      。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：實(shí)驗題

甲、乙兩個實(shí)驗小組分別利用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)進(jìn)行研究外界因素對反應(yīng)速率的影響。設(shè)計實(shí)驗方案如下：
甲組：通過測定生成CO2氣體體積的方法來比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小。
實(shí)驗裝置如圖，實(shí)驗時分液漏斗中A溶液一次性放入B溶液中

(注：實(shí)驗中所用KMnO4溶液均已加人相同量H2SO4)：

序號
A溶液
B溶液
①
2 mL 0.1mol/LH2C2O4溶液
4 mL0.01mol/LKMnO4溶液
②
2 mL 0.2mol/LH2C2O4溶液
4 mL0.01mol/LKMnO4溶液
 
(1)如何檢查該裝置的氣密性：                                  。
(2)寫出當(dāng)錐形瓶中加入A溶液后發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式(提示：H2C2O4為弱酸)：                     。
(3)該實(shí)驗探究的是         對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。分析所給實(shí)驗儀器，實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗?zāi)康倪�欠缺的儀器：            。你將如何比較①②組化學(xué)反應(yīng)速率大�。磕愕牟僮魇�                       。
乙組：通過測定單位時間內(nèi)KMnO4溶液濃度變化來判定反應(yīng)速率快慢。
25℃時，40 mL 0.001mol/LKMnO4與38 mL0.1 mol/LH2C2O4和2 mL2.38mol/LH2SO4混合液共80 mL中KMnO4的濃度及對應(yīng)時段的平均反應(yīng)速率數(shù)據(jù)：
時間（min）
4
8
12
16
21
22
23
24
25
c(KMnO4)(10-4mol/L)
4.58
4.02
3.36
2.25
0.72
0.43
0.23
0.16
0.13
υ(KMnO4) (10-4mol/(L·min)
υ
0.14
0.17
0.28
0.32
0.29
0.20
0.07
0.03
 
(4)完成上表中υ=   ×10-4mol/(L·min)。
問題討論：已知該實(shí)驗過程中溶液溫度幾乎不變，但是依據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)開始階段速率卻在增大。
①你認(rèn)為引起該反應(yīng)速率增大的因素是                。
②請設(shè)計實(shí)驗證明你的觀點(diǎn)，寫出實(shí)驗步驟及結(jié)論：
實(shí)驗步驟及結(jié)論：
 

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：單選題

下列溶液中有關(guān)物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是（　�。�
A．0.1 mol/L pH=3的H2A溶液與0.01 mol/L pH=11的MOH溶液任意比混合：
c（H＋）＋c（M＋）＝c（OH－）＋2c（A2－）
B．pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三種溶液：
c（NaOH）＜c（CH3COONa）＜c（Na2CO3）
C．物質(zhì)的量濃度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等體積混合：
c（CH3COO－）＋2c（OH－）＝2c（H＋）＋c（CH3COOH）
D．0.1 mol·L－1的NaHA溶液，其pH＝4：c（HA－）＞c（H＋）＞c（H2A）＞c（A2－）

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同步練習(xí)冊答案