【題目】鈦工廠TiCl4煙塵中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小顆粒等物質(zhì),某研究所利用上述煙塵回收Sc2O3,并制備鈦白粉(TiO2),其工藝流程如下所示:
(1)酸浸過程中,HCl的作用是_______________________。
(2)已知Sc3++3HTBPSc(TBP)3+3H+,則上述洗脫劑最好選擇___________(選填“酸性”、“堿性”或“中性”)溶液。在實驗室模擬完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃儀器有______________。
(3)草酸“沉鈧”得到草酸鈧的化學反應(yīng)類型為____________________________。
(4)在空氣中灼燒草酸鈧即可得到氧化鈧(Sc2O3),其化學反應(yīng)方程式為__________________________。
(5)“水相”的主要離子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________,寫出加入大量的水并加熱發(fā)生的相關(guān)離子反應(yīng)方程式__________________________。
(6)鈦的冶煉新法是劍橋電解法(如右圖)。
以含少量CaCl2的CaO熔融物作為介質(zhì),電解時。在陰極生成的Ca進一步還原TiO2得鈦。寫出陽極電極主要反應(yīng)方程式:__________________________;利用中學所學知識可以預(yù)測CaCl2的作用包含增強導(dǎo)電性、___________;F=96500C/mol,當I=0.5A,通電80分鐘,理論上獲得Ti的質(zhì)量為__________g(計算表達式)。
【答案】抑制TiOCl42-的進一步水解(多答Mg2+、Sc3+水解亦給分) 酸性 分液漏斗、燒杯 復(fù)分解反應(yīng) 3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2 Mg2+ TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl- 2O2--4e-=O2↑ 降低CaO的熔點
【解析】
(1)為了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解,酸浸過程中加入HCl可以,故答案為:抑制TiOCl42-的進一步水解;
(2)根據(jù)Sc3++3HTBPSc(TBP)3+3H+,則上述洗脫劑最好選擇酸性溶液洗滌,可以抑制Sc3+與HTBP的反應(yīng);操作Ⅰ和操作Ⅱ為分液,所涉及的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯,故答案為:酸性;分液漏斗、燒杯;
(3)ScCl3與草酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成草酸鈧,故答案為:復(fù)分解反應(yīng);
(4)在空氣中灼燒草酸鈧即可得到氧化鈧(Sc2O3),同時草酸根離子被氧化生成二氧化碳,反應(yīng)的化學反應(yīng)方程式為3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2,故答案為:3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2;
(5)根據(jù)流程圖,鈦工廠TiCl4煙塵中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小顆粒等物質(zhì),酸浸后,過濾除去了二氧化硅,再用有機溶劑萃取,“水相”中主要離子有TiOCl42-、H+、Cl-及Mg2+,在水相中加入大量的水并加熱促進TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O,反應(yīng)的離子方程式為TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl-,故答案為:Mg2+;TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl-;
(6)在陰極,氧化鈣被還原生成Ca,被還原的Ca進一步還原TlO2獲得鈦,電極反應(yīng)為Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti,陽極石墨上氧離子失去電子生成氧氣,電極反應(yīng)式為2O2--4e-=O2↑,電解質(zhì)為混有氯化鈣的熔融的氧化鈣,加入氯化鈣可以增強電解質(zhì)的導(dǎo)電性,同時可以降低CaO的熔點,節(jié)約能量;電流強度為0.5A,電池工作80分鐘,則電量為0.5A×80×60s=2400C,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=,生成Ti的質(zhì)量=×48g/mol=×48g,故答案為:2O2--4e-=O2↑;降低CaO的熔點;×48。
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【題目】以太陽能為熱源,熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保的制氫方法,其流程圖如下:
相關(guān)反應(yīng)的熱化學方程式為:
反應(yīng)I:SO2(g) + I2(g) + 2H2O(l) === 2HI(aq) + H2SO4(aq) ΔH1 =﹣213 kJ·mol-1
反應(yīng)II:H2SO4(aq) === SO2(g) + H2O(l) + O2(g) ΔH2 = +327 kJ·mol-1
反應(yīng)III:2HI(aq) === H2(g) + I2(g) ΔH3 = +172 kJ·mol-1
下列說法不正確的是:
A. 該過程實現(xiàn)了太陽能到化學能的轉(zhuǎn)化
B. SO2和I2對總反應(yīng)起到了催化劑的作用
C. 總反應(yīng)的熱化學方程式為:2H2O(l) === 2H2 (g)+O2(g) ΔH = +286 kJ·mol-1
D. 該過程降低了水分解制氫反應(yīng)的活化能,但總反應(yīng)的ΔH不變
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【題目】根據(jù)反應(yīng)Fe3++ Ag Fe2+ + Ag+ ,可用Fe3+的鹽溶液做刻蝕液將試管中的銀鏡洗去。
(1)FeCl3溶液顯酸性,原因是_____________________________(用離子方程式表示)。
(2)關(guān)于FeCl3溶液洗銀后的相關(guān)敘述正確的是_______(填序號)。
a.c(Fe3+)減小 b.c(Cl-)不變 c .鐵元素質(zhì)量減小
(3)乙同學欲從洗銀廢液(Fe3+、 Fe2+、 Ag+、 NO3-)中回收銀和刻蝕液,設(shè)計了如下路線:
①過程Ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是_______________________、_____________________。
②過程Ⅱ中加入的試劑可以是_______________。
(4)鍍銀后的銀氨溶液(Ag(NH3)2OH)放置時會析出有強爆炸性的物質(zhì),所以不能貯存。從銀氨溶液中回收銀的方法是:向銀氨溶液中加入過量鹽酸,過濾,向沉淀AgCl中加入羥氨(NH2OH),充分反應(yīng)后可得銀,羥氨被氧化為N2。
①生成AgCl沉淀的化學方程式是_____________________。
②若該反應(yīng)中消耗3.3 g羥氨,理論上可得銀的質(zhì)量為_______g。
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【題目】鈉電池由于其快速充放電的特性受到科研工作者的重視,某鈉離子鈦基電池電池結(jié)構(gòu)如圖所示,電解質(zhì)為含鈉離子的高聚物,已知電池的反應(yīng)方程式為2NaxCn+xNaTi2(PO4)32nC+ xNa3Ti2(PO4)3。下列關(guān)于該電池說法正確的是
A. 放電時電池正極為NaxCn B. 放電時Na+向電極Ⅱ移動
C. 充電時陽極反應(yīng):NaxCn-xe-=nC+xNa+ D. 充電時電極Ⅰ與外電源正極相連
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【題目】中國政府承諾到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。CO2可轉(zhuǎn)化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)。在體積為1L的密閉容器中充入1molCO2和3molH2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。
(1)3~9min內(nèi),v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
(2)平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為______。
(3)平衡時混合氣體中CH3OH(g)的體積分數(shù)為______。
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【題目】取兩份鋁片,第一份與足量鹽酸反應(yīng),第二份與足量燒堿溶液反應(yīng),同溫同壓下放出相同體積的氣體,則消耗的HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為( )
A.1:1B.2:1C.3:1D.1:3
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【題目】以硼鎂泥為原料制取的硫酸鎂可用于印染、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。硼鎂泥是一種工業(yè)廢料,主要成分是MgO(占40%),還有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)。從硼鎂泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下:
(1)實驗中需用3 mol·L-1的硫酸500 mL,若用98%的濃硫酸(ρ=1.84 g·mL-1)來配制,量取濃硫酸時,需使用的量筒的規(guī)格為 ________(填字母)。
A.10 mL B.20 mL C.50 mL D.100 mL
(2)加入的NaClO可與Mn2+反應(yīng),方程式為Mn2++ClO-+H2O===MnO2↓+2H++Cl-,
欲使2moL Mn2+被氧化則至少需要氧化劑NaClO質(zhì)量為______g;還有一種離子也會被NaClO氧化,該反應(yīng)的離子方程式為______________________________________。
(3)濾渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,還含有________、_________。
(4)在“除鈣”步驟前,若要檢驗混合液中是否還存在Fe2+,簡述檢驗方法:_____________________________________。
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表(溶解度單位為g/100 g水):
溫度/℃ | 40 | 50 | 60 | 70 |
MgSO4 | 30.9 | 33.4 | 35.6 | 36.9 |
CaSO4 | 0.210 | 0.207 | 0.201 | 0.193 |
“除鈣”是將MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根據(jù)上表數(shù)據(jù),簡要說明除鈣的操作步驟:蒸發(fā)濃縮、_________!安僮鳍瘛笔菍V液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,__________,便得到了MgSO4·7H2O。
(6)若實驗中提供的硼鎂泥共100 g,得到的MgSO4·7H2O為86.1 g,則MgSO4·7H2O的產(chǎn)率為__________。
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【題目】某化學興趣小組為了探究鉻和鐵的活潑性,設(shè)計如圖所示裝置,下列推斷合理的是( )
A. 若鉻比鐵活潑,則電子經(jīng)外電路由鐵電極流向鉻電極
B. 若鐵比鉻活潑,則溶液中H+向鐵電極遷移
C. 若鉻比鐵活潑,則鐵電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑
D. 若鐵電極附近溶液pH增大,則鐵比鉻活潑
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