二氧化鈦(TiO2)廣泛用于制造高級白色油漆,也是許多反應(yīng)的催化劑.工業(yè)上用鈦鐵礦[主要成分為FeTiO3(鈦酸亞鐵,不溶于水)、Fe2O3及少量SiO2雜質(zhì)]作原料,制取二氧化鈦及綠礬,其生產(chǎn)流程如圖:

回答下列問題:
(1)Ti原子序數(shù)為22,則Ti位于周期表第
 
周期,第
 
列.
(2)FeTiO3溶于過量硫酸的離子方程式
 

(3)流程中生成TiO2?xH2O離子方程式為
 

(4)若鐵粉的用量不足,可能導(dǎo)致產(chǎn)品TiO2中混有
 
雜質(zhì).
(5)以TiO2為原料制取金屬鈦的其中一步反應(yīng)為TiO2+Cl2+C
 高溫 
.
 
TiCl4+
 
,已知該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:1,則另一生成物為
 
考點(diǎn):物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計
專題:實驗設(shè)計題
分析:制取二氧化鈦及綠礬,其生產(chǎn)流程為:鈦鐵礦[主要成分為FeTiO3(鈦酸亞鐵,不溶于水)、Fe2O3及少量SiO2雜質(zhì)]加過量硫酸,F(xiàn)eTiO3溶于過量硫酸,生成Fe2+、TiO2+、H2O,F(xiàn)e2O3溶于過量硫酸,生成Fe3+離子,SiO2雜質(zhì)不溶于酸,過濾濾渣為SiO2雜質(zhì),濾液為Fe2+、TiO2+、Fe3+,加入鐵粉,發(fā)生了反應(yīng):2Fe3++Fe═3Fe2+,冷卻過濾得綠礬和TiO2+、SO42-,TiO2+在加熱條件下與水反應(yīng)生成TiO2?xH2O,一定條件下得到TiO2.   
(1)利用原子序數(shù)減去各周期容納元素種數(shù),據(jù)此判斷所在周期與列;
(2)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,F(xiàn)eTiO3溶于過量硫酸,生成Fe2+、TiO2+、H2O;
(3)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,TiO2+在加熱條件下與水反應(yīng)生成TiO2?xH2O,根據(jù)電荷守恒可知還生成H+
(4)Fe2+容易氧化為Fe3+,鐵粉的用量不足,濾液中的Fe3+,不能除盡.生成的TiO2?xH2O沉淀中含有氫氧化鐵;
(5)反應(yīng)中Ti元素化合價未變化,氯元素化合價由0價降低為-1價,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算碳元素在產(chǎn)物中化合價,據(jù)此結(jié)合元素守恒判斷.
解答: 解:制取二氧化鈦及綠礬,其生產(chǎn)流程為:鈦鐵礦[主要成分為FeTiO3(鈦酸亞鐵,不溶于水)、Fe2O3及少量SiO2雜質(zhì)]加過量硫酸,F(xiàn)eTiO3溶于過量硫酸,生成Fe2+、TiO2+、H2O,F(xiàn)e2O3溶于過量硫酸,生成Fe3+離子,SiO2雜質(zhì)不溶于酸,過濾濾渣為SiO2雜質(zhì),濾液為Fe2+、TiO2+、Fe3+,加入鐵粉,發(fā)生了反應(yīng):2Fe3++Fe═3Fe2+,冷卻過濾得綠礬和TiO2+、SO42-,TiO2+在加熱條件下與水反應(yīng)生成TiO2?xH2O,一定條件下得到TiO2.   
(1)Ti原子序數(shù)為22,22-2-8-8=4,位于元素周期表第ⅣB族,所以Ti元素處于第四周期第4列,故答案為:四;4;
(2)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,F(xiàn)eTiO3溶于過量硫酸,生成Fe2+、TiO2+、H2O,反應(yīng)離子方程式為FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O,
故答案為:FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O;
(3)由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,TiO2+在加熱條件下與水反應(yīng)生成TiO2?xH2O,根據(jù)電荷守恒可知還生成H+,所以反應(yīng)離子方程式為TiO2++(x+1)H2O=TiO2?xH2O+2H+,故答案為:TiO2++(x+1)H2O=TiO2?xH2O+2H+;
(4)鐵粉的用量不足,濾液中的Fe3+,不能除盡,生成的TiO2?xH2O沉淀中含有氫氧化鐵,最后氫氧化鐵分解生成氧化鐵,所以可能導(dǎo)致產(chǎn)品TiO2中混有Fe2O3
故答案為:Fe2O3;
(5)反應(yīng)中Ti元素化合價未變化,氯元素化合價由0價降低為-1價,令碳元素在產(chǎn)物中等化合價為a,則a=2×[0-(-1)],故a=2,反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:1,結(jié)合元素守恒可知,TiO2、Cl2、C、TiCl4的系數(shù)分別為1、2、2、1,所以未知物中含有C原子與O原子,碳元素化合價為+2,故為CO,系數(shù)為2,
故答案為:2CO;CO.
點(diǎn)評:本題考查學(xué)生對工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應(yīng)及方程式的書寫等,難度中等,理解工藝流程是關(guān)鍵,需要學(xué)生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識分析問題、解決問題能力.
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:

A、B、C、D、E均是短周期元素,其原子序數(shù)依次增大,A和B同周期,A和D同族,A原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的二倍,B元素族序數(shù)是周期數(shù)的三倍,B的陰離子與C的陽離子電子層結(jié)構(gòu)相同,C的單質(zhì)與 B 的單質(zhì)在不同條件下反應(yīng),可生成C2B或C2B2,E是所在周期中原子半徑最小的元素,請回答.
(1)D在元素周期表中的位置是
 

(2)C2B的電子式是
 
;AB2的結(jié)構(gòu)式是
 

(3)B、C、E離子半徑的由大到小的順序為
 
;(用離子符號回答)A、D、E最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性由強(qiáng)到弱的順序為
 
.(用化學(xué)式回答)
(4)A、B氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)高的是
 
;(用化學(xué)式回答)原因
 

(5)水中錳含量超標(biāo),容易使?jié)嵕吆鸵挛锶旧,使水產(chǎn)生異味,EB2可以用來出去水中超標(biāo)的Mn2+,生成黑色沉淀,當(dāng)消耗13.50g EB2時,共轉(zhuǎn)移了1mol電子,則反應(yīng)的離子方程式為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

X、Y、Z、W為短周期的四種元素,其最高正價依次為+1、+4、+5、+7,核電荷數(shù)按照Y、Z、X、W的順序增大.已知Y與Z的原子次外層的電子數(shù)均為2,W、X的原子次外層的電子數(shù)均為8.
(1)寫出各元素的名稱:
X
 
,Y
 
,Z
 
,W
 

(2)寫出它們在元素周期表中的位置:
X
 
,Y
 
,Z
 
,W
 

(3)寫出X的最高價氧化物與Z的最高價氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 

(4)按堿性減弱、酸性增強(qiáng)的順序?qū)懗龈髟刈罡邇r氧化物對應(yīng)水化物的分子式:
 
 
,
 
,
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

乙烯是重要的化工原料,煉油廠常將裂解產(chǎn)生的其它烯烴加氫,對產(chǎn)物再次裂解以提高乙烯產(chǎn)量.相關(guān)加成反應(yīng)如下:
①:CH3CH=CH2(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g)△H1=-125.4kJ?mol-1
②:
③:
請回答下列問題:
(1)判斷反應(yīng)①能否自發(fā)進(jìn)行?
 
(填“低于一定溫度能自發(fā)”、“高于一定溫度能自發(fā)”、“任何溫度下都能自發(fā)”、“任何溫度下都不能自發(fā)”);
(2)已知表示H2和CH3CH2CH3標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為:
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1
CH3CH2CH3(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2215kJ?mol-1
則表示CH3CH=CH2標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為
 

(3)已知反應(yīng)②、反應(yīng)③平衡常數(shù)如下,下列敘述正確的是
 
;
溫度(℃)300320340
k24.8×10-42.5×10-41.3×10-4
k38.4×1053.5×1031.6×103
A.△H2>0;△H3<0
B.反應(yīng)②、反應(yīng)③都是丙烯加氫,所以△H2=△H3
C.相同條件下反應(yīng)③的轉(zhuǎn)化率大于反應(yīng)②的轉(zhuǎn)化率
D.從平衡常數(shù)推測,相同條件下反應(yīng)③的反應(yīng)速率很大,反應(yīng)②的反應(yīng)速率很小
(4)在一定溫度下,將等物質(zhì)的量的反式2-丁烯和H2充入2L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)③,容器內(nèi)各物質(zhì)濃度如圖所示:

①前10分鐘,平均反應(yīng)速率v(H2)為
 
mol?L-1?min-1
②該溫度下,此反應(yīng)平衡常數(shù)K=
 

③當(dāng)時間到達(dá)15min時,增大壓強(qiáng)將容器體積調(diào)整為1.25L.請在圖中畫出15min后丁烷的濃度變化趨勢曲線.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某同學(xué)從網(wǎng)絡(luò)上了解到菠菜中富含可溶性的兩類正鹽:草酸鹽和碳酸鹽.該同學(xué)欲用實驗驗證這一事實并檢測其中草酸鹽的含量.查閱資料得知草酸(H2C2O4)是一種二元有機(jī)弱酸,具有較強(qiáng)的還原性;草酸鈣(CaC2O4)不溶于水能溶于稀硫酸.請回答下列問題:
(1)該學(xué)生將菠菜研磨成粉末、熱水浸泡、過濾得到澄清溶液A.研磨菠菜使用的實驗儀器的名稱為
 

(2)設(shè)計實驗方案驗證菠菜中含有草酸鹽和碳酸鹽,補(bǔ)充完成預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論.
實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1:調(diào)節(jié)溶液A至弱堿性,滴加足量CaCl2溶液.①出現(xiàn)白色沉淀,說明菠菜中
 
步驟2:取步驟1的沉淀于試管中,加入足量的稀硫酸,沉淀完全溶解,并將產(chǎn)生的無色無味的氣體通入澄清石灰水中.
 
步驟3:向步驟2得到的溶液中滴加幾滴高錳酸鉀溶液.
 
(3)欲準(zhǔn)確測定菠菜中草酸鹽的含量
①操作:取m g菠菜樣品,將其中草酸鹽全部轉(zhuǎn)化為CaC2O4沉淀分離出來置于燒杯中,用過量的稀硫酸完全溶解后,溶液轉(zhuǎn)入
 
中并加水配制成250mL溶液.每次移取25.00mL該溶液于錐形瓶中,用0.0100mol?L-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,平均消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL.KMnO4滴定實驗時發(fā)生的離子方程式為
 

②計算:菠菜中草酸鹽(以C2O42-計算)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(可以只列式不化簡)
 

③誤差分析:下列操作會使測定結(jié)果偏高的是
 

A.配制溶液時未洗滌燒杯和玻璃棒就加水定容
B.錐形瓶未干燥就加入待測液進(jìn)行滴定
C.未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗就加入標(biāo)準(zhǔn)液開始滴定
D.滴定前尖嘴處有氣泡滴定后氣泡消失
E.滴定后俯視讀數(shù).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

鉻是水體的主要的污染物之一,可以導(dǎo)致水生生物死亡.化學(xué)實驗中,如使某步中的有害產(chǎn)物作為另一步的反應(yīng)物,形成一個循環(huán),就可不再向環(huán)境排放該有害物質(zhì).例如處理鉻的實驗循環(huán)示意圖如下:

(1)在上圖所示的編號步驟中,其中反應(yīng)①所用的試劑是硫酸酸化的H2O2,請寫出該反應(yīng)的離子方程式
 
(可以不配平).
(2)現(xiàn)有含Cr3+和Fe3+的溶液,使用NaOH溶液和鹽酸,可將這兩種離子相互分離,根據(jù)上圖信息分析,在涉及的過濾操作中,上述兩種離子的存在形態(tài)分別是
 
、
 
.(寫化學(xué)式)
(3)鉻的化合價除了示意圖中涉及的+3和+6外,還有0、+2、+4和+5等.現(xiàn)有24mL濃度為0.05mol?L-1的Na2SO3溶液恰好與20mL濃度為0.02mol?L-1的Na2Cr2O7溶液完全反應(yīng).已知Na2SO4被Na2Cr2O7氧化為Na2SO4,則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價為
 

(4)步驟⑤應(yīng)該加入
 
劑(填“還原”或“氧化”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列實驗不能達(dá)到預(yù)期目的是( 。
序號實驗操作實驗?zāi)康?/TD>
A配制FeCl2溶液時,向溶液中加入少量Fe和稀鹽酸抑制Fe2+水解和防止Fe2+被氧化
B將飽和FeCl3溶液滴入沸水中,溶液變紅褐色制備Fe(OH)3膠體
C測定等濃度的Na2CO3和Na2SO3溶液的pH,前者pH比后者的大比較S、C的非金屬性強(qiáng)弱
D將充滿NO2的密閉玻璃球浸泡在熱水中研究溫度對化學(xué)平衡移動的影響
A、AB、BC、CD、D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

如圖為實驗室制備乙烯的裝置圖,請回答:
(1)燒瓶中加入的兩種試劑是
 
、
 

(2)寫出實驗室制乙烯的化學(xué)方程式:
 

(3)實驗室收集乙烯應(yīng)采用
 
法.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

25℃時,幾種弱酸的電離常數(shù)如下:弱酸的化學(xué)式CH3COOH、HCN、H2S電離常數(shù)(25℃)1.8×10-5 4.9×10-10 K1=1.3×10-7 K2=7.1×10-15 25℃時,下列說法正確的是( 。
A、等物質(zhì)的量濃度的各溶液pH關(guān)系為:pH(CH3COONa)>pH(Na2S)>pH(NaCN)
B、a mol/LHCN溶液與b mol/LNaOH溶液等體積混合,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),則a一定大于b
C、NaHS和Na2S的混合溶液中,一定存在c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-
D、某濃度的NaCN溶液的pH=d,則其中由水電離出的c(H+)=10-dmol/L

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