【題目】[2017·北京]TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:
資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)
化合物 | SiCl4 | TiCl4 | AlCl3 | FeCl3 | MgCl2 |
沸點(diǎn)/℃ | 58 | 136 | 181(升華) | 316 | 1412 |
熔點(diǎn)/℃ | 69 | 25 | 193 | 304 | 714 |
在TiCl4中的溶解性 | 互溶 | —— | 微溶 | 難溶 |
(1)氯化過程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。
已知:TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=220.9 kJ·mol1
① 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式:_______________________。
② 氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)如圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的ΔH_____0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù):_______________。
③ 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放,尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液,則尾氣的吸收液依次是__________________________。
④ 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有_____________。
(2)精制過程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下:
物質(zhì)a是______________,T2應(yīng)控制在_________。
【答案】(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=45.5 kJ/mol
②> 隨溫度升高,CO含量增大,說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136℃,低于181℃
【解析】(1)①生成TiCl4和CO的反應(yīng)方程式為TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO,根據(jù)蓋斯定律,兩式相加,得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=(220.9 kJ·mol1)+(+175.4 kJ·mol1)=45.5kJ·mol-1。②根據(jù)圖像,隨著溫度的升高,CO的濃度增加,CO2濃度降低,說明升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,即△H>0。③尾氣中的HCl經(jīng)水吸收可得到粗鹽酸,然后再將Cl2通入FeCl2溶液中,最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余酸性氣體。④資料中已經(jīng)給出“TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表,因此氯化過程中生成的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液態(tài)TiCl4中,而SiCl4完全溶解在TiCl4中,因此過濾得到粗TiCl4混合液時濾渣中含有上述難溶物和微溶物。濾渣應(yīng)為MgCl2、AlCl3、FeCl3。(2)根據(jù)資料,SiCl4的沸點(diǎn)最低,先蒸餾出來,因此物質(zhì)a為SiCl4,根據(jù)流程目的,為了得到純凈的TiCl4,后續(xù)溫度需控制在稍微大于136℃,但小于181℃。
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A. 元素X 與元素Z 的最高化合價之和的數(shù)值等于8
B. 原子半徑的大小順序為r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)>r(Q)
C. 可以通過電解Z元素的氯化物得到Z單質(zhì)
D. 元素W的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性比Q的強(qiáng)
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C. 皮膚上不慎沾上NaOH溶液,立即用鹽酸沖洗
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C. MgO和Al2O3均只能與酸反應(yīng),不能與堿反應(yīng)
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下列判斷不合理的是:
A. Al、Ga均處于IIIA族
B. Ga2O3可與鹽酸反應(yīng)生成GaCl3
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D. 堿性:Al(OH)3>Ga(OH)3
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(1)硼在元素周期表中的位置為____________,硼元素有兩種天然同位素10B和11B,硼元素的近似相對原子質(zhì)量為10.8,則兩種同位素原子的原子個數(shù)之比為_____________。
(2)單質(zhì)硼(B)在一定條件下與NaOH溶液反應(yīng)生成NaBO2和一種氣體,請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________。
(3)硼酸(H3BO3)是一種白色片狀晶體,微溶于水,對人體的受傷組織有著和緩的防腐消毒作用。硼酸是一元弱酸,室溫時0.1mol/L硼酸的pH為5,計算硼酸的電離常數(shù)數(shù)K=____________。
氟硼酸(HBF4)是一種強(qiáng)酸,僅以離子狀態(tài)存在于水中,請寫出BF4-的電子式 ____________。
(4)B2H6是硼的一種氣態(tài)氫化物,因組成與乙烷(C2H6)相似而被稱為乙硼烷。
①經(jīng)測定B2H6中B原子最外層也滿足8電子結(jié)構(gòu),由此推測B2H6與C2H6分子結(jié)構(gòu)____________(填“相同”或“不相同”)。
②B2H6可由BF3與NaBH4在一定條件下反應(yīng)制得,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。
③B2H6是強(qiáng)還原劑,它與水反應(yīng)生成H3BO3和H2。若有0.1mol B2H6與水完全反應(yīng),則產(chǎn)生H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為____________L。
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