14.鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3(可表示為FeO•TiO2),含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì).利用鈦鐵礦制備二氧化鈦,進(jìn)一步制備鈦單質(zhì),流程如圖:

已知:FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O草酸(C2H2O4)具有很強(qiáng)還原性,易被氧化成二氧化碳
(1)化合物FeTiO3中鐵元素的化合價是+2.
(2)鈦鐵礦加入過量H2SO4后,得到的濾渣A為SiO2(填化學(xué)式).
(3)含TiO2+溶液乙轉(zhuǎn)化生成TiO2的離子方程式是TiO2-+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO2↓+2H+
(4)由濾液丙制備LiFePO4的過程中,所需17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比是20:9.
(5)用氧化還原滴定法測定TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù):一定條件下,將TiO2溶解并還原為Ti3+,再以KSCN溶液作指示劑,用NH4Fe(SO42標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+.滴定分析時,稱取TiO2(摩爾質(zhì)量為M g/mol)試樣w g,消耗c mol/L NH4Fe(SO42標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL,則TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{cV×10{\;}^{-3}×M}{w}$×100%(用代數(shù)式表示).
 TiCl4MgMgCl2Ti
熔點(diǎn)/℃-25.0648.87141667
沸點(diǎn)/℃136.4109014123287
(6)TiO2制取單質(zhì)Ti,涉及到的步驟如下:TiO2$\stackrel{①}{→}$TiCl4$→_{Mg_{800}℃}^{②}$Ti
反應(yīng)②的方程式是TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl2+Ti,由TiCl4→Ti需要在Ar氣中進(jìn)行的理由是高溫下Mg(Ti)會與空氣中的O2(或CO2、N2)作用.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)表中信息,需加熱的溫度略高于1412℃即可.

分析 (1)根據(jù)化合價代數(shù)和為0判斷鐵的化合價;
(2)鐵礦石加入過量硫酸溶解,二氧化硅不溶于酸,所以過濾得到濾渣為二氧化硅;
(3)TiO2+在加熱條件下水解可以轉(zhuǎn)化成TiO2;
(4)濾液丙與雙氧水反應(yīng),將亞鐵離子氧化成鐵離子,得沉淀磷酸鐵,磷酸鐵再被草酸還原成亞鐵離子,根據(jù)電子得失守恒可計算雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比;
(5)根據(jù)電子守恒和元素守恒,有關(guān)系式TiO2~NH4Fe(SO42,根據(jù)NH4Fe(SO42的體積和濃度可計算得TiO2的物質(zhì)的量,根據(jù)$\frac{TiO2質(zhì)量}{樣品質(zhì)量}$×100%計算TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù);
(6)用鎂還原TiCl4得Ti,根據(jù)元素守恒寫化學(xué)方程式,高溫下Mg(Ti)會與空氣中的O2(或CO2、N2)作用,所以不能與空氣接觸,采用真空蒸餾時,要使其它成份變成蒸氣,而Ti不能汽化,結(jié)合題中給出的各物質(zhì)沸點(diǎn)判斷溫度.

解答 解:(1)根據(jù)化合價代數(shù)和為0規(guī)則可知,化合物FeTiO3中鐵元素的化合價是+2價,故答案為:+2;
(2)鐵礦石加入過量硫酸溶解,二氧化硅不溶于酸,所以過濾得到濾渣為二氧化硅,故答案為:SiO2;
(3)TiO2+在加熱條件下水解可以轉(zhuǎn)化成TiO2,反應(yīng)離子的方程式為TiO2-+H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO2↓+2H+,故答案為:TiO2-+H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO2↓+2H+;
(4)濾液丙與雙氧水反應(yīng),將亞鐵離子氧化成鐵離子,得沉淀磷酸鐵,磷酸鐵再被草酸還原成亞鐵離子,根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式H2C2O4~2FePO4~H2O2,所以17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比為$\frac{34}{17%}$:90=20:9,
故答案為:20:9;
(5)根據(jù)電子守恒和元素守恒,有關(guān)系式TiO2~NH4Fe(SO42,所以TiO2的物質(zhì)的量為cV×10-3mol,所以TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{cV×10{\;}^{-3}×M}{w}$×100%,
故答案為:$\frac{cV×10{\;}^{-3}×M}{w}$×100%;
(6)用鎂還原TiCl4得Ti,反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl2+Ti,高溫下Mg(Ti)會與空氣中的O2(或CO2、N2)作用,所以反應(yīng)需要在Ar氣中進(jìn)行,采用真空蒸餾時,要使其它成份變成蒸氣,而Ti不能汽化,結(jié)合題中給出的各物質(zhì)沸點(diǎn)可知,需加熱的溫度略高于1412℃即可,
故答案為:TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl2+Ti;高溫下Mg(Ti)會與空氣中的O2(或CO2、N2)作用;1412.

點(diǎn)評 本題借助利用鈦鐵礦制備鋰離子電池電極材料流程,考查了化合價判斷、離子方程式書寫、電極方程式書寫、化學(xué)計算等知識,涉及的內(nèi)容較多,綜合性較強(qiáng),充分考查了學(xué)生的綜合能力,本題難度中等.

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:選擇題

14.向硫酸鉀和三氯化鐵的混合液中滴加氫氧化鋇溶液,當(dāng)硫酸根離子完全沉淀時,鐵離子也完全沉淀.則原混合液中硫酸鉀和三氯化鐵的濃度之比為( 。
A.3:1B.3:2C.2:1D.2:3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

15.500mL 2mol/L的H2SO4溶液中,含H2SO41mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.硫代硫酸鈉(Na2S2O3•5H2O)俗名“大蘇打”,又稱為“海波”.在紡織工業(yè)中用于棉織品漂白后的脫氯劑、染毛織物的硫染劑、靛藍(lán)染料的防白劑、紙漿脫氯劑、醫(yī)藥工業(yè)中用作洗滌劑、消毒劑和褪色劑等,它易溶于水,難溶于乙醇,加熱易分解.工業(yè)上常用亞硫酸鈉法、硫化堿法等制備.某實驗室模擬工業(yè)硫化堿法制取硫代硫酸鈉,其反應(yīng)裝置及所需試劑如圖:

實驗具體操作步驟為:
①開啟分液漏斗,使硫酸慢慢滴下,適當(dāng)調(diào)節(jié)螺旋夾,使反應(yīng)產(chǎn)生的SO2氣體較均勻地通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同時開啟電磁攪拌器攪動.
②至析出的硫不再消失,控制溶液的pH接近7時,停止通入SO2氣體.
③抽濾所得的濾液,轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中,水浴加熱濃縮,直到溶液表面出現(xiàn)晶膜.
④冷卻結(jié)晶、抽濾、洗滌.
⑤將晶體放入烘箱中,在40~45℃左右干燥50~60min,稱量.
請回答以下問題:
(1)儀器b的名稱是三頸燒瓶;
(2)步驟②中若控制PH值小于7,則產(chǎn)率會下降,請用離子方程式解釋原因:S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑.
(3)步驟③中不能將溶液蒸發(fā)至干的原因是蒸干會使硫代硫酸鈉脫水并分解;晶膜通常在溶液表面出現(xiàn)的原因是因為溶液表面溫度較低.
(4)步驟④中洗滌硫代硫酸鈉晶體試劑的結(jié)構(gòu)式是
(5)下列有關(guān)抽濾的說法中,正確的是A B D.
A.為了檢驗洗滌是否完全,應(yīng)拔下吸濾瓶與安全瓶之間橡皮管,從吸濾瓶上口倒出少量洗滌液于試管中進(jìn)行相關(guān)實驗
B.抽濾前先用溶劑將濾紙濕潤,使濾紙與漏斗底部貼緊
C.抽濾結(jié)束時應(yīng)先關(guān)抽氣泵,后抽掉抽濾瓶接管
D.在洗滌沉淀時,應(yīng)關(guān)小水龍頭,使洗滌劑緩緩?fù)ㄟ^沉淀物
(6)為檢驗制得的產(chǎn)品的純度,該實驗小組稱取5.0克的產(chǎn)品配制成250mL硫代硫酸鈉溶液,并用間接碘量法標(biāo)定該溶液的濃度:在錐形瓶中加入25mL 0.01mol/L KIO3溶液,并加入過量的KI并酸化,發(fā)生下列反應(yīng):5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O,再加入幾滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,發(fā)生反應(yīng):I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,當(dāng)藍(lán)色褪去且半分鐘不變色時到達(dá)滴定終點(diǎn).實驗數(shù)據(jù)如下表:
實驗序號123
Na2S2O3溶液體積(mL)19.9820.0221.18
則該產(chǎn)品的純度是0.93,間接碘量法滴定過程中可能造成實驗結(jié)果偏低的是AE.
A.滴定管未用Na2S2O3溶液潤洗
B.滴定終點(diǎn)時俯視讀數(shù)
C.錐形瓶用蒸餾水潤洗
D.滴定管尖嘴處滴定前無氣泡,滴定終點(diǎn)發(fā)現(xiàn)氣泡
E.滴定時震蕩錐形瓶較劇烈.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.堿式碳酸鋅 xZnCO3•yZn(OH)2•zH2O主要用做橡膠硫化促進(jìn)劑,工業(yè)上利用鋅焙砂(主要成分是ZnO、SiO2,還含有Fe2O3、CuO等)生產(chǎn)堿式碳酸鋅的工藝流程如下:

請回答下列問題:
(1)向鋅焙砂加入足量稀硫酸進(jìn)行酸溶的過程中,所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O(寫其中任意兩個).
(2)從濾渣I中分離出S1O2的部分流程如下:濾渣1$→_{過濾}^{試劑X}$溶液$→_{過濾}^{通入足量CO_{2}}$沉淀$\stackrel{操作1}{→}$SiO2
①試劑X的名稱為氫氧化鈉.
②操作1的方法為灼燒.
(3)加入鋅粉的目的是除去溶液中的Fe2+、Cu2+,從濾渣Ⅱ中獲取銅的操作方法為向濾渣2中加入過量的稀硫酸(或稀鹽酸),充分反應(yīng)后過濾.
(4)高溫煅燒堿式碳酸鋅得到ZnO,取堿式碳酸鋅3.41g,在高溫下煅燒至恒重,得到固體2.43g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO20.224L,則該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn3(OH)4CO3•H2O或ZnCO3•2Zn(OH)2•H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.氯化亞錫有廣泛的用途,工業(yè)可用作催化劑、脫氧劑等.如下是某實驗室常用的一種制取無水氯化亞錫的步驟:
①將1.2g錫花、5mL濃鹽酸、1滴濃硫酸加入如圖裝置中,在95℃時回流0.5h,觀察反應(yīng)進(jìn)行情況,待反應(yīng)器中只剩下少量錫花為止.
②將上述反應(yīng)后的上層清液迅速轉(zhuǎn)移到濃縮蒸發(fā)反應(yīng)容器中,在二氧化碳?xì)夥毡Wo(hù)下,加熱蒸發(fā),待蒸發(fā)到蒸發(fā)器壁上有少量晶體出現(xiàn)為止,停止加熱,在繼續(xù)通入CO2氣流的條件下冷卻、結(jié)晶、抽濾.
③冷卻后,往蒸發(fā)器中加5~10mL的100%醋酸酐,即可得到無水SnCl2,抽濾至干,用少量乙醚沖洗三次,稱重后放在干燥器中保存.
回答下列問題:
(1)裝置a的名稱是溫度計;在實驗中選用錫花或錫箔,而不用錫粒,目的是提高反應(yīng)速率;加1滴濃硫酸的作用是提高反應(yīng)溫度.
(2)裝置b的作用是冷凝回流,以保證反應(yīng)正常進(jìn)行,同時也防止了鹽酸揮發(fā)污染環(huán)境.
(3)在二氧化碳?xì)夥毡Wo(hù)下加熱蒸發(fā)的目的是為了防止Sn(Ⅳ)化合物的生成.
(4)寫出步驟①反應(yīng)的離子方程式Sn+2H+=Sn2++H2↑,步驟③中的化學(xué)方程式(CH3CO)2O+H2O=2CH3COOH.
(5)實驗室配置氯化亞錫溶液后,如果要裝瓶保存一段時間,采取的措施是加入少量的錫粒和稀鹽酸.

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6.堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]可用作凈水劑、煤染劑、顏料和藥物.工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的部分工藝如圖:

已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表:
沉淀物Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3
開始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
(1)反應(yīng)Ⅰ中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式是Fe+2H+═Fe2++H2↑;Fe+2Fe3+═3Fe2+
(2)反應(yīng)Ⅱ中加入NaHCO3調(diào)節(jié)體系的pH在4.4≤pH<7.5范圍內(nèi).
(3)反應(yīng)Ⅲ中生成的氣體空氣變紅棕色,則反應(yīng)3中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O.
(4)反應(yīng)Ⅲ中通入氧氣可減少NaNO2的用量,若消耗1mol氧氣可節(jié)約n(NaNO2)=4mol.
(5)用硫酸控制體系的pH.若硫酸加入量過小,容易生成沉淀;若硫酸加入量過大,不利于產(chǎn)品形成,用化學(xué)平衡原理分析其原因是過量的硫酸與Fe(OH)SO4電離出來的OH-中和,使電離平衡向右移動,不利于產(chǎn)物生成.
(6)堿式硫酸鐵溶于水后生成的Fe(OH)2+離子可部分水解生成Fe2(OH)${\;}_{4}^{2+}$,該水解反應(yīng)的離子方程式是2[Fe(OH)]2++2H2O?[Fe2(OH)4]2++2H+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.人們在認(rèn)識事物時可以采取多種分類方法,下列關(guān)于“Na2CO3”的分類不正確的是( 。
A.離子化合物B.電解質(zhì)C.鈉鹽D.堿性氧化物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.食物是維持人類生命和健康的支柱.下表是某食品包裝袋上的說明:
品名***蔬菜蘇打餅***
配料面粉、鮮雞蛋、精煉食用植物油、白砂糖、奶油、食鹽、
脫水青菜、橙汁
保質(zhì)期十二個月
生產(chǎn)日期2008 年1月20日
對上表中各種配料的成分的理解不正確的是( 。
A.富含蛋白質(zhì)的是鮮雞蛋B.富含淀粉的是面粉和白砂糖
C.富含油脂的是精煉食用植物油D.富含維生素的是脫水青菜和橙汁

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同步練習(xí)冊答案