8.二氧化鈦(TiO2 )是常用的、具有較高催化活性和穩(wěn)定性的光催化劑,常用于污水處理.某工廠用古有Fe2O3 的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3  )為原料制備二氧化鈦,其流程如圖1:

(1)步驟①中,F(xiàn)e2O3 與H2SO4 反應(yīng)的離子方程式是Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O.
(2)步驟②中,加Fe粉的作用是2Fe3++Fe=3Fe2+(用離子方程式表示);步驟③中,實現(xiàn)混合物的分離是利用物質(zhì)的b(填標(biāo)號).
a熔沸點差異  b溶解性差異  c氧化性、還原性差異
(3)步驟④中,TiO2+ 水解生成H2TiO3 的離子方程式是TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+
(4)可利用生產(chǎn)過程中的廢渣與軟錳礦(主要成分MnO2 )反應(yīng)生產(chǎn)硫酸錳,則反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O.
(5)利用如圖2裝置,石墨作陽極,鈦網(wǎng)作陰極,熔融CaF2-CaO 做電解質(zhì),可獲得金屬鈣,鈣再作為還原劑,可還原二氧化鈦制備金屬鈦.
(6)工業(yè)上用4.0噸鈦鐵礦制得1.6噸的二氧化鈦,則鈦鐵礦中鈦元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是24%.(假設(shè)生產(chǎn)過程中鈦沒有損失)

分析 用含有Fe2O3 的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3 )為原料制備二氧化鈦:鈦鐵礦溶于酸生成亞鐵離子和TiO2+,反應(yīng)的離子方程式為:FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O,步驟②中,用鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的反應(yīng)的離子方程式為:2Fe3++Fe=3Fe2+,步驟③利用的是物質(zhì)溶解度的不同,通過冷卻熱飽和溶液,冷卻結(jié)晶得到硫酸亞鐵晶體,④中使用熱水的目的是促進(jìn)TiO2+水解生成H2TiO3,分離出固體加熱得到TiO2
(1)堿性氧化物和酸反應(yīng)生成鹽和水;
(2)金屬鐵可以和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子,結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平寫出離子方程式;根據(jù)物質(zhì)溶解度分析析出晶體的條件應(yīng)用;
(3)TiO2+發(fā)生水解生成鈦酸(H2TiO3)沉淀,根據(jù)元素守恒寫出反應(yīng)的離子方程式;
(4)依據(jù)二氧化錳的氧化性氧化亞鐵離子分析氧化還原反應(yīng)生成二價錳的化合物,結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出;
(5)依據(jù)圖示生成物質(zhì)的分析,陽極生成二氧化碳,陰極析出鈣,結(jié)合電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng),寫出電極反應(yīng);根據(jù)電解槽中發(fā)生的反應(yīng):2CaO$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Ca+O2↑以及鈣還原二氧化鈦反應(yīng)方程式:2Ca+TiO2=Ti+2CaO來回答;
(6)根據(jù)鈦原子守恒進(jìn)行解答.

解答 解:(1)氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水,離子方程式為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,
故答案為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)用鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的反應(yīng)的離子方程式為:2Fe3++Fe=3Fe2+,步驟③冷卻結(jié)晶得到硫酸亞鐵晶體,利用的是物質(zhì)溶解度的不同,通過冷卻熱飽和溶液得到,
故答案為:2Fe3++Fe=3Fe2+;b;
(3)TiO2+發(fā)生水解生成鈦酸(H2TiO3)沉淀和氫離子,其離子方程式為:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,
故答案為:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+;
(4)利用生產(chǎn)過程中的廢液與軟錳礦(主要成分為MnO2)反應(yīng)生產(chǎn)硫酸錳(MnSO4,易溶于水),利用二氧化錳的氧化性氧化亞鐵離子為三價鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,
故答案為:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(5)①用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì),陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極析出鈣金屬發(fā)生還原反應(yīng),陽極圖示產(chǎn)物可可知,陽極生成二氧化碳?xì)怏w,是電解質(zhì)中的氧離子失電子生成氧氣,氧氣和陽極石墨反應(yīng)生成的二氧化碳,所以電極反應(yīng)為:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;
②陰極上電極反應(yīng)式為:2Ca2++4e-═2Ca,陽極上電極反應(yīng)為:2O2--4e-=O2↑,電解槽中發(fā)生反應(yīng):2CaO$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Ca+O2↑,鈣還原二氧化鈦反應(yīng)方程式為:2Ca+TiO2=Ti+2CaO,在制備金屬鈦前后,整套裝置中CaO的總量不變;
(6)如果取鈦鐵礦4t,生產(chǎn)出1.6噸的二氧化鈦,其中鈦元素的質(zhì)量是1.6×$\frac{48}{80}$×100%=0.96t,所以鈦鐵礦中鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{0.96}{4}$×100%=24%,
故答案為:24%.

點評 本題考查了二氧化鈦的制備,考查了物質(zhì)分離的流程分析判斷,物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用,離子性質(zhì)的應(yīng)用,分離操作的方法,氧化還原反應(yīng)的離子方程式的書寫方法,電解池原理的應(yīng)用,側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾,為高考常見題型,注意相關(guān)知識的學(xué)習(xí)與積累,題目難度中等.

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

5.下列說法錯誤的是( 。
A.銅晶體的堆積方式為面心立方最密堆積
B.H2O很穩(wěn)定是因為水中有氫鍵
C.氯化鈉熔化破壞了離子鍵
D.12g金剛石中含有的碳碳鍵數(shù)目為2 NA

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.下列物質(zhì)的反應(yīng)可以用離子方程式H++OH-═H2O表示的是( 。
A.醋酸和氫氧化鈉B.鹽酸和氫氧化銅C.硫酸和氫氧化鋇D.硫酸和氫氧化鉀

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.46g鈉在空氣中充分燃燒,將所得的產(chǎn)物放入足量水中,放出氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是(  )
A.11.2LB.22.4LC.33.6LD.44.8L

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.羧酸通常用芳香烴的氧化來制備.芳香烴的苯環(huán)比較穩(wěn)定,難于氧化,而環(huán)上的支鏈不論長短,在強(qiáng)烈氧化時,最終都氧化成羧基.某同學(xué)用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸.反應(yīng)原理:


芳香族反應(yīng)試劑、產(chǎn)物的物理常數(shù):
名稱相對分 子質(zhì)量性狀熔點沸點密度溶解度
乙醇乙醚
甲苯92無色液體易燃易揮發(fā)-95110.60.8669不溶易溶易溶
苯甲酸122白色片狀或針狀晶體122.42481.2659微溶易溶易溶
主要實驗裝置和流程如下:
圖1回流攪拌裝置
圖2抽濾裝置
實驗方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液置于圖1裝置中,在90℃時,反應(yīng)一段時間,再停止反應(yīng),按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯.

(1)無色液體A的結(jié)構(gòu)簡式為.操作Ⅱ為蒸餾.
(2)如果濾液呈紫色,要先加亞硫酸氫鉀,然后再加入濃鹽酸酸化,加亞硫酸氫鉀的目的是除去未反應(yīng)的高錳酸鉀氧化劑,否則用鹽酸酸化時會發(fā)生鹽酸被高錳酸鉀所氧化,產(chǎn)生氯氣.
(3)下列關(guān)于儀器的組裝或者使用正確的是ABD.
A.抽濾可以加快過濾速度,得到較干燥的沉淀
B.安裝電動攪拌器時,攪拌器下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸
C.圖1回流攪拌裝置應(yīng)采用直接加熱的方法
D.冷凝管中水的流向是下進(jìn)上出
(4)除去殘留在苯甲酸中的甲苯應(yīng)先加入NaOH溶液,分液,水層再加入濃鹽酸酸化,然后抽濾,干燥即可得到苯甲酸.
(5)純度測定:稱取1.220g產(chǎn)品,配成100mL溶液,取其中25.00mL溶液,進(jìn)行滴定,消耗KOH物質(zhì)的量為2.4×10-3mol.產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

13.K3[Fe(C2O43]-3H2O(三草酸合鐵酸鉀晶體)為草綠色晶體.溶于水,難溶于乙醇.110℃下失去結(jié)晶水,230℃分解:是制備負(fù)載型活性炭催化劑的主要原料.
實驗室利用(NH42Fe(SO42•6H2O(硫酸亞鐵銨晶體)、H2C2O4(草酸)、K2C2O4(草酸鉀)、30%雙氧水等為原料制備三草酸和鐵酸鉀晶體的部分實驗過程如下:

已知:沉淀FeC2O4•2H2O既難溶于水又難溶于強(qiáng)酸
6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4═4K3[Fe(C2O43]+2Fe(OH)3
2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K2C2O4═2K3[Fe(C2O43]+6H2O
(1)檢驗硫酸亞鐵銨是否變質(zhì)的試劑是KSCN;溶解時加幾滴稀硫酸的目的是抑制Fe2+水解.
(2)檢驗硫酸亞鐵銨溶液H2C2O4溶液反應(yīng)生成FeC2O4•2H2O沉淀,寫出該反應(yīng)方程式:(NH42Fe(SO42•6H2O+H2C2O4=FeC2O4•2H2O↓+(NH42SO4+H2SO4+4H2O;沉淀過濾后,洗滌1的操作方法是向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水自然流下后,重復(fù)操作數(shù)次.
(3)在沉淀中加入飽和的K2C2O4溶液,并用40℃左右水溶加熱,再向其匯總慢慢滴加足量的30%H2O2溶液,不斷攪拌,此過程需保持溫度在40℃左右,可能的原因是溫度太高雙氧水容易分解,溫度太低反應(yīng)速率太慢.加入30%過氧化氫溶液完全反應(yīng)后,煮沸的目的是除去過量的雙氧水
(4)洗滌2中所用洗滌試劑最合適的是C(填選項字母).
A.草酸鈉溶液 B.蒸餾水  C.乙醇  D.KCl溶液
(5)為了不浪費藥品,95%乙醇水溶液進(jìn)行回收的方法是蒸餾,所用的主要玻璃儀器有蒸餾燒瓶、溫度計(任寫兩種)等.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

20.鎳是有機(jī)合成的重要催化劑.某化工廠有含鎳催化劑廢品(主要成分是鎳,雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物,少量難溶性雜質(zhì)).某學(xué)習(xí)小組設(shè)計如下流程利用含鎳催化劑廢品制備硫酸鎳晶體:

幾種難溶堿開始沉淀和完全沉淀的pH:
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2
開始沉淀pH3.82.77.67.1
完全沉淀pH5.23.29.79.2
回答下列問題:
(1)溶液①中含金屬元素的離子是AlO2-
(2)用離子方程式表示加入雙氧水的目的2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
雙氧水可以用下列物質(zhì)替代的是A.
A.氧氣     B.漂液     C.氯氣     D.硝酸
(3)操作b調(diào)節(jié)溶液范圍為3.2-7.1,其目的是除去Fe3+.固體②的化學(xué)式為Fe(OH)3
(4)操作a和c需要共同的玻璃儀器是玻璃棒.上述流程中,防止?jié)饪s結(jié)晶過程中Ni2+水解的措施是保持溶液呈酸性.
(5)如果加入雙氧水量不足或“保溫時間較短”,對實驗結(jié)果的影響是產(chǎn)品中混有綠礬.
設(shè)計實驗證明產(chǎn)品中是否含“雜質(zhì)”:取少量樣品溶于蒸餾水,滴加酸性高錳酸鉀溶液,若溶液紫色褪去,則產(chǎn)品中含有Fe2+.(不考慮硫酸鎳影響)
(6)取2.0000g硫酸鎳晶體樣品溶于蒸餾水,用0.2mol•L-1的EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點,消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液為34.50mL.滴定反應(yīng)為Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+.計算樣品純度為97.0%.(已知,NiSO4•7H2O相對分子質(zhì)量為281,不考慮雜質(zhì)反應(yīng)).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

17.已知實驗室制氫氣的反應(yīng):Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑.現(xiàn)用13.0g Zn粉與一定量2mol/L稀鹽酸充分反應(yīng),一段時間后Zn粉無剩余,則鹽酸的體積至少為多少升?生成ZnCl2的物質(zhì)的量為多少?標(biāo)準(zhǔn)狀況下,最多能收集到多少升氣體?

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

18.某強(qiáng)酸性溶液X中可能含有H+、A13+、NH4+、Fe2+、CO32-、SO42-、C1-、NO3-中的若干種.某研究性小組為了探究其成分,進(jìn)行了如下實驗:

請回答下列問題:
(1)沉淀C的化學(xué)式為BaSO4,氣體A的化學(xué)式為NO.
(2)寫出向溶液H中通入過量CO2氣體生成沉淀I的離子方程式:[Al(OH)4]-+CO2═Al(OH)3↓+HCO3-
(3)通?梢岳肒ClO在KOH溶液中氧化沉淀G來制備一種新型、高效、多功能水處理劑K2MO4.(M為G中的一種元素,K2MO4易溶于水)請寫出制備過程中的離子方程式(M用具體的元素符號表示)3ClO-+2Fe(OH)3+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O.
(4)無法確定的離子是C1-,請設(shè)計實驗驗證該離子是否存在的方法取少量的B溶液于試管中,(滴加稀硝酸酸化),滴加AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,證明含有C1-;若無白色沉淀生成,證明不含C1-

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案