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金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下,回答下列问题:

(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成。副产品甲俗称“绿矾”其化学式是________________。
(2)上述生产流程中加入Fe屑的目的是                  (用离子方程式表示),检验副产品甲是否变质的实验方法是                                           。
(3)上述生产流程中所得到的金属钛中混有少量杂质,可加入     溶解后除去。
(4)溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子。常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。

氢氧化物
Fe(OH)2
TiO(OH)2
Mg(OH)2
Ksp
8.0×10-16
1.0×10-29
1.8×10-11
①常温下,若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018mol/L,当pH等于_________时,Mg(OH)2开始沉淀。
②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,写出该反应的离子方程式:__________________________________________________________________
(5)Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行,你认为还应控制的反应条件是__________________________
(6)在800--1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如图所示。图中b是电源的______极,阴极的电极反应式________________。

⑴ FeSO4·7H2O  ⑵ 2Fe3++Fe=3Fe2+   取副产品甲少许溶于水,滴加适量KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色 ⑶ 稀盐酸 (4)①10  ②TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+   (5)隔绝空气(或在惰性气体氛围中)进行反应。 (6)正TiO2  +4e-=  Ti+2O2-

解析试题分析:⑴ 绿矾的化学式是FeSO4·7H2O。⑵ 上述生产流程中加入Fe屑的目的是防止产生硫酸铁。反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+ 。检验副产品甲是否变质的实验方法是取副产品甲少许溶于水,滴加适量KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色。若变为血红色证明变质了,否则未变质。⑶ 上述生产流程中所得到的金属钛中混有少量杂质Mg,可根据镁的活动性比钛强,容易与酸发生反应,通过加入盐酸来溶解除去。⑷ Ksp=C(Mg2+)C2(OH-)=1.8×10-11;若开始产生沉淀,则=C(Mg2+)C2(OH-)> Ksp。 C2(OH-)=(1.8×10-11)÷C(Mg2+)=(1.8c)÷0.0018mol/L=1.×10-8,所以C(OH-)=1×10-4.C(H+)=11×10-10.故PH="10." ②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,该反应的离子方程式:TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+ 。(5)Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行,而在高温下Mg、及产生的Ti容易被氧化而变质,甚至不能产生Ti。所以还应控制的反应条件是隔绝空气(或在惰性气体氛围中)进行反应。 (6)正TiO2  +4e-=  Ti+2O2-(6)TiO2作阴极,石墨作阳极。a是负极,b是正极。阴极的电极反应式:TiO2  +4e-=  Ti+2O2-。
考点:考查Ti的冶炼方法及制取过程中涉及的各物质的化学性质、离子的检验的知识。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)某工厂每天要烧掉含硫1.6%的烟煤200 t,排放出的SO2会严重污染环境,如果变废为宝,将这些SO2回收利用,那么理论上每年(按365 d计)可生产98%的浓硫酸   吨; 
(2)若要在铁制件表面镀镍,则镍应与电源的    极相连,电镀液可以用硫酸镍溶液,电镀过程中硫酸镍溶液的浓度会    (填“增大”“减小”或“不变”); 
(3)工业上制造水泥、玻璃时都要用到的原料是    (填编号),用所选原料制玻璃的化学方程式是   ; 

A.纯碱 B.熟石灰 C.石灰石 D.黏土
(4)炼铁和炼钢过程的主要区别是                                               ; 
(5)明矾净化水的原理是                                                                     
(用离子方程式表示);具有暂时硬度的水中除去Mg2+的方法是                                                         、 
                                                              (用化学方程式表示)。 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收Na2Cr2O7等物质。

已知:在Na2CrO4溶液中含有少量NaAlO2、Na2ZnO2等物质
(1)水浸后的溶液呈    性(填“酸”、“碱”或“中”)。 
(2)完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式。
    Cr(OH)3+    Na2CO3+          Na2CrO4+    CO2+       
(3)滤渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2、    。 
(4)“系列操作”中为:继续加入H2SO4,    ,冷却结晶,过滤。继续加入H2SO4目的是          。 
已知:①除去滤渣II后,溶液中存在如下反应:
2CrO42—+2H+Cr2O72—+H2O
②Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同温度下的溶解度如下表

      温度
溶解度
化学式
20 ℃
60 ℃
100 ℃
Na2SO4
19.5
45.3
42.5
Na2Cr2O7
183
269
415
Na2CrO4
84
115
126
(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na2CrO4)加入适量H2SO4,用石墨作电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式                         。 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁,化学式为FeTiO3)制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下:

已知:① TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下,难溶电解质溶解度与pH关系图。
③25 ℃时TiO(OH)2溶度积Ksp=1×10-29

回答下列问题:
(1)写出钛铁矿酸浸时,反应的离子方程式                                。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有                                        。
(3)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末的作用是                       , TiO2+水解的离子方程式为                               ,当溶液pH=       时,TiO(OH)2已沉淀完全。
(4)加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+的原因是                                 。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:

已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:

沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
 
回答下列问题:
(1)加入过量废铁屑的目的是                         ,此时溶液中存在的阳离子主要有                ,用NaHCO3调整溶液pH时的离子方程式是                  。
(2)在实际生产中,反应Ⅱ中常同时通入O2以减少NaNO2的用量,同时通入O2的作用是                                   。
(3)碱式硫酸铁溶于水后能电离产生[Fe(OH)]2+离子,写出[Fe(OH)]2+发生水解反应生成Fe(OH)3的离子方程式                                          。
(4)已知废铁屑中铁元素的质量分数为84.0%,若不考虑每步反应中铁元素的损耗,现有100吨废铁屑理论上最多能生产             吨碱式硫酸铁。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4],生产铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产步骤如下:

已知:TiOSO4可溶于水,在水中可以电离为TiO2+和SO42—。请回答:
(1)步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作中所用的玻璃仪器是                     。
步骤②得到硫酸亚铁晶体的操作为蒸发浓缩、                                          。
(1)步骤④的离子方程式是                                                           。
(1)步骤⑥必须控制一定的真空度,原因是有利于蒸发水以及                           。
(1)硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为             。
(1)用平衡移动的原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因                            。
(1)为测定步骤②中所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数,取晶体样品a g,溶于稀硫酸配成100.00 mL溶液,取出20.00 mL溶液,用KMnO4溶液滴定(杂质与KMnO4不反应)。若消耗0.1000 mol?L-1 KMnO4溶液20.00 mL,所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数为(用a表示)                  。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

广东省有着丰富的海洋资源。海水提取食盐和Br2以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO。盐卤中含有Mg2+、Cl-,还含有少量Na+、Fe2+、Fe3+和CO(NH2)2等。制备流程如图所示:

(1)滤渣的成分是______(填化学式);滤液Ⅱ中所含的主要杂质离子     (写离子符号)。
(2)用NaClO除去尿素CO(NH2)2时,生成物除盐外,都是能参与大气循环的物质,则该反应的化学方程式为________;加入NaClO还能起到的作用是______。
(3)直接将MgCl2·6H2O加强热能得到MgO,反应的化学方程式是_____。用MgCl2·6H2O制备无水MgCl2过程中,所需要的化学试剂是________。
(4)海水制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2是利用SO2气体,SO2吸收Br2的离子方程式是_________________________________。SO2气体可来源于硫酸工业的尾气,同时,SO2尾气也可用氨水吸收,作为制备化肥的原料,SO2气体用氨水吸收得到的产物可能是________。

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

钢筋混凝土复合材料的基体是(  )。

A.水泥 B.沙子
C.钢筋 D.混凝土

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科目:高中化学 来源: 题型:单选题

充分利用能源、提高原子利用率、减少向环境排放废弃物等都是绿色化学的基本要求。①在有机实验中,用溴的四氯化碳溶液代替溴的水溶液;②用稀硝酸代替浓硝酸溶解、回收银镜试管中的银;③用水浴加热代替直接用酒精灯加热;④接触法制硫酸中采用“热交换器”,利用余热预热冷原料气和烧水;⑤工业合成氨中分离产物得到氢气和氮气再循环使用;⑥电解法冶炼钠和镁,选择电解氯化钠和氯化镁,不电解对应的金属氧化物。上述主要不是从绿色化学角度考虑的是(  )

A.①③ B.②④ C.⑤⑥ D.③④ 

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