【題目】TiO2和TiCl4都是鈦的重要化合物,某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室對(duì)兩者的制備及性質(zhì)進(jìn)行探究。
Ⅰ.制備TiCl4
實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2 (s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),在無(wú)水無(wú)氧條件下制備TiCl4,裝置圖和有關(guān)信息如下:
物質(zhì) | 熔點(diǎn)/℃ | 沸點(diǎn)/℃ | 其他 |
CCl4 | —23 | 76 | 與TiCl4互溶 |
TiCl4 | —25 | 136 | 遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧 |
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)儀器A的名稱(chēng)是 。
(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前后的操作包括:①檢查裝置氣密性,②組裝儀器,③通N2一段時(shí)間,④加裝藥品,⑤點(diǎn)燃
酒精燈⑥停止通N2⑦停止加熱。正確的操作順序是__________________________。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后欲分離D中的液態(tài)混合物,所采用操作的名稱(chēng)是 。
(3)裝置E能否 (填“能”或“不能”)換成裝置A,理由是 。
(4)TiCl4是制取航天航空工業(yè)材料——鈦合金的重要原料。某鈦合金的元素還有Al和Si等,已知在常溫下,鈦是一種耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿的金屬,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其中的Si元素。 。
Ⅱ.制備TiO2及測(cè)定TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù):
在TiCl4中加水、加熱,水解得到沉淀TiO2·xH2O,經(jīng)過(guò)濾、水洗,再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO2。
(5)寫(xiě)出生成TiO2·xH2O的化學(xué)方程式 。
(6)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是___________________________________________。
(7) 一定條件下,將TiO2溶解并還原為T(mén)i3+,用NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析時(shí),稱(chēng)取上述TiO2試樣0.2g,消耗0.1 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液20mL。
①配制NH4Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),加入一定量H2SO4的目的是: 。
②該滴定操作所用到的指示劑是 。
③則TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。
【答案】(1)干燥管(1分) (2)②①④③⑤⑦⑥(1分) 蒸餾 (或分餾) (1分)
(3)不能 (1分) 裝置A不能吸收空氣中的氧氣,不能保證反應(yīng)在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行 (1分)
(4)取少量合金樣品于試管中,滴加過(guò)量NaOH溶液,振蕩,靜置后取上層清液,再逐滴滴入稀鹽酸至過(guò)量,若有沉淀產(chǎn)生且最終沉淀不完全溶解,則證明樣品中有Si。 (2分)(其他合理答案也可給分)
(5)TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl (2分)
(6)取最后一次洗滌液于試管中加入硝酸酸化的AgNO3若沒(méi)有產(chǎn)生沉淀,則已洗干凈。(1分)
(7)①抑制NH4Fe(SO4)2水解 (1分) ②KSCN溶液 (1分) ③80﹪(2分)
【解析】
試題分析:通過(guò)氮?dú)鈱⒀b置中空氣排出,防止TiCl4被氧化,A為干燥管,干燥氮?dú),防止生成的TiCl4遇潮濕的氣體產(chǎn)生白霧;B裝置加熱使四氯化碳揮發(fā),C中裝置在加熱條件下,發(fā)生反應(yīng)TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),CCl4、TiCl4熔點(diǎn)較低,D裝置使這兩種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài),二者能互溶,應(yīng)該采用蒸餾方法分離,E裝置連接空氣,盛放濃硫酸,干燥空氣。
(1)儀器A呈球形,在該實(shí)驗(yàn)中用于干燥氮?dú),?/span>干燥管;
(2)反應(yīng)得到氣體TiCl4與二氧化碳,裝置氣密性要好,在加裝藥品之前應(yīng)檢驗(yàn)裝置的氣密性,因此根據(jù)以上分析可知正確的操作順序?yàn)?/span>②①④③⑤⑦⑥;CCl4、TiCl熔點(diǎn)較低,D裝置使這兩種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài),二者能互溶,應(yīng)該采用蒸餾 (或分餾)方法分離;
(3)由于TiCl4遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧,發(fā)生水解反應(yīng),且反應(yīng)在無(wú)氧條件下進(jìn)行,故E裝置作用是防止空氣中水蒸氣、氧氣進(jìn)入;A裝置可以吸收水,但不能吸收空氣中的氧氣,不能保證反應(yīng)在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn),故E裝置不能換成A裝置;
(4)鈦是一種耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿的金屬,而硅能溶于堿生成硅酸鹽,取少量合金樣品于試管中,滴加過(guò)量NaOH溶液,振蕩,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑,靜置后取上層清液,再逐滴滴入稀鹽酸至過(guò)量,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl,若有沉淀產(chǎn)生且最終沉淀不完全溶解,則證明樣品中有Si;
(5)TiCl4水解生成TiO2xH2O,設(shè)TiCl4的系數(shù)為1,根據(jù)元素守恒,TiO2xH2O的系數(shù)為1,HCl的系數(shù)為4;再根據(jù)O元素守恒,可知H2O的系數(shù)為(x+2),所以化學(xué)方程式為TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl;
(6)沉淀表面有吸附的氯離子,則判斷沉淀是否洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌液于試管中加入硝酸酸化的AgNO3,若沒(méi)有產(chǎn)生沉淀,則已洗干凈。
(7)①鐵離子易水解,配制溶液時(shí)先加一些硫酸,使溶液呈酸性,抑制抑制NH4Fe(SO4)2水解;
②因?yàn)镵SCN作指示劑時(shí),終點(diǎn)時(shí)NH4Fe(SO4)2不再反應(yīng),生成血紅色的Fe(SCN)3,所以用KSCN作指示劑;
③根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等得二者的關(guān)系式,TiO2~NH4Fe(SO4)2,二氧化鈦的質(zhì)量=0.1mol/L×0.02L×80g/mol=0.16g,TiO2試樣0.2g,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=80%。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】【化學(xué)——選修2化學(xué)與技術(shù)】硫酸工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。
(1)工業(yè)制硫酸時(shí)所用硫鐵礦的主要成分為FeS2,其中硫元素的化合物為 。
(2)硫酸的最大消費(fèi)渠道是化肥工業(yè),用硫酸制造的常見(jiàn)化肥有 (任寫(xiě)一種)。
(3)硫酸生產(chǎn)中,根據(jù)化學(xué)平衡原理來(lái)確定的條件或措施有 (填寫(xiě)序號(hào))。
A.礦石加入沸騰爐之前先粉碎 B.使用V2O5作催化劑
C.轉(zhuǎn)化器中使用適宜的溫度 D.凈化后的爐氣中要有過(guò)量的空氣
E.催化氧化在常壓下進(jìn)行 F.吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3
(4)在硫酸工業(yè)中,通過(guò)下列反應(yīng)使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol-1
在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,常采用“二轉(zhuǎn)二吸法”,即將第一次轉(zhuǎn)化生成的SO2分離后,將未轉(zhuǎn)化的SO2進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化,假若兩次SO2的轉(zhuǎn)化率均為95%,則最終SO2的轉(zhuǎn)化率為 。
(5)硫酸的工業(yè)制法過(guò)程涉及三個(gè)主要的化學(xué)反應(yīng)及相應(yīng)的設(shè)備(沸騰爐、轉(zhuǎn)化器、吸收塔))。
①三個(gè)設(shè)備分別使反應(yīng)物之間或冷熱氣體間進(jìn)行了“對(duì)流”。請(qǐng)簡(jiǎn)單描述吸收塔中反應(yīng)物之間是怎樣對(duì)流的。
____________________________________________________________________。
②工業(yè)生產(chǎn)中常用氨—酸法進(jìn)行尾氣脫硫,以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。(只寫(xiě)出2個(gè)方程式即可)
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)實(shí)驗(yàn)室可利用硫酸廠爐渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO47H2O),聚鐵的化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3﹣0.5n]m,制備過(guò)程如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 。
A.爐渣中FeS與硫酸和氧氣的反應(yīng)的離子方程式為:4FeS+3O2+12H+═4Fe3++4S↓+6H2O
B.氣體M的成分是SO2,通入雙氧水得到硫酸,可循環(huán)使用
C.向溶液X中加入過(guò)量鐵粉,充分反應(yīng)后過(guò)濾得到溶液Y,再將溶液Y蒸發(fā)結(jié)晶即可得到綠礬
D.溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),若其pH偏小,將導(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】近年來(lái),科學(xué)家合成了一系列具有獨(dú)特化學(xué)特性的氫鋁化合物(AlH3)n,常用作還原劑。已知最簡(jiǎn)單的氫鋁化合物的化學(xué)式為Al2H6,它的熔點(diǎn)為150℃且熔融狀態(tài)不能導(dǎo)電,燃燒時(shí)放出大量的熱量。Al2H6的球棍模型如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. Al2H6中Al為-3價(jià),H為+1價(jià)
B. Al2H6中含有離子鍵和極性共價(jià)鍵
C. Al2H6在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體
D. Al2H6在空氣中完全燃燒,產(chǎn)物為氧化鋁和水
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某溫度時(shí),在2L容器中X.、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線如右圖所示,由圖中數(shù)據(jù)分析,
(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(2)反應(yīng)開(kāi)始至2min、Z的平均反應(yīng)速率為 。
(3)平衡時(shí)X的體積分?jǐn)?shù)為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】(1)在汽車(chē)上安裝三效催化轉(zhuǎn)化器,可使汽車(chē)尾氣中的主要污染物(CO、NOx、碳?xì)浠衔铮┻M(jìn)行相互反應(yīng),生成無(wú)毒物質(zhì),減少汽車(chē)尾氣污染。某研究性學(xué)習(xí)小組探究某種催化劑在不同空燃比(空氣與燃油氣的質(zhì)量比)條件下對(duì)汽車(chē)尾氣的催化效果。在一定條件下,測(cè)得尾氣中的主要污染物的轉(zhuǎn)化率與空燃比的關(guān)系如右圖所示?杖急燃s為 時(shí),催化劑對(duì)汽車(chē)尾氣的催化效果最好。(填a、b、c、d)
(2)工業(yè)上也常用NaOH溶液吸收法處理NOx ,已知:NO + NO2 + 2NaOH= 2NaNO2 + H2O(I)
2NO2 + 2NaOH =NaNO2 + NaNO3 + H2O(II)
現(xiàn)有2 240 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO 和NO2的混合氣體溶于200 mL NaOH溶液中,恰好完全反應(yīng),并無(wú)氣體放出,則NaOH溶液物質(zhì)的量濃度是 。
(3)NO直接催化分解(生成N2與O2)也是一種脫硝途徑。在不同條件下,NO的分解產(chǎn)物不同。在高壓下,NO在40 ℃下分解生成兩種化合物,體系中各組分物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線如圖所示。寫(xiě)出Y和Z的化學(xué)式:__________________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】[化學(xué)——選修2:化學(xué)與技術(shù)]
軟錳礦(主要成分為MnO2)可用于制備錳及其化合物。
(1)早期冶煉金屬錳的一種方法是先煅燒軟錳礦生成Mn3O4,再利用鋁熱反應(yīng)原理制得錳,該鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。
(2)現(xiàn)代冶煉金屬錳的一種工藝流程如下圖所示:
下表為t℃時(shí),有關(guān)物質(zhì)的pKsp(注:pKsp =-lgKsp)。
物質(zhì) | Fe(OH)3 | Cu(OH)2 | Ca(OH)2 | Mn(OH)2 | CuS | CaS | MnS | MnCO3 |
pKsp | 37.4 | 19.32 | 5.26 | 12.7 | 35.2 | 5.86 | 12.6 | 10.7 |
軟錳礦還原浸出的反應(yīng)為:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4 12MnSO4+6CO2↑+18H2O
①該反應(yīng)中,還原劑為_(kāi)______。寫(xiě)出一種能提高還原浸出速率的措施:_______。
②濾液1的pH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)MnSO4浸出液的pH。
③加入MnF2的主要目的是除去 (填Ca2+、Fe3+或Cu2+)。
(3)由MnSO4制取MnCO3:往MnSO4溶液中加入過(guò)量NH4HCO3溶液,該反應(yīng)的離子方程式為____________;若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液,還會(huì)產(chǎn)生Mn(OH)2,可能的原因是:MnCO3(s)+2OH-(aq)Mn(OH)2(s)+CO32-(aq),t ℃時(shí),計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= (填數(shù)值)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硫單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)一種煤炭脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形成固定下來(lái),但產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:
①CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H = +210.5kJmol-1
②1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g) △H = - 47.3kJmol-1
反應(yīng)CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g) △H= kJmol-1;
平衡常數(shù)K的表達(dá)式為 。
(2)圖1為在密閉容器中H2S氣體分解生成H2和S2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。
圖1中壓強(qiáng)p1、p2、p3的大小順序?yàn)?/span> ,理由是 ;該反應(yīng)平衡常數(shù)的大小關(guān)系為K(T1) K(T2) (填“>”、“<”或“=”),理由是 。
(3)在一定條件下,二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0
①600℃時(shí),在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,反應(yīng)過(guò)程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖2,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是 。
②據(jù)圖2判斷,反應(yīng)進(jìn)行至20min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因是 (用文字表達(dá));10min到15min的曲線變化的原因可能是 (填寫(xiě)編號(hào))。
A.加了催化劑 B.縮小容器體積
C.降低溫度 D.增加SO3的物質(zhì)的量
(4)煙氣中的SO2可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液,且所得溶液呈中性,該溶液中c(Na+)= (用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】【化學(xué)—選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】含氮化合物在生活中應(yīng)用十分廣泛。神州飛船外殼使用了氮化硅新型陶瓷結(jié)構(gòu)材料,該材料硬度大、耐磨損。可用石英與焦炭在1400~1450℃的氮?dú)鈿夥障潞铣傻,同時(shí)生成一種與氮?dú)饨Y(jié)構(gòu)相似的氣態(tài)分子。
(1)寫(xiě)出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________。反應(yīng)原料中涉及的元素電負(fù)性由大到小的排列順序?yàn)開(kāi)_______________________________。
(2)基態(tài)氮原子中的原子軌道形狀有 _______________種。
(3)某同學(xué)畫(huà)出了硅原子基態(tài)的核外電子排布圖如下圖,該電子排布違背了 原理。
(4)氮化硅有多種型體,其中β-氮化硅層狀結(jié)構(gòu)模型如圖,以圖中所示的平行四邊形為基本重復(fù)單元無(wú)限伸展,則該基本單元中含氮原子______個(gè),硅原子______個(gè)。
(5)含氮的有機(jī)化合物氨基乙酸H2NCH2COOH中的碳 原子雜化方式有____________,σ與π鍵的個(gè)數(shù)比為_(kāi)______________。
(6)氨分子是一種常見(jiàn)的配體。Cu2+離子在水溶液中以 [Cu (H2O)4]2+形式存在,向含Cu 2+離子的溶液中加入足量氨水,可生成更穩(wěn)定的[Cu(NH3)4]2+離子,其原因是 。某配合物的化學(xué)式為 CoCl3·4NH3, 內(nèi)界為正八面體構(gòu)型配離子。0.1 mol該化合物溶于水中,加入過(guò)量 AgNO3,有14.35g 白色沉淀生成。則它的中心離子價(jià)電子排布式為_(kāi)___________,內(nèi)界可能的結(jié)構(gòu)有__________種。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】A~G是前四周期除稀有氣體之外原子序數(shù)依次增大的七種元素。A與其他元素既不同周期又不同族;B、C的價(jià)電子層中未成對(duì)電子數(shù)都是2;E核外的s、p能級(jí)的電子總數(shù)相等;F與E同周期且第一電離能比E。G的+1價(jià)離子(G+)的各層電子全充滿(mǎn)。回答下列問(wèn)題:
(1)B的核外電子有 種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài);寫(xiě)出F的外圍電子排布圖: 。
(2)根據(jù)等電子體原理,寫(xiě)出B22-離子的電子式: 。
(3)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)推測(cè):A2C的VSEPR模型名稱(chēng): 。
(4)在測(cè)定A、D形成的化合物的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)定值一般高于理論值的主要原因是 。
(5)C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2化學(xué)式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大不同。CO2中C與O原子間形成 δ鍵和 π鍵。SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析,為何C、O原子間能形成,而Si、O原子間不能形成上述π鍵 。
(6)E的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖甲,則其一個(gè)晶胞中含有 個(gè)E;G與D形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙,若晶體密度為ag/cm3,則G與D最近的距離為 pm。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示,列出計(jì)算表達(dá)式,不用化簡(jiǎn);乙中○為G,●為D。)
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