【題目】某工廠以重晶石(主要含BaSO4)為原料,生產(chǎn)電子陶瓷工業(yè)支柱”——鈦酸(BaTiO3)的工藝流程如下:

回答下列問題:

(l)為提高BaCO3的酸浸速率,可采取的措施為__(寫出一條即可);常溫下,TiCl4為液體且易水解,配制一定濃度的TiCl4溶液的方法是 ____。

(2)Na2CO3溶液浸泡重晶石(假設(shè)雜質(zhì)不與Na2CO3反應(yīng)),能將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,此反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ___(填寫計(jì)算結(jié)果);若不考慮CO32的水解,要使2. 33g BaSO4恰好完全轉(zhuǎn)化為BaCO3,則至少需要濃度為1.0mol·L1Na2CO3溶液 ___mL。(已知:Ksp(BaSO4)=1.0×10-10、Ksp(BaCO3)=5.0×10-9

(3)流程中混合溶液的鈦元素在不同pH時(shí)主要以TiO(OH)、TiOC2O4、TiO(C2O4)22三種形式存在(變化曲線如右圖所示)。實(shí)際制備工藝中,先用氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH2.8左右,再進(jìn)行沉淀,其反應(yīng)的離子方程式為____;圖中曲線c對(duì)應(yīng)鈦的形式為____(填粒子符號(hào))。

(4)流程中濾液的主要成分為____;隔絕空氣煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到鈦酸鋇粉體和氣態(tài)產(chǎn)物,試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:____。

【答案】BaCO3研成粉末或適當(dāng)增大鹽酸濃度或適當(dāng)加熱或攪拌等 溶于濃鹽酸,再加適量水稀釋至所需濃度 0.02 510 TiO(C2O4)22Ba24H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O TiO(OH) NH4Cl BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO32CO↑+2CO2↑+4H2O

【解析】

(1)根據(jù)物質(zhì)的存在狀態(tài)及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析;TiCl4是強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中弱堿陽離子水解,從抑制鹽水解考慮;

(2)根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化平衡方程式書寫、計(jì)算;

(3)“混合溶液”過程中,鈦元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)22-TiO(OH)+三種形式存在,調(diào)節(jié)混合液pH在2.8左右再進(jìn)行沉淀,據(jù)“沉淀”時(shí)生成草酸氧鈦鋇晶體中含有TiO(C2O4)22-(b微粒),再根據(jù)反應(yīng)前后各種元素的原子個(gè)數(shù)守恒及晶體的化學(xué)式書寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式;隨著氨水的不斷加入溶液的pH不斷增大,可以判斷c對(duì)應(yīng)鈦的形式為TiOOH+;

(4)根據(jù)原子守恒判斷濾液中的主要成分;草酸氧鈦鋇晶體隔絕空氣煅燒得到BaTiO3,同時(shí)得到CO、CO2及水蒸氣。

(1)鹽酸與BaCO3發(fā)生反應(yīng):2HCl+BaCO3=BaCl2+H2O+CO2↑,為了加快反應(yīng)速率可以將固體BaCO3研成粉末,以增大接觸面積;也可以適當(dāng)增大鹽酸濃度或適當(dāng)加熱升高反應(yīng)溫度或攪拌等;TiCl4是強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中Ti4+會(huì)發(fā)生水解反應(yīng):Ti4++4H2OTi(OH)4+4H+,使溶液變渾濁,為了配制得到澄清的TiCl4溶液,同時(shí)不引入雜質(zhì)離子,通常是將TiCl4溶于濃鹽酸中,然后再加適量水稀釋至所需濃度;

(2) 在溶液中BaSO4存在沉淀溶解平衡,當(dāng)向溶液中加入飽和Na2CO3溶液時(shí),發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化生成BaCO3BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq),待達(dá)到平衡后,移走上層清液,重復(fù)多次操作,最終BaSO4生成BaCO3;反應(yīng)的平衡常數(shù);2.33gBaSO4物質(zhì)的量為0.01mol,根據(jù)BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq),完全轉(zhuǎn)化需要0.01molCO32,同時(shí)溶液中產(chǎn)生0.01molSO42-,根據(jù)K值溶液中含有n(CO32-)=0.01mol÷0.02=0.5mol,需要加入Na2CO3為0.01mol+0.5mol=0.51mol,需要Na2CO3溶液的體積為0.51mol÷1mol/L=0.51L=510mL。

(3) “混合溶液”過程中,鈦元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)22-TiO(OH)+三種形式存在,調(diào)節(jié)混合液pH在2.8左右再進(jìn)行沉淀,據(jù)“沉淀”時(shí)生成草酸氧鈦鋇晶體中含有TiO(C2O4)22-(b微粒),“沉淀”時(shí)的離子方程式為:TiO(C2O4)22-Ba2+4H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O↓;隨著氨水的不斷加入溶液的pH不斷增大,可以判斷c對(duì)應(yīng)鈦的形式為TiOOH+;

(4) TiCl4和草酸混合液加入了氨水,然后與BaCl2溶液混合得到草酸氧鈦鋇晶體,根據(jù)原子守恒,濾液中主要成分為NH4Cl。草酸氧鈦鋇晶體隔絕空氣煅燒得到BaTiO3,同時(shí)得到CO、CO2及水蒸氣,煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO3方程式為BaTiO(C2O4)2·4H2O BaTiO3+2CO+2CO2+4H2O。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在一定溫度下的某恒容密閉容器中,建立下列化學(xué)平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)?烧J(rèn)定上述可逆反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

A.體系壓強(qiáng)不再發(fā)生變化B.v(CO)=v(H2O)

C.生成 n molCO 的同時(shí)生成 n mol H2D.1 mol HH 鍵斷裂的同時(shí)形成 2 mol HO

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】目前我國主要采用硫酸法生產(chǎn)鈦白(TiO2),每年產(chǎn)生至少100萬噸鈦白廢液,其中含H2SO420%,還有少量Fe2+、TiO2+、Al3+。利用鈦白廢液浸出氧化鋅生產(chǎn)七水硫酸鋅,具有原料易得、工藝簡單、回收率高和產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)流程簡化如下:

回答下列問題:

1浸出”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為_______。

2)為尋找“浸出”的最佳條件,做9組對(duì)比實(shí)驗(yàn)得下表:

因素

溫度/

反應(yīng)時(shí)間/h

固液比

產(chǎn)率/%

1

70

2

16.5

79.83

2

70

3

17.5

86.18

3

70

4

18.5

84.33

4

80

2

17.5

83.06

5

80

3

18.5

87.02

6

80

4

16.5

95.38

7

90

2

18.5

83.58

8

90

3

16.5

88.95

9

90

4

17.5

89.64

由表中數(shù)據(jù)可知,“浸出率”最高時(shí)的反應(yīng)條件是_______。

3)從生產(chǎn)實(shí)際考慮,調(diào)濾液的pH時(shí)選擇加入石灰乳的原因是_______。

4)常溫下,按1:6固液質(zhì)量比反應(yīng)的浸出液中鋅離子濃度最大值約為2.5mol/L,若Ksp[Zn(OH)2]1.2×10-17,lg4.8≈0.68。則加入石灰乳調(diào)節(jié)的pH應(yīng)不超過______(保留一位小數(shù))。

5)在加熱下鼔入空氣時(shí),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___,此時(shí)TiO2+也會(huì)水解生成H2TiO3沉淀,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____。

6)加熱下加入H2O2目的是進(jìn)一步氧化除雜,氧化產(chǎn)物為__。抽濾得到的濾渣主要成分有___H2TiO3(填化學(xué)式)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】25℃時(shí),向0.1mol·L-1NaA溶液中逐滴滴加鹽酸,測(cè)得混合溶液的pHp變化關(guān)系如圖所示[=-lg]。下列說法正確的是

A. a點(diǎn)溶液中cNa+=cA-

B. 電離常數(shù)KHA)的數(shù)量級(jí)為10-4

C. 滴加過程中不斷減小

D. b點(diǎn)溶液中cHA)>cNa+)>cA-)>cOH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】利用酸解法制鈦白粉產(chǎn)生的廢液[含有大量的FeSO4、H2SO4和少量的Fe2SO43、TiOSO4]生產(chǎn)鐵紅和補(bǔ)血?jiǎng)┤樗醽嗚F的工藝流程如圖所示:

已知:TiOSO4可溶于水,在水中可以電離為TiO2+SO42-,TiO2+水解成TiO2·xH2O沉淀為可逆反應(yīng);乳酸結(jié)構(gòu)簡式為CH3CHOHCOOH。

回答下列問題:

1TiOSO4中鈦元素的化合價(jià)是____________,步驟①中分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作是___________

2)濾渣的主要成分為TiO2·xH2O,結(jié)合離子方程式解釋得到濾渣的原因:________。

3)從硫酸亞鐵溶液中得到硫酸亞鐵晶體的操作方法是____________________;硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫,該反應(yīng)的氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為______。

4)步驟④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。

5)步驟⑥必須控制一定的真空度,原因是有利于蒸發(fā)水以及____________________。

6)實(shí)驗(yàn)室中檢驗(yàn)溶液B中主要陽離子的方法是______________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】標(biāo)況下把V體積氨氣溶于1體積水中得到氨的飽和溶液,試完成下列填空。

(1)NH3通入水中發(fā)生的反應(yīng)為____________________。

(2)氨水中存在的分子有__________________________。

(3)氨水中存在的離子有__________________________。

(4)所得氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子,Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。請(qǐng)回答下列問題:

(1)X元素原子基態(tài)時(shí)的電子排布式為__________,該元素的符號(hào)是__________;

(2)Y元素原子的價(jià)層電子的軌道表示式為________,該元素的名稱是__________;

(3)X與Z可形成化合物XZ3,該化合物的空間構(gòu)型為____________;

(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3,產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________________;

(5)比較X的氫化物與同族第二、第三周期元素所形成的氫化物穩(wěn)定性、沸點(diǎn)高低并說明理由____。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】一定溫度下,在某密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g) ΔH>0,若15s內(nèi)c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1,則下列說法正確的是( )

A. 0~15 s內(nèi)用I2表示的平均反應(yīng)速率為v(I2)=0.002 mol·L-1·s-1

B. c(HI)由0.07 mol·L-1降到0.05 mol·L-1所需的反應(yīng)時(shí)間小于10 s

C. 升高溫度正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢

D. 減小反應(yīng)體系的體積,化學(xué)反應(yīng)速率加快

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開氮肥,科學(xué)合理使用氮肥,不僅能提高化肥的使用率,而且能夠更好地保護(hù)環(huán)境,請(qǐng)回答下列問題:

1)將N2轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程稱為固氮。

①人工固氮,將N2NH3,N2發(fā)生___反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)

②自然界固氮,可將少量N2轉(zhuǎn)化為CaNO32等氮肥,轉(zhuǎn)化途徑如下(轉(zhuǎn)化所需試劑及條件已略去):N2NONO2HNO3CaNO32。

寫出NONO2HNO3的化學(xué)方程式___、___。

HNO3轉(zhuǎn)化為CaNO32,列舉兩種不同類別的化合物M___(寫化學(xué)式)。

2)科學(xué)合理地保存、施用氮肥。

NH4HCO3需陰涼處保存,原因是___(寫化學(xué)方程式)。

②銨態(tài)氮肥不能與堿性肥料混合使用,以NH4Cl為例寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式___

3)過渡施用氮肥將導(dǎo)致大氣中NH3含量增高,加劇霧霾的形成。(NH42SO4是霧霾的成分之一,其形成過程如圖所示(轉(zhuǎn)化所需試劑及條件已略去):

YNH3反應(yīng)生成(NH42SO4的化學(xué)方程式___。

②尿素CONH22是一種常用化肥,緩慢與H2O發(fā)生非氧化還原反應(yīng)釋放出NH3。則尿素中C元素化合價(jià)為___。

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