高三化学培优强化训练9 钛(Ti)

高三化学培优强化训练9 钛(Ti)

2016/8/24

1．某化工厂将钛、氯碱工业和甲醇制备联合生产，大大提高原料利用率，并减少环境污染。流程如下： 回答下列问题：

(1)写出以石墨为电极电解饱和食盐 水的离子方程式 。

(2)钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学方程式是 ， 生成1mol四氯化钛时转移电子的物质的量为 mol。

(3)利用四氯化钛制备TiO2.xH2O时，需加入大量的水并加热的目的是

(4)钛广泛用于航天领域。氩气在冶炼钛的流程中的作用是 。

(5)利用CO和H2制备甲醇：

①已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol。 写出CO和H2制备甲醇的热化学方程式 。

②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则需补充标准状况下的H2 L。

2．钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2)，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3＋4H+＋4Cl＝Fe2+＋TiOCl42＋2H2O (1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是 。 (2)滤渣A的成分是 。

－

(3)滤液B中TiOCl42转化生成TiO2的离子方程式是 。

(4)反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸 出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素 浸出率下降的原因是 。

(5)反应③的化学方程式是 。

－

－

(6)由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H 2C2O4的质量比是 。

(7)若采用钛酸锂(Li4Ti5O12)和磷酸亚铁锂(LiFePO4)作电极组成电池，其工作原理为： Li4Ti5O12＋3LiFePO4Li7Ti5O12＋3FePO4 ，

写出该电池充电时阳极反应式是 。

3．(2013山东高考)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。

(1)实验室利用反应TiO2(s)+2CCl4(g)==TiCl4(g)+CO2(g)，在无水无氧条件下，制取TiCl4实验装置示意图及有关性质如下：

物质 CCl4 TiCl4

仪器A的名称是 ，装置E中的试剂是 。反应开始前必须进行的操作是________________________，反应结束后的操作包括：①停止通氮气；②熄灭酒精灯；③冷却至室温。正确的顺序为 (填序号)。

欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是 。

(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括： 酸溶：FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)==FeSO4(aq)+ TiOSO4(aq)+ 2H2O(l) 水解：TiOSO4(aq)+ 2H2O(l) H2TiO3(s)+H2SO4(aq) 简要工艺流程如下：

熔点/℃ －23 －25 沸点/℃ 76 136 其他 与TiCl4互溶 遇潮湿空气产生白雾

①试剂A为 。钛液Ⅰ需冷却至 70℃左右，若温度过高会导致产品收率降低，原因是 。

②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是 。 这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是 (填化学式)。

4．金属钛素有―太空金属‖、―未来金属‖、―海洋金属‖等美誉，已知钛的化合价主要有＋4价和＋3价，其中＋3价钛极易被氧化；有关氢氧化物开始沉淀的pH如下： 氢氧化物 开始沉淀时的pH Ti(OH)4 0.5 Ti(OH)3 3.0 Fe(OH)3 1.5 Fe(OH)2 7.6 某地钛铁矿的主要成分为FeTiO3，含有少量SiO2杂质；提纯TiO2并得到副产品FeSO4·7H2O(绿矾)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+，写出反应①的化学方程式：

____________________________________________________________________________。

(2)黑钛液中加入铁粉的主要目的是_______________________________________________。

(3)步骤④的离子方程式是_______________________________________________________。

(4)钛的冶炼新法是电解法。如图是OS法电解炼钛的示意图，以CaCl2/CaO共熔体作为介质，电解时，在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。

写出阴极生成钛的有关电极反应式：____________________________________。

写出阴极生成钛的有关化学方程式：____________________________________。

5．(2011福建高考)四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料，由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生。

＋＋

2Fe3＋Fe == 3Fe2

＋＋＋＋

2TiO2(无色)＋Fe＋4H==2Ti3(紫色)＋Fe2＋2H2O ＋＋＋＋＋Ti3(紫色)＋Fe3＋H2O ==TiO2(无色)＋Fe2＋2H

加入铁屑的作用是____________________________________________________________。

(2)在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在_________范围。

(3)若把③中制得的固体TiO2·n H2O用酸清洗除去其中的Fe (OH)3杂质，还可制得钛白粉。

＋＋

已知 25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10-39，则该温度下反应Fe (OH)3＋3HFe3＋H2O的平衡常数K=__________________。

(4)已知：TiO2 (s)＋2 Cl2 (g)==TiCl4(l)＋O2(g)；△H=+140KJ·mol-1 C(s)＋O2(g)==2CO(g) ；△H= -221KJ·mol-1

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：

_______________________________________________________________________________。

(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的

不足之处是_________________________________________________(只要求写出一项)。

(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4 ，可采用_____________方法。

熔点/℃ 沸点/℃

TiCl4 －25.0 136.4 SiCl4 －68.8 57.6 1． (1)2Cl-+2H2O(2)2FeTiO3+7Cl2+6C

2OH-+H2↑+Cl2↑；

2FeCl3+2TiCl4+6CO；

(3)促进TiCl4的水解；

(4)保护气，防止Mg、Ti被氧化； (5)①CO(g) +2H2(g)CH3OH(l)，△H=－128.1kJ/mol ；②112 2． (1)+2 (2)SiO2

(3)TiOCl42＋H2O

－

TiO2↓＋2H+＋4Cl

－

(4)温度过高时，反应物氨水(或双氧水)受热易分解 (5)(NH4)2Ti5O15＋2LiOH＝Li2Ti5O15↓＋2NH3·H2O(或2NH3＋2H2O) (6)20/9

－

(7)LiFePO4 – e＝FePO4＋Li+ 3．

(1)干燥管；浓硫酸；检查气密性；②③①，蒸馏

(2)①铁粉，由于TiOSO4容易水解，若温度过高，则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4·7H2O中导致TiO2产率降低。②Fe2+，Fe2O3 4．

(1)FeTiO3＋2H2SO4===FeSO4＋TiOSO4＋2H2O

＋

(2)防止Fe2被氧化

＋＋

(3)TiO2＋3H2OTi(OH)4＋2H

＋－

(4)Ca2＋2e===Ca、2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO 5．

＋＋＋＋

(1)使Fe3还原为Fe2；生成Ti3保护Fe2不被氧化。

－－

(2)109~10 7m(或其它合理答案)； (3)2.79×103

(4)TiO2(s)＋ 2C(s)＋Cl2 (g)＝TiCl4(l)＋2CO(g) △H= —81KJ·mol-1 (5)产生三废

(6)蒸馏(或分馏或精馏)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2fgo.html