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| 金属矿物的开发及利用题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二
第四章 化学与可持续发展
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
金属矿物的开发及利用
联合多种工业制备是节能环保,高效生产,减少损耗的重要途径。钛和钛合金性能优良,广泛用于航空、造船和化学工业中。以钛铁矿(主要成分为$\text{FeTi}{{\text{O}}_{3}}$,含有少量的$\text{CaO}$、$\text{F}{{\text{e}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}$、$\text{Si}{{\text{O}}_{2}}$)为主要原料制取$\text{Ti}$和绿矾,同时联合氯碱工业生产甲醇的工艺流程如图所示。
基态$\rm Ti$的价层电子轨道表示式为 。
基态$\rm Ti$的价层电子排布式为:$\rm 3d^{2}4s^{2}$,轨道表示式为:;
“酸浸”时,$\text{FeTi}{{\text{O}}_{3}}$转化为$\text{Ti}{{\text{O}}^{2+}}$,铁元素的价态不改变,发生的主要反应的化学方程式为 ;“滤渣”的主要成分是 。
$\\rm FeTiO_{3}+2H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+TiOSO_{4}+2H_{2}O$;$\\rm SiO_{2}$和$\\rm CaSO_{4}$
"]]“酸浸”时$\rm FeTiO_{3}$转化为$\rm TiO^{2+}$,铁元素的价态不改变,$\rm Fe$元素生成$\rm FeSO_{4}$,发生的主要反应的化学方程式为$\rm FeTiO_{3}+2H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+TiOSO_{4}+2H_{2}O$,滤渣的主要成分是$\rm SiO_{2}$和$\rm CaSO_{4}$;
由“工序①”得到绿矾需用乙醇溶液洗涤,其优点是 。
降低绿矾的溶解度以减少溶解损失,且低温烘干时乙醇更容易挥发
"]]绿矾能溶于水,不溶于酒精,对所得到的绿矾晶体用乙醇溶液洗涤,用乙醇溶液洗涤绿矾的优点为:降低绿矾的溶解度以减少溶解损失,且低温烘干时乙醇更容易挥发;
“加热”过程中$\text{Ti}{{\text{O}}^{2+}}$转化为${{\text{H}}_{2}}\text{Ti}{{\text{O}}_{3}}$沉淀,写出该反应的离子方程式 。
$\\text{Ti}{{\\text{O}}^{2+}}\\text{+2}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{O}\\begin{matrix} \\underline{\\underline{\\triangle}} \\\\ {} \\\\ \\end{matrix}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{Ti}{{\\text{O}}_{\\text{3}}}\\text{+2}{{\\text{H}}^{+}}$
"]]“加热”过程中$\text{Ti}{{\text{O}}^{2+}}$水解转化为${{\text{H}}_{2}}\text{Ti}{{\text{O}}_{3}}$沉淀,该反应的离子方程式$\text{Ti}{{\text{O}}^{2+}}\text{+2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\begin{matrix} \underline{\underline{\triangle }} \\ {} \\ \end{matrix}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{Ti}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{+2}{{\text{H}}^{+}}$;
下列有关“工序②”和“还原②”步骤的说法正确的是 (填标号)。
$\rm a$.“工序②”发生反应$\rm \text{Ti}{{\text{O}}_{2}}+2\text{C}{{\text{l}}_{2}}+\text{C}\begin{matrix} \underline{\underline{高温}} \\ {} \\ \end{matrix}\text{TiC}{{\text{l}}_{4}}+\text{C}{{\text{O}}_{2}}$
$\rm b$.“还原②”可以用氮气做保护气
$\rm c$.铝热反应制锰与“还原②”冶炼制钛方法相似
$\\rm c$
"]]$\rm a$.由分析可知,工序②中加入焦炭、$\rm Cl_{2}$得到$\rm TiCl_{4}$,同时生成气体$\rm C$为$\rm CO$,化学方程式为$\rm \text{Ti}{{\text{O}}_{2}}+2\text{C}{{\text{l}}_{2}}+2\text{C}\begin{matrix} \underline{\underline{高温}} \\ {} \\ \end{matrix}\text{TiC}{{\text{l}}_{4}}+2\text{CO}$,故$\rm a$错误;
$\rm b$.$\rm N_{2}$与$\rm Mg$在高温下要反应,故不能用$\rm N_{2}$作保护气,故$\rm b$错误;
$\rm c$.铝热反应制锰与“还原②”冶炼制钛都是用较活泼金属为还原剂,在高温下冶炼比它不活泼的金属,原理相似,故$\rm c$正确;
该流程中能循环利用的物质有 (填化学式)。
$\\rm H_{2}$、$\\rm Cl_{2}$、$\\rm CO$
"]]由路程图可知$\rm A$、$\rm B$、$\rm C$均是可以循环利用的物质,即为$\rm H_{2}$、$\rm Cl_{2}$、$\rm CO$;
钛与卤素形成的化合物$\mathrm{TiX}_4$的熔点如表所示。
$\mathrm{TiX}_4$ | $\text{Ti}{{\text{F}}_{4}}$ | $\text{TiC}{{\text{l}}_{4}}$ | $\text{TiB}{{\text{r}}_{4}}$ | $\text{Ti}{{\text{I}}_{4}}$ |
熔点$\rm /^\circ\rm C$ | $\rm 377$ | $\rm -24$ | $\rm 38.3$ | $\rm 153$ |
解释$\mathrm{TiX}_4$熔点差异的原因 。
$\\rm iF_{4}$为离子晶体,熔点最高,$\\rm TiCl_{4}$、$\\rm TiBr_{4}$、$\\rm TiI_{4}$为分子晶体,其相对分子质量增大,分子间范德华力增大,熔点越高
"]]$\rm TiF_{4}$为离子晶体,熔点最高,$\rm TiCl_{4}$、$\rm TiBr_{4}$、$\rm TiI_{4}$为分子晶体,其相对分子质量增大,分子间范德华力增大,熔点越高。
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