【題目】赤泥是鋁土礦提取氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物,其主要成分為Fe2O3、Al2O3、CaO、TiO2、SiO2等,屬于強(qiáng)堿性廢渣。從赤泥中回收鈦的工藝流程如下:
請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
(1)赤泥顆?紫洞,具有較大的比表面積,可作為廢氣SO2的吸收劑,研究表明該過(guò)程中主要利用了化學(xué)中和反應(yīng),其次是______。
(2)赤泥加一定量水打散的目的是______。
(3)已知高溫?zé)Y(jié)時(shí),TiO2發(fā)生的反應(yīng)是Na2CO3+TiO2 Na2TiO3+CO2↑,且Na2TiO3不溶于水。則Al2O3在燒結(jié)中發(fā)生的反應(yīng)是______,水浸液里的主要溶質(zhì)有______。
(4)酸浸時(shí),若使鈦的浸出率(η%)達(dá)到90%,則根據(jù)右圖工業(yè)上應(yīng)采取的適宜條件是:酸濃度和液固比的取值分別約為______、______。同時(shí)浸出溫度過(guò)高可能造成的環(huán)境污染是__________。
(5)TiO2在一定條件下可轉(zhuǎn)化為TiCl4而獲得精制提純,控制TiCl4水解的條件還可以制得TiO2·xH2O納米材料,該水解過(guò)程的化學(xué)方程式是______。
(6)赤泥中含鈦(以TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)一般為4% ~12%,假設(shè)在上述工藝中鈦的總回收率為75%,則1t赤泥獲得TiO2的最大質(zhì)量為______kg。
【答案】物理吸附 增大赤泥的接觸面積,且打散后便于攪拌 Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑ Na2SiO3、NaAlO2 40% 6 會(huì)形成大量的酸霧 TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl 90
【解析】
(1)赤泥顆粒孔隙大,具有較大的比表面積,吸附力強(qiáng)分析;
(2)水加入可使物質(zhì)松散,擴(kuò)大接觸面積;
(3)在高溫?zé)Y(jié)時(shí),Na2CO3與TiO2、Al2O3、SiO2會(huì)發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生相應(yīng)的鹽,反應(yīng)后向生成物中加水,其中可溶性的鹽進(jìn)入溶液中,難溶性的物質(zhì)仍以固體形式存在;
(4)根據(jù)鈦的浸出率與硫酸濃度與固液比例分析判斷;根據(jù)高溫鹽分解產(chǎn)物的狀態(tài)判斷影響;
(5)根據(jù)TiCl4是強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中發(fā)生鹽的水解反應(yīng)分析;
(6)根據(jù)Ti元素守恒分析解答。
(1)赤泥顆?紫洞,具有較大的比表面積,可作為廢氣SO2的吸收劑,研究表明該過(guò)程中主要利用了赤泥含有大量的Fe2O3、Al2O3、CaO、TiO2金屬氧化物,可以與酸性氧化物SO2反應(yīng)產(chǎn)生亞硫酸鹽,其次就是其由于顆粒孔隙大,具有較大的比表面積,吸附力強(qiáng);
(2)赤泥是固體物質(zhì),加一定量水打散,可以增大赤泥的接觸面積,便于吸收SO2氣體,且打散后便于攪拌,反應(yīng)更容易進(jìn)行;
(3)在高溫?zé)Y(jié)時(shí),Na2CO3與Al2O3發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑;Na2CO3與SiO2發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;Na2CO3與TiO2發(fā)生的反應(yīng)是Na2CO3+TiO2 Na2TiO3+CO2↑,由于NaAlO2、Na2TiO3都是可溶性的物質(zhì),而Na2TiO3是難溶性的物質(zhì),所以高溫?zé)Y(jié)后水浸反應(yīng)產(chǎn)物,水浸液里的主要溶質(zhì)有Na2SiO3、NaAlO2;
(4)根據(jù)圖示中鈦的浸出率與硫酸濃度與固液比例關(guān)系,畫一條垂直于鈦的浸出率90%的線,與硫酸濃度線的交點(diǎn)是40%,與液固比例線的交點(diǎn)是6,可確定需要硫酸酸濃度約為40%,液固比的取值約為6。同時(shí)若浸出溫度過(guò)高,酸溶解鈦的氧化物形成的鹽可能會(huì)發(fā)生分解反應(yīng),產(chǎn)生酸性氣體,污染環(huán)境,故浸取溫度不宜過(guò)高;
(5)TiCl4是強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中Ti4+發(fā)生鹽的水解反應(yīng),消耗水電離產(chǎn)生OH-,最終使溶液顯酸性,根據(jù)題意可知水解產(chǎn)生TiO2·xH2O和HCl,反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiCl4+(x+2) H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl;
(6)假設(shè)赤泥中TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%,1t赤泥中TiO2的質(zhì)量為m(TiO2)=1000kg×12%=120kg;由于在上述工藝中鈦的總回收率為75%,所以實(shí)際最多可獲得TiO2的質(zhì)量為120kg×75%=90kg。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在一密閉燒瓶中注入NO2,在25℃時(shí)建立下列平衡:2NO2N2O4(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),若把燒瓶置于100℃的沸水中,下列情況:①顏色,②平均相對(duì)分子質(zhì)量,③質(zhì)量,④壓強(qiáng),⑤密度。其中不變的是
A. ②④ B. ③④ C. ③⑤ D. ①③
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】為了除去粗鹽中含有的可溶性雜質(zhì)CaCl2、MgCl2和Na2SO4,需進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作,請(qǐng)?jiān)冢?/span> )中填寫所使用和除雜試劑的化學(xué)式,在 中填寫實(shí)驗(yàn)操作名稱。寫出符合下列條件的離子方程式
(1)①___________ 、 ____________;②_______________________;③____________;④____________;⑤____________;⑥____________;⑦____________。
(2)除去Mg2+的離子方程式_______________________________________________
(3)除去SO42-的離子方程式______________________________________________
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】結(jié)合圖回答問(wèn)題:
(1)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室從化學(xué)試劑商店買回的硫酸試劑標(biāo)簽上的部分內(nèi)容如圖Ⅰ,現(xiàn)欲用此硫酸配制配制成濃度為0.50molL﹣1的稀硫酸100mL.①所需玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管外還需________。
②所取濃硫酸的體積為________ mL。
(2)寫出上述裝置中儀器的名稱:②________;③________。
(3)若利用裝置Ⅱ分離乙酸(沸點(diǎn)118℃)和乙酸乙酯(沸點(diǎn)77.1℃)的混合物,還缺少的儀器有________,將儀器補(bǔ)充完整后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作的名稱為________。
(4)實(shí)驗(yàn)室常用裝置Ⅲ分離碘水中的碘, 進(jìn)行該操作時(shí),需在碘水中加一試劑,在選擇試劑時(shí),下列性質(zhì)你認(rèn)為哪些性質(zhì)是必需的:________(填序號(hào))。①常溫下為液態(tài) ②I2在其中溶解程度大 ③與水互不相容 ④密度要比水大。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】研究煤的合理利用及CO2的綜合應(yīng)用有著重要的意義。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
Ⅰ.煤的氣化
已知煤的氣化過(guò)程涉及的基本化學(xué)反應(yīng)有:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH=a kJ/mol
查閱資料反應(yīng)②中相關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學(xué)鍵 | C≡O(shè) | H-H | H-C | H-O |
E/(kJ/mol) | 1072 | 436 | 414 | 465 |
(1)則反應(yīng)②中a=______。
(2)煤直接甲烷化反應(yīng)C(s)+2H2 (g)CH4(g)的ΔH為______kJ/mol,該反應(yīng)在______(填“高溫”或“低溫”)下自發(fā)進(jìn)行。
Ⅱ.合成低碳烯烴
在體積為1 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和2.5 mol H2,發(fā)生反應(yīng): 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-128 kJ/mol,測(cè)得溫度對(duì)催化劑催化效率和CO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響如右圖所示:
(3)圖中低溫時(shí),隨著溫度升高催化劑的催化效率提高,但CO2的平衡轉(zhuǎn)化率卻反而降低,其原因是______。
(4)250℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為______。
Ⅲ.合成甲醇
在恒溫2 L容積不變的密閉容器中,充入1 molCO2和3 molH2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ,測(cè)得不同時(shí)刻反應(yīng)前后容器內(nèi)壓強(qiáng)變化(p后/p前)如下表:
時(shí)間/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
p后/p前 | 0.90 | 0.85 | 0.82 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
(5)反應(yīng)前1小時(shí)內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(H2)為______mol/(L·h),該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為______。
Ⅳ.電解逆轉(zhuǎn)化制乙醇
(6)科研人員通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):CO2可以在酸性水溶液中電解生成乙醇,則生成乙醇的反應(yīng)發(fā)生在______極(填“陰”或“陽(yáng)”),該電極的反應(yīng)式為______。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】向盛有乙醇的燒杯中投入一小塊金屬鈉,可以觀察到的現(xiàn)象是( )
A.鈉塊沉在乙醇液面下面B.鈉塊熔成小球
C.鈉塊在乙醇液面上游動(dòng)D.鈉塊表面無(wú)氣泡產(chǎn)生
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】我國(guó)科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應(yīng)歷程。該歷程示意圖如下:
則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 生成CH3COOH總反應(yīng)是化合反應(yīng)
B. ①→②過(guò)程形成了C―C鍵
C. CH4→CH3COOH過(guò)程中,有C―H鍵發(fā)生斷裂
D. ①→②吸收能量
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