- 气体的检验
- 共1690题
钛（Ti）被你为继铁、铝之后的第三金属，我国的钛铁矿储量居世界首位．工业上由钛铁矿（主要成分为FeTiO3，杂质成分为FeO、Fe2O3、SiO2等）制备Ti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）
汽化TiO2（s）+2CCl4（g）
还原TiCl4（g）+2Mg（g）
简要工艺流程示意图如下：
注意：CCl4有毒，TiCl4遇潮湿空气产生白雾，Ti是活泼金属，在高温条件下，能与空气中的O2、N2、CO2等发生反应．
（1）钛液I中主要含TiO2+、Fe3+、Fe2+等离子，往钛液I中加入试剂A为铁粉至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性，该过程中有如下反应发生：2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O；Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe3++2H+．则铁粉的作用是______．
（2）钛液I需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品产率降低，原因是______．
（3）取少酸洗后的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．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）制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2•xH2O经过滤、水洗除去其中的Cl-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2．TiCl4水解生成TiO2•xH2O的化学方程式为______；检验TiO2•xH2O中Cl-是否被除净的方法是______．
（5）反应TiCl4+2Mg═2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是______．
正确答案
解：（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，说明浸出液中含有Ti3+，由方程式可知，Fe3+氧化为Ti3+，加入铁屑作还原剂，将Fe3+还原为Fe2+，防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+，故答案为：防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+；
（2）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，
故答案为：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；
（3）先加KSCN溶液无现象，加H2O2后出现红色，说明存在Fe2+，经加热后Fe2+氧化为Fe2O3而使产品发黄，故答案为：Fe2O3；
（4）设TiCl4的系数为1，根据元素守恒，TiO2•xH2O的系数为1，HCl的系数为4；再根据O元素守恒，可知H2O的系数为（2+x）；溶液中生成TiO2•xH2O沉淀，固体具有较强的吸附能力，会吸附溶液中的Cl-离子，可通过检验Cl-离子的方法检验沉淀是否被洗净，检验沉淀是否洗净的方法是，取少量洗涤液，检验溶液中溶解的离子是否还存在，
故答案为：TiCl4+（x+2）H2O⇌TiO2•xH2O+4HCl；取少量最后一次水洗液，滴加AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl-已除净；
（5）Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应，
故答案为：防止高温下Mg（Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）作用．
解析
解：（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，说明浸出液中含有Ti3+，由方程式可知，Fe3+氧化为Ti3+，加入铁屑作还原剂，将Fe3+还原为Fe2+，防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+，故答案为：防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+；
（2）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，
故答案为：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；
（3）先加KSCN溶液无现象，加H2O2后出现红色，说明存在Fe2+，经加热后Fe2+氧化为Fe2O3而使产品发黄，故答案为：Fe2O3；
（4）设TiCl4的系数为1，根据元素守恒，TiO2•xH2O的系数为1，HCl的系数为4；再根据O元素守恒，可知H2O的系数为（2+x）；溶液中生成TiO2•xH2O沉淀，固体具有较强的吸附能力，会吸附溶液中的Cl-离子，可通过检验Cl-离子的方法检验沉淀是否被洗净，检验沉淀是否洗净的方法是，取少量洗涤液，检验溶液中溶解的离子是否还存在，
故答案为：TiCl4+（x+2）H2O⇌TiO2•xH2O+4HCl；取少量最后一次水洗液，滴加AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl-已除净；
（5）Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应，
故答案为：防止高温下Mg（Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）作用．
欲探究某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，探究过程如下图所示．（已知：碳酸不能溶解Al（OH）3沉淀）
（1）用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为______
（2）下列说法正确的是______
a．酸性：H2CO3＞H2SiO3 b．结合质子的能力：CO
c．稳定性：H2O＞CH4＞SiH4 d．离子半径：O2-＜Al3+
（3）滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是______通过______现象说明此矿山中不含Al2O3
（4）该矿石和稀HNO3发生氧化还原反应的离子方程式为______
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，主要两个目的是______，______；若处理该矿石2.36×103 kg，得到滤渣1.2×103 kg，理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为______L．
正确答案
解：（1）碳在高温下还原二氧化硅即得到粗硅，所以用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为：2C+SiO2
（2）a．非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则酸性：H2CO3＞H2SiO3，故a正确；
b．酸性越弱，相应的酸根越容易结合氢离子，则结合质子的能力大小为：AlO2-＞CO32-＞HCO3-，故b错误；
c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故c正确；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-＞Al3+，故d错误；
故答案为：ac；
（3）滤渣中含有二氧化硅，所以滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
如果含有氧化铝，则滤液中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠能和CO2反应生成白色沉淀氢氧化铝，据此可以判断，即无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成，证明不含氧化铝，
故答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成；
（4）矿石含有FeCO3，可与HNO3发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O，
故答案为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；
（5）由于NO是有毒气体，不能随意排放，所以这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；
根据以上分析可知，该矿石中含有碳酸亚铁和二氧化硅，其中碳酸亚铁的质量是：2.36×103 kg-1.2×103 kg=1.16×103kg，
碳酸亚铁物质的量为
则根据3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O可知，消耗硝酸的物质的量为：n（HNO3）=
所以理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为：
故答案为：NO循环使用能减少环境污染；NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；3.33×104．
解析
解：（1）碳在高温下还原二氧化硅即得到粗硅，所以用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为：2C+SiO2
（2）a．非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则酸性：H2CO3＞H2SiO3，故a正确；
b．酸性越弱，相应的酸根越容易结合氢离子，则结合质子的能力大小为：AlO2-＞CO32-＞HCO3-，故b错误；
c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故c正确；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-＞Al3+，故d错误；
故答案为：ac；
（3）滤渣中含有二氧化硅，所以滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
如果含有氧化铝，则滤液中含有偏铝酸钠，偏铝酸钠能和CO2反应生成白色沉淀氢氧化铝，据此可以判断，即无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成，证明不含氧化铝，
故答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成；
（4）矿石含有FeCO3，可与HNO3发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O，
故答案为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；
（5）由于NO是有毒气体，不能随意排放，所以这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；
根据以上分析可知，该矿石中含有碳酸亚铁和二氧化硅，其中碳酸亚铁的质量是：2.36×103 kg-1.2×103 kg=1.16×103kg，
碳酸亚铁物质的量为
则根据3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O可知，消耗硝酸的物质的量为：n（HNO3）=
所以理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为：
故答案为：NO循环使用能减少环境污染；NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；3.33×104．
CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料．大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物．实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体．下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥．
完成下列填空：
（1）用浓盐酸配制1：1（体积比）的稀盐酸（约6mol•L-1），需要的玻璃仪器有______
（2）上述装置中，A是______溶液，其作用是______．
（3）上述装置中，B物质是______．
（4）一次性饭盒中石蜡和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下：
剪碎、称重→浸泡溶解→过滤→残渣烘干→冷却、称重→恒重
①从物质分类的角度分析，石蜡属于有机物中的______类，为了将石蜡从饭盒中溶出，应选用下列试剂中的______．
a．氯化钠溶液 b．稀醋酸 c．稀硫酸 d 正已烷
②饭盒中的碳酸钙常用稀醋酸将其溶出，试写出其反应的离子方程式______．
正确答案
解：（1）配制一定体积比的溶液时，应选用烧杯、玻璃棒和量筒，用量筒量出相同体积的浓盐酸和水，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌加速溶解，
故答案为：烧杯、玻璃棒、量筒；
（2）根据实验所用药品，制得的气体中可能含有H2S、HCl和水蒸气，除去H2S是可选用酸性KMnO4溶液；试剂B为饱和碳酸氢钠溶液，碳酸氢钠溶液用于吸收HCl气体或吸收酸性气体，
故答案为：饱和NaHCO3；吸收HCl气体或吸收酸性气体；
（3）B是用来除去水份的，但这种干燥剂又不能与CO2反应，可以用无水CaCl2或硅胶或P2O5固体，故答案为：无水CaCl2或硅胶或P2O5固体；
（4）①石蜡是有C、H元素组成烃类混合物，有机物类型为烃；根据实验步骤，为将石蜡和碳酸钙溶出，因为醋酸和碳酸钙反应，稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙，可选用稀醋酸溶出碳酸钙，根据相似相容的原理，选择正己烷溶出石蜡，所以d正确；
故答案为：烃；d；
②稀醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙、二氧化碳气体和水，反应的离子方程式为：CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑，
故答案为：CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑．
解析
解：（1）配制一定体积比的溶液时，应选用烧杯、玻璃棒和量筒，用量筒量出相同体积的浓盐酸和水，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌加速溶解，
故答案为：烧杯、玻璃棒、量筒；
（2）根据实验所用药品，制得的气体中可能含有H2S、HCl和水蒸气，除去H2S是可选用酸性KMnO4溶液；试剂B为饱和碳酸氢钠溶液，碳酸氢钠溶液用于吸收HCl气体或吸收酸性气体，
故答案为：饱和NaHCO3；吸收HCl气体或吸收酸性气体；
（3）B是用来除去水份的，但这种干燥剂又不能与CO2反应，可以用无水CaCl2或硅胶或P2O5固体，故答案为：无水CaCl2或硅胶或P2O5固体；
（4）①石蜡是有C、H元素组成烃类混合物，有机物类型为烃；根据实验步骤，为将石蜡和碳酸钙溶出，因为醋酸和碳酸钙反应，稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙，可选用稀醋酸溶出碳酸钙，根据相似相容的原理，选择正己烷溶出石蜡，所以d正确；
故答案为：烃；d；
②稀醋酸与碳酸钙反应生成醋酸钙、二氧化碳气体和水，反应的离子方程式为：CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑，
故答案为：CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑．
工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的某工艺流程如图1所示．钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（ TETiO3）．其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价．
完成下列填空：
（1）步骤②中，用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为______．
（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的______（填字母序号）．
a．熔沸点差异 b溶解性差异 c氧化性、还原性差异
（3）步骤②、③、④中，均需进行的操作是______（填操作名称）．
（4）可利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分MnO2）反应生产硫酸锰，则反应的离子方程式为
（5）利用图2装置，石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2-CaO做电解质，可获得金属钙，钙再作为还
原剂，可还原二氧化钛制各金属钛．
①阳极所发生的反应为______．
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是______．
（6）T业上用4.0吨钛铁矿制得1 6吨的二氧化钛，则钛铁矿中钛元素的质量分数是______．（假设生产过程中钛没有损失）
正确答案
解：（1）用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（2）步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，利用的是物质溶解度的不同，通过冷却热饱和溶液得到，故答案为：b；
（3）②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体，所以需要过滤得到固体和溶液，故答案为：过滤；
（4）利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），利用二氧化锰的氧化性氧化亚铁离子为三价铁离子，反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（5）①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙金属发生还原反应，阳极图示产物可可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳，所以电极反应为：2O2--4e-=O2↑，或C+2O2--4e-=CO2↑；
故答案为：2O2--4e-=O2↑，或C+2O2--4e-=CO2↑；
②阴极上电极反应式为：2Ca2++4e-═2Ca，阳极上电极反应为：2O2--4e-=O2↑，电解槽中发生反应：2CaO
（6）如果取钛铁矿4t，生产出16吨的二氧化钛，其中钛元素的质量是16×
故答案为：24%．
解析
解：（1）用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（2）步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，利用的是物质溶解度的不同，通过冷却热饱和溶液得到，故答案为：b；
（3）②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体，所以需要过滤得到固体和溶液，故答案为：过滤；
（4）利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），利用二氧化锰的氧化性氧化亚铁离子为三价铁离子，反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；
（5）①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙金属发生还原反应，阳极图示产物可可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳，所以电极反应为：2O2--4e-=O2↑，或C+2O2--4e-=CO2↑；
故答案为：2O2--4e-=O2↑，或C+2O2--4e-=CO2↑；
②阴极上电极反应式为：2Ca2++4e-═2Ca，阳极上电极反应为：2O2--4e-=O2↑，电解槽中发生反应：2CaO
（6）如果取钛铁矿4t，生产出16吨的二氧化钛，其中钛元素的质量是16×
故答案为：24%．
某化学兴趣小组模拟工业上从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质）中提取氧化铝的工艺做实验，流程如下：
请回答下列问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称为______．
（2）验证溶液B中是否含有Fe3+的方法：______．
（3）不溶物A是______（填化学式），写出D→E反应的离子方程式______．
（4）说出溶液F中含碳元素溶质的一种用途______．
正确答案
解：铝土矿的主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质，由流程可知，加足量盐酸过滤得到不溶物A为SiO2，溶液B中含Al3+、Fe3+，加过量NaOH溶液过滤得到不溶物B为Fe（OH）3，溶液D中含偏铝酸根离子，通入过量二氧化碳后过滤得到不溶物E为Al（OH）3，G为氧化铝，溶液F中含碳酸氢钠，
（1）由上述分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均为过滤，故答案为：过滤；
（2）检验溶液B中是否含有Fe3+，选KSCN溶液，若出现血红色，可证明含有铁离子，故答案为：取少量的溶液B于试管中，加入少量的KSCN溶液若出现血红色，可证明B中含有铁离子；
（3）由上述分析可知，A为SiO2，D→E反应的化学方式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；故答案为：SiO2；AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；
（4）溶液F中含碳酸氢钠，可作发酵粉或治疗胃酸的药物等，故答案为：作发酵粉或治疗胃酸的药物．
解析
解：铝土矿的主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质，由流程可知，加足量盐酸过滤得到不溶物A为SiO2，溶液B中含Al3+、Fe3+，加过量NaOH溶液过滤得到不溶物B为Fe（OH）3，溶液D中含偏铝酸根离子，通入过量二氧化碳后过滤得到不溶物E为Al（OH）3，G为氧化铝，溶液F中含碳酸氢钠，
（1）由上述分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均为过滤，故答案为：过滤；
（2）检验溶液B中是否含有Fe3+，选KSCN溶液，若出现血红色，可证明含有铁离子，故答案为：取少量的溶液B于试管中，加入少量的KSCN溶液若出现血红色，可证明B中含有铁离子；
（3）由上述分析可知，A为SiO2，D→E反应的化学方式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；故答案为：SiO2；AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-；
（4）溶液F中含碳酸氢钠，可作发酵粉或治疗胃酸的药物等，故答案为：作发酵粉或治疗胃酸的药物．
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