问题标题:
金属钛(Ti)被誉为“未来金属”.常温时耐酸碱腐蚀而被广泛应用.以含有杂质Fe2O3的钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼钛同时获得副产品甲的生产流程如下:回答下列问
问题描述:
金属钛(Ti)被誉为“未来金属”.常温时耐酸碱腐蚀而被广泛应用.以含有杂质Fe2O3的钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼钛同时获得副产品甲的生产流程如下:
回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成.副产品甲是______.写出该物质的一种用途:______.
(2)用TiCl4制备乙:TiCl4+(x+2)H2O⇌乙•x H2O↓+4HCl,制备时为了促进水解趋于完全,采取的措施:______.
(3)用钛铁矿与氢气反应也可生产乙和水,写出该反应的化学方程式:______;该反应的还原产物是:______.
(4)已知:
①C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566kJ•mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g);△H=+141kJ•mol-1
则TiO2(S)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=______.
(5)此工艺需要大量浓硫酸,工业上用:2SO2+O2⇌2SO3生产硫酸.一定温度下密闭容器中,c(SO2)始=0.4mol/L c(O2)始=1mol/L,经测定反应在该温度下的平衡常数K≈19,试判断:当SO2转化率为50%时,反应______(填:是、否)达到平衡状态;若未达到,向______(填:正、逆)方向进行.
李运乾回答:
(1)加入过量铁屑后溶液中含有Fe2+离子,则过滤后可得FeSO4•7H2O(或FeSO4);医药工业中用作补血剂及局部收敛剂;
故答案为:FeSO4•7H2O;补血剂;
(2)为了促进水解趋于完全,需加入大量的水,加热,平衡正向移动;
故答案为:需加入大量的水,加热;
(3)钛铁矿与氢气反应也可生产TiO2和水,产物还有铁,该反应的化学方程式;FeTiO3+H2=Fe+TiO2+H2O,FeTiO3中铁的化合价降低,钛的化合价升高,所以该反应的还原产物是Fe;
故答案为:FeTiO3+H2=Fe+TiO2+H2O;Fe;
(4)①C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566kJ•mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g);△H=+141kJ•mol-1
由盖斯定律可知,①×2-②+③得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=-80kJ•mol-1;
故答案为:-80 kJ•mol-1;
(5)当SO2的转化率为50%时;
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),
起始:0.4mol/L 1mol/L 0
转化:0.2mol/L 0.1mol/L 0.2mol/L
剩余:0.2mol/L 0.9mol/L 0.2mol/L
Qc=(0.2)
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