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    新高考化学一轮复习考点巩固练习17 金属及其化合物制备流程(Ti)(解析版)

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    这是一份新高考化学一轮复习考点巩固练习17 金属及其化合物制备流程(Ti)(解析版),文件包含新高考化学一轮复习考点巩固练习17金属及其化合物制备流程Ti原卷版doc、新高考化学一轮复习考点巩固练习17金属及其化合物制备流程Ti解析版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共21页, 欢迎下载使用。

    钛:元素符号Ti,原子序数22,原子量47.90,外围电子排布3d24s2,位于第四周期ⅣB族,主要化合价+2、+3、+4。
    一、物理性质:
    银白色有光泽金属,有良好的延展性,密度4.54克/厘米3,熔点1660±10℃,沸点 3287℃。
    二、化学性质:
    表面易形成致密氧化物保护层,使化学性质变得不活动。加热时,在空气中燃烧生成TiO2。室温时不与水、稀盐酸、稀硫酸和硝酸反应。但能被氢氟酸,熔融碱侵蚀。也能跟热浓盐酸和王水反应。有良好的抗腐蚀性能。
    三、用途:
    钛和钛的合金广泛用于制造飞机、火箭、卫星、宇宙飞船、舰艇、汽轮机、化工设备、电讯器材、人造骨骼等。1791年英国人格列高尔发现钛。在地壳中丰度0.42%,主要矿物有金红石TiO,钛铁矿FeTiO3等。用镁、钠还原四氯化钛制得。
    *最后附钛的化合物
    四、工业制备:
    1.海绵钛冶炼工艺
    用镁还原四氯化钛(TiCl4)制取金属钛的过程,是金属钛生产的主要方法之一。还原作业在高温、惰性气体保护气氛中进行,还原产物主要采用真空蒸馏法分离出剩余的金属镁和MgCl2,获得海绵状金属钛。其工艺特征是在镁热还原TiCl4结束后,便将热态还原产物在高温下直接转入真空蒸馏分离金属镁和MgCl2,这是镁热还原法工业化以来的重大技术进步。工艺流程如下:
    2.钠(Na)还原法
    又称亨特( Hunter )法 ,是最早研究用来制取金属钛的方法,其流程图如下所示:
    钠还原法的四氯化钛(TiCl4)生产过程与镁热还原法完全相同。在惰性气氛保护下,用Na还原TiCl4生产海绵钛,它的主要反应为:
    TiCl4 + 2Na = TiCl2 + 2NaCl (1)
    TiCl2 + 2Na = Ti + 2NaCl (2)
    TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl (3)
    将制得的还原产物,用水洗除盐操作,最后进行产品后处理即得产品海绵钛。
    按照还原过程进行的方式,钠法工艺可分为一段法和两段法。反应过程如果按照式(3)一次完成还原反应制取海绵钛的工艺称为一段法。反应过程如果第一步按式(1)制取TiCl2,然后第二步按式(2)继续将TiCl2还原为海绵钛的工艺称为二段式。目前,两种方法在工业生产中均得到应用。
    【专题精练】
    1.(2016届甘肃省武威高三一轮复习)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化学方程式___________________。
    (2)写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学方程式__________________,生成1ml四氯化钛时转移电子的物质的量为________ml。
    (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/ml、-283.0kJ/ml和-726.5kJ/ml。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6ml甲醇,则只需再补充标准状况下的H2________L。
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    氯化后的粗中含有、、、等杂质,相关物质的沸点如下表:
    回答下列问题:
    (1)高钛渣经过破碎、磁选、磨粉后送氯化车间,磨粉的目的是________。
    (2) “分馏”得到的低沸点物是________。分馏难以除去,原因是________。加入铝粉使转化为便于除去,写出铝粉与反应的化学方程式:________。
    (3) “除铝”的方法是用水湿润的活性炭加入到粗,使转化为________而除去。
    (4) “还原”需要在Ar的气氛中进行,原因是________。副产物经电解生成________可循环使用。
    (5)制备钛的一种新型方法是:将粉末浇注成形,烧结后作阴极,以石墨为阳极,为熔盐进行电解熔盐不参与电极反应,起溶解和传导的作用。
    阳极生成的气体除外,还有________填化学式。
    阴极的电极反应式为________。
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    请回答下列问题:
    (1)硫酸与反应生成的化学方程式是______.
    (2)滤液1中加入适量铁粉,至刚好出现紫色为止,此时溶液仍呈强酸性.
    已知:氧化性:则加入铁粉的作用是______.
    (3)滤液2中加入适量的试剂A,可选用______填编号.
    稀通入鼓入空气
    (4)已知,101kPa时,由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有:


    反应______.
    (5)用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融作电解质,利用如图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛.写出阴极区反应的电极总反应式是______.
    (6)假如中的铁元素占矿物中铁元素总量的;某次生产中,向滤液1中加入纯铁粉为b kg,得到绿矾晶体的质量为cKg,整个过程中铁元素的总利用率为,Ti元素的转化率为,其他损失忽略不计.按上述流程,得到______用数字和字母表示已知:
    EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 4.(2018届绵阳高三一诊)钛及其合金具有密度小,强度高,耐腐蚀等优良性能,被广泛用于航天、航空、航海、石油化工、医药等部门,因此,钛被誉为第三金属和战略金属。从钛铁矿提取金属钛(海绵钛)的主要工艺过程如下:
    (1)钛铁矿的主要成分是FeTiO3,第一步发生的反应:FeTiO3+CTiO2+Fe+CO↑,在FeTiO3(钛酸亚铁)中,钛的化合价为________。
    (2)第二步:二氧化钛在高温下与焦炭、氯气反应生成四氯化钛和一氧化碳,写出化学方程式:___________,还原产物是____________。
    (3)用镁在高温下还原四氯化钛,该反应的环境要求是__________;写出化学方程式:___________。
    (4)菱镁矿(主要成分是碳酸镁)煅烧后与焦炭混合在氯化器中高温下通入氯气生成氯化镁,电解熔融氯化镁得到镁。
    ①写出菱镁矿煅烧及氯化制取氯化镁的化学方程式:______________;
    ②写出电解熔融氯化镁的电解方程式:____________________。
    【二氧化钛】俗称钛白或钛白粉。化学式TiO2。式量79.90。白色无定形粉末,加热时变黄色,受高温变棕色,冷时再呈白色。不溶于水。化学性质相当稳定,不溶于盐酸、硝酸和稀硫酸。溶于热浓硫酸、氢氟酸。是弱的两性氧化物,与硫酸氢钾熔融生成硫酸钛;与氢氧化钠熔融生成钛酸钠。用作重要的白色颜料和瓷器釉药,还用于制金属钛、钛铁合金、硬质合金。橡胶、造纸用作填料。电机工业用于制绝缘体、电瓷等。工业上用硫酸分解钛铁矿,除铁后再经水解制得。
    【钛白】见二氧化钛条。
    【四氯化钛】化学式TiCl4,式量189.91。无色或淡黄色液体,易挥发,密度1.726克/厘米3,熔点-25℃,沸点136.4℃。容易水解,在潮湿空气中发烟
    TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl↑
    是制备金属钛的中间产物,在797℃时用熔融镁跟四氯化钛蒸气反应可得海绵状钛。还可用作天然纤维和合成纤维的防水剂。将二氧化钛和碳粉混合加热至800℃左右,用氯处理,可制得:
    TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO2↑
    化合物
    沸点
    136
    310
    180
    138
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