为了提高资源利用率

1.为了提高资源利用率，减少环境污染，化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链，如下图所示。

请填写下列空白：

（1）钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理，请从原理上解释粉碎的作用___________________；已知氯化炉中反应氯气和焦炭的理论用料物质的量比为7∶6，则氯化炉中的还原剂化学式是________________________；

（2）已知：①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s) △H=－641kJ•molˉ1

②2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s) △H=－512kJ•molˉ1

则Ti(s)+2Cl2(g)= TiCl4(s) △H= ；

（3）Ar气通入还原炉中并不参与反应，通入Ar气的作用是_______________________；（4）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为：2CH3OH+3O2+4OHˉ=2CO32ˉ+6H2O，该电池中负极上的电极反应式是：2CH3OH－12eˉ+16OHˉ=2CO32ˉ+12H2O。则正极上发生的电极反应为：___________。工作一段时间后，测得溶液的pH是____（填“减小”、“增大”或“不变”）。

答案（16分）（1）增大反应物间接触面积，提高反应速率2分）C、FeTiO3（4分，各2分，顺序不要求）

（2）－770kJ•molˉ1（2分，一定要标明单位）

（3）Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可防止被氧化（4分，前后回答准确各2分）（4）①O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ（或3O2+6H2O+12eˉ=12OHˉ）（2分）②减小（2分）

2.水钴矿中除SiO2外，还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO。从中提取钴的主要工艺流程如下：

（2）请配平下列除铁的化学方程式：

Fe2(SO4)3+ H2O+ Na2CO3= Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓

+ Na2SO4+ CO2↑

（3）“除钙、镁”的原理反应为：MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4 ；CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4

已知K sp（CaF2）=1.11×10－10，K sp（MgF2）=7.40×10－11，加入过量NaF溶液反应

完全后过滤，则滤液中。

（4）“沉淀”中含杂质离子主要有SO42－、F－、和；“操作X”包括和。（5）某锂离子电池正极是LiCoO2，含Li+导电固体为电解质。充电时，Li＋还原为Li，并

以原子形式嵌入电池负极材料碳-6（C6）中（如图所示）。电池反应为LiCoO2 +C6

CoO2 +LiC6，写出该电池放电时的正极反应式。

（16分）（1）12（2分），90（2分）

（2）3 ，6，6，1，5，6（2分）

3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6 (SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑（3）1.5（3分）

（4）NH4＋（1分）、Na＋（1分）；洗涤（1分）、干燥（1分）

（5）CoO2 + Li＋ + e－=LiCoO2（3分）

3.钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al2O3的钒铁矿（FeO×V2O5）碱熔法提取V2O5。简要工艺流程如下：

已知：①焙烧时可发生反应：V2O5+Al2O3+2Na2CO3

2NaVO3+2NaAlO2+2CO2↑

②常温下物质的溶解度：NaVO3～21.2 g /100g水；HVO3～0.008 g /100g水（1）“浸出渣B”的主要成分是。（写化学式）

（2）生产中，不直接用H2SO4浸泡“烧渣A”获取HVO3的原因是。

（3）“操作①”包括、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是、。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是。（填序号）

A B C D

（4）NaVO3用于原油的脱硫技术，由V2O5溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为。

（5）V2O5还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下：

2V2O5(l)+ 5Si(s)+ 5CaO(s)= 4V(s)+ 5CaSiO3(s) △H1 = —2096.7

kJ/mol

已知：CaSiO3(s)= CaO(s)+ SiO2(s) △H2 = +92.5 kJ/mol

则：2V2O5(l)+ 5Si(s)= 4V(s)+ 5SiO2(s) △H3 = 。

答案

（1）Fe2O3或Fe3O4，或者Fe2O3和Fe3O4 （2分）

（2）H2SO4与NaVO3反应生成难溶的HVO3，HVO3包裹在一些烧渣的表面，阻碍了反应的进行，从而降低了HVO3产率，且使产生的HVO3不纯。另外，铁的氧化物会和硫酸反应生成铁离子，增加干扰离子，消耗硫酸，浪费资源。（4分）

（3）过滤（2分）Na+、Al3+（2分） D （2分）

（4）V2O5 +2OH－ 2VO3－+ H2O（3分）（可以没有加热符号）

（5）—1634.2 kJ/mol （2分）

4.酸性条件下，锡元素在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式．SnSO4是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业．实验中制备SnSO4的流程如下：

⑴SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是，

加入Sn粉的作用是。

⑵反应I生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式：。

⑶检验沉淀已经“漂洗”干净的方法：。

⑷反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L—1，则应控制溶液pH 。已知：Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。

⑸酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，试写出发生反应的离子方程

式：。

。