钛铁矿_FeTiO_3_和金红石_TiO_2_的碳热还原
高考复习(化学)专项练习：非选择题专项练【含答案及解析】(一)
非选择题专项练(一)1.过渡金属及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
(1)基态钛原子的价层电子轨道表示式为;与钛同周期的过渡元素中,基态原子的成对电子数与钛相同的有种;金属钛是一种新兴的结构材料,其硬度比金属镁和铝大的原因是。
(2)在浓的TiCl3的盐酸中加入乙醚,并通入HCl至饱和,可得到配位数为6、组成为TiCl3·6H2O的晶体,该晶体中两种配体的物质的量之比为2∶4,则由该配合离子组成的晶体化学式还可以写为。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
含铜废液可以利用铜萃取剂M,通过如下反应实现铜离子的富集,进行回收。
①M所含元素的第一电离能最大的是(用元素符号表示)。
②X化合物中中心原子铜的配位数是,上述反应中断裂和形成的化学键有。
(4)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一,其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。
①A、B、C、D 4种粒子,其中钛原子是(填字母)。
②若A、B、C的原子坐标参数分别为A(0,0,0)、B(0.69,0.69,1)、C(1,1,1),则D的原子坐标参数为D(0.19,,);该化合物的密度为 g·cm-3(用含a、c、N A的代数式表示)。
2.钛铁矿(FeTiO3)中往往含有Fe2O3、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等杂质。
一种硫酸法制取白色颜料钛白粉(TiO2)的生产工艺如图所示:已知:Ⅰ.酸浸后,钛主要以TiOSO4形式存在。
Ⅱ.强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出S O42-和一种阳离子。
Ⅲ.H2TiO3不溶于水和稀酸。
(1)为提高酸浸速率,一般采取的措施是。
(写两条)(2)滤渣①的主要成分是。
(3)酸浸过程中,写出含钛化合物发生反应的化学方程式:。
(4)加入铁粉的目的是还原体系中的Fe3+。
为探究最佳反应条件,某实验室做如下尝试。
图1图2①在其他条件不变的情况下,体系中Fe(Ⅲ)含量随pH的变化如图1所示,试分析在pH介于4~6之间时,Fe(Ⅲ)含量基本保持不变的原因:。
钛冶金复习题
钛冶金复习题1.金属钛具有那些优良的物理化学性质？1：熔点高2：密度小、比强度高——特别是高温强度和低温强度都高3：硬度与纯度有关4：活性大，对氢、氧、氮气有强烈的吸收作用5：抗腐蚀性能好2.钛的氧化物有哪几种？二氧化钛有哪几种晶型？二氧化钛的哪种晶型最稳定？TiO2— Ti3O5—Ti2O3— TiO金红石、锐钛矿、板钛矿金红石最稳定3.了解钛的碳化物和氮化物的主要性质和用途；写出三种以上钛的含氧盐的分子式；此类化合物坚硬、耐磨、熔点高TiC 熔点3140 0CTiN 熔点2950 0C作为硬质合金组份、耐磨涂层。
FeTiO3 ——钛铁矿— FeO·TiO2— FeO能被氢气、一氧化碳和碳还原为铁，分离出的TiO2 为人造金红石。
CaTiO3 ——钙钛矿MgTiO3——镁钛矿Ti(SO4)2——硫酸钛TiOSO4 ——硫酸钛酰4.举例说明钛及其化合物的主要用途；钛白：（开采的钛矿90%用于钛白生产）搪瓷、颜料、涂料、造纸、塑料、橡胶、油漆、油墨、催化剂、杀菌剂、除臭剂、防晒剂。
金红石：电焊条敷料、电子陶瓷。
TiC: 硬质合金的组成部份（YGT合金）TiN：装饰品（仿金制品）、涂层TiCl4：石油化工催化剂。
生产海绵钛的原料.5.最有工业意义的钛矿物有哪两种？分别写出它们的分子式。
具工业价值：钛铁矿： FeTiO3 金红石矿：TiO26.钛冶炼的原则流程由哪些关键工序组成？金属钛生产主流程四大步骤：还原熔炼：富集钛、除铁氯化、精制：除杂产出纯四氯化钛金属热还原：产出金属海绵钛真空电弧熔炼：生产致密金属钛。
7.为什么要生产富钛料，工业上生产富钛料的常用方法有哪些？原料特性：含铁高技术因素：FeCl3净化量大，再生难，用处不大经济因素：铁高，氯耗大，氯化成本高钛渣生产方法：电炉还原熔炼法*铝热法还原钛铁矿选择氯化法*还原锈蚀法* 酸浸法8.掌握电炉还原熔炼生产钛渣的基本原理，并分析这一方法的优缺点；还原反应：FeTiO3+C=Fe+TiO2+CO (1)3/4FeTiO3+C=3/4Fe+1/4Ti3O5+CO (2)2/3FeTiO3+C=2/3Fe+1/3Ti2O3+CO (3)1/2FeTiO3+C=1/2Fe+1/2TiO+CO (4)1/3FeTiO3+3/4C=1/3Fe+1/3TiC+CO (5)缺点:电能消耗大,不能出去精矿中的CaO,MgO,Al2O3,SiO2等杂质9.写出硫酸法钛白生产的主要反应式，说明硫酸法钛白生产过程中要加铁屑还原的目的；FeTiO3 +2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2OFe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O以硫酸盐的形式进入溶液的铁,有Fe2+和Fe3+两种形态,而Fe3+能以氢氧化物或者碱式硫酸铁的形式与偏钛酸同时沉淀,造成产品污染,所以加铁屑时三价铁还原成二价铁10.写出氯化氧化法钛白生产的主要反应方程式；TiO2(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+O2(g)TiCl4(g)+O2(g)==TiO2(s)+2Cl2(g)11.比较硫酸法和氯化氧化法生产钛白的优缺点。
二氧化钛的标准摩尔生成焓
二氧化钛的标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓是指在标准状态下，将一摩尔的化学物质的组成元素从其最稳定的形态转变为该物质的一摩尔的标准状况下的生成物所释放或吸收的热量。
对于二氧化钛（TiO2），我们可以通过其生成反应的热化学方程式来了解其标准摩尔生成焓。
### 二氧化钛的化学式：二氧化钛的化学式是TiO2，表示一个钛原子和两个氧原子组成一个分子。
### 二氧化钛的生成反应：二氧化钛通常是通过将钛矿石（通常是钛铁矿，FeTiO3）还原而成。
还原的反应方程式如下：\[ FeTiO_3(s) + 3H_2(g) \rightarrow TiO_2(s) + Fe(s) + 3H_2O(g) \]上述反应中，氢气（\(H_2\)）用作还原剂，将三氧化二铁（\(FeTiO_3\)）还原为二氧化钛（\(TiO_2\)）和铁（Fe）。
### 标准摩尔生成焓的定义：标准摩尔生成焓（\(\Delta H_f^{\circ}\)）定义为在标准状态下，形成一摩尔的化合物所涉及的热量变化。
对于上述反应，我们可以根据反应的焓变化计算出二氧化钛的标准摩尔生成焓。
### 标准状态的定义：在化学中，标准状态通常是指气体在1大气压（101.325千帕）和特定温度下的状态。
对于液体和固体，标准状态是指它们在1大气压下的稳定状态。
### 计算标准摩尔生成焓：在化学实验中，通常通过在恒温下测量反应的焓变化，即吸热或放热的量，来计算标准摩尔生成焓。
实验室通常使用热量计或反应热计来测量这些焓变化。
标准摩尔生成焓可以通过以下方程计算：\[ \Delta H_f^{\circ} = \sum \nu_i \cdot \Delta H_{f,i}^{\circ} \]其中，\(\nu_i\) 是反应物和生成物的系数，\(\Delta H_{f,i}^{\circ}\) 是相应物质的标准摩尔生成焓。
对于二氧化钛生成的反应，我们需要查阅相关文献或热化学数据库，以获取相应的标准摩尔生成焓值。
有色金属冶金复习题—综合-F版
氧化铝生产复习题1.铝土矿的类型以及我国铝土矿的特点？铝土矿类型：三水铝石（r-Al2O3.3H2O}）、一水软铝石（r-Al2O3.H2O）、一水硬铝石（a-Al2O3.H2O）铝土矿特点：我国的铝土矿是属高铝、高硅、低铁矿，主要为一水硬铝石，三水铝石在福建、河南和广西等地有少量发现，储量很少。
我国的一水硬铝石矿属高硅矿，铝硅比一般在4 ~ 7之间，不适合单独采用拜尔法处理，只能采用烧结法或联合法等。
2.判断铝土矿质量高低的指标是什么？该指标的定义？在氧化铝生产中评价铝土矿的质量是以铝土矿中铝硅比为标准。
还需考虑铝含量和铝土矿的种类。
铝土矿中氧化铝和氧化硅的重量比称为铝硅比，用A / S表示。
铝硅比越大，铝土矿的质量越好。
（氧化硅是主要的有害成分，是氧化铝生产中造成碱和氧化铝损失的主要根源。
）3. 铝土矿的主要杂质？主要杂质为：SiO2、Fe2O3、TiO2。
4.碱法生产氧化铝有哪些方法？（碱法就是用碱（烧碱或纯碱）处理铝矿石，使氧化铝转变为可溶解的铝酸钠。
）1、烧结法2、拜耳法3、联合法（联合法又分为并联法、串联法及混联法）5.决定碱法生产氧化铝方法的主要因素是什么？请具体指出来。
主要因素是铝硅比。
当铝硅比A/S >7时，该矿石可以采用拜耳法处理，当然也可以采用烧结法处理；当3.5< A/S <7时，就不宜用拜耳法处理，但可以采用烧结法处理；当A/S <3.5时，可以采用烧结法处理，但这时已无实际意义。
6. 拜尔法和烧结法的优缺点？烧结法与拜耳法相比较，前者能耗高约6倍以上，而且拜耳法的产品质量明显优于烧结法。
拜耳法虽然具有很多优点，但是其应用有严格的限制条件，主要限制条件是铝硅比，拜耳法要求铝硅比大于7的矿石；而对烧结法来讲，原则上可以处理各种类型的矿石，但从经济角度考虑，一般只处理铝硅比大于3.5以上的矿石。
7.什么叫苛性比？苛性比：是指铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔数之比。
2020届福建高三化学——化学工业流程大题周练(以钛IV为载体)09
2020届福建高三化学——化学工业流程大题周练（以钛IV为载体）092020届届届届届届届——届届届届届届届届届届届届届IV届届届届091.钛被称为继铁、铝之后的第三金属。
工业上常用硫酸酸解钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有部分Fe2O3)的方法制取金红石(TiO2)，再还原TiO2制取金属钛。
工业制取TiO2的工艺流程图如下：回答下列问题：(1)钛酸亚铁(FeTiO3)中Ti的化合价为________。
(2)钛液1中钛以TiO2+的形式存在，则FeTiO3与硫酸反应的离子方程式为________。
(3)为提高钛铁矿的酸解率，可添加适量氧化剂，依据下图判断，添加的最佳氧化剂为________(填化学式)。
(4)钛液1中加入的A物质是________，流程中的操作a是________。
(5)制取金红石过程中，需要测定TiO2+的含量。
取100mL钛液1，加铝粉，使其发生反应3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O，反应消耗铝1.35g，则钛液1中TiO2+的物质的量浓度为________。
1/ 172.某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸(BaTiO3)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)为提高BaCO3的酸浸速率，可采取的措施为______(写出一条即可)；常温下，TiCI4为液体且易水解，配制一定浓度的TiCl4溶液的方法是____。
(2)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(假设杂质不与Na2CO3反应)，能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K=___(填写计算结果)；若不考虑CO2的水解，要使2.33g BaSO4恰好完全转化为BaCO3，则至少需要浓度为1.0mol.L−1Na2CO3溶液___mL。
(已知：Ksp(BaSO4)=1.0×10−10,Ksp(BaCO3)=5.0×10−9)(3)流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO(OH)+,TiOC2O4和TiO(C2O4)22−三种形式存在(变化曲线如右图所示)。
2020年高考化学化学工艺流程题强化专练含答案
化学工艺流程题强化专练一、简答题(本大题共 1 小题，共 10.0 分)1. 钛被称为继铁、铝之后的第三金属。
工业上常用硫酸酸解钛铁矿 (主要成分为FeTiO 3，还含有部分 Fe 2O 3)的方法制取金红石 (TiO 2)，再还原 TiO 2制取金属钛。
工 业制取 TiO 2 的工艺流程图如下：回答下列问题：(1) __________________________________ 钛酸亚铁 (FeTiO 3)中 Ti 的化合价为 _____________________________________________(2) _______________________________________________________________ 钛液 1中钛以 TiO 2+的形式存在，则 FeTiO 3与硫酸反应的离子方程式为 ________ 可添加适量氧化剂， 依据下图判断，添加的最佳氧化剂(4) ______________ 钛液 1中加入的A 物质是 ____________ ，流程中的操作a 是 _________________ 。
(5) 制取金红石过程中，需要测定 TiO 2+的含量。
取 100mL 钛液 1，加铝粉，使其发 生反应 ，反应消耗铝 1.35g ，则钛液 1 中 TiO 2+的物质的量浓度为 _________ 。
、流程题(本大题共 9 小题，共 90.0 分)2. 硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为 Mg 2B 2O 5?H 2O 和 Fe 3O 4，还有少量 Fe 2O 3、 FeO 、 CaO 、Al 2O 3和 SiO 2等)为原料制备硼酸( H 3BO 3)的工艺流程如图所示：(3)为提高钛铁矿的酸解率，回答下列问题：（1）写出Mg 2B 2O5?H 2O 与硫酸反应的化学方程式_____ 。
为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有______ （写出两条）。
钛铁矿电极碳热还原工艺研究
钛铁矿电极碳热还原工艺研究张笑盈;和晓才;李富宇;崔涛;袁野【摘要】经过碳热还原,钛铁矿中的铁被还原成单质,并嵌布在还原产物的骨架内,使得钛的氧化物和铁可以充分接触,很好地改善了固体氧化物电极常温下导电性差的问题.通过金相显微镜照片分析,发现经过预还原的钛铁矿在电化学还原后主要出现了三个相,即少量的木炭粉相、合金金属相以及未被还原的钛的氧化物掺杂了部分被还原的铁的混合相.最佳还原条件是,将钛铁矿与物质量1.5倍的木炭粉充分混合,然后加入6％的PVA,经过充分研磨后.在16 MPa的压力下,保持10 min,压制成圆柱形的小片(直径10 mm,重量约0.8g).微波输出功率1 500 W,还原温度为1 000℃,保温20 min.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2017(026)001【总页数】5页(P57-61)【关键词】钛铁矿;微波加热;碳热还原【作者】张笑盈;和晓才;李富宇;崔涛;袁野【作者单位】昆明冶金研究院,昆明650503;云南冶金集团创能铝空气电池股份有限公司,昆明650503;昆明冶金研究院,昆明650503;云南冶金集团创能铝空气电池股份有限公司,昆明650503;昆明冶金研究院,昆明650503;云南冶金集团创能铝空气电池股份有限公司,昆明650503;昆明冶金研究院,昆明650503;云南冶金集团创能铝空气电池股份有限公司,昆明650503;昆明冶金研究院,昆明650503;云南冶金集团创能铝空气电池股份有限公司,昆明650503【正文语种】中文【中图分类】TF533有研究显示，块体TiO2在离子液体中可以通过电化学还原得到单质Ti。
但是由于TiO2在室温下导电性非常差，还原过程进行得非常困难，还原率很低，还原后的Ti很容易再被空气中的氧气氧化。
因此设法改变固体电极的导电性成为室温下电化学还原制备金属的一个关键难题〔1-2〕。
研究人员作出了很多努力和尝试，如给固体电极造孔，这样可以让电解液扩散到固体电极内部，使得还原过程更多地在固体电极和电解液的界面上发生，减少了电子在氧化物中的传递；在固体电极内掺杂导电物质，可以大大提高电极导电性能，但是此种方法需要注意，掺杂物质不会污染目标产物，或者比较容易分离；电极的外形设计，可以让固体氧化物电极能够更好地接触导电材料。
氧化还原反应(三)附答案
氧化还原反应（三）一．选择题（共13小题）1．（2013•上海）已知氧化性Br2＞Fe3+．FeBr2溶液中通入一定量的Cl2，发生反应的离子方程式为：aFe2++bBr﹣+cCl2→dFe3++eBr2+fCl﹣，下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应，其中不符合反应实际的是（）A． 2 4 3 2 2 6 B．0 2 1 0 1 2C． 2 0 1 2 0 2 D． 2 2 2 2 1 42．（NH4）2SO4在高温下分解，产物是SO2、H2O、N2和NH3．在该反应的化学方程式中，化学计量数由小到大的产物分子依次是（）A．SO2、H2O、N2、NH3 B．N2、SO2、H2O、NH3 C．N2、SO2、NH3、H2O D．H2O、NH3、SO2、N23．将NO3﹣+Zn+OH﹣+H2O→NH3+Zn（OH）42﹣配平后，离子方程式中H2O的系数是（）A．2B．4C．6D．84．（2013•唐山二模）有一个未完成的离子方程式：+XO3﹣+6H+═3X2+3H2O．据此判断下列说法中正确的是（）A．X可能是周期表中第二周期元素B．X元素的原子最外层上有7个电子C．X2是还原产物，H2O是氧化产物D．若生成3mol X2，转移6mol电子5．（2010•金华模拟）有如下化学反应：x1NaClO+y1Na2S5+z1NaOH﹣x2Na2SO4+y2NaCl+z2H2O，则下列判断正确的是（）A．x1=8 B．x1=z1C．x1，y1，z1三者之和为偶数D．y1+z1=246．（2010•宝鸡三模）下列关于反应K2Cr2O7+HCl→KCl+CrCl3+C12+H2O（未配平）的说法正确的是（）A．反应中K2Cr2O7为还原剂，HCl为氧化剂B．方程式配平后，HCl的化学计量数为14C．当0.1molK2Cr2O7参加反应时，反应中转移电子0.3molD．当有0.1molCl2生成时，被还原的HCl为0.2mol7．（2013•大连模拟）水热法制备纳米颗粒Y（化合物）的反应为3Fe2++2S2O32﹣+O2+aOH﹣═Y+S4O62﹣+2H2O，下列说法中，不正确的是（）A．a=4B．Y的化学式为Fe2O3C．S2O32﹣是还原剂D．每有1molO2参加反应，转移的电子总数为4mol8．（2012•梧州模拟）（2010•湖南岳阳市一中检测）已知单质铁溶于一定浓度的HNO3溶液中反应的离子方程式为：aFe+bNO3﹣+cH+═dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O，化学计量数a～k均为正整数．则它们之间的关系错误的是（）A．c=4g+10h B．a+c=d+f C．2d+3f=3g+8h D．c﹣b=2d+3f9．已知锌与稀硝酸反应的化学方程式为：4Zn+10HNO3=a Zn（NO3）2+b NH4NO3+c H2O则a、b、c分别是（）A．4、1、5 B．4、2、4 C．4、1、3 D．4、3、510．在xR2++yH++O2=mR3++nH2O的离子方程式中，下列判断不正确的是（）A．n=4 B．y=4C．m=4 D．该反应属于氧化还原反应11．已知氧化性Fe3+＞I2．向Fe I2溶液中通入一定量的Cl2，发生反应的离子方程式为：a Fe2++b I﹣+c Cl2→d Fe3++e I2+f Cl﹣．下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应，其中不符合反应实际的是（）A．2，4，3，2，2，6 B．0，2，1，0，1，2 C．2，0，1，2，0，2 D．2，8，5，2，4，1012．在xR2++yH++O2=mR3++nH2O的离子方程式中，对系数m的判断正确的是（）A．m=4 B．m=n C．m=2 D．m=y=313．高铁酸钾是一种理想的绿色水处理剂，工业上可通过如下反应制得：Fe（OH）3+ClO﹣+OH﹣一FeO42﹣+Cl﹣+H2O （未配平），在上述反应中（）A．FeO42﹣是还原产物B．ClO﹣是还原剂C．1molFe（OH）3得到3mol电子D．配平后OH﹣的化学计量数为4二．填空题（共9小题）14．（2008•上海）某反应体系中的物质有：NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O．（1）请将Au2O3之外的反应物与生成物分别填入以下空格并配平．+_________+_________=_________+_________+_________（2）反应中1mol还原剂_________（填“得到”或“失去”）_________mol电子．（3）纺织工业中常用氯气作漂白剂，Na2S2O3可作为漂白后布匹的“脱氯剂”，Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4、NaCl和HCl，则还原剂和氧化剂物质的量之比为_________．15．（2014•上海模拟）在实验室里模拟工业用钛铁矿（FeTiO3）提取钛主要过程如下：步骤1：在加热条件下，用硫酸溶解10.0g钛铁矿，将TiO32﹣转化为TiO2+，还生成FeSO4；步骤2：利用降温结晶法，使得绿矾析出，滤出绿矾后，加热滤液水解得到钛酸（H2TiO3）沉淀，将钛酸进行焙烧制得TiO2．步骤3：TiO2+C+Cl2TiCl4+CO （未配平）步骤4：TiCl4（g）+Mg（g）→Ti（s）+MgCl2（l）（未配平）请结合上述信息完成下列问题：（1）写出步骤1的化学反应方程式：；该反应_________（填“是”或“不是”）氧化还原反应．（2）配平步骤3的化学反应方程式，并标出电子转移的方向和数目．TiO2+C+Cl2TiCl4+CO_________（3）步骤3的反应中还原产物是_________．（4）上述过程中参加反应的金属镁为1.2g，假设实验过程中无损失，则该钛铁矿中FeTiO3的质量分数为_________．16．碘化亚铜（Cu2I2）是一种不溶于水也不溶于酸的白色固体，用途很广泛．完成下列填空．（1）碘化钾溶液中滴加适量硫酸铜溶液，就能得到碘化亚铜．请完成并配平下述反应：_________KI+_________CuSO4→_________I2+_________Cu2I2↓+_________该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________．（2）往上述反应后溶液中加入淀粉，溶液变蓝，再滴加亚硫酸溶液，蓝色又褪去．写出KI、Cu2I2、H2SO3的还原性由强到弱的顺序是_________．（3）碘化亚铜能用于检测空气中的汞蒸气，其反应为：2Cu2I2+Hg→Cu2HgI4（玫瑰红）+2Cu产物Cu2HgI4中，Cu元素显_________价．当有1molCu2I2参与反应时，转移电子_________mol．（4）为除去稀盐酸中少量CuCl2杂质，可往溶液中加入过量的M试剂后进行过滤操作，再入适量的Cl2后进行N 操作．试剂M和操作N的组合正确的是_________（选填编号）选项试剂M 操作Na 碘化钾溶液升华b 氢碘酸溶液萃取分液c 氢气过滤d 氢硫酸溶液B2过滤51P917．配平化学方程式：□K2S+□HNO3→□KNO3+□S↓+□NO↑+□H2O氧化剂是_________，还原剂是_________．18．（1）用“单线桥”表示下列反应电子转移的方向和数目：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O反应中物质的氧化性：KMnO4_________Cl2（填“＞、＜、=”）；氧化产物与还原产物的物质的量之比为_________．（2）配平下列氧化还原反应方程式：_________KMnO4+_________H2S+_________H2SO4（稀）﹣﹣_________K2SO4+_________ MnSO4+_________S↓+_________H2O（3）Cl2是一种黄绿色有毒气体，化工厂可用浓氨水来检验有毒气体Cl2是否泄漏，有关反应的化学方程式为：3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2若反应中NH3消耗6.8g，则转移电子个数为_________．19．配平下列两个化学方程式（1）_________Cu+_________HNO3﹣═_________Cu（NO3）2+_________NO↑+_________H2O．（2）_________Fe3P+_________HNO3﹣═_________Fe（NO3）3+_________H3PO4+NO↑+_________H2O．20．氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：_________SiO2+ _________C+_________N2_________Si3N4+_________CO．根据题意完成下列各题：（1）配平上述化学反应方程式．_________SiO2+_________C+_________N2_________Si3N4+_________CO．（2）为了保证石英和焦炭尽可能的转化，氮气要适当过量．某次反应用了30mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，则此时混合气体的平均摩尔质量是_________．（3）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉（A12O3），热稳定性好，化学性质稳定．以下用途正确的是_________．A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机D．氮化硅陶瓷的开发受到资源的限制，没有发展前途．21．配平下列氧化还原反应方程式（未写出的物质，填在横线上）：（1）_________CuS+_________HNO3﹣﹣_________Cu（NO3）2+_________NO↑+_________ H2SO4+_________H2O（2）_________SO32﹣+_________MnO4﹣+_________H+﹣﹣_________Mn2++_________SO42﹣+_________H2O（3）_________NO3﹣+_________Zn+_________OH﹣+_________H2O﹣﹣_________NH3↑+ _________Zn（OH）42﹣．22．（1）请将5种物质：N2O、FeSO4、Fe（NO3）3、HNO3和Fe2（SO4）3分别填入下面对应的横线上，组成一个化学方程式并配平．_________+_________→_________+_________+_________+H2O（2）用KMnO4氧化密度为1.19g/cm3，溶质质量为36.5%的浓盐酸可制得氯气，其中锰被还原成+2价，试写出反应方程式：．（3）硫能与浓硫酸发生反应，请写出该反应方程式：．（4）请在横线上填写化学式及系数3H2O2+Cr2（SO4）3+10KOH═2K2CrO4+ + ．三．解答题（共8小题）23．（2012•上海模拟）某反应池中，发生“生物硝化过程”，利用O2将NH4+氧化成NO3﹣，如果不考虑过程中硝化细菌的增殖，其净反应如下式所示：_________+__________________+_________+_________完成上述反应的离子方程式并配平，将系数填入方框中，并标出电子的转移方向和数目．（1）反应中，还原剂是_________，被还原的元素是_________．（2）将铵态氮中的lmg氮转化成硝酸根中的氮，需氧气_________mg．（精确到0.01）（3）取100mL完全反应以后的溶液，加入19.2g铜粉及一定量的稀硫酸，恰好完全反应（假设还原产物全部是NO 气体），则原溶液中NH4+的浓度为_________mol/L．（假设反应前后溶液的体积不变）24．（2012•上海模拟）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：_________SiO2+_________C+_________N2_________Si3N4+_________CO根据题意完成下列各题：（1）配平上述化学反应方程式（若计量数为1不要填）．（2）为了保证石英和焦炭尽可能的转化，氮气要适当过量．某次反应用了20mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，则反应中转移电子为_________N A，此时混合气体的平均相对分子质量是_________．（3）分析反应可推测碳、氮气的氧化性_________＞_________（填化学式）．（4）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉（Al2O3），热稳定性好，化学性质稳定．以下用途正确的是_________．A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等热工设备上B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机D．氮化硅陶瓷的开发，将受到资源的限制，发展前途暗淡．25．（2013•上海二模）某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝（AlN）的反应体系中的物质有：Al2O3、C、N2、AlN、CO．（1）请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，配平，并标出电子转移的方向和数目（2）若反应中共转移3.01×1023个电子，则该反应产生气体的体积为：_________（标准状况下）；（3）氮化铝也能由氯化铝与氨气经气相反应制得：AlCl3+NH3AlN+3HCl反应中，该方法比前者在生产上更具优势．下列说法中，正确的是_________．A、前一方法中的Al2O3、C、N2结构稳定，反应时破坏化学键需要消耗更多的能量B、前一方法中的Al2O3和C容易残留在氮化铝中C、两种方法中氮化铝均为还原产物．26．（2013•崇明县一模）为了防止枪支生锈，常将枪支的钢铁零件放在NaNO2和NaOH的混合液中进行化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密的保护层﹣﹣“发蓝”．其过程可用下列化学方程式表示：①3Fe+NaNO2+5NaOH→3Na2FeO2+H2O+NH3↑②_________Na2FeO2+_________NaNO2+_________H2O→_________Na2Fe2O4+_________NH3↑+_________NaOH③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O═Fe3O4+4NaOH（1）配平化学方程式②．（2）上述反应①中还原剂为_________，被还原的是_________．若有1mol Na2FeO2生成，则反应中有_________mol电子转移．（3）关于形成“发蓝”的过程，下列说法正确的是…_________A．该生产过程不会产生污染B．反应③生成的四氧化三铁具有抗腐蚀作用C．反应①②③均是氧化还原反应D．反应①②中的氧化剂均为NaNO2（4）当NaOH溶液浓度过大，“发蓝”的厚度会变小，其原因是：．27．（2012•松江区一模）白磷（P4）是一种常见的晶体，可用于制备较纯的磷酸．根据题意回答问题：（1）31g白磷与足量的氧气完全燃烧生成P2O5固体，释放出745.5kJ的热量，请写出白磷燃烧的热化学反应方程式：_________；（2）完成并配平白磷和氯酸溶液反应的化学方程式：_________P4+_________HClO3+_________→_________HCl+_________H3PO4（3）白磷有毒，在实验室可采用CuSO4溶液进行处理，其反应为：11P4+60CuSO4+96H2O→20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4该反应的氧化产物是_________，若有1.1mol P4反应，则有_________mol电子转移．（4）磷的一种化合物叫亚磷酸（H3PO3）．已知：①0.1mol/L H3PO3溶液的pH=1.7；②H3PO3与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐；③H3PO3和碘水反应，碘水棕黄色褪去，再加AgNO3有黄色沉淀生成．关于H3PO3的说法：①强酸；②弱酸；③二元酸；④三元酸；⑤氧化性酸；⑥还原性酸，其中正确的是_________．A．②④⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③⑤28．（2011•新疆一模）在某温度下，向100mL Cu（IO3）2溶液中加入足量的经酸化的KI溶液，发生如下的反应：①KI+Cu（IO3）2+H2SO4﹣﹣I2+H2O+K2SO4+CuSO4②CuSO4+KI﹣﹣CuI↓+I2+K2SO4充分反应后，用0.10mol/L 的Na2S2O3溶液滴定（I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6）．共消耗了52.00mL的Na2S2O3溶液．请完成下列问题：（1）请配平题中的①、②两反应；（2）若要计算原Cu（IO3）2溶液的物质的量浓度，您打算先利用数据_________算出_________的量，再利用_________的相互关系求出Cu（IO3）2的量，进而求得题解．那么请实施您的设想，计算出原Cu（IO3）2溶液的物质的量浓度．29．（2011•上海模拟）氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程．下面是一个发生还原过程的反应式：NO3﹣+4H++3e→NO+2H2O在下列四种物质KMnO4、Na2CO3、KI、Fe2（SO4）3中的一种物质（甲）中滴加少量稀硝酸能使上述还原过程发生．（1）写出并配平该氧化还原反应的化学方程式，标出电子转移的方向和数目：_________（2）上述反应中_________被还原，还原剂是_________．（3）反应生成0.3mol H2O，则转移电子的数目为_________个．（4）若反应后还生成KIO3，且其它物质保持不变，则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比将_________（填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”）．30．（2011•花都区模拟）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：_________SiO2_________C_________N2_________Si3N4_________CO（1）配平上述反应的化学方程式（将化学计量数填在方框内）；（2）该反应的氧化剂是_________，其还原产物是_________；（3）该反应产生标准状况下11.2升CO气体，则电子转移_________摩尔．（4）若有1摩尔焦炭与足量的SiO2、氮气反应，电子转移_________（填大于、等于或小于）2摩尔，理由是_________．氧化还原反应（三）参考答案与试题解析一．选择题（共13小题）1．（2013•上海）已知氧化性Br 2＞Fe 3+．FeBr 2溶液中通入一定量的Cl 2，发生反应的离子方程式为：aFe 2++bBr﹣+cCl 2→dFe 3++eBr 2+fCl ﹣，下列选项中的数字与离子方程式中的a 、b 、c 、d 、e 、f 一一对应，其中不符合反应实际的是（ ） A ． 2 4 3 2 2 6 B ． 0 2 1 0 1 2 C ． 2 0 1 2 0 2 D ． 2 2 2 2 1 4考点： 氧化还原反应方程式的配平． 专题： 氧化还原反应专题．分析： A 、2Fe 2++4Br ﹣+3Cl 2→2Fe 3++2Br 2+6Cl ﹣，氯气足量时可以发生；B 、0Fe 2++2Br ﹣+Cl 2→0Fe 3++Br 2+2Cl ﹣，氧化性Br 2＞Fe 3+，不可能；C 、2Fe 2++0Br ﹣+Cl 2→2Fe 3++0Br 2+2Cl ﹣，氯气不足时，可以发生；D 、2Fe 2++2Br ﹣+2Cl 2→2Fe 3++1Br 2+4Cl ﹣，氯气不足，把亚铁离子氧化成三价铁离子后，再部分氧化溴离子．解答： 解：A 、氯气过量，Br ﹣、Fe 2+都完全被完全氧化，反应方程式为2Fe 2++4Br ﹣+3Cl 2═2Fe 3++2Br 2+6Cl ﹣，故A正确；B 、氧化性Br 2＞Fe 3+，不可能存在Fe 2+、Br 2共存，故B 错误；C 、加入的氯气的物质的量与铁的物质的量1：2时，发生反应 2Fe 2+﹣+Cl 2═2Fe 3++2Cl ﹣，故C 正确；D 、当加入的氯气把Fe 2+完全氧化成Fe 3+，还有部分剩余时，可以发生反应2Fe 2++2Br ﹣+2Cl 2→2Fe 3++1Br 2+4Cl ﹣，故D 正确； 故选B ． 点评： 本题考查氧化还原反应的配平，难度稍大，需要耐心、认真分析． 2．（NH 4）2SO 4在高温下分解，产物是SO 2、H 2O 、N 2和NH 3．在该反应的化学方程式中，化学计量数由小到大的产物分子依次是（ ） A ． S O 2、H 2O 、N 2、NH 3 B ． N 2、SO 2、H 2O 、NH 3 C ． N 2、SO 2、NH 3、H 2O D ． H 2O 、NH 3、SO 2、N 2考点： 氧化还原反应方程式的配平． 专题： 氧化还原反应专题． 分析： 方法一：（NH 4）2SO 4═NH 3+N 2+SO 2+H 2O ，反应中：N ：﹣3→0，化合价变化总数为6，S ：+6→+4，化合价变化数为2，根据化合价升高和降低的总数相等，所以应在SO 2前配3，N 2前配1，根据原子守恒（NH 4）2SO 4前面配3，NH 3前面配4，H 2O 前面配6，最后计算反应前后的O 原子个数相等．方法二：利用待定系数法，令（NH 4）2SO 4系数为1，根据原子守恒，依次配平SO 2前配1，H 2O 前面配2，NH 3前面配，N 2前配，然后各物质系数同时扩大3倍．解答： 解：方法一：对于（NH 4）2SO 4→NH 3+N 2+SO 2+H 2O ，反应中：N ：﹣3→0，化合价变化总数为6，S ：+6→+4，化合价变化数为2，根据化合价升高和降低的总数相等，最小公倍数为6，所以应在SO 2前配3，N 2前配1，根据硫原子守恒（NH 4）2SO 4前面配3，根据氮原子守恒NH 3前面配4，根据氢原子守恒H 2O 前面配6，最后计算反应前后的O 原子个数相等．配平后的化学方程式为：3（NH 4）2SO 44NH 3↑+N 2↑+3SO 2↑+6H 2O ．方法二：利用待定系数法，令（NH 4）2SO 4系数为1，根据硫原子原子守恒SO 2前配1，根据氧原子守恒H 2O前面配2，根据氢原子守恒NH3前面配，根据氮原子守恒N2前配，然后各物质系数同时扩大3倍，3（NH4）2SO44NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O．答案：C．点评：此题实际上是考查化学方程式的配平，难度中等，根据化合价升降、原子守恒配平方程式是关键，分解反应中利用待定系数法结合原子守恒配平比较简单．掌握常见的配平方法．3．将NO3﹣+Zn+OH﹣+H2O→NH3+Zn（OH）42﹣配平后，离子方程式中H2O的系数是（）A．2B．4C．6D．8考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：压轴题；氧化还原反应专题．分析：根据电子守恒、原子守恒及电荷守恒来配平离子方程式，即可确定H2O的系数．解答：解：在NO3﹣+Zn+OH﹣+H2O→NH3+Zn（OH）42﹣中，Zn元素的化合价由0升高到+2价，N元素的化合价由+5降低到﹣3价，由电子守恒可知，Zn的化学计量数为4，NO3﹣的化学计量数为1，则NO3﹣+4Zn+OH﹣+H2O→NH3+4Zn（OH）42﹣，由电荷守恒，则NO3﹣+4Zn+7OH﹣+H2O→NH3+4Zn（OH）42﹣，再由H原子守恒可知，NO3﹣+4Zn+7OH﹣+6H2O═NH3+4Zn（OH）42﹣，即离子方程式中H2O的系数为6，故选C．点评：本题考查离子反应方程式的配平，明确电子守恒、电荷守恒及质量守恒定律是解答的关键．4．（2013•唐山二模）有一个未完成的离子方程式：+XO3﹣+6H+═3X2+3H2O．据此判断下列说法中正确的是（）A．X可能是周期表中第二周期元素B．X元素的原子最外层上有7个电子C．X2是还原产物，H2O是氧化产物D．若生成3mol X2，转移6mol电子考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：氧化还原反应专题．分析：根据离子方程式左右电荷相等，则未知物应含有5个负电荷，根据方程式遵循质量守恒定律可知，如生成3mol X2，则XO3﹣为1mol，未知物为5mol，所以1mol未知物含有1mol负电荷，即X的最低化合价为﹣1价，最X原子核外有7个电子，最高化合价为+7价，以此解答该题．解答：解：根据离子方程式左右电荷相等，则未知物应含有5个负电荷，根据方程式遵循质量守恒定律可知，如生成3mol X2，则XO3﹣为1mol，未知物为5mol，所以1mol未知物含有1mol负电荷，即X的最低化合价为﹣1价，最X原子核外有7个电子，最高化合价为+7价．A．X可为Cl、Br、I等元素，不为第二周期元素，因F无正价，故A错误；B．由以上分析可知，X元素的原子最外电子层上有7个电子，故B正确；C．反应中XO3﹣被还原为X2，X﹣被氧化X2，故X2既是氧化产物又是还原产物，故C错误；D．生成3mol X2，则消耗XO3﹣为1mol．根据化合价代数和为0的原子判断，XO3﹣中X的化合价是+5价，反应后X的化合价为0，若反应消耗1mol XO3﹣，转移电子的物质的量为（5﹣0）mol=5mol，故D错误．故选：B．点评：本题考查原子结构与元素的性质，侧重于离子方程式的书写和推断，题目难度中等，注意从守恒的角度解答，解答本题的关键是正确推断未知物的物质的量和化合价．5．（2010•金华模拟）有如下化学反应：x1NaClO+y1Na2S5+z1NaOH﹣x2Na2SO4+y2NaCl+z2H2O，则下列判断正确的是（）A．x1=8 B．x1=z1C．x1，y1，z1三者之和为偶数D．y1+z1=24考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：氧化还原反应专题．分析：可以根据氧化还原反应中得失电子守恒以及原子守恒来计算、推断．解答：解：根据元素化合价的变化和电子守恒知识，可以知道氯元素化合价共降低2价，5个S的化合价共升高32价，根据最小公倍数是32，所以次氯酸钠的系数是16，氯化钠的系数是16，根据硫元素守恒，所以硫酸钠的前面是5，根据钠元素守恒则氢氧化钠的系数是8，结合氢元素守恒，水前面的系数是4，即16NaClO+Na2S5+8NaOH=5Na2SO4+16NaCl+4H2O．A、根据配平后的反应可以知道x1=16，故A错误；B、根据配平后的反应可以知道x1≠z1，故B错误；C、根据配平后的反应可以知道x1+y1+z1=25，为奇数，故C错误；D、根据配平后的反应可以知道y1+z1=24，故D正确．故选D．点评：本题考查学生电子守恒法配平氧化还原反应方程式的方法，可以根据教材知识来回答，难度不大．6．（2010•宝鸡三模）下列关于反应K2Cr2O7+HCl→KCl+CrCl3+C12+H2O（未配平）的说法正确的是（）A．反应中K2Cr2O7为还原剂，HCl为氧化剂B．方程式配平后，HCl的化学计量数为14C．当0.1molK2Cr2O7参加反应时，反应中转移电子0.3molD．当有0.1molCl2生成时，被还原的HCl为0.2mol考点：氧化还原反应方程式的配平；氧化还原反应的计算．专题：氧化还原反应专题．分析：A、氧化还原反应中得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂．B、氧化还原反应方程式的配平依据是得失电子数相等．C、根据K2Cr2O7与转移电子的关系式计算．D、根据氯气和参加氧化还原反应的HCl的关系式计算．解答：解：A、K2Cr2O7+HCl→KCl+CrCl3+C12+H2O，该反应中，HCl→C12氯元素失电子化合价升高，所以HCl作还原剂；K2Cr2O7→CrCl3铬元素得电子化合价降低，所以K2Cr2O7作氧化剂，故A错误．B、K2Cr2O7+HCl→KCl+CrCl3+C12+H2O，该反应中，一个HCl分子参加氧化还原反应失去1个电子，一个K2Cr2O7参加氧化还原反应得到6个电子，其最小公倍数是6，然后根据各元素的原子守恒进行配平，所以该反应方程式为1K2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+3C12+7H2O，故B正确．C、1K2Cr2O7+14HCl=2KCl+2CrCl3+3C12+7H2O转移电子1mol 6mol0.1mol 0.6mol所以当0.1molK2Cr2O7参加反应时，反应中转移电子0.6mol，故C错误．D、1K2Cr2O7+8HCl+6HCl（被氧化）=2KCl+2CrCl3+3C12+7H2O6mol 3mol0.2mol 0.1mol当有0.1molCl2生成时，被氧化的HCl为0.2mol，故D错误．故选B．点评：本题以氧化还原反应的配平为载体考查了氧化剂和还原剂的判断、反应物和转移电子的关系等知识点，易错选项是D，注意该反应中部分HCl作还原剂，部分只起酸的作用．7．（2013•大连模拟）水热法制备纳米颗粒Y（化合物）的反应为3Fe2++2S2O32﹣+O2+aOH﹣═Y+S4O62﹣+2H2O，下列说法中，不正确的是（）A．a=4B．Y的化学式为Fe2O3C．S2O32﹣是还原剂D．每有1molO2参加反应，转移的电子总数为4mol考点：氧化还原反应方程式的配平；氧化还原反应的电子转移数目计算．专题：氧化还原反应专题．分析：氧化还原反应遵循电荷守恒、电子守恒以及原子守恒，化合价升高元素所在的反应物做氧化剂．解答：解：A、根据氢原子守恒可以知道a=4，故A正确；B、根据电荷守恒，方程式的左边带2个负电荷，所以右边的Y为电中性的，根据铁元素和氧元素守恒，可知Y为Fe3O4，故B错误；C、S2O32﹣中的硫元素化合价升高，是还原剂，故C正确；D、反应中转移的电子总数等于氧元素化合价降低的数目，氧气中的氧元素全部从0价降到﹣2价，共得到1mol×2×（2﹣0）=4mol电子，故D正确．故选B．点评：本题主要考查学生氧化还原反应的有关知识，难度较大．8．（2012•梧州模拟）（2010•湖南岳阳市一中检测）已知单质铁溶于一定浓度的HNO3溶液中反应的离子方程式为：aFe+bNO3﹣+cH+═dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O，化学计量数a～k均为正整数．则它们之间的关系错误的是（）A．c=4g+10h B．a+c=d+f C．2d+3f=3g+8h D．c﹣b=2d+3f考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：氧化还原反应专题．分析：离子反应遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒等，根据各个守恒关系来得出答案．解答：解：化学反应中的电荷守恒是指：反应物所带电荷总数等于生成物所带电荷总数，即﹣b+c=2d+3f，故B错误，D正确，反应中的电子转移的总数相等是指氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数，即化合价升高的总数等于化合价降低的总数，铁单质从0价到﹣+2、+3价，失电子总数为2d+3f，，从硝酸根到一氧化氮和一氧化二氮，一共降3g+8h，所以有关系式：2d+3f=3g+8h，故C正确，综上：依电荷守恒得﹣b+c=2d+3f；依元素守恒得：a=d+f（Fe元素守恒），b=g+2h（N元素守恒）；依得失电子总数相等得：2d+3f=3g+8h，整理得：4g+10h=c，故A正确．故选B．点评：本题是一道关于氧化还原反应的综合题，考查角度广，难度大．9．已知锌与稀硝酸反应的化学方程式为：4Zn+10HNO3=a Zn（NO3）2+b NH4NO3+c H2O则a、b、c分别是（）A．4、1、5 B．4、2、4 C．4、1、3 D．4、3、5考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：氧化还原反应专题．分析：氧化还原反应中，化合价升高数=失去电子的数目=化合价降低数=得电子数=转移电子数，根据原子守恒、电子守恒来配平方程式．解答：解：反应中4Zn化合价升高数为8，所以失去电子的数目为8，根据锌原子守恒，所以a=4，10HNO3化合价降低的只有部分氮元素，生成一个铵根离子，氮元素化合价就从+5价降到﹣3价，一个氮原子得到8个电子，氮原子得电子数也为8，则得失电子数目相等，所b=1，根据氢原子守恒，所以c=3．故选C．点评：本题考查学生氧化还原反应中的综合知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．10．在xR2++yH++O2=mR3++nH2O的离子方程式中，下列判断不正确的是（）A．n=4 B．y=4C．m=4 D．该反应属于氧化还原反应考点：氧化还原反应方程式的配平；氧化还原反应的电子转移数目计算．专题：氧化还原反应专题．分析：有化合价变化的反应是氧化还原反应，反应遵循原子守恒、电荷守恒．解答：解：A、根据氧守恒得到n=2，故A错误；B、根据氢守恒得到y=2n=4，故B正确；C、根据R守恒得到x=m，根据电荷守恒得到2x+y=3m，即2m+4=3m，m=4=y，故C正确；D、R元素的化合价从+2价升高到+3价，有化合价的变化，为氧化还原反应，故D正确．故选A．点评：本题考查学生氧化还原反应中的综合知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．11．已知氧化性Fe3+＞I2．向Fe I2溶液中通入一定量的Cl2，发生反应的离子方程式为：a Fe2++b I﹣+c Cl2→d Fe3++e I2+f Cl﹣．下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应，其中不符合反应实际的是（）A．2，4，3，2，2，6 B．0，2，1，0，1，2 C．2，0，1，2，0，2 D．2，8，5，2，4，10考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：氧化还原反应专题．分析：向FeI2溶液中通入氯气，氯气先和碘离子发生置换反应，然后再和亚铁离子发生反应，根据氯气和FeI2反应的离子方程式确定a、b、c、d、e、f是否符合反应实际；A．2Fe2++4I﹣+3Cl2→2Fe3++2I2+6Cl﹣，氯气足量时可以发生；B．0Fe2++2I﹣+Cl2→0Fe3++I2+2Cl﹣，氧化性Fe3+＞I2，可以发生；C．2Fe2++0I﹣+Cl2→2Fe3++0I2+2Cl﹣，氯气不足时，氯气先和碘离子发生置换反应，不可以发生；D．2Fe2++8I﹣+5Cl2→2Fe3++4I2+10Cl﹣，氯气不足，把碘离子氧化成碘单质，再部分氧化亚铁离子．解答：解：向FeI2溶液中通入氯气，氯气先和碘离子发生置换反应2I﹣+Cl2=2Cl﹣+I2，然后再和亚铁离子发生反应2Fe2++Cl2=Fe3++2Cl﹣；所以在含有n molFeI2的溶液中通入Cl2，有x molCl2发生反应，当≥时，碘离子、二价铁离子全部被氧化；≤1时，只能氧化碘离子；1＜＜时，既氧化全部碘离子，又氧化部分二价铁离子；A．氯气过量，I﹣、Fe2+都完全被完全氧化，反应方程式为2Fe2++4I﹣+3Cl2═2Fe3++2I2+6Cl﹣，故A正确；B．氧化性Fe3+＞I2，碘离子的还原性强于二价铁离子，氯气少量，只能氧化碘离子，0Fe2++2I﹣+Cl2→0Fe3++I2+2Cl﹣，故B正确；C．氧化性Fe3+＞I2，碘离子的还原性强于二价铁离子，氯气少量，只能氧化碘离子，不可以先氧化二价铁离子，故C错误；D．当加入的氯气把I﹣完全氧化成I2，还有部分剩余时，再部分氧化亚铁离子，可以发生反应2Fe2++8I﹣+5Cl2→2Fe3++4I2+10Cl﹣，故D正确；故选C．点评：本题以氯气和碘化亚铁的反应为载体考查了氧化还原反应，明确溶液中离子反应的先后顺序是解本题的关键，题目难度中等．12．在xR2++yH++O2=mR3++nH2O的离子方程式中，对系数m的判断正确的是（）A．m=4 B．m=n C．m=2 D．m=y=3考点：氧化还原反应方程式的配平．专题：氧化还原反应专题．分析： xR2++yH++O2═mR3++nH2O中，由原子守恒可知，x=m，n=2，y=4，由电荷守恒可知，2x+4=3m，所以m=4，该反应中R元素的化合价升高，O元素的化合价降低，以此来解答．解答：解：xR2++yH++O2═mR3++nH2O中，由原子守恒可知，x=m，n=2，y=4，由电荷守恒可知，2x+4=3m，x=m，所以m=4，故选：A．点评：本题考查氧化还原反应，为高考常考考点，注意电荷守恒及原子守恒的应用，侧重基本概念的考查，明确反应中元素的化合价变化即可解答，题目难度不大．13．高铁酸钾是一种理想的绿色水处理剂，工业上可通过如下反应制得：Fe（OH）3+ClO﹣+OH﹣一FeO42﹣+Cl﹣+H2O （未配平），在上述反应中（）A．FeO42﹣是还原产物B．ClO﹣是还原剂C．1molFe（OH）3得到3mol电子D．配平后OH﹣的化学计量数为4考点：氧化还原反应方程式的配平；氧化还原反应的电子转移数目计算．专题：氧化还原反应专题．分析：氧化还原反应中，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，氧化剂对应的产物是还原产物，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物；氧化还原反应中得失电子相等，据此分析解答．解答：解：A、该反应中，反应前后氯元素的化合价由+1价→﹣1价，氯元素得电子化合价降低，所以ClO﹣作氧化剂，还原产物是Cl﹣，FeO42﹣是氧化产物，故A错误．B、该反应中，反应前后氯元素的化合价由+1价→﹣1价，氯元素得电子化合价降低，所以ClO﹣作氧化剂，故B错误．C、该反应中，一个Fe（OH）3生成FeO42﹣，铁元素失去3个电子，所以1molFe（OH）3失去3mol电子，故C错误．D、该反应中，一个Fe（OH）3生成FeO42﹣，铁元素失去3个电子，一个ClO﹣生成Cl﹣得到2个电子，根据得失电子相等，该反应方程式为2Fe（OH）3+3 ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O，故D正确．故选D．点评：本题考查了氧化还原反应中还原剂和氧化剂、氧化产物和还原产物的判断等知识点，难度不大，注意氧化还原反应方程式的配平依据是得失电子相等．二．填空题（共9小题）14．（2008•上海）某反应体系中的物质有：NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O．（1）请将Au2O3之外的反应物与生成物分别填入以下空格并配平．+4Na2S2O3+2H2O=Au2O+2Na2S4O6+4NaOH（2）反应中1mol还原剂失去（填“得到”或“失去”）1mol电子．（3）纺织工业中常用氯气作漂白剂，Na2S2O3可作为漂白后布匹的“脱氯剂”，Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4、NaCl和HCl，则还原剂和氧化剂物质的量之比为1：4．考点：氧化还原反应方程式的配平；氧化还原反应的计算．专题：氧化还原反应专题．分析：（1）Au2O3为反应物，则反应中Au2O3→Au2O，Au的化合价由+3价变为+1价，化合价总共降低2×2=4价，Na2S4O6中硫元素平均化合价为+2.5，Na2S2O3中硫元素平均化合价为+2，所以Na2S2O3为反应物，Na2S4O6为生成物，由于2Na2S2O3→1Na2S4O6，根据钠元素守恒可知NaOH是生成物，由氢元素守恒可知水是反应物，Na2S2O3→Na2S4O6中，S硫元素平均化合价由+2价升高为+2.5价，化合价总共升高4×（2.5﹣2）=2，根据化合价升降相等，可知Au2O3系数为1，Na2S4O6系数为2，根据元素守恒配平其它物质的系数．（2）Na2S2O3→Na2S4O6中，S硫元素平均化合价由+2价升高为+2.5价，Na2S2O3是还原剂，据此计算1molNa2S2O3反应失去的电子物质的量．（3）反应中Na2S2O3→H2SO4，S硫元素平均化合价由+2价升高为+6价，Na2S2O3是还原剂，Cl2→NaCl、。
钛铁矿碳热还原动力学
钛铁矿碳热还原动力学王玉明宝山钢铁股份有限公司，上海２０１９００摘要：利用热重分析法对钛铁矿的碳热还原机理进行了研究。
结果表明，温度是影响钛铁矿还原程度的重要因素，温度升高导致钛铁矿的还原速率加快、还原程度加深。
通过ＸＲＤ、ＳＥＭ及ＥＤＳ等分析手段对碳热还原样品的相变化、化学组成及表面形貌等进行了分析。
分析表明，巴马钛铁矿中高含量杂质阻碍了钛铁矿的还原，主要在于Ｍｎ２＋形成了富集区限制了Ｆｅ２＋的完全还原。
还原样品中的相主要为还原Ｆｅ、金红石、还原金红石、Ｔｉ３Ｏ５和假板钛矿固熔体。
动力学研究表明还原温度是控制反应速率的关键因素。
巴马钛铁矿；金红石；二氧化钛；还原；热重分析；动力学ＴＦ１２Ａ ０２５３ －６０９９（２０１１ ）０５ －００６６ －０３Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ｃａｒｂｏｔｈｅｒｍｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＩｌｍｅｎｉｔｅＷＡＮＧ Ｙｕ－ｍｉｎｇ２０１１－０３－２１国家自然科学基金资助项目（２０３０６０３０）王玉明（１９７７ －），男，江苏南通人，博士，主要研究方向为矿物冶金。
体更＠＠［１］唐昭辉，彭金辉，张世敏，等．钛铁矿的还原技术研究现状［Ｊ］． 钛工业进展，２０１０，２７（２）：９ －１２．＠＠［ ２ ］ Ｌｉ Ｗ Ｂ， Ｙｕａｎ Ｚ Ｆ， Ｘｕ Ｃ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ Ｃａｒｂｏｔｈｅｒｍｉｃ Ｒｅ ｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ［ Ｊ］． Ｊ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓ， Ｉｎｔ， ２００５，１２（４） ：１ －５．＠＠［ ３ ］ Ｗｏｕｔｅｒｌｏｏｄ Ｈ Ｊ． Ｔｈｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｗｉｔｈ Ｃａｒｂｏｎ［ Ｊ ］， Ｊ Ｃｈｅｍ Ｔｅｃｈ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ， １９７９，２９：６０３ －６１８．＠＠［４］邹正光，陈寒元，麦立强．钛铁矿原位碳热还原合成ＴｉＣ／Ｆｅ复 合材料的研究［Ｊ］．硅酸盐学报，２００１，２９（３）：１９９ －２０３．＠＠［ ５ ］ Ｓｕｒｅｓｈ Ｋ Ｇ， Ｒａｊａｋｕｍａｒ Ｖ， Ｇｒｉｅｖｅｓｏｎ Ｐ． Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｗｉｔｈ Ｃａｒｂｏｎ［Ｊ］． Ｍｅｔａｌｌ Ｔｒａｎｓ Ｂ， １９８９， １８Ｂ：７３５ －７４５．＠＠［６］ Ｇｉｏｖｏｎｎｉｄ Ｍ， Ｂｒｕｎｏ Ｂ， Ｇｉｕｓｅｐｐｅ Ｔ． Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｈ２， ＣＨ４， ＮＨ３ ａｎｄ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ ［ Ｊ ］． ＭＰ Ｃｏｎｆ Ｐｒｏｃ， ２００３， ６５４：１１４２ － １１４８．＠＠［ ７ ］ Ｓａｔｃｓｈｉ Ｉ， Ａｕｓｕｓｈｉ Ｋ． Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ Ｏｒｅ ｗｉｔｈ Ｃａｒｂｏｎ Ｍｏｎｏｘｉｄｅ［ Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｔｒａｎｓ， ２００１，４２（７ ）：１３６４－１３７２．＠＠［８］ Ｄａｖｉｄ Ｇ Ｊ． Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ｇａｓｅｏｕｓ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ［Ｊ］． Ｊ Ａｐｐｌ Ｃｈｅｍ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ， １９７５， ２５ ： ５６１ －５８２．＠＠［ ９ ］ Ｅｌ－ｔａｗｉｌ Ｓ Ｚ， Ｍｏｒｓｉ Ｉ Ｍ， Ｆｒａｎｃｉｓ Ａ Ａ． Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ Ｒｅｄｕｃ ｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ Ｏｒｅ［Ｊ］． Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ Ｑ， １９９３，３２（４） ：２８１ －２８８．＠＠［ １０］ Ｍｅｒｋ Ｒ， Ｐｉｃｋｌｅｓ Ｃ Ａ． Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｌｍｅｎｉｔｅ ｂｙ Ｃａｒｂｏｎ Ｍｏｎｏｘｉｄｅ ［Ｊ］． Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ Ｑ， １９８８， ２７（３） ： １７９－１８５．＠＠［１］潘方杰，刘中清．湿法炼锌工艺流程中富集锗的工业实践［Ｊ］． 矿冶工程，２００４（４）：４７ －４９． ＠＠［ ２ ］ ＤｅＳｃｈｅｐｐｅｒ Ａ． Ｌｉｑｕｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｒｍａｎｉｕｍ ｂｙ ＬＩＸ ６３ ［ Ｊ］． Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， １９７６（ １ ） ：２９１ －２９８＠＠［３ ］ Ｃｏｔｅ Ｇ， Ｂａｕｅｒ Ｄ． Ｌｉｑｕｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｒｍａｎｉｕｍ ｗｉｔｈ ｏｘｉｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ［ Ｊ ］． Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， １９８０ （５） ： １４９ － １６０．＠＠［４］ 汤淑芳，赵春雷，蒋新．Ｎ２３５萃取色谱法分离锗的研究［Ｊ］． 有色金属（冶炼部分），２００１（１）：３６ －３８．＠＠［５］周太立，钟祥．全萃取法从锌系统中回收铟、锗、镓［Ｊ］．稀有 金属，１９８０（１）：２２－２３．＠＠［６］谢访友，王 纪．从株洲冶铁厂氧化锌浸出液中萃取分离锗 ［Ｊ］．稀有金属，２０００（１）：３３ － ３６．＠＠［７］ 汤淑芳，周春山，蒋新宇．锗的氧肟酸ＨＧＳ９８萃取分离研究 ［Ｊ］．稀有金属，２０００，７（４）：２４７ －２５０．＠＠［８］林江顺，王海北．一种新镓锗萃取剂的研制和应用［Ｊ］．有色金 属，２００９（２）：８４ －８７．＠＠［９］王吉坤，何蔼平．现代锗冶金［Ｍ］．北京：冶金工业出版社， ２００５．钛铁矿碳热还原动力学作者：王玉明， WANG Yu-ming作者单位：宝山钢铁股份有限公司,上海,201900刊名：矿冶工程英文刊名：Mining and Metallurgical Engineering年，卷(期)：2011,31(5)1.唐昭辉;彭金辉;张世敏钛铁矿的还原技术研究现状[期刊论文]-钛工业进展 2010(02)2.Li W B;Yuan Z F;Xu C Effect of Temperature on Carbothermic Reduction of Ilmenite[期刊论文]-Journal of Iron and Steel Research International 2005(04)3.Wouterlood H J The Reduction of Ilmenite with Carbon 19794.邹正光;陈寒元;麦立强钛铁矿原位碳热还原合成TiC/Fe复合材料的研究[期刊论文]-硅酸盐学报 2001(03)5.Suresh K G;Rajakumar V;Grieveson P The Influence of Weathering on the Reduction of Ilmenite with Carbon 19896.Giovonnid M;Bruno B;Giuseppe T High Temperature Interaction between H2,CH4,NH3 and Ilmenite 20037.Satcshi I;Ausushi K Reduction Kinetics of Natural Ilmenite Ore with Carbon Monoxide[外文期刊] 2001(07)8.David G J Kinetics of Gaseous Reduction of Ilmenite 19759.El-tawil S Z;Morsi I M;Francis A A Kinetics of Solid-state Reduction of Ilmenite Ore 1993(04)10.Merk R;Pickles C A Reduction of Ilmenite by Carbon Monoxide 1988(03)1.胡长松.贾彦忠.梁德兰.张丽肖.王祥臻.李仕超.HU Chang-song.JIA Yan-zhong.LIANG De-lan.ZHANG Li-xiao.WANG Xiang-zhen.LI Shi-chao红土镍矿还原焙烧的机理研究[期刊论文]-中国有色冶金2012,41(1)2.李博.魏永刚.王华.LI Bo.WEI Yong-gang.WANG Hua红土镍矿的固相还原动力学[期刊论文]-过程工程学报2011,11(5)3.黄俭耕钛矿总钛与生产车间成本定量关系统计分析[会议论文]-20104.潘文.赵志星.马泽军.MIN Dong Joon首钢烧结矿还原行为研究[会议论文]-20115.张明德钛铁矿中钛铁的连续测定[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(21)6.中国矿业氧吧之十四金属矿产钛矿[期刊论文]-资源与人居环境2007(11)7.范志荣.郑勇军还原钛铁矿中金属铁的溶样方法[期刊论文]-现代冶金2011,39(3)8.刘林岚皋县官元钛矿地质特征及找矿前景[期刊论文]-硅谷2010(19)9.方宪生金属后起之秀——钛[期刊论文]-发明与创新：中学时代（B）2012(4)10.黄柱成.胡兵.姜涛.彭虎铁精矿氧化球团微波加热煤基直接还原机理研究[会议论文]-2011本文链接：/Periodical_kygc201105018.aspx。
二氧化钛 碳热还原 相转变 金红石 锐钛矿
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钛及其化合物性质(补充))
钛及其化合物性质1、自然界存在：钛在自然界存在丰度0.42%，在所有元素居第10位，我国含量丰富。
钛的主要钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2）。
2、钛单质此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。
钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。
钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。
钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。
制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。
同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用。
钛具有“亲生物“’性。
在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。
因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。
当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。
钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。
但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实】3、钛的冶炼钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。
原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。
工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。
浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 == FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O 为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO4.7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。
钛铁矿碳热还原动力学
矿
冶
工
程
MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING
Vol． 31 №5 October 2011
钛铁矿碳热还原动力学
王玉明
（ 宝山钢铁股份有限公司， 上海 201900 ）
①
摘
要： 利用热重分析法对钛铁矿的碳热还原机理进行了研究。结果表明， 温度是影响钛铁矿还原程度的重要因素， 温度升高导致钛
当还原反应进行 40 min 后 止。 在 1 350 ℃ 和 1 400 ℃ ， 还原程度超过 90% 。
图1
实验装置
2
实验结果与讨论
通过实验过程中的气体检测， 发现还原气体中的
CO 含量超过 99% ， 从而在反应过程中整个样品的质 量损失与氧损失之间的关系能够确定下来 ， 质量损失 百分数 W 可以按下式计算： W = w0 － w t × 100 % w （ 1） 以上实验结果说明， 还原温度低于 1 000 ℃ ， 钛铁 矿的还原反应进行得非常缓慢。当温度超过 1 000 ℃ 时， 明显的还原反应才会发生。 这与早期的研究结果 一致
［1 － 2 ］
1
实验原料及方法
实验中使用的巴马钛铁矿的化学组成如表 1 。 使 市购。 用的还原剂石墨含有 98% 的固定碳，
表1
TiO2
钛铁矿精矿的化学组成（ 质量分数） / %
CaO ZrO2 P S
。
TFe Fe2 O3 Al2 O3 MnO MgO SiO2
在过去的几十年中， 许多科研工作者对钛铁矿的 ［3 － 5 ］ 还原机理和动力学进行过研究。 Wouterlood 等用 Giovannid 等利用 碳物质对钛铁矿进行了还原研究， H2 ，CH4 ，NH3 和 H2 O 对钛铁矿进行还原。 一些研究
微波碳热还原钛铁矿扩试研究
微波碳热还原钛铁矿扩试研究李磊;朱红波;张利波;彭金辉;贾景岩;代林晴【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2015(029)010【摘要】在小试已获得最佳工艺条件的基础上,通过微波推板窑设备,进行微波碳热还原钛铁矿的扩大实验.钛铁矿、复合还原剂、添加剂混合物料依次经过微波推板窑的预热段、加热段、保温段,到达冷却段时,完成还原反应.实验结果表明:碳热还原温度1150℃,还原时间80 min,腔体内微负压条件下,FeTiO3中的氧化铁90％被还原成Fe,TiO2含量提高至60％～65％,TiO2、FeO、C、S、P含量都符合制备焊条药皮原料标准,微波推板窑的利用系数为25.8φ t/(m3·d),采用复合还原剂还原每吨钛铁矿成本可降低184～490元,并且微波推板窑可以实现连续生产.【总页数】4页(P124-127)【作者】李磊;朱红波;张利波;彭金辉;贾景岩;代林晴【作者单位】微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室,昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室(昆明理工大学),昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室,昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室(昆明理工大学),昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室,昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室(昆明理工大学),昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室,昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室(昆明理工大学),昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室,昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室(昆明理工大学),昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室,昆明650093;非常规冶金省部共建教育部重点实验室(昆明理工大学),昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TF19【相关文献】1.微波碳热还原钛铁矿及钛铁分离工艺 [J], 何慧悦;任锐;袁熙志;张昭2.活性炭碳热还原钛铁矿的动力学研究 [J], 苟海鹏;张国华;胡晓军;周国治3.钛铁矿精矿碳热还原制取碳氧化钛(TiCxO1-x)物相演化机理研究 [J], 戴蔚;何春林;郑春慧;韦悦周;李杰;赵健4.微波场下基于Na2CO3大剂量添加直接碳热法还原钛铁矿 [J], 于之刚;肖京武;冷海燕;周国治5.微波场下基于Na_(2)CO_(3)大剂量添加直接碳热法还原钛铁矿 [J], 于之刚;肖京武;冷海燕;周国治因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钛矿石物相分析
世上无难事，只要肯攀登钛矿石物相分析钛矿石物相分析，一般只要求测定最主要的现两种钛矿物，即钛铁矿FeTiO3 和金红石TiO2。
对其他一些含量很少的钛矿物，则不列入物相分析。
钛铁矿和金红石的分离有磷酸法和盐酸氟化钠法。
磷酸法在加热条件下处理试样，使钛铁矿转入溶液，而金红石留在不溶残渣中。
但金红石在浓磷酸中的溶解度随着处理时的温度和时间的增加而增大。
试样在140～150°处理30 分钟，钛铁矿可完全溶解，而金红石亦同时被溶解10%。
因此，磷酸法只适用于含金红石少的矿样。
盐酸氟化钠法能比较好的分离钛铁矿和金红石。
试样在加热情况下处理1.5～2 小时，钛铁矿可全部溶解，而金红石仅溶解1%。
此法适用于一般钛矿物相分析。
钛的则定可采用过氧氢比色法。
当试样中二氧化钛含量高时，用差示比色法，以8 毫克二氧化钛标准溶液作参比，可测定高达16 毫克的二氧化钛。
分析流程为：一、试剂盐酸，8N，取133 毫升盐酸，加入67 毫升水，混匀。
二、分析手续称取0.1～0.5 克试样，置于100 毫升烧杯中。
加入氟化钠0.5 克、8N 盐酸50 毫升，在电热板上加热，并在近沸的温度下保持1.5～2 小时。
加热过程中要不断的搅拌。
1.5～2 小时后，取下冷却。
用致密定量滤纸过滤，滤纸和烧杯用盐酸酸化的热水洗涤，直至滤纸上无铁离子的黄色。
滤液收集于250 毫升烧杯中，用于测定钛铁矿的二氧化钛。
残渣留作测定金红石的二氧化钛。
三、钛铁矿的测定：在上述滤液中加入1∶1 硫酸3～5 毫升，在电热板上加热蒸发至冒烟。
冷却，用水吹洗杯壁，再冒烟一次，以除尽氟离子。
冷却，加入1∶1 硫酸10 毫升，用水洗入100 毫升容量瓶中，以下手续按过氧化氢比色法进行测定。
此为钛铁矿的二氧化钛含量。
钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程
第３４卷第１期重庆大学学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．１２０１１年１月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｎ．２０１１ 文章编号：１０００－５８２Ｘ（２０１１）０１－０６０－０６钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程刘松利１，２，白晨光１，胡 途１，吕学伟１，邱贵宝１（１．重庆大学材料科学与工程学院，重庆４０００４４；２．攀枝花学院材料工程学院，四川攀枝花６１７０００）收稿日期：２０１０－０９－０２基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目（２００７ＣＢ６１３５０３）作者简介：刘松利（１９７２－），男，重庆大学博士研究生，主要从事冶金资源综合利用研究。
白晨光（联系人），男，重庆大学教授，博士生导师，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｂｇｕａｎｇ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
摘 要：采用高温实验炉，在１ ３５０℃，氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验，通过ＴＧ－ＤＳＣ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究。
结果表明，钒钛铁精矿的还原历程依次为Ｆｅ２ＴｉＯ４和Ｆｅ３Ｏ４、３（Ｆｅ３Ｏ４）·Ｆｅ２ＴｉＯ４、Ｆｅ３Ｏ４·Ｆｅ２ＴｉＯ４、Ｆｅ２ＴｉＯ４和ＦｅＯ、Ｆｅ和ＦｅＴｉ２Ｏ５；在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段，钛铁矿与新生成的浮士体发生“钛铁晶石化”，最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石。
关键词：直接还原历程；钒钛铁精矿；球团；矿石 中图分类号：ＴＦ５５２文献标志码：ＡＱｕｉｃｋ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｒｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＬＩＵ Ｓｏｎｇ－ｌｉ １，２，ＢＡＩ Ｃｈｅｎ－ｇｕａｎｇ１，ＨＵ Ｔｕ１，ＬＶ Ｘｕｅ－ｗｅｉ １，ＱＩＵ Ｇｕｉ－ｂａｏ１（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１７０００，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆｕｒｎａｃｅ，ｓｔａｇｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｎ ｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｃａｒｂｏｎ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ ｕｎｄｅｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ １ ３５０℃ａｎｄ ｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｔｉｓｓｕｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ＴＧ－ＤＴＡ，ＸＲＤ，ＳＥＭ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｑｕｉｃｋｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｓ Ｆｅ２ＴｉＯ４ａｎｄＦｅ３Ｏ４，３（Ｆｅ３Ｏ４）·Ｆｅ２ＴｉＯ４，Ｆｅ３Ｏ４·Ｆｅ２ＴｉＯ４，Ｆｅ２ＴｉＯ４ａｎｄ ＦｅＯ，Ｆｅ ａｎｄ ＦｅＴｉ２Ｏ５．Ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｆｌｏａｔ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｉｒｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｎｅｗ ｐｈａｓｅ ｏｆ Ｆｅ２ＴｉＯ４ｉｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｖａｎａｄｉｕｍａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ Ｆｅ ａｎｄ（Ｆｅ，Ｍｇ）Ｔｉ２Ｏ５．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｖａｎａｄｉｕｍ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ；ｐｅｌｌｅｔｓ；ｏｒｅ 钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等元素共生的复合矿，具有较高的综合利用价值。
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黄浦区2024年高中学业等级考模拟测试化学试卷2024年4月(完成试卷时间：60分钟总分：100分)考生注意：1.试卷满分100分，考试时间60分钟。
2.本考试分设试卷和答题纸。
答题前，务必在答题纸上填写学校、姓名、座位号(考号)，并将核对后的条形码贴在指定位置上。
作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.选择类试题中，标注“不定项”的试题，每小题有1~2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不给分，有2个正确选项的，漏选1个给一半分，错选不给分；未特别标注的试题，每小题只有1个正确选项。
相对原子质量：C-12Ti-48Li-7一、烟气净化化石燃料燃烧产生的烟气污染物主要是二氧化硫和氮氧化物。
1．SO2分子的空间结构和分子的极性分别为A．直线形，非极性B．直线形，极性C．角形，非极性D．角形，极性2．可以证明SO2具有漂白性的试剂是A．溴水B．高锰酸钾酸性溶液C．石蕊试液D．品红溶液3．比较N和O第一电离能，并结合核外电子排布相关知识说明原因。
下图是石灰石膏法脱硫的示意图。
烟气在脱硫塔内与脱硫剂(石灰石/生石灰浆液)接触混合，继而与鼓入的空气中的氧气发生化学反应，生成石膏(CaSO4·2H2O)。
脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴后，排至大气。
资料：25℃三种酸的电离常数如下表HCOOH K a=1.80×10-4H2SO3K a1=1.2×10-2K a2=6.2×10-8H2CO3K a1=4.2×10-7K a2=4.8×10-114．烟气进口：。
(填a或b)5．为避免操作不当引起的中间产物CaSO3结垢和堵塞现象，某公司在脱硫剂中加入少量甲酸，效果很好。
写出少量甲酸和CaSO3反应的化学方程式：。
选择性催化还原法(SCR)是指在一定温度和催化剂下，适当通入空气，以氨为还原剂，将氮氧化物转化为无毒气体。
6．以NO为例，当V(NO)：V(O2)=4：1时，写出氨气脱硝反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目。
钛铁矿原位碳热还原合成TiC_Fe复合材料的研究
第29卷第3期硅酸盐学报Vol.29,No.3 2001年6月JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Ju n e,2001钛铁矿原位碳热还原合成TiC/Fe复合材料的研究邹正光,陈寒元,麦立强(桂林工学院材料工程系,广西桂林541004)摘要:以天然矿物钛铁矿(FeTiO3)、C(石墨)为原料,采用原位碳热还原法,实现合成与烧结一体化,真空烧结制备TiC/Fe复合材料,探索了一条低成本合成高性能TiC/Fe复合材料的新途径.对反应的热力学过程进行理论分析和实验研究,分析了产物的结构、组织和性能.研究表明:反应产物主要存在两相,即TiC相和Fe的固溶相,球形的TiC颗粒相被包围在网状结构的Fe及Fe合金粘结相中,TiC颗粒尺寸均匀,大小约2~5L m.M o的加入可以改善金属相对TiC的润湿性.产物中有少量游离碳存在.关键词:钛铁矿;原位合成;碳热还原;碳化钛-铁复合材料;热力学过程中国分类号:T F12文献标识码:A文章编号:0454-5648(2001)03-0199-05RESEARC H ON TiC/Fe C OMPOSITE BY IN_SITU CARBOTHERMICREDUC TION AND SYNTHESIS FROM ILMENITEZou Zhengguang,Chen H any uan,M ai L iq iang(Department of M aterial Eng ineering,Guilin Institute of T echnolo gy,Guilin,Guangx i541004)Abstract:T he main pur pose of the study is to explore a new method to synt hesize advanced T iC/Fe composites w ith relatively low cost.T iC/F e composite w as produced by in_situ carbot hermic reduction and synthesis method from ilmenite,the main raw material. Synthesis and sinter ing were accomplished unitedly in vacuum r esistance fur nace.T he w hole thermodynamics process was analyzed both in theory and by ex periment.T he composition,microstructur e and properties of the products were also ex amined.T he results show that cermet mainly consists of T iC particles and Fe-binder.Spheroidal T iC particles have a nar row size distribution(about 2~5L m)and are enveloped by cont inuous Fe-binder phase.Adding M o can improv e the inter facial bonding between the metal phase and T iC.Some r esidual carbon is found ex isting in the reaction product.Key words:ilmenite;in_situ synthesis;carbot hermic reduction;titanium carbon and iron composite;thermodynamics process复合材料的研究与开发越来越受到世界各国的重视.陶瓷-金属复合材料便是复合材料的典型代表之一.陶瓷-金属复合材料是由一种或多种陶瓷相与金属或合金组成的多相复合材料,既具有金属的塑性和韧性,又有陶瓷的高强度和高弹性模量,是一类非常重要的工程结构材料[1,2].原位合成技术,由于具有简化工艺、降低原料成本及实现特殊收稿日期:2000-08-18.基金项目:国家自然科学基金(50062001),广西自然科学基金(桂科自0007021)和武汉工业大学材料复合新技术国家重点实验室开放基金(第五批)资助项目.作者简介:邹正光(1962~),男,博士,教授.显微结构设计和获得性能优异的材料等多种优点,而成为复合材料的主要制备技术[3].原位合成金属陶瓷复合材料成为当今复合材料研究领域的热点之一,也是今后复合材料发展的一个重要方向[4].TiC/Fe金属陶瓷复合材料成了复合材料的一个新兴的研究领域.用粉末冶金法生成的T iC/Fe 复合材料已商品化,用于制造切削工具和钻探工具Received date:2000-08-18.Biography:Zou Zhengguan(1962)),male,doctor,professor.等[4].作者[5]采取自蔓延高温合成技术(SHS),用T i,C,Fe 粉合成了T iC/Fe 复合材料,并用制备的T iC/Fe 复合粉增强Fe 基材料,取得较好结果.范群成等[6]用SHS 结合QP (快速加压)技术合成T iC/Fe 复合材料.吴军等[7]以铁粉、钛粉和石墨粉为原料,用机械合金法结合热处理制得TiC 弥散强化铁基合金粉末.严有为等[8]采用铸造生铁和钛铁合金为原料,用反应铸造法制备净形原位TiC p /Fe 复合材料.上述研究工作者采用的方法均需分几步进行,即先制备纯金属相、合金相或合成陶瓷硬质相,之后再合成复合材料.这样因合成材料的过程耗能多而成本高,且不可避免陶瓷颗粒表面污染而影响复合材料的性能.本研究探索了一条低成本合成高性能TiC/Fe 复合材料的新途径:以天然矿物钛铁矿(FeT iO 3)为主要原料,实现合成与烧结一体化,一步原位合成复合材料.本工艺避免了颗粒的界面污染,改善了界面的结合性,可获得性能优良的TiC/Fe 复合材料;此外,工艺相对简化,制造成本相对较低,为T iC/Fe 复合材料的生产和开发提供理论依据和实验数据.本研究还对反应过程热力学进行了理论分析和实验研究,分析了产物的结构、组织和性能.1 实 验原料钛铁矿(FeTiO 3质量分数>95%)由广西平桂钛白粉厂提供,其化学成分分析见表1,X 射线衍射物相分析见图1;石墨粒度为30L m.按m (钛铁矿)B m (C)=1B 4配制原料,按料球质量比1B 2加入玛瑙球,采用酒精作为介质,在塑料罐中混料24h,再烘干过180目筛制得混合粉.对混合粉进行差热分析(氩气保护,升温速度10e /min,最高温度为1300e ).将混合粉放入不锈钢模中,在30MPa 压力下得到预制圆块,密实度约为50%.将预制块在SL-7B 型真空电阻炉中实现合成与烧结,用WGJ 型精密光学测温计观测温度,升温速度10b /min,保温时间2h.用X 射线衍射仪(日本X-RAY 型,Co 靶加速电压40kV,电流强度30mA,扫描速度5b /m in)测定产物的物相组成,在扫描电镜(日本SX-40型,加速电压30kV,分辨率6nm)上进行颗粒分布及形貌观察,在万分之一天平上用Archimedes 法测密度Q ,硬度在HRS-150数显洛氏硬度仪上测量.表1 钛铁矿化学成分分析Table 1 C omposition of ilmeniteCompositionTiO 2FeOFe 2O 3P 2O 5SiO 2Loss Others Content w /%50.1337.519.040.072 1.240.841.168图1 原物料的X 射线衍射分析Fig.1 XRD pattern of r aw material2 结果与讨论2.1反应过程热力学分析2.1.1 热力学计算 由钛铁矿(FeT iO 3)碳热还原合成TiC/Fe 复合材料的反应如下:1/4FeTiO 3+C 1/4TiC+1/4Fe+3/4CO (1)其中:FeTiO 3是一种复合氧化物,其还原过程是一个复杂的过程.由于原料的组成和反应过程温度的变化,该体系中存在一系列的中间反应,根据热力学分析,体系中有可能发生的反应主要有FeTiO 3+CFe+TiO 2+CO(2)3/4FeTiO 3+C 3/4Fe+1/4T i 3O 5+CO (3)2/3FeTiO 3+C 2/3Fe+1/3T i 2O 3+CO (4)1/2FeTiO 3+C 1/2Fe+1/2TiO+CO(5)1/3FeT iO 3+C1/3Fe+1/3T i+CO(6)根据上述反应(1)至(6)计算出在不同温度下的标准自由能($G 0)变化,各式反应$G 0的变化与温度(T )的关系示于图2.反应(1)至反应(6)均为吸热反应,随着温度的升高,各反应的$G 0值越负.对于反应(6),在现行工艺条件下,可认为难于发生,即难于在还原过程中得到金属钛[9].反应(1)至(5)各自开始反应的温度依次为1440,1200,1240,1275,1430K.然而,这是按各反应式单独进行反应时考虑的.实际上,还原过程是多种反应在同一体系中同时进行,在一定温度下,还原剂碳足够时,Ti x O y 将进一步还原成更低价氧化物至#200#硅 酸 盐 学 报 2001年生成T iC.实践中[9],控制一定的配碳量,在一定温度下,可使反应按所需的产物Ti x O y 进行.因此,在温度及还原剂碳足够满足条件时,FeTiO 3还原生成TiC 的实质是FeT iO 3先被还原成中间产物T i x O y ,然后再进一步被还原生成TiC.图2 反应的标准自由能$G 0与温度T 的关系Fig.2 Relationship betw een standard free ener gy $G 0andtemper ature T2.1.2 差热分析(DTA)及产物物相(XRD)分析图3为混合粉按反应式(1)组成配制原料的差热分析结果,升温速度10e /m in,采用氩气保护,最高温度为1300e .由DTA 曲线知在156e 有一吸热谷,是排除系统中的吸附水;从965e 出现一较宽的吸热谷,还原反应开始进行;1114,1156,1252e 分别有一些强的吸热谷,即随着温度的升高,系统中进行了一系列的吸热还原反应.FeTiO 3中的氧被一步一步地还原出来,首先生成一系列中间产物Ti x O y ,到还原反应结束,最终生成TiC.图3 差热分析结果F ig.3 DT A analysis result结合产物的XRD 分析(见图4),在1200e 时,反应可能得到的产物是TiO 2,T i 2O 3,FeO,A -Fe 等,这与上述分析结果相符合;当温度升高到1300e 及1450e 时,反应生成的最终产物物相只有TiC 和A -Fe 粒子,表明到1300e 时,还原反应已基本进行完毕.但是对比1300e 和1450e 产物中的衍射图谱特征可知,1450e 时的的衍射线均较1300e 偏低角度方向一些,d 值偏大了一些.由d 的值大小与缺位的关系[5]可知,1300e 时d 值较小是由于C 不足造成的,即在1300e 时先形成富Ti 缺C 的TiC x ,然后TiC x 继续与C 反应形成TiC.这同时也说明1450e 较1300e 时产物中游离碳含量少.图4 产物的XRD 图Fig.4 XR D patter ns of product由图4产物的XRD 图可知产物中含有一定量的石墨,分析其原因是:一方面,本实验采用的配比m (钛铁矿)B m (C)=1B 4,而原料钛铁矿中含有一定的P 和SiO 2等杂质,以TiO 2计算钛铁矿中的FeTiO 3质量分数约为95%,且合成的T iC x 是一种贫碳结构,x 在0.47~0.98中变化[5],对反应方程式(1),C 过量;另一方面,钛铁矿中的FeO 含量均少于理论组成47.34%,部分铁以Fe 2O 3形式存在[9],在还原过程中,Fe 2O 3按1/3Fe 2O 3+C =2/3Fe +CO 式,在较低的温度下(<1200K ),FeTiO 3开始反应前,被还原成金属铁,需要消耗稍多一些的还原剂C.综合以上两方面原因,用化学成分分析法,分析两种配比即m (钛铁矿)B m (C)=1B 4(样品1)和m (钛铁矿)B m (C )=1B#201# 第29卷第3期 邹正光等:钛铁矿原位碳热还原合成T iC/Fe 复合材料的研究3.95(样品2)中的游离碳质量分数,得到样品1中为2.53%,样品2中为2.01%.这样,在保证反应进行完全的前提下,通过调整原料配比,可以减少产物中游离碳的含量,从而提高复合材料的性能.根椐以上热力学分析,在Ti-O-Fe-C体系中,热力学上最稳定的化合物是T iC,Ti x O y作为反应的中间产物存在于反应的某一阶段,但充分反应后,它们终将消失而被生成的TiC所取代.2.2显微组织特性图5为TiC/Fe复合材料的断口SEM图.从图中可以看出原位合成的TiC颗粒多为球形,大小均匀,尺寸为2~5L m.T iC颗粒尺寸除与反应温度有关外,也与金属含量有关.一般认为,金属含量越高,颗粒尺寸越小[2].本实验中,原位生成的金属相Fe的理论质量分数达48.25%,大量熔融的金属相阻碍了TiC粒子的聚集长大,因而获得了微细的T iC颗粒.由图可见,断口主要由沿晶断裂及陶瓷相从金属相界面拉脱而产生的韧窝,局部可见少数大颗粒陶瓷相产生的穿晶解理断裂.另外,合成产物中看不到大尺寸孔洞,但T iC颗粒之间、TiC 与Fe颗粒之间还存在少量微孔缺陷.其原因主要是:(1)TiC与Fe的润湿性不佳(在1550e,真空介质T iC对Fe的润湿角为41b)[1],容易在晶面处形成微孔;(2)材料在首先进行的还原反应中生成的CO气体来不及完全排出而被密封在能量较低的晶界或相界面处.文献[10]报道Mo的固溶有利于提高粘接相的抗氧化性和高温强度,同时改善对TiC的润湿性.图5a为没有加Mo的TiC/Fe微观结构图,图5b 为加入了质量分数为5%Mo的TiC/(Fe,Mo)微观结构图.由图可以明显地观察到,Mo的加入改善了金属相对TiC的润湿性,即Fe,M o能够均匀的包覆于T iC颗粒上,形成一层包覆层,从而使金属相与TiC粒子之间形成良好的结合.2.3产物性能分析图6表示真空烧结时,不同烧结温度下产物的硬度及相对密度的变化情况.由图可知,在1450e时,相对密度较低,硬度也低,这是因为在此温度下,产物尚未完全烧结.烧结温度在1500~ 1600e之间,相对密度都在90%以上,硬度值升高.即随烧结温度的升高,产物的硬度和相对密度稍有提高.另外,已得出实验结果表明,在原料中加入质量分数为7%的M o,在1550e下烧结,保温2h,产物的相对密度为98.40%,HRA=82.8.因此,利用原位碳热还原法,以天然矿物钛铁矿(FeTiO3)和石墨为原料,通过优化合成工艺,可以制备出性能优良的T iC/Fe复合材料.图5产物的SEM图Fig.5SEM photographs of products图6产物的硬度及相对密度Fig.6Hardness and relative density of product3结论(1)利用原位碳热还原法,以天然矿物钛铁矿(FeTiO3)和石墨为原料,实现合成与烧结一体化,真空烧结制备了TiC/Fe复合材料,探索了一条低#202#硅酸盐学报2001年成本合成高性能T iC/Fe 复合材料的新途径.(2)采用m (钛铁矿)B m (C)=1B 4配制原料,在965e 时反应开始进行,随着温度的升高,进行了一系列的吸热还原反应,伴随有一系列的中间产物Ti x O y 生成;当温度达到1300e 以上,最终还原反应产物为TiC 和Fe.调节原料配比可以减少产物中游离碳的含量.(3)加入Mo 时,可改善金属相与TiC 之间的润湿性.烧结温度在1500~1600e 之间,随烧结温度的升高,产物的硬度和相对密度稍有提高.参考文献:[1] 李荣久主编(Li Rongji u ed).陶瓷金属复合材料(Ceramic-M etal Composite)[M ].北京:冶金工业出版社(Beijing:M eta-l lurgy Indus try Press),1995.12)233.[2] 梅炳初(M ei Bingchu ).自蔓延高温合成-熔铸法(SHS -M elting)原位复合制备TiC/Ni 3Al 基复合材料的研究[D].武汉:武汉工业大学(Wuhan:Wuhan Univ Techn ),1995.1)39.[3] 张国军,金宗哲,岳雪梅,等(Zhang Guojun,e t al ).材料的原位合成技术[J].材料导报(M ater Rev),1997,11(1):1) 4.[4] 王一三,张欣苑,李凤春,等(W ang Yisan,et al ).反应铸造生成Fe-TiC 梯度表面复合材料的研究[J ].热加工工艺(H eat Fabrication T echnology),1999,4:13)17.[5] 邹正光(Zou Zhengguang).TiC/Fe 的自蔓延高温合成过程、机理及应用研究[D].武汉:武汉工业大学(W uhan:Wuhan Univ Techn),1998.[6] 范群成,柴惠芬,方学华,等(Fan Quncheng,et al ).TiC/Fe属陶瓷的自蔓延高温合成[J].西安交通大学学报(J Xi c an Jiaotong Un i v),1994,28(7):123)127.[7] 吴 军,王成国,孙康宁,等(W u Jun,et al ).T iC 弥散强化铁基合金粉末的研究[J].金属热处理学报(Journal of M etal H ot T reatment),1996,17(4):57)60.[8] 严有为,威伯康,林汉同,等(Yan Youw ei,et al ).化学成分对原位T i C p /Fe 复合材料组成和性能的影响[J].中国有色金属学报(The Chinese Journal of Nonferrous M etal s ),1999,19(2):225)230.[9] 马惠娟主编(M a Huijuan ed).钛冶金学(Titanium M etallurgy)[M ].北京:冶金工业出版社(Beijing:M etallurgy Industry Press),1982.23)36.[10] 王零森编著(Wang Lingsen ed).特种陶瓷(Speci al Ceramics )[M ].长沙:中南工业大学出版社(Changsha:Central S outh U -niversity of Technology Press),1994.500)503.x x x x x x x x x x重 要 消 息为进一步促进5硅酸盐学报6的国际化,根据第四届5硅酸盐学报6编委会第二次会议的精神,5硅酸盐学报6从2001年第3期开始,将刊出少量全文为英文的文章,希望广大作者和读者周知并予以支持。
钛精矿固相还原研究现状概述
钛精矿固相还原研究现状概述刘利;黄润;刘鹏胜;钱星;张金柱【摘要】攀枝花拥有丰富的钛资源,但由于其属于岩矿型的钛铁矿,亚铁含量高,结构致密,且杂质含量高,制约了其高效利用.钛精矿固相还原过程对渣铁的有效分离起着巨大的作用.因此,从钛精矿固相还原的热力学、还原过程物相变化和还原动力学方面进行综述,并进行比较.【期刊名称】《四川冶金》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】8页(P1-8)【关键词】钛精矿;固相还原;物相;动力学【作者】刘利;黄润;刘鹏胜;钱星;张金柱【作者单位】贵州大学材料与冶金学院;贵州省冶金工程与过程节能重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学材料与冶金学院;贵州大学材料与冶金学院;贵州大学材料与冶金学院【正文语种】中文【中图分类】TF637由于目前水平及研究应用状况的影响,电炉冶炼钛渣-熔融分离技术成为了钛精矿制取富钛料的主要技术手段,但钛精矿固相还原是钛精矿还原过程中的重要阶段。
由此可知,对于以还原法作为技术手段的钛精矿制取富钛料的现行工艺革新以及新工艺开发来说,研究钛精矿固相还原具有重要的意义。
攀枝花钛精矿属于岩矿型的钛铁矿,亚铁含量高,结构致密,且杂质含量高(MgO+CaO＞6%),所以其固态还原过程较其他金属氧化物困难。
近年来许多学者针对钛精矿的还原进行了大量研究。
以下将从钛精矿固相还原的热力学、钛精矿还原过程物相变化和还原动力学方面进行综述。
攀枝花钛精矿是一种多组分复杂固溶体,它的物相是以偏钛酸铁(FeTiO3)为主,还含有磁铁矿、镁橄榄石和钛尖晶石等。
到目前为止,在钛精矿还原反应的热力学研究中,为简化起见,一般将钛铁矿均看作FeTiO3,同时忽略了还原反应过程中各组分的固溶效应以及碳的气化作用对整个还原过程所产生的化学耦合作用。
表1是莫畏[1]和邓国珠[2]等编的《钛冶金》中给出C和CO还原钛精矿可能发生的化学反应和反应的△G0-T关系式及在标准状态下其反应开始发生的温度。
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7 结论
(1)本实验提出AD 复合脱硫剂中铝的相分析,
其方法原理正确,操作简单、易掌握、实用性强,已用
于攀钢的科研和生产,其分析结果完全满足要求。
(2)本实验利用MAl 与Fe 3+发生反应生成的
Fe 2+也进入溶液中,避免了因置换反应生成纯金属
包裹在试样表面(2Al+3Cu 2+=2Al 3++3Cu ),使反应不充分的缺点。
(3)本方法通过加入一定浓度的硝酸有效地抑制了试样中CaO 和CaC 2与水反应产生的碱性及三氯化铁的水解问题,使AD 复合脱硫剂中铝的相分析得以实施。
参考文献: 1 盖春平,耿家奎.选择性提取渣中金属铝 J .冶金分析,1992.12(5):56
2 孔晓玲,李国亮.土壤中游离态铝的分析 J .土壤,1993.25(1):38
3 陈际达,徐 溢,等.铝渣中铝的价态分析[J].冶金分析,1998.18(1):21
4 周 峰,郑 桢,等译.物相分析方法[M ].北京:冶金工业出版社,1982:7~13
编辑 申秀萍
收稿日期:1999-08-20
钛铁矿(FeTiO 3)和金红石(TiO 2)的碳热还原
钛铁矿和金红石的碳热还原,对于用Becher 法生产人造金红石和碳化钛、氮化钛,在工业生产上具有重要意义。
而价态不同的混合钛氧化物对于生产催化剂、生物涂层、耐磨表面、导电陶瓷以及电极材料,越来越重要。
因此,需要探索大规模生产混合钛氧化物的低成本工艺流程。
澳大利亚的研究人员应用稳态和动态热技术以及X 射线衍射法研究了钛铁矿的碳热还原机理和热过程对钛铁矿、金红石碳热还原至混合价态钛氧化物和碳化钛的影响。
对钛铁矿系统,用酸浸工艺评价了铁、钛的分离。
试验用的金红石是颜料生产厂提供的,T iO 2含量大于99%,粒度为0 2~0 3 m,这种金红石含有少量(大约1 5%)的锐钛矿。
钛铁矿和杂质含量小于5%,所用碳原料的碳含量大于99 5%。
根据化学反应,钛铁矿与碳的摩尔比采用1 4,金红石与碳的摩尔比为1 3。
利用试验室磨矿机,在真空和室温条件下,球磨200h,使试样均匀。
在干燥、通氩条件下,以2 min 的速度,利用热解重量分析设备,将磨过的粉料加热至1500 。
然后在室温下,对用钛铁矿制备的加热粉料,用3%HCL 浸取24h 。
用原子吸收光谱分析得到的溶液中的铁和钛。
通过试验,得到如下结果:
(1)对粉料产物的X 射线衍射分析表明,对于钛铁矿和金红石,达到1500 以后,存在的主要钛相是碳化钛。
对于钛铁矿试样,还存在元素铁。
(2)用钛铁矿制备的粉料,在1400 加热1h 。
在600 时,没有明显反应,仅存在钛铁矿;在700 时,钛铁矿开始还原,形成了金红石和元素铁;在800 ,钛铁矿的还原已达到完全。
(3)磨过的钛铁矿的铁和钛的浸出率是,在800 加热后,铁的溶解为90%,然后增加,在1000 加热后,几乎完全溶解。
因此,可以预料,酸浸可以去除系统中的铁。
X 射线衍射数据和不存在任何磁性相,也证实了去除了铁,当T iC 和铁的存在温度高于1200 时,可使铁和钛最大限度地分开。
(4)从工业生产的观点,在加热前研磨粉料有一些优点。
由于碳和钛铁矿充分混合,反应速度会加快。
磨矿的数学模型表明,振动磨矿可以取得与球磨相同的效果,但大约快1000倍。
采用搅拌磨矿时,还可以进一步缩短时间。
采用振动磨矿10min 就可以取得球磨100h 所取得的工艺,从而使形成中间钛氧化物的方法更具有吸引力。
由以上的研究结果可得出如下结论:
(1)钛铁矿的还原,最初是还原成元素铁和金红石,接着是纯金红石的还原,将产生一系列氧逐渐减少的相(一般表达式为T i n O 2n-1),直至形成非常稳定的T i 3O 5。
(2)钛铁矿中的铁可以促进T i 2O 3的进一步还原,这是由于碳溶解在铁中,增进了碳向氧化物表面的传递而得到的。
(3)在800 或高于800 时,还原后酸浸,可使90%以上的铁溶解,而溶解的钛不到2%,从而可以使形成的中间钛氧化物直接与钛铁矿分离。
(郭新春 供稿) 63 第1期 杨 平等:AD 复合脱硫剂中铝的相分析。