1、金属材料 复合材料武德合金是用50%铋(Bi)、25%铅(Pb)、12.5%锡(Sn)和12.5%镉(Cd)制成的。它的熔点是70 ,比所有标准条件下为固态的金属熔点都低。把武德合金制成的保险丝安装在电闸盒中,如果电路中发生短路或超载,电流过大,导线便会发热,当温度升高到70 时,保险丝熔断,保护电器设备,防止火灾发生。为了纪念西班牙人武德,人们将这种特殊的合金命名为武德合金。钢中加入微量铋,可改善钢的加工性能,可锻铸铁加入微量铋,能使可锻铸铁具备类似不锈钢的性能。问题1.铋的还原熔炼:原理是Bi2O3与还原剂煤粉在高温下发生反应,写出发生反应的化学方程式。(素养角度宏观辨识与微观探析)提示:
2、2Bi2O3+3C4Bi+3CO2问题2.铋的置换熔炼:原理是Bi2S3加置换剂铁屑在高温下置换,写出发生反应的化学方程式。(素养角度证据推理与模型认知)提示:Bi2S3+3Fe2Bi+3FeS问题3.含+4价的铅元素的化合物有强氧化性,PbO2的氧化性比Cl2的氧化性还强,在实验室中也可用PbO2和浓盐酸反应制取Cl2,发生反应的化学方程式为_。(素养角度证据推理与模型认知)提示:PbO2+4HClPbCl2+ Cl2+2H2O1.二氧化铅是一种棕黑色的结晶或粉末,不溶于水和醇,溶于乙酸和氢氧化钠,经过加热会分解。常用于染料、火柴、焰火及合成橡胶的制造和高氯酸钾(KClO4)的生产、高压避雷
3、器的制造以及用作硫化橡胶(如耐溶剂的聚硫橡胶)的硫化剂。PbO2是一种两性氧化物,写出PbO2和NaOH浓溶液反应的离子方程式_。答案:PbO2+2OH-Pb+H2O2.四氯化钛(TiCl4)是制取海绵钛和氯化法钛白的主要原料,用于制造颜料和钛有机化合物以及国防上用的烟幕剂,同时也是溶解合成树脂、橡胶、塑料等多种有机物的良好溶剂以及制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:回答下列问题:(1)往中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:2Fe3+Fe3Fe2+2TiO2+(无色)+Fe+4H
4、+2Ti3+(紫色)+Fe2+2H2OTi3+(紫色)+Fe3+H2OTiO2+(无色)+Fe2+2H+加入铁屑的作用是_。(2)在工艺过程中需要控制条件以形成TiO2nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在_范围。(3)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是_(只要求写出一项)。(4)依据表格信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用_的方法。TiCl4SiCl4熔点/-25.0-68.8沸点/136.457.6【解析】(1)从图中可以看出,对进行处理的目的是得到富含TiO2+的溶液和绿矾(FeSO47H2O),所以加入铁粉的目的是将Fe3+还原为Fe2+,同时将部分TiO2+还原成Ti3+,以防止Fe2+被氧化成Fe3+。(2)胶体的分散质微粒直径大小在1100 nm之间。(3)该反应产生废渣、废液和废气,不符合绿色化学的零排放要求。(4)TiCl4和SiCl4的沸点相差较大,可以用蒸馏的方法将二者分离。答案:(1)使Fe3+还原为Fe2+,生成Ti3+保护Fe2+不被氧化(2)1100 nm(3)产生三废(4)蒸馏或精馏
