跟踪检测二十八题型研究无机化工流程题解题指导Word文档下载推荐.docx
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(1)调节pH步骤中,溶液pH的调节范围是____________。
(2)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是________、________。
(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式:
_______________________。
(4)酸浸过程中,1molNiS失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。
写出该反应的化学方程式:
_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)沉镍过程中,若c(Ni2+)=2.0mol·
L-1,欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全
[c(Ni2+)≤10-5mol·
L-1],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为________g。
(保留小数点后1位有效数字)
(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。
酸浸的最佳温度与时间分别为________℃、________min。
解析:
(1)~(3)制取醋酸镍的工艺流程可解读为将含镍废料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3进行酸浸,过滤后得到主要含Ni2+、Al3+、Fe3+(还可能含少量Fe2+、Ca2+)的溶液和主要含SiO2、CaSO4的滤渣,弃去滤渣,向滤液中加入H2O2将可能含有的Fe2+氧化为
Fe3+,调节溶液pH为5.0≤pH<6.7,使Al3+、Fe3+转化为氢氧化物沉淀,再通过过滤除去,向过滤所得的滤液1中加入NH4F除去滤液中的Ca2+,过滤后向滤液2中加入Na2CO3使Ni2+沉淀为NiCO3,过滤后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸镍,再进一步蒸发、结晶、洗涤得到醋酸镍产品。
(4)由题意知,酸浸时1molNiS失去6mol电子,S2-被氧化为SO2,硝酸被还原为NO,根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。
(5)Ni2+沉淀完全时溶液中c(CO
)=
=
=0.96mol·
L-1,故需要加入Na2CO3的质量最少为[0.96mol·
L-1×
0.1L+(2.0mol·
L-1-10-5mol·
L-1)×
0.1L]×
106g·
mol-1≈31.4g。
答案:
(1)5.0≤pH<6.7
(2)SiO2、CaSO4 CaF2
(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(4)NiS+H2SO4+2HNO3===NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O (5)31.4 (6)70 120
2.电石广泛应用于生产PVC、维尼纶等,电石与水反应所得残渣——电石渣,主要含Ca(OH)2、CaCO3及少量其他杂质。
某工业电石渣的几种回收利用流程如下:
几种物质在水中的溶解度曲线如图所示。
回答下列问题:
(1)常温氯化
①反应的化学方程式是__________________________________________________
②为提高Cl2转化为Ca(ClO)2的转化率,可行的措施有________(填字母)。
A.加热升高温度
B.适当减缓通入Cl2的速率
C.充分搅拌浆料
D.加水使Ca(OH)2完全溶解
③电石渣中的有害杂质CN-与ClO-反应转化为两种无害的气体,每转化1molCN-至少需要消耗氧化剂ClO-________mol。
(2)75℃氯化
①生成氯酸钙中氯的化合价为________,氯化完成后过滤,滤渣的主要成分为____________________________________________________________(填化学式)。
②氯酸钙能与KCl反应转化为氯酸钾的原因是_________________________________
(3)有机反应
首先生成氯代乙醇,其结构简式为____________,氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷。
总反应的化学方程式是__________________________________________________。
(1)①常温氯化,Cl2与Ca(OH)2发生反应得到漂白液。
②加热升高温度,Ca(OH)2的溶解度降低,则Cl2的转化率也降低,A项不符合题意;
适当减缓通入Cl2的速率,等效于增大Ca(OH)2的浓度,Cl2的转化率增大,B项符合题意;
充分搅拌浆料,能使反应完全,Cl2的转化率增大,C项符合题意;
加水使Ca(OH)2完全溶解,不能改变Cl2的转化率,D项不符合题意。
③根据题意,CN-与ClO-反应转化为CO2和N2,CN-中C、N分别为+2价、-3价,1molCN-失去5mol电子,而ClO-转化为Cl-,1molClO-得到2mol电子,根据得失电子守恒,则每转化1molCN-至少需要消耗氧化剂ClO-2.5mol。
(2)①Ca(ClO3)2中Cl的化合价为+5价。
氯化完成后过滤,得到的滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。
②根据题图知,75℃时氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多,故氯酸钙与KCl能发生反应:
Ca(ClO3)2+2KCl
CaCl2+2KClO3↓。
(3)氯代乙醇为氯原子取代乙醇分子中乙基上的氢原子,根据“氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷”,则氯原子应取代甲基上的氢原子,故氯代乙醇的结构简式为ClCH2CH2OH,总反应的化学方程式为CH2===CH2+Cl2+Ca(OH)2―→
+CaCl2+H2O。
(1)①2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O ②BC ③2.5
(2)①+5 CaCO3、Ca(OH)2 ②75℃时,氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多
(3)ClCH2CH2OH CH2===CH2+Cl2+Ca(OH)2―→
+CaCl2+H2O
3.实验室用卤块(主要成分为MgCl2·
6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质)制备少量Mg(ClO3)2·
6H2O的流程如图:
已知:
①四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示:
②室温时一些物质的Ksp如表所示:
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Mg(OH)2
Ksp
8.0×
10-18
10-38
1.8×
10-11
③Mg(ClO3)2有较强的氧化性,其还原产物是Cl-。
(1)H2O2的电子式为________________。
(2)滤渣的成分是________________(填化学式)。
(3)经测定,D中铁离子的浓度为1×
10-5mol·
L-1,则x为________(已知:
lg5≈0.7)。
(4)D中所发生的化学反应方程式为_______________________________________
________________________,框图中由D→……→制Mg(ClO3)2·
6H2O晶体的实验步骤依次为①加热蒸发;
②____________(请补充);
③冷却结晶;
④过滤洗涤。
(1)H2O2属于共价化合物,电子式为
。
(2)卤块中的Fe2+被双氧水氧化生成Fe3+,加入适量的BaCl2溶液可以使SO
沉淀,加入MgO调节溶液的pH,根据氢氧化物的溶度积常数可知,可使Fe3+沉淀,因此滤渣中含有Fe(OH)3、BaSO4。
(3)经测定,D中Fe3+的浓度为1×
L-1,c(OH-)=
mol·
L-1=2×
10-11mol·
L-1,则c(H+)=5×
10-4mol·
L-1,pH=-lgc(H+)≈3.3。
(4)根据溶解度曲线,D中NaClO3与MgCl2反应生成Mg(ClO3)2和NaCl沉淀,化学反应方程式为2NaClO3+MgCl2===2NaCl↓+Mg(ClO3)2,Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化较大,由Mg(ClO3)2溶液制Mg(ClO3)2·
②趁热过滤;
(1)
(2)Fe(OH)3、BaSO4 (3)3.3
(4)2NaClO3+MgCl2===2NaCl↓+Mg(ClO3)2 趁热过滤
4.氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。
以钡矿粉(主要成分为BaCO3,含有SiO2、Fe2+、Mg2+等杂质)为原料制备氟化钡的流程如下:
常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。
(1)滤渣A的化学式为____________________。
(2)滤液1加H2O2氧化的过程中主要反应的离子方程式为_______________________。
(3)加20%NaOH溶液调节pH=12.5,得到滤渣C的主要成分是________________。
(4)滤液3加入盐酸酸化后再经______、冷却结晶、______、洗涤、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·
2H2O。
(5)常温下,用BaCl2·
2H2O配制成0.2mol·
L-1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应,可得到氟化钡沉淀。
请写出该反应的离子方程式:
________________________。
已知Ksp(BaF2)=1.84×
10-7,当钡离子完全沉淀时(即钡离子浓度≤10-5mol·
L-1),溶液中氟离子浓度至少是__________mol·
L-1。
(结果保留三位有效数字,已知
=1.36)
(6)已知:
Ksp(BaCO3)=2.58×
10-9,Ksp(BaSO4)=1.07×
10-10。
将氯化钡溶液滴入等物质的量浓度的硫酸钠和碳酸钠的混合溶液中,当BaCO3开始沉淀时,溶液中
=________。
(结果保留三位有效数字)
(1)钡矿粉中SiO2与盐酸不反应,故滤渣A为SiO2。
(2)滤液1加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。
(3)根据已知信息及流程图可知,加H2O2、调pH,得到的滤渣B为Fe(OH)3,加20%NaOH溶液调节pH=12.5,得到的滤渣C为Mg(OH)2。
(4)滤液3加盐酸酸化后得到BaCl2和HCl的混合溶液,由该溶液得到BaCl2·
2H2O的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、真空干燥等。
(5)根据Ksp(BaF2)=c(Ba2+)·
c2(F-),当Ba2+完全沉淀时,至少需要的c(F-)=
=
L-1=0.136mol·
(6)Ksp(BaSO4)<
Ksp(BaCO3),则加入氯化钡溶液时,SO
先沉淀,当BaCO3开始沉淀时,溶液中
≈24.1。
(1)SiO2
(2)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
(3)Mg(OH)2 (4)加热浓缩 过滤
(5)Ba2++2F-===BaF2↓ 0.136 (6)24.1
5.磷化氢(PH3)是一种剧毒气体,是最常用的高效熏蒸杀虫剂,也是一种电子工业原料。
(1)在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂,遇水蒸气放出PH3气体,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)利用反应PH3+3HgCl2===P(HgCl)3+3HCl,可准确测定微量的PH3。
①HgCl2溶液几乎不导电,说明HgCl2属于____________(填“共价”或“离子”)化合物。
②通过测定溶液________变化,可测定一定体积空气中PH3的浓度。
(3)PH3的一种工业制法涉及的物质转化关系如图所示:
①亚磷酸属于________元酸。
②当反应Ⅰ生成的n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)=3∶1时,参加反应的n(P4)∶n(NaOH)=____________________。
(4)一种用于处理PH3废气的吸收剂成分为次氯酸钙80%、锯木屑(疏松剂)15%、活性炭2.5%、滑石粉(防结块)2.5%。
①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4的化学方程式为____________________________
②空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程,其原因可能是
(5)从(4)中的吸收残留物中回收磷酸氢钙(CaHPO4)的方法如下:
①试剂X为________(填化学式)。
②已知25℃时,H3PO4的Ka1=7.5×
10-3、Ka2=6.3×
10-8、Ka3=4.4×
10-13。
CaHPO4悬浊液pH__________7(填“>
”“=”或“<
”),通过计算说明理由:
_________________
(1)磷化铝(AlP)遇水蒸气放出PH3气体,结合原子守恒推知还生成Al(OH)3,反应的化学方程式为AlP+3H2O===Al(OH)3+PH3↑。
(2)①HgCl2溶液几乎不导电,说明溶液中离子浓度较小,HgCl2难发生电离,故HgCl2为共价化合物。
②PH3与HgCl2反应生成P(HgCl)3和HCl,溶液的导电性和酸性均增强,故可通过测定溶液中电导率或pH的变化来测定一定体积空气中PH3的浓度。
(3)①亚磷酸钠的化学式为Na2HPO3,据此推测亚磷酸(H3PO3)属于二元弱酸。
②反应Ⅰ中黄磷(P4)与NaOH溶液发生歧化反应生成NaH2PO2、Na2HPO3和PH3,其中PH3是还原产物,NaH2PO2和Na2HPO3是氧化产物,若产物中n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)=3∶1,设n(Na2HPO3)=amol,则有n(NaH2PO2)=3amol,反应中得电子的物质的量为3amol+3amol=6amol;
根据得失电子守恒可知,反应中生成PH3的物质的量为2amol;
根据P、Na原子守恒可知,n(P4)=1.5amol、n(NaOH)=5amol,故参加反应的n(P4)∶n(NaOH)=1.5amol∶5amol=3∶10。
(4)①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4,而本身被还原为CaCl2,化学方程式为2Ca(ClO)2+PH3===H3PO4+2CaCl2。
②Ca(ClO)2属于强碱弱酸盐,与水蒸气接触后水解生成HClO,而HClO的氧化能力强于Ca(ClO)2,故空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程。
(5)①残留物中含有H3PO4,加入试剂X调节pH,过滤得到Ca3(PO4)2沉淀,显然该过程的目的是中和H3PO4电离产生的H+,为防止引入新杂质,试剂X应选择CaO或Ca(OH)2。
②加入试剂Y搅拌后生成CaHPO4,HPO
在水溶液中发生电离(HPO
PO
+H+)和水解(HPO
+H2OH2PO
+
OH-),则HPO
的电离常数为Ka3(HPO
=4.4×
10-13,HPO
的水解常数为Kh(HPO
≈1.59×
10-7,显然Kh(HPO
)>
Ka3(HPO
),说明HPO
的水解程度大于其电离程度,溶液呈碱性,故pH大于7。
(1)AlP+3H2O===Al(OH)3+PH3↑
(2)①共价 ②电导率(或pH)
(3)①二 ②3∶10
(4)①2Ca(ClO)2+PH3===H3PO4+2CaCl2
②次氯酸钙与水蒸气接触,水解得到氧化能力更强的HClO
(5)①Ca(OH)2(或CaO)
②>
10-13;
Kh(HPO
>
),HPO
的水解程度大于电离程度,溶液呈碱性
6.金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。
钼(Mo)的常见化合价为+6、+5、+4。
由钼精矿(主要成分是MoS2)可制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO4·
2H2O),部分流程如图1所示:
钼酸微溶于水,可溶于碱液和氨水。
(1)钼精矿焙烧时,每有1molMoS2反应,转移电子的物质的量为________。
(2)钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是________________________________
________________,请你提出一种实验室除去该尾气的方法______________________。
(3)操作2的名称为________。
由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是________。
(4)操作1中,加入碳酸钠溶液充分反应后,碱浸液中c(MoO
)=0.80mol·
L-1,c(SO
)=0.04mol·
L-1,在结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SO
当BaMoO4开始沉淀时,SO
的去除率是________________。
[Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10、Ksp(BaMoO4)=4.0×
10-8,溶液体积变化可忽略不计]
(5)焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉,图2为各炉层固体物料的物质的量的百分数(φ)。
①x=________。
②焙烧炉中也会发生MoS2与MoO3反应生成MoO2和SO2的反应,若该反应转移6mol电子,则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为________、________。
(2)由流程图可知,钼精矿焙烧产生的二氧化硫为大气污染物,其对环境的主要危害是形成酸雨,实验室可用氨水或NaOH溶液吸收SO2。
(3)灼烧用到的硅酸盐材料仪器为坩埚。
(4)根据Ksp(BaMoO4)及c(MoO
)可计算出MoO
开始沉淀时溶液中c(Ba2+),再根据c(Ba2+)和Ksp(BaSO4)计算出此时溶液中c(SO
),进而可求出SO
的去除率。
(5)①根据题图2可知,在炉层序号为6时,MoS2和MoO3的物质的量的百分数均为18%,则MoO2的物质的量的百分数为100%-18%×
2=64%。
②根据反应MoS2+6MoO3
7MoO2+2SO2↑,则消耗的氧化剂的化学式为MoO3,反应转移6mol电子时,消耗MoO3的物质的量为3mol。
(1)14mol
(2)形成酸雨 可用氨水或氢氧化钠溶液吸收(其他合理答案均可)
(3)过滤 坩埚
(4)94.5% (5)①64 ②MoO3 3mol
7.二硫化钨(WS2,其中W的化合价为+4)可用作润滑剂,还可以在石油化工领域中用作催化剂。
由钨铁矿(其主要成分是FeWO4,还含少量Al2O3)制备二硫化钨的工艺流程如图所示:
(1)FeWO4中铁元素的化合价为________________。
(2)FeWO4在“熔融”过程中发生反应的化学方程式为________________________;
“熔融”过程中为了提高熔融速率,可采取的措施有____________________(写出一条即可)。
(3)过量CO2通入粗钨酸钠溶液中发生反应的离子方程式为_____________________,
操作Ⅰ中用作引流的玻璃仪器是________。
(4)生成二硫化钨的化学方程式为2(NH4)2WS4+3O2
2WS2+4NH3+2S+2SO2+2H2O,若反应中转移8mol电子,则生成WS2的质量是________g。
(1)FeWO4中O、W分别为-2价和+6价,根据化合物中各元素化合价的代数和为0可求出Fe的化合价为+2。
(2)结合题给流程图可知钨铁矿在熔融时与NaOH、O2反应生成Fe2O3和钨酸钠,根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式为4FeWO4+O2+8NaOH
2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O。
“熔融”时为了提高熔融速率,可采取的措施有将钨铁矿粉碎或搅拌等。
(3)粗钨酸钠溶液中含有少量的NaAlO2溶液,通入过量CO2时,NaAlO2与CO2、H2O反应生成Al(OH)3和NaHCO3。
操作Ⅰ为过滤操作,实验中需要用到引流的玻璃仪器是玻璃棒。
(4)结合题给流程图可知(NH4)2WS4中W和S分别为+6价和-2价,根据化合价变化可知,每生成2molWS2时转移16mol电子,则反应中转移8mol电子时,生成1molWS2,其质量为(184+32×
2)g·
mol-1×
1mol=248g。
(1)+2
(2)4FeWO4+O2+8NaOH
2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O 粉碎矿石(或搅拌等)
(3)AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
玻璃棒
(4)248