化工流程题Word文档格式.docx
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CuCl产率
70
90
82
78
75
72
析出CuCl晶体最佳pH为________,当pH较大时CuCl产率变低原因是________________________________________________________________________。
(6)氯化亚铜的定量分析:
①称取样品0.25g和10mL过量的FeCl3溶液250mL于锥形瓶中,充分溶解。
②用0.10mol·
L-1硫酸铈[Ce(SO4)2]标准溶液滴定。
已知:
CuCl+FeCl3===CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+===Fe3++Ce3+。
三次平行实验结果如下(平行实验结果相差不能超过1%):
平行实验次数
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(mL)
24.35
24.05
23.95
则样品中CuCl的纯度为__________(结果保留三位有效数字)。
3.(2015·
丹东模拟)某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程脱除燃煤尾气中的SO2,同时制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
请回答下列问题:
(1)上述流程中多次涉及到过滤操作,实验进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、________、________;
其中玻璃棒的作用是____________。
(2)用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+,其原理是________________。
(3)已知Ksp(CuS)=8.4×
10-45,Ksp(NiS)=1.4×
10-24;
在除铜镍的过程中,当Ni2+恰好完全沉淀(此时溶液中c(Ni2+)=1.0×
10-5mol/L),溶液中Cu2+的浓度是____________mol/L。
(4)工业采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4,其中惰性电极作阳极,铁作阴极,请写出阳极的电极反应式____________________________________________________。
(5)下列各组试剂中,能准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量的是________(填编号)。
a.NaOH溶液、酚酞试液b.稀H2SO4酸化的KMnO4溶液c.碘水、淀粉溶液d.氨水、酚酞试液
(6)除杂后得到的MnSO4溶液可以通过________制得硫酸锰晶体。
(MnSO4·
H2O,相对分子质量为169)
a.过滤B.蒸发浓缩 c.冷却结晶 d.灼烧 e.干燥
(7)已知废气中SO2浓度为8.4g/m3,软锰矿浆对SO2的吸收率可以达90%,则处理1000m3烧煤尾气,可得硫酸锰晶体质量为________kg(结果保留3位有效数字)。
4.(2015·
梅州二模)某研究小组经查阅资料得知:
2FeSO4
Fe2O3+SO3↑+SO2↑;
FeSO4
FeO+SO3↑,SO3的熔点是16.8℃,沸点是44.8℃。
Ⅰ.该小组探究在酒精喷灯加热条件下FeSO4分解的气体产物,实验装置如图所示。
(1)装置Ⅱ的试管中不装任何试剂,其作用是________________,试管浸泡在50℃的水浴中,目的是__________________________________________________________________。
(2)装置Ⅲ和装置Ⅳ的作用是探究本实验气体产物成分。
请完成实验设计,填写检验试剂、预期现象与结论。
限选试剂:
3mol·
L-1H2SO4溶液、6mol·
L-1NaOH溶液、0.5mol·
L-1BaCl2溶液、0.5mol·
L-1Ba(NO3)2溶液、0.01mol·
L-1酸性KMnO4溶液、0.01mol·
L-1溴水。
检验试剂
预期现象和结论
装置Ⅲ的试管中加入______________
产生大量白色沉淀,证明气体产物中含有SO3
装置Ⅳ的试管中加入________________
________________________________________________________
Ⅱ.FeSO4固体往往含有Fe2(SO4)3杂质,该研究小组采用称重法确定固体中铁元素的质量分数,操作流程为:
请根据流程回答:
(1)操作Ⅱ中必须用到的仪器是________。
A.25mL酸式滴定管B.50mL量筒
C.25mL量筒D.25mL碱式滴定管
(2)系列操作名称依次为________、________、________。
(3)若最终测得红棕色固体质量为3.2g,则样品中铁元素的质量分数为________。
5.2015天津(18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)42+,反应中H2O2的作用是。
写出操作①的名称:
。
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
。
操作②用到的主要仪器名称为,其目的是(填序号)。
a.富集铜元素b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。
若操作③使用右图装置,图中存在的错误是。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。
阴极析出铜,阳极产物是。
操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是。
循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是。
6.(2015山东)毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·
2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是。
实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的。
a.烧杯b.容量瓶c.玻璃棒d.滴定管
(2)
加入NH3·
H2O调节pH=8可除去(填离子符号),滤渣Ⅱ中含(填化学式)。
加入H2C2O4时应避免过量,原因是。
Ksp(BaC2O4)=1.6×
10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×
10-9
(3)利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20Ba2++CrO42—=BaCrO4↓
步骤Ⅰ移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol·
L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL。
步骤Ⅱ:
移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol·
L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的(填“上方”或“下方”)。
BaCl2溶液的浓度为mol·
L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将(填“偏大”或“偏小”)。
7.(2015·
山东青岛质检)工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中,除了含有大量硫酸外,还含有少量NH
、Fe3+、AsO
、Cl-。
为除去杂质离子,部分操作流程如下:
请回答问题:
(1)用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中,硫酸的浓度为4.9g·
L-1,则该溶液的pH约为________。
(2)NH
在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。
现有一份(NH4)2SO4溶液,一份NH4Cl溶液,(NH4)2SO4溶液中c(NH
)恰好是NH4Cl溶液中c(NH
)的2倍,则c[(NH4)2SO4]________c(NH4Cl)(填“<”、“=”或“>”)。
(3)随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化),溶液中
______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)投入生石灰调节pH到2~3时,大量沉淀主要成分为CaSO4·
2H2O[含有少量Fe(OH)3],提纯CaSO4·
2H2O的主要操作步骤:
向沉淀中加入过量________,充分反应后,过滤、洗涤、________。
(5)25℃,H3AsO4的电离常数K1=5.6×
10-3,K2=1.7×
10-7,K3=4.0×
10-12。
当溶液中pH调节到8~9时,沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2。
①pH调节到8左右Ca3(AsO4)2才开始沉淀的原因是_________________。
②Na3AsO4第一步水解的平衡常数数值为___________。
③已知:
AsO
+2I-+2H+===AsO
+I2+H2O,SO2+I2+2H2O===SO
+2I-+4H+。
上述两个反应中还原性最强的微粒是________。
8.(2013·
新课标全国卷Ⅰ)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-===LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源。
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为________。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式____________________________;
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是________。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_________
(5)充放电过程中,发生LiCoO2和Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式_____________________________。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是__________________________________。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有__________________(填化学式)。
8.解析】
(1)因锂在化合物中通常为+1价,故LiCoO2中Co为+3价。
(2)由碱浸后经一系列处理可得到Al(OH)3及正极材料中含有铝箔知,碱浸时单质铝与NaOH溶液反应,由此可写出对应的离子方程式。
(3)由流程图知,钴元素最后变成+2价,故酸浸时发生的是LiCoO2氧化H2O2的反应:
LiCoO2+H2SO4+H2O2―→Li2SO4+CoSO4+H2O+O2↑,配平即可。
另外还存在H2O2受热分解生成水与O2的反应。
用盐酸代替硫酸与H2O2的混合液时,会得到有毒的氧化产物Cl2,造成环境污染。
(4)由流程图知,加入NH4HCO3后硫酸钴转化为碳酸钴,HCO
在转化为CoCO3的过程中,电离出的H+会与另外一部分HCO
作用生成CO2与水,NH
、SO
结合为(NH4)2SO4,由此可写出对应的化学方程式。
(5)由充电时阴极(题目中锂离子电池的负极)的电极反应式知,放电时LixC6是反应物、Li+是生成物,锂的价态升高,故另一反应物中钴的价态降低,由此知该反应物是Li1-xCoO2,相应的反应方程式为LixC6+Li1-xCoO2===LiCoO2+6C。
(6)放电时,负极上的锂失去电子变成Li+,进入溶液后再向正极移动并进入正极材料中,相当于在正极上富集了锂。
由流程图知,能回收的金属化合物有三种。
1.解析:
钛铁矿主要成分为FeTiO3,含Fe2O3、FeO、SiO2等杂质,由于SiO2与酸不反应,可先加入稀硫酸,充分反应后过滤,然后在滤液中加入过量铁粉,过滤后将滤液进行结晶操作,分离可得到绿矾,将含有TiO2+的溶液进行加热,促进TiO2+的水解生成H2TiO3,焙烧可生成TiO2,
(1)可用过滤的方法从溶液中分离出残渣,故答案为:
过滤;
(2)溶液中含有Fe3+,加入b生成绿矾,说明b具有还原性,注意不能引入新杂质,可用铁粉;
(3)TiO2+的水解生成H2TiO3,发生TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,加热有利于水解;
(4)阳极生成二氧化碳气体,O2-被氧化,电极方程式为C+2O2--4e-===CO2↑或2O2--4e-===O2↑;
(5)已知①C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5kJ·
mol-1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH=-566kJ·
③TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g)ΔH=+140kJ·
TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO气体的化学方程式为:
2C+TiO2+2Cl2===TiCl4+2CO,由盖斯定律可知2×
①-②+③得到2C+TiO2+2Cl2===TiCl4+2CO,其ΔH=2×
(-393.5kJ·
mol-1)+566kJ·
mol-1+140kJ·
mol-1=-81kJ·
mol-1。
答案:
(1)过滤
(2)Fe 将Fe3+完全还原为Fe2+
(3)TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,加热可促进该反应正向进行
(4)C+2O2--4e-===CO2↑或2O2--4e-===O2↑
(5)-81kJ·
大连二模)解析:
(1)废液中含有Fe3+、Cu2+,应加入Fe除去,过量的Fe用稀盐酸除去,所以试剂X、Y分别是Fe、稀盐酸;
(2)由流程图可知,CuCl晶体的制备过程中,反应物为SO2、CuSO4、CuCl2,生成物为H2SO4、CuCl,由化合价升降守恒及原子守恒,可得反应方程式为CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O===2CuCl↓+2H2SO4;
(3)由反应方程式Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O可知,Cu与浓硫酸反应的过程中有SO2生成,且生成的CuSO4和SO2为1∶1,生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2也为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体;
(4)因CuCl在空气中迅速被氧化成绿色且见光分解,变成褐色,故生产中应注意防止CuCl的氧化和见光分解;
(5)由表中数据可知,pH=2时,CuCl产率最高;
pH较大时,Cu2+水解程度增大,导致反应生成CuCl减少;
(6)滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是24.00mL,所以CuCl的纯度为24.00×
10-3L×
0.1mol·
L-1×
99.5g·
mol-1/0.25g×
100%=95.5%。
(1)Fe、稀盐酸
(2)CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O===2CuCl↓+2H2SO4
(3)Cu+2H2SO4(浓)△,CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和SO2为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体
(4)生产中应防止CuCl的氧化和见光分解
(5)2 pH较大时,Cu2+水解程度增大,反应生成CuCl减少
(6)0.955(或者95.5%)
丹东解析:
二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰,用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+,MnS将铜、镍离子还原为单质,高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰,通过过滤获得二氧化锰。
(1)过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗,玻璃棒起引流作用,防止液体溅出;
(2)由于碳酸锰能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀;
(3)当Ni2+恰好完全沉淀(此时溶液中c(Ni2+)=1.0×
10-5mol/L),c(S2-)=
mol/L=1.4×
10-19mol/L,由Ksp(CuS)=c(Cu2+)×
c(S2-),可知溶液中Cu2+的浓度为
mol/L=6.0×
10-26mol/L;
(4)隋性电极作阳极,铁作阴极,阳极上发生氧化反应,阳极上是MnO
失去电子生成MnO
,阳极的电极反应式为:
MnO
-e-===MnO
;
(5)a.用NaOH溶液、酚酞试液吸收二氧化硫,反应生成亚硫酸钠,亚硫酸钠溶液呈碱性,溶液颜色变化不明显,故a错误;
b.用稀H2SO4酸化的KMnO4溶液吸收二氧化硫,溶液有紫色变为无色,反应完全,可准确测定气体的含量,故b正确;
c.用碘水、淀粉溶液吸收二氧化硫,溶液有蓝色变为无色,反应完全,可准确测定气体的含量,故c正确;
d.氨水本身易挥发,不宜进行定量测定,且终点判断误差较大,故d错误,故选:
bc;
(6)除杂后得到的MnSO4溶液可以通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得硫酸锰晶体;
(7)由硫原子守恒,被吸收的SO2的物质的量等于硫酸锰晶体的物质的量,则硫酸锰晶体的质量为
×
169g/mol≈2×
104g=20.0kg。
(1)烧杯 漏斗 引流,防止液体溅出
(2)消耗溶液中的酸,促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀
(3)6.0×
10-26 (4)MnO
(5)bc (6)bca (7)20.0
梅州解析:
Ⅰ.
(1)Ⅰ中产生的气体极易和溶液反应时,会产生倒吸,所以装置Ⅱ的试管能防止溶液倒吸入装置Ⅰ中(或安全瓶);
SO3的沸点是44.8°
C,当温度高于44.8°
C时SO3为气体状态,把试管浸泡在50℃的热水浴中能防止SO3液化或凝固;
(2)FeSO4分解的气体产物可能为SO3,也可能为SO3和SO2的混合物,SO3遇到钡离子生成白色沉淀,SO2能使高锰酸钾或溴水褪色。
Ⅱ.
(1)该溶液为酸性,精确度为0.01的仪器为酸式滴定管,所以选25mL酸式滴定管;
(2)从溶液中得到氢氧化铁沉淀,要过滤、洗涤;
从氢氧化铁到氧化铁,要灼烧;
(3)Fe2O3中铁的质量为:
3.2g=2.24g,据铁原子守恒,则32.0g样品中铁元素的质量分数为:
100%=70%。
Ⅰ.
(1)防止溶液倒吸入装置Ⅰ中(或安全瓶) 防止SO3液化或凝固
(2)0.5mol·
L-1BaCl2 0.01mol·
L-1酸性KMnO4溶液(或0.01mol·
L-1溴水) 若溶液紫色(或橙色)褪去,证明气体产物中含有SO2,若溶液紫色(或橙色)无明显变化,证明气体产物中不含SO2
Ⅱ.
(1)A
(2)过滤 洗涤 灼烧 (3)70%
5天津2015.(18分)
(1)作氧化剂过滤
分液漏斗ab
(3)RH分液漏斗尖端末紧靠烧杯内壁液体过多
(4)
加热浓缩、冷却结晶、过滤
(5)
防止由于溶液中
6.答案:
(1)增大接触面积从而使反应速率加快 a、c
(2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品产量减少
(3)上方
偏大
7.答案:
(1)1
(2)< (3)减小 (4)稀硫酸 晾干(或干燥)
(5)①H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右,c(AsO
)增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀 ②2.5×
10-3 ③SO2