高考数学三轮冲刺大题提分大题精做6以适应操作为载体的工艺流程汇编.docx
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高考数学三轮冲刺大题提分大题精做6以适应操作为载体的工艺流程汇编
大题精做六以适应操作为载体的工艺流程
1.(2018江苏卷)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:
(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。
(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知:
多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃
硫去除率=(1—
)×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于__________________。
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是______________________________________________________。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由_______________(填化学式)转化为_______________(填化学式)。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。
Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=__________________。
【解析】根据流程,矿粉焙烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2,在空气中CaO可将SO2转化为CaSO4;“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3;Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,
(1)过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3和H2O,反应的化学方程式为SO2+NaOH===NaHSO3,离子方程式为SO2+OH−===HSO
。
(2)①根据题给已知,多数金属硫酸盐的分解温度高于600℃,不添加CaO的矿粉低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于FeS2。
②添加CaO,CaO起固硫作用,添加CaO发生的反应为2CaO+2SO2+O2===2CaSO4,根据硫去除率的含义,700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的原因是:
硫元素转化为CaSO4留在矿粉中。
(3)“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3,向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3,反应的离子方程式为CO2+AlO
+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
,即Al元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。
(4)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O3
11Fe3O4+2SO2↑,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16。
【答案】
(1)SO2+OH−===HSO3−
(2)①FeS2②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
(3)NaAlO2、Al(OH)3
(4)1∶16
1.(2018山东招远一中月考)PdCl2广泛用作催化剂和一些物质的检测试剂。
由Pd(NH3)2Cl2制备PdCl2工艺流程如图所示。
(1)肼(N2H4)可以被看作二元弱碱,结合质子生成N2H5+或N2H62+。
肼与少量稀硫酸混合后,得到产物的化学式为_____________。
(2)对工艺流程图中的滤液处理办法最好的是:
______
a.返到提钯废液中,循环使用b.转化为无毒物质后排放c.深埋于地下
(3)王水溶钯时,Pd被氧化为H2PdCl4。
同时得到唯一还原产物亚硝酰氯(NOCl)。
反应消耗的HCl与HNO3的物质的量之比为_____。
(4)赶硝,是将残余的NO
浓度降低到不大于0.04%。
实验数据记录如下:
处理1吨Pd,需要用到HCl和MxOy的总体积至少为_______m3(合理选择表格里相关数据计算)。
(5)煅烧过程发生分解反应,化学方程式为:
_______________________________。
(6)浸有磷钼酸铵溶液的氯化钯试纸遇微量CO立即变成蓝色。
原理较为复杂,第一步是CO还原PdCl2得到Pd单质,同时有常见的氧化物生成。
写出反应原理中第一步的化学方程式:
_________________________
____________________
【解析】
(1)硫酸少量,只能生成N2H5+,化学方程式为2N2H4+H2SO4===(N2H5)2SO4,故答案为:
(N2H5)2SO4。
(2)对于工业流程中产生的废液应该循环使用,提高原料利用率,故a正确,故答案为:
a。
(3)王水与Pd反应,氧化产物为H2PdCl4,还原产物为NOCl,化学方程式为5HCl+HNO3+Pd===H2PdCl4+NOCl+2H2O,根据反应方程式可知反应消耗的HCl与HNO3的物质的量之比为5∶1,故答案为:
5∶1。
(4)从实验结果可知,加入HCl的同时加入MxOy,可大大降低生成的PdCl2中的NO3-的含量,且MxOy用量越多,NO3-的含量越少,MxOy用量相同时,HCl的用量越大,PdCl2中的NO3-的含量越低。
当每10gPd的HCl的用量为10mL,MxOy用量为15mL时,NO3-的含量可降低至0.03%,达到处理标准,当处理量为1吨Pd时,需要用到HCl和MxOy的总体积至少为1×106g/(10g/10mL+15mL)=2.5×106cm3=2.5m3,故答案为:
2.5。
(5)在煅烧过程,会生成氯化氢气体和PdCl2,反应的化学方程式为H2PdCl4
PdCl2+2HCl↑,故答案为:
H2PdCl4
PdCl2+2HCl↑。
(6)结合题干信息可推知常见氧化物为CO2,根据元素守恒可知,H2O参与反应,提供氧原子,反应的化学方程式为H2O+CO+PdCl2===Pd+CO2+2HCl。
故答案为:
H2O+CO+PdCl2===Pd+CO2+2HCl。
【答案】
(1)(N2H5)2SO4
(2)a
(3)5∶1
(4)2.5
(5)H2PdCl4
PdCl2+2HCl↑
(6)H2O+CO+PdCl2===Pd+CO2+2HCl
2.(2018江西吉安理综)利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
(1)实验室用18.4mol·L-1的浓硫酸配制240mL4.8mol·L-1的硫酸,需量取浓硫酸__mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需____________。
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有____________________。
(答出两点)
(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O
,写出此反应的离子方程式_________________。
(4)常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:
阳离子
Fe3+
Mg2+
Al3+
Cr3+
开始沉淀时的ph
2.7
—
—
—
沉淀完全时的ph
3.7
11.1
5.4(>8溶解)
9(>9溶解)
加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O
转化为CrO
。
滤液Ⅱ中阳离子主要有_______;但溶液的pH不能超过8,其理由是________________________。
(5)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是_____。
(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式:
________________。
【解析】
(1)设需要浓硫酸的体积为VmL,则18.4mol·L-1×VmL=250mL×4.8mol·L-1,解得V=65.2;配制一定物质的量浓度的溶液需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、容量瓶、胶头滴管,所以还需要250mL容量瓶、胶头滴管;
(2)为了提高浸取率,可以升高温度(加热)、搅拌等;(3)H2O2具有强氧化性,能将Cr3+氧化为Cr2O
,H2O2中O元素化合价降低为-2价,Cr元素化合价升高为+6价,根据氧化还原反应中化合价升降守恒以及电荷、原子守恒可写出其离子方程式为:
2Cr3++3H2O2+H2O===Cr2O
+8H+;(4)硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入双氧水氧化Cr3+为Cr2O
,加入NaOH溶液调节溶液pH,使溶液呈碱性,Cr2O
转化为CrO
;溶液pH=8,Fe3+、Al3+沉淀完全,滤液II中阳离子主要是Na+、Ca2+和Mg2+;pH>8时,氢氧化铝会溶解于强碱溶液中,影响铬离子的回收利用;(5)滤液II中阳离子主要是Na+、Ca2+和Mg2+,故钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子;(6)二氧化硫具有还原性,被Na2CrO4氧化为SO
,Na2CrO4被还原为CrOH(H2O)5SO4,根据原子守恒以及得失电子守恒写出反应的方程式为:
3SO2+2Na2CrO4+12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。
【答案】
(1)65.2250mL容量瓶、胶头滴管
(2)升高温度(加热)、搅拌
(3)2Cr3++3H2O2+H2O===Cr2O
+8H+
(4)Na+、Ca2+、Mg2+pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO
,最终影响Cr(Ⅲ)回收与再利用
(5)Ca2+、Mg2+
(6)3SO2+2Na2CrO4+12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH
3.(2018四川诊断)氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下:
已知:
①菱锰矿的主要成分是MnCO3,还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。
②相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol/L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
③常温下,CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10-10、7.42×10-11。
回答下列问题:
(1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________。
分析下列图1,氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是:
焙烧温度为500℃。
分析选择反应温度为500℃的原因_________________。
(2)浸出液“净化除杂”过程如下:
首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为_________;再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为沉淀除去,溶液pH的范围为_________;然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+变为CaF2、MgF2沉淀除去,两种沉淀共存时溶液中
=_________。
(3)碳化结晶时,反应的离子方程式为_________。
(4)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物,其固体残留率随温度的变化如图所示,300℃—770℃范围内,发生反应的化学方程式为________________________。
identificationn.鉴定;辨认;确定;【解析】
(1)焙烧过程中发生的主要反应的化学方程式为:
MnCO3+2NH4Cl
MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O;温度过低,反应速率慢、浸出率低;随着温度的升高,锰浸出率逐渐升高,但在500℃以后,锰浸出率增加缓慢,并且在500℃时,锰浸出率已经达到95%以上,温度过高,浸出率变化不大,成本增加,故焙烧温度取500℃即可;
(2)净化除杂中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式