②漏写单位或写错均扣1分。
(3)写成VO2++H2O===VO
+2H++e-不得分。
(二)化工流程题
(15分)某研究小组从一含锌废渣(质量百分组成:
40.5%ZnO、19.5%CuO、5.7%FeO、7.3%Fe2O3,其余为SiO2)中回收锌和铜,设计以工业废酸(含15%的H2SO4)为酸浸液的方案,其流程如下图(部分条件略)。
已知:
碱式碳酸锌的化学式为Zn(OH)2·ZnCO3。
部分离子以氢氧化物形式开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:
离子
Fe2+
Fe3+
Cu2+
开始沉淀时的pH(初始浓度为1.0mol·L-1)
6.5
1.5
4.2
沉淀完全时的pH
9.7
3.2
6.7
请回答下列问题:
(1)常温下二价锌在水溶液中的存在形式与pH的关系如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或Zn(OH)
(配离子)物质的量浓度的对数(假设Zn2+离子浓度为10-5mol·L-1时,Zn2+已沉淀完全)。
利用图中数据计算:
Ksp[Zn(OH)2]=。
(2)写出试剂a、b的化学式
a:
;b:
。
(3)写出加入H2O2后发生反应的离子方程式:
。
(4)写出沉锌过程中反应的离子方程式:
,
沉锌后溶液中主要溶质的化学式是
。
(5)将碱式碳酸锌加热分解可得到具有催化性能的活性氧化锌,可用于催化尿素与甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)的反应。
写出碱式碳酸锌受热分解的化学方程式:
。
(6)利用氯化锌溶液与碳酸钠溶液反应制得的碳酸锌中混有碱式碳酸锌,某同学取一定质量的该固体,灼烧至恒重,能否通过固体质量的减少量来确定固体的成分?
(填“能”或“否”)。
标准答案
(1)1×10-17(2分)
(2)a:
ZnO或Zn(OH)2(2分) b:
Zn(2分)
(3)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O(2分)
(4)2Zn2++4HCO
===Zn(OH)2·ZnCO3↓+3CO2↑+H2O(2分) (NH4)2SO4(2分)
(5)Zn(OH)2·ZnCO3
2ZnO+CO2↑+H2O(2分)
(6)能(1分)
评分细则
(1)写单位不扣分,但写错不得分。
(2)写名称不得分。
(3)不配平不得分,元素符号不规范要扣分。
(4)漏写“↓”或“↑”扣1分,写名称不得分,元素符号不规范要扣分。
(5)漏写“△”或“↑”均扣1分。
(6)写成“是”不得分。
阅卷现场
解题技能
(1)化工流程题中表述性词汇的作用
化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语,这些表述性词语就是隐性信息,它可以暗示我们所应考虑的答题角度。
常见的有:
①“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。
②“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。
③“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
④“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。
⑤“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。
⑥“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中,加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。
⑦“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。
⑧“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。
(2)识别流程图
解答这类试题的起点是会识别流程图[箭头指出的是投料(反应物),箭头指向的是生成物(包括主产物和副产物),返回的箭头一般是被“循环利用”的物质]。
类型一 化工工艺与废水处理
1.(16分)电镀含铬废水的处理方法较多。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Cu2+、Fe2+、Fe3+和Al3+等,且酸性较强。
为回收利用,通常采用如下流程处理:
已知:
a.Cr(OH)3―→NaCrO2―→Na2CrO4―→Na2Cr2O7
b.Cu(OH)2能溶于氨水:
Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
请回答:
(1)操作Ⅰ的名称为,上述操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同,进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外,还有。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分为(写化学式),试剂乙的名称为。
(3)加入试剂甲的目的是。
(4)废水处理流程中生成滤渣Ⅲ的离子方程式为
。
Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O
形式存在。
工业上用以下方法处理含Cr2O
的废水:
①往废水中加入适量的NaCl,搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解,经过一段时间,最后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准。
(5)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极?
(填“能”或“不能”),理由是
。
(6)已知某含Cr2O
的酸性工业废水中铬元素的含量为104.5mg·L-1,处理后铬元素最高允许排放浓度为0.5mg·L-1。
处理该废水1000m3并达到排放标准至少消耗铁的质量为kg。
类型二 化学工艺流程与反应原理
2.(15分)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。
下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法:
查询资料,得有关物质的数据如下表:
25℃时
pH值
饱和H2S溶液
3.9
SnS沉淀完全
1.6
FeS开始沉淀
3.0
FeS沉淀完全
5.5
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+,最好选用的试剂为。
A.KSCN溶液B.NaOH溶液
C.KMnO4溶液D.苯酚溶液
(2)操作Ⅱ中,通入硫化氢至饱和的目的是;在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为、冷却结晶、。
(4)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;②。
(5)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法:
a.称取2.850g绿矾产品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。
①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为(填仪器名称)。
②判断此滴定实验达到终点的方法是
。
③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为
。
类型三 循环工艺流程与物质制备
3.(16分)KNO3是重要的化工产品,下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤:
(1)反应Ⅰ中,CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2,该反应的化学方程式为
。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是
;
从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法:
取少量K2SO4样品溶解于水,
。
(4)整个流程中,可循环利用的物质有(填化学式)。
(5)将硝酸与浓KCl溶液混合,也可得到KNO3,同时生成等体积的气体A和气体B(NOCl),该反应的化学方程式为;
气体B与O2反应生成1体积气体A和2体积红棕色气体C,该反应的化学方程式为。
类型四 物质制备工艺流程与数据的处理、应用
4.(21分)纳米材料TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4在加热条件下水解生成TiO2·xH2O,经过滤、水洗除去其中的Cl-,再经烘干、焙烧除去水分,最后得到粉体TiO2。
TiCl4―→
―→
―→
―→
―→
―→
―→粉体TiO2
用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小,用氧化还原滴定法测定粉体中TiO2的质量分数;在一定条件下,将粉体溶解并将溶液中的Ti2+氧化为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+,至全部转化成Ti4+。
请回答下列问题:
(1)TiCl4在加热条件下水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为
。
(2)检验TiO2·xH2O中Cl-是否被洗净的方法是
。
(3)下列有关TiO2的描述不正确的是(填序号)。
A.TiO2在高温时稳定
B.TiO2分散到水中形成的是胶体
C.TiO2分散到水中形成的是浊液
D.TiO2分散到水中形成的分散系用光照射时能形成光亮通路
(4)配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量稀H2SO4的原因是
,使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外,还需用到图中的(填序号)。
(5)用NH4Fe(SO4)2标准溶液来滴定Ti3+时的离子方程式为
,滴定终点的现象是
,产生该现象的离子方程式为。
(6)称取粉体试样Wg,配成100mL溶液,取出25mL溶液,进行滴定分析,消耗VmLcmol·L-1NH4Fe(SO4)2标准溶液。
则TiO2(相对分子质量为M)的质量分数表达式为。
(7)下列操作会导致TiO2的质量分数测定结果偏高的是(填序号)。
A.滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准溶液液面
B.配制标准溶液时,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出
C.容量瓶清洗之后,未干燥
D.标准溶液定容时,仰视刻度线
类型五 化学工艺流程与实验技术
5.(15分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。
以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:
①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气将其稀释到体积分数为10%以下较安全;③HClO2可看成是强酸。
(1)160g·L-1NaOH溶液的物质的量浓度为,若要计算该溶液溶质的质量分数,还需要的一个条件是(用文字说明)。
(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是(填序号)。
A.将SO2氧化成SO3,增强酸性
B.稀释ClO2以防止爆炸
C.将NaClO3还原成ClO2
(3)吸收塔内发生反应的化学方程式为
,
吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是防止H2O2分解,写出H2O2发生分解的化学方程式:
。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,吸收塔中应使NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单的实验方法是。
(5)吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。
除H2O2外,还可以选择的还原剂是(填序号)。
A.Na2O2B.Na2S
C.FeCl2D.PbO悬浊液
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是(填序号)。
A.蒸馏 B.蒸发 C.灼烧 D.过滤 E.冷却结晶
要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必须进行的操作是(填操作名称)。
[类型一]
标准答案
(1)过滤(1分) 玻璃棒(1分)
(2)Cu(OH)2、Fe(OH)3(2分) 氨水(2分)
(3)将Fe2+氧化成Fe3+(2分)
(4)AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
(2分)
(5)不能(2分) 因阳极产生的Cu2+不能还原Cr2O
(2分)
(6)336(2分)
评分细则
(1)出现汉字错误不得分。
(2)不按要求书写化学式或名称不得分。
(3)体现出Fe2+被氧化均得分。
(4)写成CO
不得分。
(5)其他描述也得分,如Cu2+不具有还原性。
(6)写成336kg扣1分。
[类型二]
标准答案
(1)AD(2分)
(2)除去溶液中的Sn2+,并防止Fe2+被氧化(2分)
防止Fe2+生成沉淀(2分)
(3)蒸发浓缩(1分) 过滤洗涤(1分)
(4)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗(2分)
(5)①酸式滴定管(1分) ②滴加最后一滴KMnO4溶液时,溶液变成浅红色且半分钟内不褪色(2分)
③97.5%(2分)
评分细则
(1)对一个得1分,有错不得分。
(2)每一点得1分,后一步目的按标准答案评分。
(3)只答“蒸发”、“过滤”均不得分,严格按照标准答案评分。
(4)强调减少“FeSO4·7H2O(或绿矾)的损耗”即得分。
(5)①只答“滴定管”不得分。
②溶液颜色变化占1分,半分钟不褪色占1分。
③写成0.975不扣分。