高三化学工艺流程题专项练习.docx
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高三化学工艺流程题专项练习
化学工艺流程题专项练习
欧阳光明(2021.03.07)
一·试题
1.绿矾(FeSO4·7H2O)的一种综合利用工艺如下:
(1)绿矾与NH4HCO3在溶液中按物质的量之比1:
2反应,有CO2生成,反应的离子方程式为______________。
(2)隔绝空气进行“焙烧”,铁元素的转化途径是
,实际作还原剂的是CO。
写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式____________。
(3)“除杂”步骤为:
向母液中通入含臭氧的空气、调节pH、过滤,除去的杂质离子是
____________。
(4)母液“除杂”后,欲得到(NH4)2SO4粗产品,操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、____________。
浓缩时若温度过高,产品中将混有NH4HSO4,运用化学平衡移动原理解释其原因__________________。
(5)绿矾的另一种综合利用方法是:
绿矾脱水后在有氧条件下焙烧,FeSO4转化为Fe2O3和硫的氧化物。
分析下表实验数据,为了提高SO3的含量,可采取的措施是__________________。
空气通入量/L·s-1
温度/℃
SO2含量/%
SO3含量/%
0.02
850
45.4
54.6
0.06
850
30.5
69.5
0.10
850
11.1
88.9
0.10
810
11.1
88.9
0.10
890
11.2
88.8
2.某炼铁废渣中含有大量CuS及少量的铁和铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产
CuCl2·2H2O的流程如下:
请回答下列问题:
(1)废渣中的铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,其正极反应式为。
(2)高温煅烧时CuS发生的反应为:
CuS+NaCl+O2——→CuCl2+Na2SO4,
配平该反应方程式。
(3)调pH后铁元素生成滤渣的离子方程式为
。
(4)试剂A最好选用下列三种物质中的(填序号):
a.NaClOb.Cl2c.浓硫酸
理由是。
(5)分析右图溶解度曲线回答:
①为了获得CuCl2·2H2O晶体,对滤液B进行的操作是:
蒸发浓缩、_________、滤液冷却结晶、过滤得到产品。
②“冷却结晶”过程中,析出CuCl2·2H2O晶体的合适温度或温度范围是。
3.硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。
下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m流程图:
(1)实验室实现“操作I”所用的玻璃仪器有、玻璃棒和烧杯等。
“操作III”系列操作名称依次为:
、、过滤和洗涤。
(2)“酸溶”过程中Fe3O4溶解的化学反应方程式:
。
(3)硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是。
(4)实验室检验“反应I”已经完全的试剂是,现象是。
(5)加入适量H2O2的目的是氧化Fe2+,写出H2O2氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式。
4.铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。
一种以废旧锌锰电池为原料制备锰
锌铁氧体的主要流程如下:
(1)酸浸时,二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为___________________________。
(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是_____(填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”)。
(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液带出汞蒸汽经KMnO4溶液进行吸收而实现的。
右下图是KMnO4溶液处于不同pH值时对应的Hg去除率变化图,图中物质为Hg与
MnO4-在该pH范围内的主要产物。
①请根据该图给出pH值对汞去除率影响的变化规律:
_______________________。
②试猜想在强酸性环境下汞的去除率高的原因:
______________。
(4)当x=0.2时,所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强,试用氧化物形式表示该铁氧体组成____________________。
(5)经测定滤液成分后同时加入一定量的MnSO4和铁粉的目的是_____________________。
5.已知工业上合成氨的反应为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0。
在一体积为2L的密闭容积中,加入0.20mol的N2和0.60mol的H2,反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示,请回答下列问题:
(
1)写出该反应平衡常数的表达式
K=________
______________
(2)反应进行到4分钟到达平衡。
请计算从
反应开始到刚刚平衡,平均反应速率v(NH3)
为;
(3)5分钟时,保持其它条件不变,把容器
的体积缩小一半,平衡移动
(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)
原因是:
。
化学平衡常数将(填“增大”、“减少”或“不变”)。
(4)在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半
后,若在第8分钟时达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25mol·L—1),请在图中画出第5分钟后NH3浓度的变化曲线。
(5)N2和H2的反应还有其它应用。
如:
有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,分别以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极电极反应式。
6.高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。
工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下:
查资料得知K2FeO4的一些性质:
①在碱性环境中稳定,在中性和酸性条件下不稳定
②溶解度很大,难溶于无水乙醇等有机溶剂
③具有强氧化性,能氧化有机烃、苯胺和80%以下乙醇溶液
回答下列问题:
(1)写出“氧化I”中,生成Fe3+的离子反应方程式。
(2)氧化Ⅱ中,试剂A为(填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”);过滤操作中,得到的滤渣B中除NaCl还有
(3)操作I中包括冷却结晶、过滤、洗涤干燥几个步骤。
洗涤干燥的目的是脱碱脱水,进行该操作时最好用洗涤。
(4)净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的Fe(OH)3,请补充并配平该反应方程式
K2FeO4+H2O=Fe(OH)3↓+
KOH+
(5)将一定量的K2FeO4投入一定浓度的FeCl3溶液中,测得剩余K2FeO4浓度如下图所示,推测产生曲线I和曲线II差异的原因是
7.硫酸工业中废渣的成分为
SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。
某探究性学习小组的同学设计以下方案,进行硫酸渣中金属元素的提取实验。
已知:
阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3.4
5.2
12.4
一水合氨电离常数Kb=1.8×10-5,其饱和溶液中c(OH-)约为1×10-3mol·L-1。
请回答:
(1)写出A与氢氟酸反应的化学方程式:
。
(2)上述流程中两次使用试剂X,推测试剂X是(填以下字母编号)
A.水 B.氧化铝 C.氨水 D.氢氧化钠
(3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13,如果pH过小,可能导致的后果
是。
(任写2点)
(4)写出
的反应离子方程式:
。
(5)证明H溶液的主要阴离子(Cl-、OH-除外)的方法是。
8.镍电池电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。
由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:
已知:
①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。
②已知实验温度时的溶解度:
NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O
③某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示:
M(OH)n
Ksp
开始沉淀时pH
沉淀完全时的pH
Al(OH)3
1.9×10-23
3.4
4.2
Fe(OH)3
3.8×10-38
2.5
2.9
Ni(OH)2
1.6×10-14
7.6
9.8
回答下列问题:
(1)用NiO调节溶液的pH,依次析出沉淀Ⅰ和沉淀Ⅱ(填化学式)。
(2)写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式:
。
(3)写出电解滤液的阴极电极反应式:
。
检验电解滤液时阳极产生的气体的方法是:
。
(4)写出“氧化”反应的离子方程式:
。
(5)如何检验Ni(OH)3是否洗
涤干净?
。
9.工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)滤液X中含有的金属阳离子是(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用试剂调节溶液的pH(填字母)。
A.稀硝酸B.氨水C.氢氧化钠溶液D.高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中,FeCO3达到沉淀溶解平衡时,室温下测得溶液的pH为8,c(Fe2+)为1.0×
10-5mol·L
-1。
试判断所得FeCO3中是否混有Fe(OH)2(填“是”或“否”),请通过简单计算说明理由(已知:
Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17)。
(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是。
(5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为。
二·答案
1.
(1)Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O
(2)FeCO3
FeO+CO2↑
CO2+C
2CO
FeO+CO
Fe+CO2
(3)Fe2+
(4)过滤NH4++H2O
NH3·H2O+H+,温度过高NH3挥发使平衡向右移动,溶液酸性增强生成NH4HSO4。
(5)增大空气通入量
2.
(1)2H2O+O2+4e-=4OH-
(2)12211
(3)Fe3++3OH—=Fe(OH)3↓
(4)a(2分)NaClO能将Fe2+氧化为Fe3+,且NaClO溶液显碱性,能增大溶液pH
(5)①趁热过滤②35~40℃
3.
(1)漏斗蒸发浓缩冷却结晶
(2)Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
(3)增大烧渣与硫酸的接触面积,加快烧渣的溶解速率
(4)KSCN溶液溶液不呈血红色
(5)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
4.(16分)
(1)MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+O2↑+2H2O
(2)还原剂
(3)①随pH值的升高汞的去除率先降低后增加②Mn2+具有催化作用
(4)MnO·4ZnO·5Fe2O3
(5)调节滤液离子的成分,符合水热后获得锰锌铁氧化体组成
5.
(1)
(2)
(3)向正反应方向;
原因是:
若只把容器的体积缩小一半,各种物质的浓度都加倍,浓度熵Q移动[也可答体积缩小一半相当于增大体系的压强,平衡向气体分子数减小的方向即正反应方向移动]不变
气体分子数减小的方向即正反应方向移动]不变
(4)
(5)N2+8H++6e—==2NH4+
6.
(1)H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O
(2)NaClONa2SO4
(3)无水乙醇
(4)41083O2↑
(5)FeCl3溶液水解显酸性,促进K2FeO4与水反应,从而降低K2FeO4浓度
7.
(1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(2)D
(3)镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全
(4)AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-
(5)取1-2mLH溶液,加入过量BaCl2(CaCl2)溶液,没有沉淀产生;再滴加入NaOH溶液,有白色沉淀产生,(或再滴加入盐酸,有无色无味气体产生),证明含有HCO3-
8.(
(1)Fe(OH)3 Al(OH)3
(2)NiCl2+Na2C2O4+2H2O===NiC2O4·2H2O↓+2NaCl
(3)2H++2e-==H2↑用湿润
的淀粉碘化钾试纸检验
(4)2Ni(OH)2+2OH-+Cl2===2Ni(OH)3+2Cl-
(5)用小试管取少量洗涤液,滴加AgNO3溶液,若没有白色沉淀生成,则说明Ni(OH)3已洗涤干净;若有白色沉淀生成,则说明还未洗涤干净。
9.
(1)Fe2+、Fe3+
(2)B
(3)否溶液中c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2=1.0×10-17﹤Ksp[Fe(OH)2],故无Fe(OH)2沉淀生成
(4)防止NH4HCO3分解,减少Fe2+的水解
高温
(5)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2