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- 2021-05-13 发布
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2011高考工艺流程题精选练习
1、(安徽10)(14分)
锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:
(1)第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
(2)第③步反应的离子方程式是 。
(3)第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:
、 。
(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g,第③步反应中加入20.0ml3.0mol.的H2SO4溶液,假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3,则至少有 gNa2CO3参加了反应。
【答案】
(1)Al(OH)3
(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ; 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等
(4)5.3
2、(安徽09)(12分)
某厂废水中含5.00×10-3mol·L-1的,其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到磁性材料(的化合价依次为+3、+2),设计了如下实验流程:
含的酸性废水
①加FeSO4·7H2O
E
含Cr3+、Fe2+、Fe3+的溶液
②加NaOH溶液
至PH为9,过滤
滤液
滤渣
③焙烧
(1)第①步反应的离子方程式是
(2)第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是:
(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外,还有
(4)欲使1L该废水中的完全转化为。理论上需要加入 g
FeSO4·7H2O。
【答案】
(1)Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
(2)将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,再与标准比色卡对照。
(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2
(4)13.9
3、(北京10)(14分)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和的形式存在,该废水的处理流程如下:
(1) 过程Ⅰ:加NaOH溶液,调节pH至9后,升温至30℃,通空气将氨赶出并回收。
①用离子方程式表示加NaOH溶液的作用: 。
②用化学平衡原理解释通空气的目的: 。
(2) 过程Ⅱ:在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成。两步反应的能量变化示意图如下:
①第一步反应是 反应(选题“放热”或“吸热”),判断依据是 。
②1mol NH4+(aq)全部氧化成的热化学方程式是 。
(3) 过程Ⅲ:一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N2。若该反应消耗转移6mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是 。
【答案】
(1)①
②废水中的NH3被空气带走,使
D的平衡向正反应方向移动,利于除氨
(2)①放热
△H=-273kJ/mol<0(反应为的总能量大于生成物的总能量)
② H=-346kJ/mol
③5:6
4、(北京09)(15分)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略);
I 从废液中提纯并结晶处FeSO4·7H2O。
II将溶液与稍过量的溶液混合,得到含的浊液
IV 将浊液过滤,用90°C热水洗涤沉淀,干燥后得到固体
V煅烧,得到固体
已知:在热水中分解
I中,加足量的铁屑出去废液中的,该反应的离子方程式是
II中,需加一定量硫酸,运用化学平衡原理简述硫酸的作用
III中,生成的离子方程式是 。
若浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是 。
IV中,通过检验来判断沉淀是否洗涤干净。检验操作是是 。
已知煅烧的化学方程式是,现煅烧464.0kg的,得到316.8kg产品,若产品中杂质只有,则该产品中的质量是 kg(摩尔质量/g·;)
【答案】
(1)Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+
(2)加入硫酸,H+浓度增大,使Fe2+ + 2H2OFe(OH)2 + 2H+的平衡向逆反应方向移动,从而抑制FeSO4的水解
(3)Fe2+ + 2HCO3- = FeCO3↓+ CO2 ↑ + H2O
4FeCO3 + 6H2O + O2 = 4Fe(OH)3 ↓+ 4CO2
(4)取少量洗涤后的滤液放入试管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净
(5)288.0
5、(广东10)(16分)
碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已-锂辉石(主要成分为Li2OAl2O34SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g.
(1)步骤Ⅰ前,B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________.
(2)步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的PH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
(3)步骤Ⅱ中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有______________.
(4)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为________________.
(5)从母液中可回收的主要物质是_____________.
【答案】
(1)增大固液接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率
(2)石灰石
(3)Fe2+、Mg2+、Ca2+
(4) (5)
6、(广东09)(12分).21世纪教育网
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
PH
3.2
5.2
12.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表,请回答下列问题:
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有 (要求写出两条)。
(2)滤渣I的主要成分有 。
(3)从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有 。
(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备:
MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示:
①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2。简述可制备Mg(ClO3)2的原因: 。
②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,常伴有NaCl析出,原因是: 。除去产品中该杂质的方法是: 。
【答案】
(1)适当提高反应温度、增加浸出时间(或其他合理答案)
(2)Fe(OH)3 Al(OH)3
(3)Na2SO4
(4)①在某一温度时,NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO3)2的溶解度随温度变化的最大;NaCl 的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别。
② 降温前,溶液中NaCl已达饱和;降低过程中,NaCl溶解度会降低 ,会少量析出。
重结晶。
7、(上海10)(12分)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式。
A B
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、 、沉淀、 、 、冷却结晶、 、烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是 。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体,其原因是 。
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是 (填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是: 。
(5)氨碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为: 滤液D加石灰水前先要加热,原因是 。
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:
(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)
【答案】
(1)Ca(OH)2或CaO;Na2CO3;
(2)溶解;过滤;蒸发;过滤;
(3)有晶体析出(或出现浑浊);碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大;
(4)NH4Cl;取样,加硝酸酸化,加硝酸银,有白色沉淀,该阴离子是氯离子;
(5)NH4++OH-→NH3↑+H2O;防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀;
(6)
8、(上海09)(12分)实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁,以下是提纯大理石的实验步骤:
(1)溶解大理石时,用硝酸而不同硫酸的原因是_______________________________。
(2)操作Ⅱ的目的是______________,溶液A(溶质是共价化合物)是___________。
(3)写出检验滤液中是否含铁离子方程式:_____________________________________
______________________________________________________________________。
(4)写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式:________________________________
写出滤液B的一种用途:_________________________
(5)中一般含。试按下列提示完成含量分析的实验设计。
试剂:氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 仪器:电子天平、锥形瓶、滴定管
实验步骤:
①_______;②加入_________________;③加入酚酞,用氢氧化钠标准溶液滴定。
(6)若理论上滴定时耗用标准溶液20.00mL恰好完全反应,实际操作中过量半滴(1mL溶液为25滴),则相对误差为______________
【答案】
(1)硫酸钙微溶于水
(2)除去溶液中 氨水
(3)取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液不变红色,说明滤液中不含;或取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,说明滤液中含
(4) 作化肥(合理即给分)
(5)称量 过量的标准盐酸
(6)0.1%
9、(上海08)明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相似,此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示:
根据上述图示,完成下列填空:
⑴明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水(每升含有39.20g氨)需要取浓氨水(每升含有251.28g氨) mL,用规格为 mL量筒量取。
⑵ 氨水浸出后得到固液混合体系,过滤,滤液中除K+、SO42-外,还有大量的NH4+。检验NH4+的方法是
⑶写出沉淀物中所有物质的化学式 。
⑷滤液I的成分是水和 。
⑸为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量,完善下列步骤:
①称取钾氮肥试样并溶于水,加入足量 溶液,产生白色沉淀。
② 、 、 (依次填写实验操作名称)。
③冷却、称重。
⑹若试样为m g,沉淀的物质的量为n mol,则试样中K2SO4的物质的量为:
mol(用含m、n的代数式表示)。
【答案】
⑴ 78 100
⑵ 取滤液少许,加入NaOH,加热,生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝(合理即给分)
⑶ Al(OH)3 Al2O3 Fe2O3
⑷ K2SO4 (NH4)2SO4
⑸ BaCl2 过滤 洗涤 干燥
⑹ mol
10、(四川10)(16分)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4)作原料,生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:21世纪教育网
请回答下列问题:21世纪教育网
(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。
(2)向滤液I中加入铁粉,发生反应的离子方程式为:_________________________、_______________________________________。
(3)在实际生产过程中,向沸水中加入滤液Ⅲ,使混合液pH达0.5,钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气,维持溶液沸腾一段时间,钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:_______________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后,将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________________(填化学式),减少废物排放。(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:将556a kgA(摩尔质量为278 g/mol)溶 于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336b kg A和112c kg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料_______________________kg。
【答案】
(1) 或
(2)
(3) 加水促进钛盐水解,加热促进钛盐水解,降低浓度促进钛盐水解
(4) w w_w.21世纪教育网.c o_m
11、(江苏10)(10分)钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、、、等]。某主要生产、、的化工厂利用钡泥制取,其部分工艺流程如下:
(1)酸溶后溶液中,与的反应化学方程式为 。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,
原因是 、 。
(3)该厂结合本厂实际,选用的X为 (填化学式);中和Ⅰ使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。
(4)上述流程中洗涤的目的是 。
【答案】
(1)Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O
(2)防止反应速度过快 浓HNO3易挥发、分解
(3)BaCO3 Fe3+ H+
(4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染
(12分)正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料,它可以通过、与溶液发生共沉淀反应,所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时,不将和溶液直接混合的原因是 。
②共沉淀反应的化学方程式为 。
③高温成型前,常向中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后的的导电性能外,还能 。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有及少量AI、Fe等)可通过下列实验方法回收钴、锂。
①在上述溶解过程中,被氧化成,
在溶解过程中反应的化学方程式为 。
②在空气中加热时,固体残留率随温度的变化
如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全
脱水,则1000℃时,剩余固体的成分为 。(填化学式);
在350~400℃范围内,剩余固体的成分为 。(填化学式)。
【答案】
(1)
①Fe2+在碱性条件下更易被氧化(凡合理答案均可)
②(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O
③与空气中O2反应,防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
(2)
①
② 、
12、(江苏09)(10分)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙(含有少量等杂志)生产医药级二水合氯化钙(的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:
滤渣
(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的为8.0~8.5,以出去溶液中的少量。检验是否沉淀完全的试验操作是 。
(2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的约为4.0,其目的有:①将溶液中的少量; ②防止在蒸发时水解;③ 。
(3)测定样品中含量的方法是:a.称取0.7500g样品,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0.05000溶液滴定至终点,消耗溶液体积的平均值为20.39mL。
①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有 。
②计算上述样品中的质量分数为 。
③若用上述办法测定的样品中的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有 ; 。
【答案】
(1)取少量上层清液,滴加KSCN溶液,,若不出现血红色,则表明Fe(OH)3 沉淀完全。
(2)防止溶液吸收空气中CO2
(3)①酸式滴定管
②99.9%
③样品中存在少量的NaCl 少量的CaCl2 .2H2O失水
(8分)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:
(1)反应I前需在溶液中加入 (填字母),以除去溶液中的。
A.锌粉 B.铁屑 C.KI溶液 D.
(2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃,其目的是 。
(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是 。
(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极发生地电极反应可表示为 。
【答案】
(1)B
(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解)
(3)降低K2SO4 的溶解度,有利于K2SO4 析出。
(4)2SO42- -2e-2S2O82-
13、(福建10)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3 、FeCO3 MgO、CaO等,生产工艺流程示意如下:
(1) 将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
(2) 完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+□____+□_____==□Fe(OH)3 +□CI-
(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是_______。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH时,理论上可选用的最大区间为______。
Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀的pH
10.4
6.4
—
—
沉淀完全的pH
12.4
8.0
—
—
开始溶解的pH
—
10.5
—
—
Ksp
5.6×
—
6.8×
2.8×
(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中,合适的反应物是______(选填序号)。
a.大理石粉 b.石灰乳 c.纯碱溶液 d.烧碱溶液
(6)“滤液4”之后的操作依次为______、_______、过滤,洗涤,干燥。
(7)分析图中数据,菱锌矿粉中ZnCO3 的质量分数不低于________。
【答案】
(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分
(2)
(3)(或其它合理答案)
(4)(或其它合理答案)
(5)b或(b和d);d
(6)蒸发浓缩、冷却结晶(或其它合理答案)
(7)(或其它合理答案)
14、(福建09)(13分)21世纪教育网
从铝土矿(主要成分是,含、、MgO等杂质)中提取两种工艺品的流程如下:
请回答下列问题:
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为_________.
(2)流程乙加入烧碱后生成Si的离子方程式为________.
(3)验证滤液B含,可取少量滤液并加入________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成份是________(填化学式),写出该溶液的一种用途________
(5)已知298K时,的容度积常数=5.6×,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡,测得PH=13.00,则此温度下残留在溶液中的=_______.
【答案】
(1)Al2O3 + 6H+ 2Al3+ +3H2O
(2)SiO2 + 2OH- SiO32 - + H2O
(3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案)
(4)NaHCO3;制纯碱或做发酵粉等合理答案
(5)5.6×10-10mol/L
14、实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4•7H2O),过程如下:
(1)将过程②中的产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是 ;
A.品红溶液 B.紫色石蕊溶液
C.酸性KMnO4溶液 D.溴水
(2)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为: ;
(3)过程③中,需加入的物质是 ;
(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架,还需要的仪器有 ;
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的 (填选项序号);
A.稀硫酸 B.CaCO3 C.NaOH溶液
(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70-800C,目的是 ;
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.700g样品,②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液,③过滤、洗涤、干燥,称量,得固体质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[(Fe(OH)(SO4)]n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为 。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)
【答案】
(1)ACD(2分)
(2)4FeS + 3O2 + 6H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + 6H2O + 4S (3分)
(3)Fe(或铁)(2分)
(4)蒸发皿、玻璃棒(2分)
(5)C (2分)
(6)促进Fe3+的水解(2分)
(7)31.1%(3分)
15、ZnO具有抗菌性,也是重要的轮胎添加剂。工业上由粗ZnO(含FeO、CuO)制备活性ZnO流程如下:
已知此溶液中Fe2+ 、 Fe3+、 Cu2+ 、 Zn2+形成氢氧化物的pH如下表
离子
开始沉沉淀的pH
完全沉淀的pH
Fe2+
6.4
8.4
Fe3+
2.4
3.1
Cu2+
5.2
6.7
Zn2+
6.8
9
(1)实验室中用98%H2SO4来配制稀硫酸所需使用的玻璃仪器有:胶头滴管、_______、_______、_______。
(2)在A中加H2O2的目的之一是使溶液pH升高,使Fe3+沉淀完全。另外还有一个目的是 ;在A中 (填”能”或”不能”)使Fe2+直接沉淀除去;
(3)要使A溶液顺利成为B溶液, 溶液的pH应控制在 ; B中加入Zn,既能降低氢离子浓度又能 ;
(4)书写碱式碳酸锌焙烧制备活性ZnO的化学方程式 .
【答案】
(1)烧杯、玻璃棒、量筒(3分)
(2)将Fe2+氧化为Fe3+,(2分) 不能(1分)
(3)3.1至5.2之间 (2分) 将Cu2+还原为Cu析出(2分)
(4)Zn3(OH)4CO3·H2O3ZnO+CO2↑+3H2O(3分)
16、2010年世界锂离子电池总产量预计超过38亿只,锂离子电池消耗量巨大,回收锂离子电池具有重要意义,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钻酸锂(LiCoO2)、炭黑、铝箔。某种回收工艺流程如下:
(1)碱浸时,正极材料中____(填化学式)溶解,发生反应的化学方程式为 。
(2)滤渣C是 (填化学式,下同),固体E是 ,滤液D中的溶质主要是 。
(3)酸拦时发生反应的化学方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4 Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__ __,该反应中若转移了0.5 mol电子,产生的氧气在标准状况下的体积为 。
(4)向滤液F中加入Na2CO3,发生反应的离子方程式为_ ___。
【答案】
17、最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下:
(1)在合成塔中,若有2.2kgCO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5kJ的热量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式 。
(2)①上述合成反应具有一定的可逆性,从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300°C的温度,其原因是 。
②“绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利用”,上述流程中能体现“
循环利用”的除碳酸钾溶液外,还包括 。
③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。
A.升高温度 B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离 D.再充入1mol CO2和3mol H2
(3)甲醇可制作燃料电池。写出以氢氧化钾为电解质的甲醇燃料电池负极反应式 。当电子转移的物质的量为 时,参加反应的氧气的体积是6.72L(标准状况下)。
(4)常温下,0.1 mol/L KHCO3溶液的pH大于8,则溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为:
。
【答案】
(1)CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.47kJ•mol-1
(2)①考虑到催化剂的催化活性,加快反应速率。
②高温水蒸气 ③CD
(3)CH3OH+8OH—6e-===CO32-+6H2O;1.2mol
(4)c(K+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-)
18、以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:
酸溶
(1)酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为 ;
“滤渣A”主要成份的化学式为 。
(2)还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3 +还原为Fe2 +,而本身被氧化为H2SO4,请完成该反应的离子方程式:FeS2 + 14Fe3 + + H2O== 15Fe2 + + SO42- + 。
(3)氧化过程中,O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为 。
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀pH
2.7
3.8
7.6
9.4
完全沉淀pH
3.2
5.2
9.7
12.4
(4)为了确保铁红的质量,氧化过程需要调节溶液的pH的范围是 (几种离子沉淀的pH见右表);滤液B可以回收的物质有(写化学式) 。
(5)已知每煅烧16 g FeS2,放出106.5 kJ热量,写出FeS2燃烧的热化学方程式 。该反应中被氧化的元素是 (写出元素符号并标出相应的化合价)。
【答案】
(1)Fe2O3 + 3H2SO4 == Fe2(SO4) 3 + 3H2O(2分。化学式1分、配平1分)
SiO2(1分。多写FeS2不扣分,多写其它化学式0分)
(2)8 2 16H+(2分)
(3)4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH-= 4Fe(OH)3↓ (2分,化学式对1分、配平1分。或
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓(1分),4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(1分)
(分两个方程写:第1个方程式化学式对1分、配平1分)
(4)3.2~3.8(或之间的数据值,2分)
Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4(3分,多写H2SO4不扣分,多写其它0分)
(5)FeS2(s)+11/4O2(g)1/2Fe2O3(s)+2SO2(g);△H=-798.75kJ/mol(2分)
和(2分)
19、镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,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某温度下一些金属氢氧化物的Kap及沉淀析出的理论pH如下表所示:
M(OH)n
Kap
pH
开始沉淀
沉淀完全
Al(OH)3
1.9×10-23
3.43
4.19
Fe(OH)3
3.8×10-38
2.53
2.94
Ni(OH)2
1.6×10-14
7.60
9.75
回答下列问题:
(1)根据上表数据判断步骤②依次析出沉淀Ⅱ 和沉淀Ⅲ (填化学式),则pH1 pH2(填填“>”、“=”或“<”),控制两种沉淀析出可利用 。
A.pH试纸 B.石蕊指示剂 C.pH计
(2)已知溶解度:NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O,则③的化学方程式是 。第③步反应后,过滤沉淀嘶需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因 、 。
(3)④中阳极反应产生的气体E为 ,验证该气体的试剂为 。
(4)试写出⑥的离子方程式 。
【答案】
20、重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成份为FeO·Cr2O3
)为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下,涉及的主要反应是:6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O,
试回答下列问题:
⑴在反应器①中,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式: 。
⑵NaFeO2能强烈水解,在操作②生成沉淀而除去,写出该反应的化学方程式: 。
⑶操作③的目的是什么,用简要的文字说明: 。
⑷操作④中,酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式: 。
⑸称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+),放于暗处5min,然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示剂,用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)。
①判断达到滴定终点的依据是: ;
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品的中重铬酸钾的纯度(设整个过程中其它杂质不参与反应) 。
【答案】
⑴Al2O3 + Na2CO32NaAlO2 +CO2↑ (2分)
⑵NaFeO2 + 2H2O = Fe(OH)3↓ + NaOH (2分)
⑶由于溶液在硅酸钠和偏铝酸钠发生水解,降低pH值有利于水解平衡向正反应方向移动,当pH调到7~8时,使它们水解完全,从而除去SiO32-和AlO2- (2分)
⑷2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O (2分)
⑸①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液,溶液蓝色褪去 (2分)
②94.08% (3分)
21、碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域,以锂辉石(主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2)为原料制备Li2CO3的工艺流程如下:
β-锂辉石
浸取锂
硫酸
浸出液
浸出渣
除杂
滤液
滤渣
蒸发浓缩
沉淀
饱和碳酸钠溶液
碳酸锂
母液
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
已知:Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。
(1)步骤Ⅰ前,锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是____________。
(2)步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg
2+、Ca2+、Na+等杂质,需在搅拌下加入___________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
(3)步骤Ⅱ中,将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有_____________。
(4)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为_______________。
(5)从母液中可回收的主要物质是_______________。
【答案】
(1)增大固液接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率
(2)石灰石
(3)Fe2+、Mg2+、Ca2+
(4)2Li++CO=Li2CO3↓ (5)Na2SO4
22、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C1O2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
③160 g/L NaOH溶液是指160gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为lL。
(1)160 g/L NaOH溶液的物质的量浓度为 。若要计算该溶液的质量分数,还需要的一个条件是 (用文字说明)。
(2)发生器中鼓入空气的作用可能是 (选填序号)。
a.将SO2氧化成SO3,增强酸性 b.稀释C1O2以防止爆炸
C.将NaClO3氧化成C向 ClO2
(3)吸收塔内的反应的化学方程式为 。吸收塔的温度不能超过20℃,其目的是 。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸收塔中应维持NaOH稍过量,判断NaOH是否过量的简单实验方法是 。
(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 (选填序号)。
a.Na2O2 b.Na2S c.FeCl2
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的实验操作依次是 (选填序号)。
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)。
【答案】
23、随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4的制备流程如下:
Fe(NO3)n
Mn(NO3)2n
混合
搅拌
共沉淀
过滤洗涤
干燥研磨
煅 烧
得产品
控制pH至10.4
连续搅拌
KOH溶液
步骤一 步骤二 步骤三 步骤四 步骤五
(1)原料Fe(NO3)n中n=______,投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物质的量之比应为______。
(2)步骤二中“连续搅拌”的目的是_________________________________________;
步骤三中洗涤干净的标准是_____________________________________________。
(3)利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为:
MnFe2O4 MnFe2O4-x + O2↑MnFe2O4-x + xH2O→MnFe2O4 + xH2↑,
请认真分析上述两个反应并回答下列问题:
①若MnFe2O4-x中x=0.8,则MnFe2O4-x中Fe2+占全部铁元素的百分率为_______。
②该化学循环制氢的优点有(答两点即可)______________________
___________________________________________________________________。
③该热化学循环法制氢尚有不足之处,进一步改进的研究方向是_________。
【答案】
(1)n=3(2分) 2:1(2分)
(2)充分反应、沉淀完全;洗涤至流出液呈中性(3分)
(3)①80%(2分)
②具有过程简单、节约能量、无污染、物料廉价并可循环使用及氧气和氢气在不同步骤生成,因此不存在高温气体分离等优点。(3分)
③寻找合适的催化剂,使MnFe2O4分解温度降低或找分解温度更低的氧化物(3分)
24、我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:
(1)上述生产纯碱的方法名称 ,副产品的一种用途为 。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是 。
(3)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了 (填上述流程中的编号)的循环。
(4)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有 。
a.增大NH+4的浓度,使NH4Cl更多地析出
b.使NaHCO3更多地析出[来源:21世纪教育网
c.使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
【答案】
25、合成气(CO+H2)是一种重要的化工原料,在化工生产中具有十分广泛的用途。其制备及运用的一种工艺流程如图所示(其中X与X′的主要成分类似)。
铁
高温尾气X
铁矿石
Fe2O3
CH4
尾气X′
二甲醚
还原
反应室
燃烧室
混合气
CH4+O2
甲醇
合成气
CO+H2
催化
反应室
⑴在合成气冶炼金属铁的流程中,向燃烧室中通入甲烷与氧气的目的是_____________,
其最佳体积配比V(CH4)∶V(O2)为__________。
⑵甲醇、二甲醚(CH3OCH3)等物质被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的
性能。
①写出用合成气生产甲醇的化学方程式:__________________________,
用该方法合成甲醇的最大优点是______________________________________________。
②用合成气为原料生产二甲醚,随着原料配比的不同反应产物不尽相同,但产生的尾气可循环使用,试写出以CO、H2为原料制取二甲醚的两种不同的化学方程式:____________________________________、___________________________________。
⑶某化工厂试图使用上图所示流程联合生产甲醇、二甲醚、生铁,你认为是否可行?若不可行,请说明理由;若可行,联合生产有什么优点?________________________________
_____________________________________________________________________。
【答案】
(1)3d24s2(2分)
(2)2、 2(2分)
(3)ad (2分)
(4)TiO2 3(4分)
(5)C