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文档介绍
2019届一轮复习人教版无机工业流程作业
2019高考化学一轮复习 无机工业流程 专题练习 1.(14分)工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示: 已知:①菱锰矿的主要成分是MnCO3,其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。 ②Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2,Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。 ③焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。 (1)结合图1、2、3,分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、、焙烧时间依次分别为 、 、 。 (2)浸出液“净化除杂”过程如下: ①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为:H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,则氧化剂X 宜选择(填字母)。 A.H2O2 B.Cl2 C.MnO2 ②调节pH时,pH可取的范围为 。 (3)“碳化结晶”步骤中,加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为 。 (4)上述流程中可循环使用的物质是 。 2. 汽车尾气中CO、NOx以及燃煤废气中的SO2都是大气污染物,对它们的治理具有重要意义。 (1)氧化还原法消除NOx的转化如下: ①反应I为NO +O3===NO2+O2,生成标准状况下11.2 L O2时,转移电子的物质的量是__________mol ②反应Ⅱ中,当n( NO2):n[CO(NH2)2]=3:2时,氧化产物与还原产物的质量比为___________ (2)吸收SO2和NO,获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)。装置I中发生反应的离子方程式为____________________________________ (3)装置Ⅱ中,酸性条件下NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3-、NO2-,请写出生成等物质的量的NO3-和NO2-时的离子方程式____________________________________ (4)装置Ⅲ的作用之一是用质子交换膜电解槽电解使得Ce4+再生,再生时生成的Ce4+在电解槽的_____________(填“阳极”或“阴极”),同时在另一极生成S2O42一的电极反应式为_________________________________ (5)取少量装置Ⅳ所得的产品溶于水,溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________ 3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下: 已知:①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:温度较低) ②6KOH+3Cl2 =5KCl+KClO3+3H2O(条件:温度较高) 回答下列问题: (1)该生产工艺应在______________(填“温度较高”或“温度较低”)的情况下进行; (2)在溶液I中加入KOH固体的目的是________(填编号)。 A.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率 C.为下一步反应提供碱性的环境 D.使KClO3转化为 KClO (3)从溶液II中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子反应方程式为________________________________________ 。 (4)如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净________________________________。 (5)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质,配平该反应的离子方程式:_____________________________________________。 4.K2SO4是无氯优质钾肥,Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和Mn3O4的工艺流程如下: (1)几种盐的溶解度见图1。反应Ⅲ中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后,进行________、________、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。 (2)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是:____________________________。 (3)反应Ⅳ的化学方程式为______________________________________________。 (4)Mn3O4与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为_______________________________。 (5)图2是煅烧MnSO4·H2O时温度与剩余固体质量变化曲线。 ①该曲线中B段所表示物质的化学式为___________________。 ②煅烧过程中固体的锰含量随温度的升高而增大,但当温度超过1000 ℃时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因:_______________________。 (6)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷;电解质是掺杂Mn3O4的二氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。在熔融电解质中,O2-向________(填“正”或“负”)极移动。电池负极电极反应为________________________。 5.Ba(NO3)2常用于军事上生产绿色信号弹、曳光弹等。某生产BaCO3的化工厂生产排出大量的钡泥(主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等,该厂利用钡泥制取Ba(NO3)2晶体(不含结晶水),部分工艺流程如下: 已知:pH=3.2时,可使Fe3+沉淀完全; 请回答下列问题: (1)该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯,提纯的方法是:将产品加入足量的饱和Na2CO3溶液中,充分搅拌、过滤、洗涤。试用离子方程式说明提纯原理:__________________。 (2)酸溶时,Ba(FeO2)2与HNO3反应的化学方程式为_______________________________。 (3)该厂结合本厂实际,化合物X最好选用_________。 A.BaCl2 B.Ba(OH)2 C.Ba(NO3)2 D.BaCO3 (4)滤渣1和滤渣2洗涤产生的废液不能直接排入环境,原因是_______________________。 (5)①反应I需调节溶液pH值范围在4~5,目的是________________________________。 ②验证该步骤中沉淀已完全的实验操作是_____________________________________。 (6)测定所得Ba(NO3)2晶体的纯度:准确称取w克晶体溶于蒸馏水,加入足量的硫酸,充分反应后,过滤、洗涤、干燥,称量其质量为m克,则该晶体的纯度为_____________。(提示:M(Ba(NO3)2)= 261 g/mol,M(BaSO4)= 233 g/mol) 6.醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料,制取醋酸镍的工艺流程图如下: 相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表: 金属离子 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH 物质 20℃时溶解性(H2O) Fe3+ 1.1 3.2 CaSO4 微溶 Fe2+ 5.8 8.8 NiF 可溶 Al3+ 3.0 5.0 CaF2 难溶 Ni2+ 6.7 9.5 NiCO3 Ksp=1.0×10-5 (1)将含镍废料粉碎的目的是_______________________________________________。 (2)“酸浸”实验中,镍的浸出率结果如图所示,从能量损耗和成本角度考虑,若要使镍的浸出效果最佳,选择的最好温度和时间分别为______℃、______ min。 (3)实验过程中,滤渣1主要成分的化学式为________、________。 (4)调节pH步骤中,溶液pH的调节范围是_____~______。选择此范围的目的是__________________________________。 (5)酸浸过程中,lmol NiS失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式:______________________________。 (6)沉镍过程中,若c(Ni2+)=4.0 mol·L-1,欲使100 mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5mol·L-1],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_____g。(保留小数点后1位有效数字) 7.高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。实验室可用软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下: 已知:墨绿色浸出液的成分为K2MnO4、KCl溶液 回答下列问题: (1)实验中采用铁坩埚而不是瓷坩埚的原因是:(用化学反应方程式表示)___________________________________________________。 (2)写出生成K2MnO4和KCl反应的化学方程式:________________________;通入CO2,可使MnO42-发生反应,生成MnO及MnO2。若通入CO2太多,则在加热浓缩时,会有__________________晶体和KMnO4晶体一起析出。 (3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高,其原因是(用化学反应方程式表示)_________________________;过滤用到的玻璃仪器有烧杯、_________、_______;加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是_______________________________________;洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是_______________________________________。 (4)计算12.25 g KClO3固体经过上述转化,最多可制得KMnO4的质量为___________(结果保留一位小数)。(相对原子质量:K—39 Cl—35.5 O—16 Mn—55) 8.用辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备碱式碳酸铜的流程如下: (1)辉铜矿中铜元素的价态为_________________。 (2)滤渣Ⅰ的成分除了不溶性矿渣外,还有S、__________、______________,写出“浸取”过程中生成S 的离子方程式_______________________。 (3)也可用FeCl3代替MnO2作浸取剂。若向FeCl3浸取液中加入CuCl2 ,能加快铜元素的浸取速率,该过程的反应原理可用化学方程式表示为:①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S;②____________。 (4)“沉锰”时发生的反应的离子方程式为____________________。 (5)滤液Ⅱ经结晶得到的盐主要是____________(填化学式,下同),流程中可循环的物质是_________________。 (6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成,有关转化见下图,转化时负极的电极 反应式为___________________。 9.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)常用于制造阻燃剂和无公害型冷水系统的金属抑制剂。下图是利用钼精矿(主要成分是MoS2,含少量PbS等)为原料生产钼酸钠晶体的工艺流程图: 回答下列问题: (1)提高焙烧效率的方法有____________。(写一种) (2)“焙烧”时MoS2转化为MoO3,该反应过程的化学方程式为________________________,氧化产物是________(写化学式)。 (3)“碱浸”时含钼化合物发生的主要反应的化学方程式为__________________________。 (4)若“除重金属离子”时加入的沉淀剂为Na2S,则废渣成分的化学式为________。 (5)测得“除重金属离子”中部分离子的浓度:c(MoO42-)=0.40mol/L,c(SO42-)=0.04mol/L。“结晶”前需先除去SO42-,方法是加入Ba(OH)2固体。假设加入Ba(OH)2固体后溶液体积不变,当SO42-完全沉淀(c(SO42-)≤1.0×10-5mol/L)时,BaMoO4是否会析出?_________________________________________________________。(请计算说明)[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8] (6)钼精矿在碱性条件下,加入NaClO溶液,也可以制备钼酸钠,同时有SO42-生成,该反应的离子方程式为___________________。 10..高氯酸铜易溶于水,在130℃时会发生分解反应是一种燃烧催化剂,以食盐等为原料制备高氯酸铜[Cu(ClC4)2·6H2O)]的一种工艺凯程如下: 回答下列问题: (1)发生“电解I”时所用的交换膜是______(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。 (2)改化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应,已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO3。 ①“歧化反应”的化学方程式为_____________。 ② “歧化反应”阶段所采用的不同温度对产率影响的结果如图所示。则该反应最适宜的温度是________。 (3)“电解Ⅱ”的阳极产物为________ (填离子符号)。 (4)操作a的名称是______,该流程中可循环利用的物质是________(填化学式)。 (5)用该工艺流程制备高氯酸铜时,若起始时NaCl的质量为a t。最终制得的Cu(ClO4)2·6H2O为bt,则产率为_______(用含a、b的代数式表示)。 (6)某温度下,高氯酸铜控制在A、B的种方式同时分解,分解过程中铜的化合价不发生改变。A方式为Cu(ClO4)2CuCl2+4O2↑,若4 mol高氯酸铜在该温度下按A、B各占50%的方式完全分解,且A、B两种方式转移的电子数之比为8:7,则B方式为________(用化学方程式表示)。 11.铬铁矿主要成分为FeO、Cr2O3,含有SiO2、Al2O3等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠晶体(Na2Cr2O7)的流程如图所示: (1)步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3+O2+NaOH Na2CrO4 +NaFeO2 + H2O,该反应配平后FeO·Cr2O3与O2 的系数比为___________。该步骤是在坩埚中进行煅烧,可用此坩埚材料的是______________(填标号)。 A.铁 B.氧化铝 C.石英 D.陶瓷 (2)步聚①煅烧反应极慢,需要升温至NaOH 呈熔融状态,反应速率才加快,其原因是____________________________________________________。 (3)步骤②中NaFeO2会强烈水解生成氢氧化铁沉淀,反应的化学方程式为________________。 (4)将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时,各自冷却到不同温度下结晶,保温过滤,所得实验数据如下表。根据数据分析,步骤③的最佳结晶温度为___________℃。 结晶温度/℃ Na2CrO4粗晶中各物质含量/% Na2CrO4 • 4H2O NaOH NaAlO2 Na2SiO3 30 52.45 29.79 8.69 12.21 40 68.81 20. 49 8.46 10.84 50 60.26 27. 96 10.36 9.32 60 50.74 29.66 10.40 12.25 70 46.77 33.06 8.10 6.48 (5)步骤④中滤渣3的成分是_____________(写化学式)。 (6)若该流程中铬元素完全转化为红矾钠晶体,则该铬铁矿中铬元素的质量分数为____________(用含m1、m2的代数式表示)。 12.氯化亚铜(CuCl,白色、易被氧化,Ksp=1.2×10-6)广泛用作催化剂、脱臭剂、脱色剂等。工业上用初级铜矿粉(主要含Cu2S、CuS、Fe2O3、FeO等)制备活性CuCl的流程如下: (1)滤渣Ⅰ是Fe(OH)3和单质硫的混合物,反应Ⅰ中Cu2S参与反应的化学方程式为:Cu2S + MnO2 + H2SO4 → CuSO4 + S + MnSO4 + H2O(未配平);氧化产物为:__________。 (2)除Mn2+时得MnCO3沉淀,该反应的离子方程式为______________________________。 (3)已知:Cu(OH)2可溶于氨水形成深蓝色溶液。Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2+ +2OH- 。蒸氨条件及蒸氨效果见下表: 序号 温度/℃ 时间/min 压强/KPa 残液颜色 a 110 60 101.3 浅蓝色 b 100 40 74.6 几乎很浅 c 90 30 60.0 无色透明 由表中信息可知蒸氨的条件应选_______(填序号),请用平衡移动原理解释选择该条件的原因是__________________________________________________。 (4)反应Ⅱ的离子方程式___________________________。 (5)实验证明通过如图装置也可获得CuCl,现象为 阴极:产生无色气体; 阳极:有白色胶状沉淀生成且逐渐增多; U形管底部:靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色沉淀。 ①生成CuCl的电极反应式为________________________________。 ②有同学提出:淡黄色沉淀可能是CuOH,以下是从资料中查阅到CuOH的有关信息,哪些可以支持该同学的说法________。(填序号) a.容易脱水变成红色的Cu2O b.CuOH是黄色或淡黄色固体,不溶于水 c.CuOH的Ksp=2×10-15 d.易被氧化成Cu(OH)2 13.稀土有工业“黄金”之称,我国稀土资源丰富。目前从氟碳铈矿(主要化学成分为CeFCO3)提取铈族稀土元素的冶炼处理工艺已经发展到十几种,其中一种提取铈的工艺流程如下: 已知:①焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3 价的其它稀土氟氧化物: ②Ce4+能与SO42-结合成CeSO4,Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取。 请回答下列问题: (1)CeFCO3中,Ce 元素的化合价为_____。 (2)“酸浸I”过程中CeO2转化为Ce3+,且产生黄绿色气体,用稀硫酸和H2O2,替换HCl 就不会造成环境污染。则稀硫酸.H2O2 与CeO2反应的离子方程式为:__________。 (3)“沉淀”步骤中发生的反应为:Ce(BF4)3(s)+3KCl(aq)=3KBF4(s)+CeCl3 (aq)。已知Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分别为a、b,则该反应的平衡常数为 ______( 用含a、b 的代数式表示)。 (4)“浸 出 液”中含有少量Ce4+及其他稀土元素 的离子,可以通过“萃取”与“反萃取寻探作进一步分离、富集各离子。“萃取”时Ce4+与萃取剂[(HA)2]存在的反应为:Ce4++n(HA)2Ce(H2a-4A2a)+4H+。 用D 表示Ce4+分别在有机层中与水层中存在形式的浓度之比(D= ) 其它条件不变,在浸出液中加入不同量的NaSO4以改变水层中的c(SO42-), D 随浸出液中c(SO42-)增大而减小的原因是__________。 (5)“操作I”后,向溶液中加入NaOH 溶液,调节溶液的pH 可获得Ce(OH)3沉淀,当溶液中离子浓度小于1.0×10-6 mol/L视为沉淀完全,常温下加入NaOH 调节溶液的pH 应大 于 _______ [已知:Ce(OH)3的Ksp=8.0×10-21 ;1g2=-0.3] (6)写出“氧化”步骤的化学方程式:_______________。 (7)CeO2 是汽车尾气净化催化剂的关键成分,它能在还原气氛中供氧,在氧化气氛中耗氧在尾气消除过程中发生着CeO2CeO2(1-x) +xO2↑(0≤x≤0.25)的循环。写出CeO2 消除CO 尾气的化学方程式:________________。 参考答案 1.(14分,每空2分) (1)500 ℃ 1.10 60 min (2)C4.7≤pH<8.1 (3)Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+ CO2↑+H2O (4)NH4Cl 2.【答案】 (1). 1 (2). 4:3 (3). SO2 + OH-===HSO3- (4). 2NO+3H2O+4Ce4+=NO3-+NO2-+6H++4Ce3+ (5). 阳极 (6). 2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O (7). c(NO3- )> c (NH4+)> c (H+)> c (OH-) 3.【答案】 (1). 温度较低 (2). AC (3). 2Fe3+ + 3ClO- + 10OH- = 2FeO42- + 3Cl-+ 5H2O (4). 用试管取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸银溶液,无白色沉淀则已被洗净 (5). 4FeO42- + 10H2O == 4Fe(OH)3(胶体)+ 3O2↑ + 8OH- 4.【答案】 (1). 蒸发结晶 (2). 趁热过滤 (3). 取少量样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3)2溶液,取上层清液滴加AgNO3溶液,若有白色沉淀产生,则有氯化物杂质;若没有明显现象,则没有氯化物杂质 (4). MnO2+SO2=MnSO4 (5). Mn3O4+8H++ 2Cl-3Mn2++Cl2↑+4H2O (6). Mn3O4 (7). 部分Mn3O4又被氧化为Mn2O3或MnO2,造成总锰含量减小 (8). 负 (9). C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O 5.【答案】 (1). BaSO4(s)+ CO32-(aq) BaCO3(s)+ SO42- (aq) (2). Ba(FeO2)2 + 8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O (3). D (4). 废液中含有的重金属离子Ba2+会污染环境 (5). 中和溶液中过量的H+,促进溶液中Fe3+水解而形成Fe(OH)3沉淀 (6). 取上层清液于试管中,往其中滴入几滴KSCN溶液,若不变血红色,则证明沉淀已完全 (7). 6.【答案】 (1). 增大固液接触面积,提高镍的浸出率 (2). 70 (3). 120 (4). SiO2 (5). CaSO4 (6). 5.0 (7). 6.7 (8). 使Al3+、Fe3+转化为沉淀,二不能使Ni2+转化为沉淀 (9). NiS+H2SO4+2HNO3=NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O (10). 53.0 7.【答案】 (1). SiO2+2KOH K2SiO3+H2O (2). KClO3+3MnO2+6KOH 3K2MnO4+KCl+3H2O (3). KHCO3 (4). 2KMnO4 O2↑+MnO2+K2MnO4 (5). 漏斗 (6). 玻璃棒 (7). 受热均匀利于蒸发溶剂 (8). 减少高锰酸钾的溶解 (9). 31.6 g 8.【答案】 (1). +l (2). SiO2 (3). MnO2 (4). 2MnO2+Cu2S+8H+=S ↓+2Cu2++2Mn2++4H2O (5). CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2 (6). Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑或Mn2++NH3+HCO3-=MnCO3↓+NH4+ (7). (NH4)2SO4 (8). NH3 (9). Cu+H2S-2e-=Cu2S↓+2H+ 9.【答案】 (1). 粉碎固体颗粒(其他合理答案也给分) (2). 2MoS2 +7O22MoO3 +4SO2 (3). MoO3、SO2 (4). MoO3+Na2CO3=Na2MoO4 +CO2↑ (5). PbS (6). 当c(SO42-)=1.0×10-5mol/L ,c(Ba2+)=Ksp(BaSO4)/c(SO42-)=1.1×10-10/1.0×10-5=1.1×10-5mol/L ,c(Ba2+)× c(MoO42-)=1.1×10-5×0.40=4.4×10-6>4.0×10-8,所以会析出BaMoO4沉淀。 (7). MoS2+9ClO−+6OH− MoO42-+9Cl−+2 SO42-+3H2O 10.【答案】 (1). 阳离子交换膜 (2). 3Na2CO3+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3CO2 (3). 60℃ (4). ClO4- (5). 蒸发浓缩 (6). NaCl (7). 702b/371a×100% (8). 2Cu(C1O4)2 2CuO+7O2↑+2C12↑ 11.【答案】 (1). 4:7 (2). A (3). 熔融后增大了反应物的接触面积 (4). NaFeO2+2H2O==Fe(OH)3↓+NaOH (5). 40 (6). AI(OH)3、H2SiO3(或H4SiO4) (7). [52m2/131m1]×100% 12.【答案】 (1). CuSO4 S (2). Mn2+ + HCO3-+ NH3·H2O = MnCO3↓+ NH4+ + H2O (3). c (4). 减小压强,平衡逆向移动,利于蒸氨 (5). SO2 +2Cu2+ + 2Cl- + 2H2O = 2 CuCl↓ + SO42- + 4H+ (6). Cu-e-+ Cl- = CuCl↓ (7). b c 13.【答案】 (1). +3(或+3 价) (2). 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++4H2O+O2↑ (3). a/b3 (4). 随着c(SO42-)增大,水层中Ce4+被SO42-结合成[CeSO4]2+,c([CeSO4]2+)增大,同时导致Ce4++n(HA)2 Ce(H2n-4A2n)+4H+向左(逆向)移动,致使c[Ce(H2n-4A2n)]减小 (5). 9.3 (6). 2Ce(OH)3+ NaClO + H2O = 2Ce(OH)4 + NaCl (7). 2xCO + CeO2=CeO2(1-x)+ 2xCO2查看更多