高考工业流程一轮习题Word格式文档下载.docx
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D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
2.金属钼具有高强度、高熔点、耐磨抗腐性,用于制火箭、卫星的合金构件。
钼酸钠晶体(Na2MoO4•2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。
利用钼矿(主要成分MoS2,还含少量钙、镁等元素)为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下:
(1)Na2MoO4•2H2O中钼元素的价态为___,煅烧产生的尾气引起的环境危害主要是_______。
(2)用浓氨水溶解粗产品的离子方程式是_________,由图中信息可以判断MoO3是___氧化物。
(填“酸性”、“碱性”或“两性”)
(3)操作I是_____,操作Ⅱ所得的钼酸要水洗,检验钼酸是否洗涤干净的方法是____。
(4)采用NaClO氧化钼矿的方法将矿石中的钼浸出,该过程放热。
①请配平以下化学反应:
___NaClO+___MoS2+___NaOH→___Na2MoO4+___Na2SO4+___NaCl+___H2O。
②钼的浸出率随着温度变化如图,当温度高于50℃后浸出率降低的可能原因是______(写一点)。
(5)锂和MoS2可充电电池的工作原理为xLi+nMoS2
Lix(MoS2)n,则电池充电时阳极上的电极反应式为______。
3.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表:
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的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=9.6×
10﹣6
(1)调节pH步骤中,溶液pH的调节范围是___________。
(2)滤渣1主要成分是_______________;
滤渣2主要成分是_________________
(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式_________。
(4)酸浸过程中,1molNiS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____________。
(5)沉镍过程中,若c(Ni2+)=2.0mol/L,欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀物完全,[c(Ni2+)≤10﹣5mol/L],则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_____g(保留小数点后1位)
(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸。
酸浸出率随时间变化如图。
酸浸的最佳温度与时间分别为____________。
5.海洋深处有丰富的软锰矿,以此为主要原料生产MnSO4的工业流程如下:
①软锰矿的主要成分是MnO2,此外还含有Fe2O3、Al2O3、CuO、NiO、SiO2等少量杂质。
②几种离子沉淀时数据信息如下:
(1)写出酸浸过程中SO2与MnO2反应的离子方程式___________。
(2)为了探究MnO2与SO2反应情况,某研究小组将含有SO2尾气和一定比例的空气通入MnO2悬浊液中,保持温度不变的情况下,测得溶液中c(Mn2+)和c(SO42-)随反应时间的变化如图所示。
导致溶液中c(Mn2+)和c(SO42-)的变化产生明显差异的原因是___________。
(3)操作I是“除铁铝”,其主要步骤为向滤液I中加入软锰矿,调节p=5.2~6.0左右,使其Fe3+、Al3+沉淀完全,再加入活性炭搅拌、抽滤。
写出滤液I中生成Fe2+相关的离子方程式___________、___________。
(4)操作Ⅱ是“除铜镍”,其主要步骤为:
向滤液Ⅱ中加入MnS(难溶物),充分搅拌,过滤。
加入MnS能除去滤液Ⅱ中Cu2+和Ni2+的原因是___________。
(5)以MnSO4溶液为原料可通过电解法制备超级电容器材料MnO2,其装置如图所示:
则电解过程中阳极电极反应式为___________,电解一段时间后,阴极溶液中H+的物质的量___________(填“变大”、“减小”或“不变”)。
实际生产过程中___________(填“能”或“不能”)用MnCl2溶液代替MnSO4溶液。
4.氧化锌主要用作催化剂、脱硫剂、发光剂和橡胶添加剂。
一种以锌焙砂(ZnO、ZnSiO3和少量As2O3、CuO、PbO杂质,其中As与N同主族)为原料制备氧化锌的流程如图所示:
请回答下列问题。
(1)循环使用的物质有____、____和______(填化学式)。
(2)“浸出”时,锌以Zn(NH3)42+进入滤液。
①浸出率与温度关系如图l所示,请解释温度超过55℃后浸出率显著下降的原因:
___________
②浸出率与n(NH3):
n[(NH4)2SO4]关系如图所示,6:
4之后浸出率下降,说明____(填编号)的浸出主要依赖硫酸铵浓度的大小。
A.ZnO和ZnSiO3B.ZnOC.ZnSiO3
(3)“除砷”过程中生成Fe3(AsO4)2沉淀,其中铁元素的化合价是____;
沉淀剂为FeSO4·
H2O、(NH3)2S2O8,添加(NH4)2S2O8的目的是____。
(4)“除重金属”和“深度除重金属”除去的重金属是____(填名称)。
(5)“蒸氨”的产物主要是ZnSO4和NH3,写出所发生反应的化学方程式____。
6.由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下:
⑴写出KIO3在日常生活中的一个重要应用________________________。
⑵检验“含碘废水”中是否含有单质I2的常用试剂是________(写试剂名称)。
⑶通入SO2的目的是将I2还原为I-,该反应的离子方程式为______________________。
⑷工艺中五种物质的制备反应中,不涉及氧化还原反应的步骤是“制________”。
⑸“制KI(aq)”时,该温度下水的离子积为Kw=1.0×
10-13,Ksp[Fe(OH)2]=9.0×
10-15。
为避免0.9mol·
L-1FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-,起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于______。
⑹“制KIO3溶液”反应的离子方程式为__________________。
⑺KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。
流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶体的操作步骤为_____________________。
8.硒(Se)和铜(Cu)在生产生活中有广泛的应用。
硒可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂,也是动物体必需的营养元素和对植物有益的营养元素等。
氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。
CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。
以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下所示:
(1)若步骤①中得到的氧化产物只有一种,则它的化学式是____________。
(2)写出步骤③中主要反应的离子方程式:
____________________________________。
(3)步骤⑤包括用pH=2的溶液酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是__________(写酸的名称)。
(4)上述工艺中,步骤⑥和⑦的作用是_____________。
(5)Se为ⅥA族元素,用乙二胺四乙酸铜阴离子水溶液和硒代硫酸钠(Na2SeSO3)溶液反应可获得纳米硒化铜,硒代硫酸钠还可用于Se的精制,写出硒代硫酸钠(Na2SeSO3)与H2SO4溶液反应得到精硒的化学方程式:
_____。
(6)氯化亚铜产率与温度、溶液pH关系如下图所示。
据图分析,流程化生产氯化亚铜的过程中,温度过低影响CuCl产率的原因是____________________________________;
温度过高、pH过大也会影响CuCl产率的原因是_______________________________。
(7)用NaHS作污水处理的沉淀剂,可以处理工业废水中的Cu2+。
25℃时,H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×
10-7,Ka2=7.0×
10-15,CuS的溶度积为Ksp(CuS)=6.3×
10-36。
反应Cu2+(aq)+HS-(aq)
CuS(s)+H+(aq)的平衡常数K=__________(结果保留1位小数)。
9.高锰酸钾常用作消毒杀菌、水质净化剂等。
某小组用软锰矿(主要含MnO2,还含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)模拟工业制高锰酸钾流程如下。
试回答下列问题。
(1)配平焙烧时化学反应:
□MnO2+□_____+□O2
□K2MnO4+□H2O;
__________
(2)滤渣II的成分有_______(化学式);
第一次通CO2不能用稀盐酸代替的原因是_________。
(3)第二次通入过量CO2生成MnO2的离子方程式为_________。
(4)将滤液Ⅲ进行一系列操作得KMnO4。
由下图可知,从滤液Ⅲ得到KMnO4需经过_____、______、洗涤等操作。
(5)工业上按上述流程连续生产。
含MnO2a%的软锰矿1吨,理论上最多可制KMnO4___吨。
(6)利用电解法可得到更纯的KMnO4。
用惰性电极电解滤液II。
①电解槽阳极反应式为____________;
②阳极还可能有气体产生,该气体是__________。
10.碱式碳酸铋[(BiO)2CO3·
0.5H2O]又名碳酸氧铋,高温灼烧时会分解为Bi2O3,其用途包括制备其它铋化合物、分析试剂、制备胃药等,工业生产(BiO)2CO3·
0.5H2O的流程如下图所示,请回答下列相关问题。
(1)(BiO)2CO3·
0.5H2O中铋的化合价是___________,铋在周期表中的位置是___________。
(2)酸溶过程生成的气体是NO,该反应的离子方程式是______________________。
工厂在生产中将NO与适量空气混合后通入水中得到稀硝酸,该操作的优点是___________、___________。
(3)水解过程中为了增大Bi(NO3)3的水解程度,可采用的措施是___________(任写一项)。
(4)过滤得到的(BiO)2CO3·
0.5H2O要在烘箱中烘干,烘干时工作人员未控制好关键条件致使产品不纯,导致纯度下降的化学方程式是______________________。
(5)铋的冶炼方法之一是火法炼铋,但得的铋纯度较低,粗铋可通过电解法进行精炼,其原理如下图所示,其中电极a的材料是___________,电极b上发生的电极反应为___________。
11.某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料,生产“电子陶瓷工业支柱”—钛酸钡(BaTiO3)
的工艺流程如下:
(1)Ksp(BaSO4)=1.0×
10﹣10,Ksp(BaCO3)=5.0×
10-9
(2)草酸氧钛钡晶体的化学式为BaTiO(C2O4)2·
4H2O
回答下列问题:
(1)为提高BaCO3的酸浸速率,可采取的措施为_________(写出一条)。
(2)配制一定浓度的TiCl4溶液时,通常是将TiCl4(室温下为液体)________________。
(3)用Na2CO3溶液泡重晶石(假设杂质不与Na2CO3溶液作用),待达到平衡后,移走上层清液,重复多次操作,将BaSO4转化为BaCO3,此反应的平衡常数K=______
(填写计算结果)。
若不考虑CO32-的水解,则至少需要使用浓度为_____mol/LNa2CO3溶液浸泡重晶石才能开始该转化过程。
(4)设计实验方案验证草酸氧钛钡晶体已经洗涤干净:
______________________________。
(5)“混合溶液液”环节,钛元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)22-和TiO(OH)+三种形式存在,如图所示。
实际制备工艺中,先用氨水调节混合溶液的pH于2.5~3之间,再进行“沉淀”,则图中曲线a对应钛的形式为_____(填化学式);
写出“沉淀”时的离子方程式:
___________。
(6)煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3方程式为:
__________。
12.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:
①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:
温度较低)
②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(条件:
温度较高)
③K2FeO4在水溶液中易水解:
4FeO42+10H2O
4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑
实验室可利用如图装置完成流程①和②
(1)写出工业上制取Cl2的化学方程式_____;
恒压滴液漏斗支管的作用_____,两水槽中的水为__________(填“热水”或“冷水”).
(2)反应一段时间后,停止通氯气,再往仪器a中加入浓KOH溶液的目的是_____;
A.为下一步反应提供碱性的环境
B.使KClO3转化为KClO
C.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
D.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
(3)从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子方程式为:
_________________。
(4)用重结晶法提纯粗产品:
将粗产品先用KOH稀溶液溶解,再加入饱和的KOH溶液,冷却结晶,过滤,用少量异丙醇洗涤,最后低温真空干燥。
①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是_____________。
②如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净________________。
(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图电解过程中阳极的电极反应式为___________。
(6)FeO42-在水溶液中的存在形态如图所示。
下列说法正确的是______________。
A.不论溶液的酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2,HFeO4-的分布分数逐渐增大
C.向pH=6的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O
13.二水合草酸钴是制备氧化钴及钴粉的重要原料。
一种制备工艺流程如下:
Ⅰ.水钴矿主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等
Ⅱ.浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等
Ⅲ.流程中加Na2CO3后过滤所得沉淀主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3
(1)酸浸过程中加入Na2SO3的作用是.
a.用作氧化剂b.用作还原剂c.用作催化剂
(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+,反应中ClO3-形成Cl-。
该反应的离子方程式为.
(3)反应中加入Na2CO3溶液时需不断测量溶液的pH,使用pH试纸测定溶液pH的操作方法是:
.
(4)流程中加入萃取剂的作用是.
(5)取18.3gCoC2O4·
2H2O在空气中加热至350℃充分反应,生成钴氧化物8.03克。
通过计算确定此钴氧化物的化学成分为(填化学式).
(6)另取一定量二水合草酸钴在某温度下分解产生的钴氧化物(其中所含Co的化合价为+2、+3)与480mL5mol·
L-1盐酸充分反应,钴氧化物恰好完全溶解,得到CoCl2溶液和标准状况下的黄绿色气体4.48L。
试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。
(写出计算过程)
14.海水是一个巨大的化学资源宝库,利用海水可以获得很多化工产品。
(1)海水中制得的氯化钠可用于生产烧碱及氯气。
反应的离子方程式是______________。
(2)利用制盐后的盐卤提取溴的工艺流程如下(部分操作和条件已略去):
将Br2与Na2CO3反应的化学方程式补充完整:
_________
(3)盐卤蒸发冷却后析出卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe2+、Fe3+、Mn2+等离子。
以卤块为原料制得镁的工艺流程如下(部分操作和条件已略去):
生成氢氧化物沉淀的pH
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
Mg(OH)2
11.1
①步骤②中需控制pH=9.8,其目的是________________________________。
②用NaClO氧化Fe2+得到Fe(OH)3沉淀的离子反应方程式是______________________。
③步骤③需在HCl保护气中加热进行,请用化学平衡移动原理解释原因________。
④NaClO还能除去盐卤中的CO(NH2)2,生成盐和能参与大气循环的物质。
除去0.1molCO(NH2)2时消耗NaClO_______g。
参考答案
1.加快反应速率,提高镍元素的浸出率制玻璃或制光导纤维
Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O实现镍元素和铁元素的分离[Ni(NH3)6]2++H2S=NiS↓+2NH4++4NH3↑3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O1.4×
10-5mol·
L-1B
【解析】
【分析】
废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)
经酸溶得到硫酸镍、硫酸铁、硫酸铬溶液,二氧化硅不溶于酸为滤渣Ⅰ的主要成分;
向滤液中加入氢氧化钠溶液得到氢氧化镍沉淀、氢氧化铁沉淀、偏铬酸钠溶液,偏铬酸钠溶液为滤液Ⅰ的主要成分;
向沉淀中加入NH4Cl—氨水的混合液,氢氧化铁沉淀不溶于此溶液,为滤渣Ⅱ的主要成分,氢氧化镍沉淀溶于此溶液得到[Ni(NH3)6]2+溶液;
向溶液中通入H2S,生成NiS沉淀;
向沉淀中滴入稀硝酸得到硝酸镍;
向硝酸镍中加入氢氧化钠溶液得到氢氧化镍沉淀;
向沉淀中加入硫酸得到硫酸镍;
在经过系列操作得到NiSO4·
7H2O。
据此解答。
【详解】
(1)“酸溶”时应先将废镍催化剂粉碎,再与20%硫酸在100℃下反应2小时,是为了增大接触面积,加快反应速率,提高镍元素的浸出率。
本小题答案为:
加快反应速率,提高镍元素的浸出率。
(2)二氧化硅不溶于稀硫酸,则“滤渣I”主要成分是二氧化硅,二氧化硅主要应用于制玻璃或制光导纤维;
NH4Cl中即含离子键又含共价键,是离子化合物,电子式为
。
制玻璃或制光导纤维;
(3)根据信息可知,Cr(OH)3是两性氢氧化物,性质类似于氢氧化铝,铬离子与少量氢氧化钠反应生成氢氧化铬,若氢氧化钠过量,则过量的氢氧化钠与氢氧化铬继续反应生成偏铬酸钠,故“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O。
Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O。
(4)废镍催化剂中的铁元素在“一次碱析”时转化为氢氧化铁,由于Fe(OH)3不溶于NH4Cl—氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl—氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+,则“氨解”的目的是实现镍元素和铁元素的分离;
“净化”时加入H2S,H2S与[Ni(NH3)6]2+发生反应生成NiS沉淀,离子方程式为[Ni(NH3)6]2++H2S=NiS↓+2NH4++4NH3↑。
实现镍元素和铁元素的分离;
[Ni(NH3)6]2++H2S=NiS↓+2NH4++4NH3↑。
(5)“氧化”时发生的反应是稀硝酸和NiS的反应,根据流程图反应生成S,则稀硝酸中的氮元素由+5价降低到+2价生成NO,NiS中的硫元素由-2价升高到0价生成S单质,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,反应的离子方程式为3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O。
3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O。
(6)氢氧化镍中存在溶解平衡,
根据信息离子浓度≤10-5mol·
L-1时,离子沉淀完全,则
,c(OH-)=1.4×
L-1,则若使溶液中的Ni2+沉淀完全,需维持c(OH-)不低于1.4×
L-1。
1.4×
(7)A.由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应4OH−−4e−=2H2O+O2↑,故A正确;
B.镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应Ni2++2e−=Ni,电解过程中为平衡A、C中的电荷,A中的Na+和C中的Cl−分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中,这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,故B错误;
C.因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;
氧化性Ni2+(高浓度)>
H+>
Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH,故C正确;
D.若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl−>
OH−,则Cl−移向阳极放电:
2Cl−−2e−=Cl2↑,电解反应总方程式会发生改变,故D正确。
答案选B。
2.+6酸雨MoO3+2NH3•H2O=2
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