工艺流程图考题.doc

1.（14分）某化学小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，其实验流程如下图所示：（1）步骤中氧化铜与盐酸反应的离子方程式是 。（2）步骤、的过滤操作中，除用到铁架台(带铁圈)外，还需要使用的玻璃仪器是 。（3）已知：氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe31.93.2Fe27.09.0Cu24.76.7提供的试剂：aNaOH bH2O2 cNa2CO3 dCuO参照表中给出的数据和试剂，请回答：步骤的目的是 ，反应的离子方程式是 。步骤中调节溶液pH的范围是 ，试剂Y是 （填字母）。（4）步骤要得到无水氯化铜，需要在干燥的HCl气流中加热CuCl22H2O，其原因是 。2（14分） 镁砂（MgO）是一种高温耐火材料。下图是氨法制取高纯镁砂的部分工艺流程：请回答：（1）MgCl26H2O溶于水，溶液呈 （填“酸性”、“中性”、或“碱性”）。（2）写出氨气的电子式 。（3）蒸氨是将石灰乳通入氯化铵溶液中，并加热，写出该反应的化学方程式： 。（4）轻烧后的产物为 。（5）过滤洗涤主要是除去附着在固体表面的氯离子，检验沉淀已洗涤干净的方法是 。（6）氨化反应过程中反应的离子方程式为 。（7）已知向Mg(OH)2沉淀中滴加氯化铵溶液可观察到沉淀溶解，该实验应注意使用饱和氯化铵溶液、边滴加边振荡，试解释该反应发生的原理（用离子方程式表示和文字说明） 。3、KClO3在农业上用作除草剂，超细CaCO3 广泛用于消光纸、无炭复写纸等。某同学在实验室模拟工业过程，利用制乙炔产生的残渣制备上述两种物质，过程如下：.电 石 水灰 浆自然风干残 渣 电石与水反应的化学方程式是 。 残渣中主要成分是Ca(OH)2 和 。. 将中的部分灰浆配成浊液，通入Cl2 ,得到Ca(ClO3)2与CaCl2物质的量之比为15的溶液，反应的化学方程式是 。. 向所得溶液中加入KCl，发生复分解反应，经蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得KClO3 晶体。你认为能得到KClO3 晶体的原因是 。. 将中的残渣溶于NH4Cl溶液，加热，收集挥发出的气体再利用。向所得CaCl2溶液中依次通入NH3、CO2，便可获得超细CaCO3，过程如下： 残 渣CaCl2溶液NH3CO2过滤、干燥超细CaCO3溶液ANH4Cl溶液 根据沉淀溶解平衡原理，解释残渣中难溶盐的溶解原因 。 CaCl2溶液中通入两种气体后，生成超细CaCO3的化学方程式是 。 图示的溶液A可循环使用，其主要成分的化学式是 。4（14分）铬铁矿的主要成分可表示为FeOCr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的过程如下图所示。已知： NaFeO2遇水强烈水解。 Cr2O72+ H2O 2CrO42 + 2H+ 请回答： （1）K2Cr2O7中Cr元素的化合价是 。（2）生成滤渣1中红褐色物质的反应的化学方程式是 。滤液1的成分除Na2CrO4外，还含有（填化学式） 。（3）利用滤渣2，可制得两种氧化物，其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属，该电解反应的化学方程式是 。（4）由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是 。（5）向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加热浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。（6）煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反应的化学方程式是 。5（12分）海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：成分含量/(mgL1)成分含量/(mgL1)Cl18980Ca2+400Na+10560HCO3142SO422560Br64Mg2+1272（1）电渗析法淡化海水示意图如右图所示，其中阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过。阳极主要电极反应式是 。在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有 和CaCO3，生成CaCO3的离子方程式是 。淡水的出口为 （填“a”、“b”或“c”）。（2）利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：提取溴的过程中，经过2次BrBr2转化的目的是 ，吸收塔中发生反应的离子方程式是 。用平衡移动原理解释通空气的目的是 。从MgCl2溶液中得到MgCl26H2O晶体的主要操作是 、过滤、洗涤、干燥；无水MgCl2制备Mg的方法 。依据上述流程，若将10 m3海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl2的体积为 L（忽略Cl2溶解）。6（15分）某电镀铜厂有两种废水需要处理，一种废水中含有CN-离子，另一种废水中含有Cr2O72-离子。该厂拟定如图19所示的废水处理流程。加入NaClO溶液含CN-废水调整pH1011含CNO-废水含Cr2O72-废水调整pH23加入Na2S2O3溶液含SO42-废水继续处理待检水样 图19回答以下问题：（1）上述处理废水的流程中主要使用的方法是 。（2）中使用的NaClO溶液呈碱性，用离子方程式解释原因 。（3）中反应后无气体放出，该反应的离子方程式为 。（4）中反应时，每0.4 mol Cr2O72-转移2.4 mol e-，该反应的离子方程式为 。（5）取少量待检水样于试管中，先加入NaOH溶液，观察到有蓝色沉淀生成，继续加入NaOH溶液，直到不再产生蓝色沉淀为止，再加入Na2S溶液，有黑色沉淀生成，且蓝色沉淀逐渐减少。请你使用化学用语，结合必要的文字解释其原因 。7（10分）工业上以锂辉石（Li2OA12O34SiO2，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：已知：Li2OAl2O34SiO2 + H2SO 4(浓)Li2SO4 + Al2O34SiO2H2O 某些物质的溶解度（S）如下表所示。T/20406080S(Li2CO3)/g1.331.171.010.85S(Li2SO4)/g34.232.831.930.7（1）从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。则步骤中反应的离子方程式是_ _。 （2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）_ _。（3）向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是 。（4）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。a将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。b电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液，过滤、烘干得高纯Li2CO3。 a中，阳极的电极反应式是_ _。 b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是_ _。8、高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：回答下列问题：（1）氢氧化钠的电子式是_。（2）经过步骤后，加入NaOH固体的原因是_。 （3）步骤反应的离子方程式是_。（4）从溶液中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4 、NaCl，则步骤中反应的离子方程式为_。（5）将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na2FeO4浓度变化如下图曲线、所示，试推测曲线I比曲线II对应的污水pH_（填“高”或“低”）。（6）通过计算得知Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的_（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是_（答出两点即可）。9. （15分）工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。钛铁矿硫酸353KFe3+Fe2+TiO2+H+SO42-残渣铁粉滤渣Fe2+TiO2+H+SO42-冷却结晶FeSO47H2OFe2+TiO2+H+SO42-热水H2TiO3固体煅烧 废液（主要含Fe2+、H+、SO42-）TiO2已知：TiOSO4遇水会水解。（1）步骤中，用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为 。（2）步骤中，实现混合物的分离是利用物质的 （填字母序号）。 a. 熔沸点差异 b. 溶解性差异 c. 氧化性、还原性差异 （3）步骤、中，均需用到的操作是 （填操作名称）。（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤中将TiO2+转化为H2TiO3的原理： 。（5）可以利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为 。（6）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。 写出阳极所发生反应的电极反应式 ： 。在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是（请结合化学用语解释） 。10、（14分）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将转化为Cr(OH)3沉淀除去。已知：氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe27.09.0Fe31.93.2Cr36.08.0（1）某含铬废水处理的主要流程如图-22所示：混凝剂排放含的废水初沉池反应池沉淀池NaHSO3H2SO4NaOH高分子混凝剂污泥处理Cr(OH)3图-22初沉池中加入的混凝剂是K2SO4Al2(SO4)324H2O，用离子方程式表示其反应原理是 。反应池中发生主要反应的离子方程式是+5H+=2Cr3+4H2O。根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是 、 。证明Cr3+沉淀完全的方法是 。（2）工业可用电解法来处理含废水。实验室利用如图-23模拟处理含的废水，阳极反应式是Fe-2e-=Fe2+，阴极反应式是2 H+ +2e-=H2。Fe2+与酸性溶液中的反应的离子方程式是 ，得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从水的电离平衡角度解释其原因是 。用电解法处理该溶液中0.01mol时，至少得到沉淀的质量是 g。11（14分）茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有钙、铁、铝三种金属元素。已知：（1）部分氢氧化物完全沉淀的pH：Ca(OH)2：pH13；A1(OH)3；pH5.5；Fe(OH)3：pH4.1 （2）CaC2O4难溶试根据上述过程及信息填空：（1）上述实验方案中，检出钙元素的实验步骤是_，离子方程式为_检出铁元素的实验步骤是_，检出铝元素的实验步骤是_（填实验步骤编号）。（2）步骤中加入6molL-1HCl的作用是_；步骤用浓氨水调节pH后，加热至沸30min的作用是 。步骤作用是 。（3）写出步骤、中发生反应的离子方程式 。12.(16分)海水是应用前景广阔的化工原料资源,从海水中可提取各种化工原料.如图是工业 上对海水的几项综合利用的示意图（已知气体X为电解饱和食盐水所得;母液苦卤中主要 含有Ca2+、Mg2+ ,Cl- ,SO42、Br-等离子)请回答：(1)在粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，精制时所用的试剂为:A.盐酸B.氯化钡溶 液C.氢氧化钠溶液D.碳酸钠溶液，则加入试剂的顺序是(填编号) (2)气体X的化学式为 ，操作a所用的主要仪器是 。(3)加入溶液Y的目的是 ，用CaO调节溶液Z的pH,可以除去Mg2+得到溶液W。由表中数据可知，理论上可选择pH最大范围是 。酸化溶液W时，使用的试剂为 。(4)将气体X依次通过下列装置以验证气体X的性质：通入气体X后，A中出现的现象是_C装置中发生反应的离子方程式为_。请你帮该小组同学设计一个实验，证明洗气瓶B中的Na2SO3已被氧化(简述实验步骤）_13.（14分）高铁酸钾（K2FeO4）具有很强的氧化性，是一种高效水处理剂。（1）用K2FeO4处理废水时，既利用其强氧化性，又利用Fe(OH)3胶体的 作用。（2）制备K2FeO4可以采用干式氧化法或湿式氧化法。 干式氧化的初始反应是2FeSO4+6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2，该反应中每生成2 mol Na2FeO4时转移电子 mol。 湿式氧化法的流程如下图：Na2FeO4制备分离(除盐)结晶K2FeO4(s)NaClO(aq)Fe(NO3)3晶体NaOH(aq)KOH(s)NaNO3(s)、NaCl(s) 溶液 上述流程中制备Na2FeO4的化学方程式是 。结晶过程中反应的离子方程式是 。（3）K2FeO4在水中不稳定，发生反应：4FeO+ 10H2O 4Fe(OH)3（胶体）+ 8OH- + 3O2，其稳定性与温度（T）和溶液pH的关系分别如下图所示。T4T3T2T1c(FeO)/mmolL-1c(FeO)/mmolL-1t/mint/min图 K2FeO4的稳定性与温度的关系 图 K2FeO4的稳定性与溶液pH的关系 由图可得出的结论是 。 图中a c（填“”、“ c(CO32-) c(HCO3-)C c(OH-) c(HCO3-) c(H+)D c(OH-) - c(H+) = c(HCO3-) + 2c(H2CO3)（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl26H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是_。18（12分）为了回收利用SO2，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO2废气，制备硫酸锰晶体（MnSO4H2O）的生产流程，其流程示意图如下： 已知：浸出液的pH2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3等其他金属离子。有关金属离子形成氢氧化物沉淀时溶液的pH见下表：离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe27.69.7Fe32.73.7Al33.84.7Mn28.39.8请回答：（1）含Al3的盐常用作净水剂，用离子方程式表示其净水原理_。（2）浸出过程中主要反应的化学方程式是_。（3）氧化过程中主要反应的离子方程式是_，设计该环节的原因是_。（4）用石灰浆调节pH，pH应调节的范围是_。（5）滤渣的主要成分有哪些_。3（12分）CaC2 + 2H2OCa(OH)2 + C2H2 CaCO36Cl26Ca(OH)2 = 5CaCl2Ca(ClO3)2 + 6H2OKClO3的溶解度小 CaCO3（s）Ca2+CO32-，NH4Cl溶液显酸性，使CO32-浓度减小，平衡向右移动，CaCO3溶解 CaCl2 + 2NH3 + CO2 + H2O = CaCO3+ 2NH4Cl NH4Cl4、（14分）（1）（1分）+6 （2）（2分）NaFeO2 + 2H2ONaOH + Fe(OH)3电解（各1分）NaAlO2、Na2SiO3和NaOH （3）（2分）2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2（4）（2分）加硫酸酸化（5）（2分）冷却结晶煅烧（6）（2分）4FeOCr2O3 + 7O2 + 20NaOH 8Na2CrO4 + 4NaFeO2+ 10H2O 5（12分） （1）（1分）2Cl-2e=Cl2（1分）Mg(OH)2 （2分）Ca2+ OH+HCO3=CaCO3+H2O（1分）b （2）（1分）对溴元素进行富集 （2分）SO2+Br2+2H2O=4H+2Br+SO42（1分）通入空气将Br2蒸气带出，使Br2(g)Br2(aq)或Br2+H2OHBr+HBrO平衡向左移动（1分）加热浓缩、冷却结晶 电解（2分）1826（15分）（1）氧化还原法 （2分）（2）ClO- + H2O HClO+OH- （3分）（3）CN- + ClO- = CNO-+ Cl- （3分）（4）3S2O32- + 4Cr2O72- +26H+ = 6SO42- + 8Cr3+ + 13H2O （3分）（5）待检水样中还有Cu2+ （1分） Cu2+2OH- = Cu(OH)2（1分） Cu(OH)2(s)+S2-(aq)= CuS(s)+2OH-(aq)（1分，未标状态给分，或Cu(OH)2Cu2+2OH-；Cu2+S2-=CuS给分） CuS比Cu(OH)2更难溶（1分，或溶解度更小） （共4分）8（14分）（1）（2）Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性（3）2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O （4）2Fe3+ + 3ClO- + 10OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O（5）高（6）低 ， 既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）9、（15分）（1）2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ （2）b （3）过滤 （4）溶液中存在平衡：TiO2+ + 2H2O H2TiO3 + 2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3。 （3分）（说明：写出离子方程式或化学方程式得1分，从稀释和升温角度正确分析平衡移动各得1分。）（5）MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O（6） 2O2- - 4e- = O2（同时写出C + O2 = CO2不扣分）或 C + 2O2- - 4e- = CO2 一定条件通电制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：2CaO = 2Ca + O2， 2Ca + TiO2 = Ti + 2CaO，由此可见，CaO的量不变。（两个方程式各1分，不写“一定条件”不扣分）或： 制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：一定条件阴极：2Ca2+ + 4e- = 2Ca 阳极：2O2- - 4e- = O22Ca + TiO2 = Ti + 2CaO，由此可见，CaO的量不变。（电极反应式和化学方程式各1分，不写“一定条件”不扣分）。10.（14分，每空2分）（1）Al3+ +3H2O= Al(OH)3(胶体)+3H+ 或Al3+ +3H2O Al(OH)3+3H+ Cr3+ 3OH- =Cr(OH)3、H+ OH- = H2O。测定溶液的pH，若pH8，则证明Cr3+沉淀完全。（2）+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，阴极反应消耗了水中的H+，打破了水的电离平衡，促进了水的电离，使溶液中OH-浓度增大，溶液的碱性增强。8.4811、（1） （2）使茶叶灰分中的钙、铁、铝等难溶化合物转化成可溶性氯化物 在pH=67左右时加热至沸30min可保证Fe3+、Al3+完全沉淀 除去溶液中的Fe3+离子，防止Fe3+干扰铝元素的检验（其它合理解释也可给分）（3）Fe3+3OH-=Fe(OH)3 Al3+3OH-=Al(OH)3（2分，写成AlO2-不给分）13.（14分）（1）凝聚（2） 10 2Fe(NO3)3 + 3NaClO + 10NaOH = 2Na2FeO4 + 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O2K+ + FeO= K2FeO4（3） K2FeO4的稳定性随温度的升高而减弱 由4FeO+ 10H2O 4Fe(OH)3（胶体）+ 8OH- + 3O2可知：c(H+)增大使平衡正向移动，所以平衡时c(FeO)越小，溶液的pH越小 14（14分，每空2分）（1）Cu+2H2SO4（浓）= CuSO4+SO2+2H2O 产生有污染的气体 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+（或Fe2O3+Cu+6H+=3H2O+2Fe2+Cu2+）4Fe2+4H+O2=4Fe2+2H2O 加热、蒸发 （2）4NH3H2O+2SO2+O2=2(NH4)2SO4+2H2O 调节氨水的流量15（15分）（1）Fe33H2O Fe(OH)3 3H+（2）a （3）酸性条件下NO3也可能与Fe2+发生氧化还原反应（4）2Fe3Fe=3Fe2 Fe2Ag=Fe22Ag稀盐酸或稀硫酸（5）Ag(NH3)2OH3HCl=AgCl2NH4ClH2O10.816.（10分）（1）Na2SO3 H2O（2）2ClO2 + H2O2 + 2OH = 2ClO+ O2+ 2H2O（3）H2SO4 阳（4）14 ClO的氧化性或Cl的还原性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此Cl被氧化得到Cl2（5）NaClO2变质前后分别与Fe2+反应时，最终均得到等量NaCl，Cl元素均由+3价变为1价，根据电子守恒，两个过程中得到的