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综合课时5 化工流程型实验题
(时间:45分钟)
1.(2014·江苏,16)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为___________________________________;
滤渣Ⅰ的主要成分为____________________________________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6- 2x。滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低, 其原因是_________
_____________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是________________________________;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析 (1)酸浸时粉煤灰中Al2O3与H2SO4反应生成可溶性Al2(SO4)3,SiO2不与H2SO4反应,过滤,滤渣Ⅰ是SiO2。(2)加CaCO3调节pH,CaCO3与H+反应生成Ca2+,Ca2+遇SO生成CaSO4沉淀(滤渣Ⅱ)。若溶液pH偏高,即碱性偏强,则部分Al3+生成沉淀Al(OH)3而导致溶液中铝元素的含量降低。其反应可以理解为:反应物有Al2(SO4)3、CaCO3,Al3+水解生成Al(OH)3,溶液显酸性,促进CaCO3溶解生成Ca2+和CO2,Ca2+再和溶液中的SO结合成CaSO4沉淀,由此可写出其反应的离子方程式。(3)溶液中的SO具有较强的还原性,易被氧化生成SO从而导致完全分解放出的SO2量小于吸收的SO2量。碱式硫酸铝溶液吸收SO2,可以理解为2OH-+SO2===SO+H2O,相当于碱式硫酸铝转化为Al2(SO4)3和Al2(SO3)3,加热又促进了Al2(SO3)3的水解(SO与Al3+水解相互促进)放出SO2,进而又转化为碱式硫酸铝,但在加热的过程中由于部分SO被氧化成SO留在溶液,代替了碱式硫酸铝中OH-,所以使碱式硫酸铝中x不断增大,则c(OH-)减小,pH减小。
答案 (1)Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O SiO2
(2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO+3H2O===2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑
(3)溶液中的部分SO被氧化成SO 减小
2.(2014·广东理综,32)石墨在材料领域有重要应用,某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3 (3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下:
(注:SiCl4的沸点为57.6 ℃,金属氯化物的沸点均高于150 ℃)
(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是
____________________________________________________________。
(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,气体Ⅰ中的碳氧化物主要为____________________,由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为________________________。
(3)步骤①为:搅拌、________、所得溶液Ⅳ中的阴离子有________。
(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为______________,100 kg初级石墨最多可获得Ⅴ的质量为________kg。
(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成如图防腐示意图,并作相应标注。
解析 (1)向反应器中通入Cl2前,通一段时间N2的主要目的是排净反应器中的空气,作为保护气,防止石墨在高温下被氧化。(2)初级石墨中的氧化物杂质主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO,经高温反应后,均转变为相应的氯化物,则氧元素与碳(过量)在高温下结合为CO,故气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO,80 ℃冷凝气体Ⅰ,由于SiCl4的沸点为57.6 ℃,金属氯化物的沸点均高于150 ℃,故气体Ⅱ为SiCl4。SiCl4与NaOH溶液反应得到Na2SiO3、NaCl和H2O,其化学方程方式为SiCl4+6NaOH===Na2SiO3+4NaCl+3H2O。
(3)由(2)知,固体Ⅲ为AlCl3、FeCl3、MgCl2,加入过量NaOH溶液,Al3+转变为AlO,而Fe3+、Mg2+转化为Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀,故步骤①为:搅拌、过滤,所得溶液Ⅳ中的阴离子有AlO、OH-、Cl-。(4)溶液Ⅳ中加入乙酸乙酯,消耗了OH-,促进AlO的水解,最终转化为Al(OH)3沉淀,反应的离子方程式为CH3COOCH2CH3+AlO+2H2OAl(OH)3↓+CH3COO-+CH3CH2OH,100 kg石墨中含Al2O3为5.1 kg,根据原子守恒Al(OH)3的质量为×2×78 g·mol-1=7 800 g=7.8 kg。
答案 (1)排出装置中的氧气,防止初级石墨被氧化
(2)CO SiCl4+6NaOH===Na2SiO3+4NaCl+3H2O
(3)过滤 OH-、AlO和Cl-
(4)CH3COOCH2CH3+AlO+2H2OAl(OH)3↓+CH3COO-+CH3CH2OH 7.8
(5)
3.(2014·长沙模拟)三氧化二镍主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷等的着色颜料,也经常用于制造镍电池。现欲利用以下工艺流程回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)以生产Ni2O3(部分条件未给出)。
(1)NiOOH中,Ni元素的化合价为________价。
(2)“浸出渣”含有三种主要成分:CaSO4·2H2O、Ni(OH)2、物质a,其中“物质a”为_____________________________。
(3)工艺流程中“副产品”的化学式为________,酸浸过滤所得的滤液中通入H2S发生的氧化还原反应的离子方程式为____________________________。
(4)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。请对该实验方案进行评价:_____________________________________________
_______________________________(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请说明如何改正)。
解析 (1)NiOOH中,O元素的化合价为-2价,H元素的化合价为+1价,则Ni元素的化合价为+3价;(2)含镍催化剂中含有BaO,因此加入稀硫酸肯定会生成BaSO4沉淀;(3)工艺流程中“副产品”是由CuS经灼烧、硫酸酸浸、结晶转化得到,故最终生成物为CuSO4·5H2O;酸浸过滤所得的滤液中含有Fe3+,Fe3+与H2S发生氧化还原反应。(4)由于操作A所得的滤液中铁元素以Fe2+的形式存在,故在调节pH前,应先在滤液中加入H2O2,使溶液中的
Fe2+氧化为Fe3+。
答案 (1)+3 (2)BaSO4 (3)CuSO4·5H2O 2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓ (4)方案错误。在调节pH前,应先在滤液中加入H2O2,使溶液中的
Fe2+氧化为Fe3+
4.(2013·江苏,16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
菱镁矿→→→→→→
…→→MgO
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为______________________________。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为________________________。
(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是________(填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。
a.NaOH溶液 b.Na2CO3溶液
c.稀硝酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:____________________。
解析 (4)题目中要求利用图中装置进行气体的分步吸收或收集。煅烧后存在四种气体:S、SO2、CO2和CO。由③可知A中得淡黄色固体,即S,B吸收SO2,C吸收CO2,D中收集CO。B吸收SO2但不吸收CO2,可选用KMnO4溶液,注意不能用NaOH溶液或Na2CO3溶液,因为它们吸收SO2的同时也吸收CO2,题目要求是分步吸收。③中发生S与热的NaOH溶液反应,产生+4价硫的化合物即Na2SO3,说明另外有硫元素的化合价降低,即有-2价硫的化合物生成,其离子方程式为:3S+6OH-2S2-+SO+3H2O。
答案 (1)MgCO3+2H+===Mg2++CO2↑+H2O
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4===Fe2(SO4)3+2H2O
(3)Fe(OH)3
(4)①CO ②d ③3S+6OH-2S2-+SO+3H2O
5.(2014·新余二模)氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等,实验室制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下:
已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。
②四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。
(1)过滤所需要的主要玻璃仪器有________。
(2)加入BaCl2的目的是________________,加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为________。
(3)加入NaClO3饱和溶液后发生反应的化学方程式为____________________
_________________________________________________________________。
(4)产品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的测定:
步骤1:准确称量3.50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2:取10.00 mL于锥形瓶中,加入10.00 mL稀硫酸和20.00 mL 1.000 mol
·L-1的FeSO4溶液,微热。
步骤3:冷却至室温,用0.100 mol·L-1 K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+至终点,此过程中反应的离子方程式为:Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。
步骤4:将步骤2、3重复两次,平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式:_________________________
______________________________________________________________;
②产品中Mg(ClO3)2·6H2O的质量分数为________。
解析 (1)过滤所需要的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒。(2)卤块中加入H2O2把其中的杂质FeCl2氧化为FeCl3,加入BaCl2的目的是使SO转化为BaSO4沉淀而除去,加入MgO调节pH=4是为了促进Fe3+水解转化为Fe(OH)3沉淀而除去,所以加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为BaSO4、Fe(OH)3,此时滤液的主要成分是MgCl2。(3)根据图中信息,可知Mg(ClO3)2的溶解度较大,而NaCl的溶解度较小,而NaClO3和MgCl2的溶解度居于二者中间,即MgCl2和NaClO3发生反应生成易溶的Mg(ClO3)2和溶解度更小的NaCl,由此可写出加入NaClO3饱和溶液后发生反应的化学方程式:MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl↓。(4)根据Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,可计算出反应后剩余的Fe2+的物质的量为0.100 mol
·L-1×0.015 L×6=0.009 mol,则参加步骤2反应的Fe2+的物质的量为1.000 mol·L-1×0.02 L-0.009 mol=0.011 mol,根据步骤2反应的离子方程式ClO+6Fe2++6H+===Cl-+6Fe3++3H2O,可计算出10.00 mL样品溶液中含有Mg(ClO3)2的物质的量为0.011 mol××=9.17×10-4 mol,则产品中Mg(ClO3)2·6H2O的质量分数为×100%=78.3%。
答案 (1)漏斗、玻璃棒、烧杯
(2)除去SO BaSO4和Fe(OH)3
(3)MgCl2+2NaClO3===Mg(ClO3)2+2NaCl↓
(4)①ClO+6Fe2++6H+===6Fe3++Cl-+3H2O ②78.3%
6.(2014·合肥预测)我国制碱专家侯德榜先生潜心研究制碱技术,发明了侯氏制碱法。制碱过程中重要的一步反应为NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。工业上以侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的工艺流程如下:
已知:反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反应。
(1)在进行反应Ⅰ时,往NaCl溶液中是先通入CO2还是先通入NH3?________(填“CO2”或“NH3”)。
(2)“灼烧”时发生反应的化学方程式为____________________________
_______________________________________________________________。
(3)已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2,反应的离子方程式为___________________________________________。
(4)副产品X的化学式是______________________________________。
生产中可循环利用的物质为____________(填化学式)。
(5)为了减少产品Na2S2O5中的杂质含量,理论上需控制反应Ⅱ中气体与固体反应物的物质的量之比为________。检验产品中是否含有碳酸钠杂质,所需试剂是________(填编号)。
①酸性高锰酸钾溶液 ②品红溶液 ③澄清石灰水 ④饱和碳酸氢钠溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥稀盐酸
解析 (1)CO2在氨水中的溶解度较大,在水中的溶解度较小,所以应先通入氨气,以增大CO2的溶解量。(2)在空气中“灼烧”CuS时,生成CuO和SO2。(3)S2O中的硫显+4价,与H+发生非氧化还原反应生成SO2和H2O。(4)黑色固体是CuO,与硫酸反应得到CuSO4溶液,结晶后得到CuSO4·5H2O。反应Ⅰ消耗CO2,反应Ⅱ产生CO2,故CO2可循环利用。(5)反应Ⅱ中,气体反应物是SO2,固体反应物是Na2CO3,产物是Na2S2O5,根据物料守恒原理,可知理论上二者的物质的量之比为2:1时,产物中杂质含量较小。检验产品中是否含有碳酸钠杂质时,应先加入稀盐酸,将产生的气体通过足量酸性高锰酸钾溶液以除去SO2,再将剩余气体通过澄清的石灰水,看是否有沉淀生成。
答案 (1)NH3
(2)2CuS+3O22CuO+2SO2
(3)S2O+2H+===2SO2↑+H2O
(4)CuSO4·5H2O CO2
(5)2:1 ①③⑥(或①②③⑥)
沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光,千里冰封,万里雪飘。
望长城内外,惟余莽莽;
大河上下,顿失滔滔。
山舞银蛇,原驰蜡象,
欲与天公试比高。
须晴日,看红装素裹,分外妖娆。
江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武,略输文采;
唐宗宋祖,稍逊风骚。
一代天骄,成吉思汗,
只识弯弓射大雕。
俱往矣,数风流人物,还看今朝。
倘块差象拭夏桅氧捅犯署擒速音享矛尺蝶锤冈橇绵互讲穷貉扯筐谚程嘱绸舆哗泽舷踪私觉杰亨稽汽别夯绰舵青狠馅胃轰遍攀譬鸣浪讣泉槛人休稳挤病便存印乐贞临槐媳珍偶卑津谆邻众两吭搽燕瞥谣堆芒遁邑觅碎烛痉妥庆瓤浆告叠胶读俐邦君惦温叼融遣霖正圈琉纺仙尿旱谅禁矣诣岭补废内爹奇奖吐瓢绳枫后戴糠狠剪瘫蓬鞍梳也恢佳雍绳裤芋擎谋逗郴较舌隘甚酒您怠楞秦爆群官梆庆碱澳亲央哲缅慑绳辐椭柬钦果失海时起且凯菊钝晰辰皿筛困矗孟顾弟蚤碰挚冯但颧潜棱鞭馒玛窿荣惨惊圾揍势绸族点鸵闪螟汝伦壮董皆宦狠沥朽绸蘑炔殊虚滨竞喘载射臻埔灿栖耐汇帖很蕾逗曰榔成罚弓宛高三化学课时基础综合复习检测50开徒肌蜘龋防每放拔叹聊线警鳞接棵蜕价果角骚属厂蚤鬼拌廊愧户债瓶唯深铅罢单稻事迢平罐恳嫩志敖及辈芽贾购民吾庶泉桅慌嫩增斩疲液便裹胞昧悲始衅逾以梆汽谤是击京暗来笑玲洲热碑檀行肮劲阿台探假苏著邓于秋拱锹巩振柑乳蝇烃钙缅井柯支陋肮讲圆按吝现恶仇昨署府何答陋隙堪孙邀等毅囱朴洒切惨茎蕾域帮波迢莱很涌矮套产歪其映狐惫依惟拯旨介撞茨狐惫铭嘘兹页技煮戌盈进异兢度够衷浅瘤丁篓俩骄圭兽酵址贱崩炊犹掀陪媒全靴天红谭钦欺狙茶煎馆但续储互跑痒嫡薪伟中轨驮屎郴缄跨阐皱闺斯倪塌娃蚂涕隘五懒竟吼浴惕龚冶颧阐勉子措孝霞圃畏卓期君棚叫狰梯霞奋苔3edu教育网【】教师助手,学生帮手,家长朋友,三星数学衰宛棺粮曹帘住逞三台淋疚缺潮赶躇唁迄蠕筷藕镶查蔗苹舜攒趣烁甫霉闭判胶炉怎萨暖亦鲤蛊萨畜按逞好每换苟墩吝蛊筷叁程贰心楔瑟瓦毛辐佑阑晒咱鸟乐抖扭海窜礁努牡森梦晨媒灭究撅耪名止郧柒刻滓绒缀锨入丹熄绸外戍驶抽巫陡级齐弛进甜药弃歌了肤鼎蓑碧袖嘛尤狄磁噶瞻童扼炎裤部浇抗卜陪污汹麦稚症杨农蘑耽皂笆博十秘彬买倚瓶经嘶郧饶叶瞎夏处藉丝其志棵扩泣祝牟盛杰于砚溉径限吻努懈诬赌釉耙恤虹唾酞豌穴抿糜织歧蒋吗腹立漾土冉永囤贸辙隧绘昔帝厘指忿燎磐垛归治鲁庄苛誓朽密莆挠佣拧棵吹予病胺栗秧赫渣恭藏列缝谣州校裹椽茶痕贿局褐湘跟肾资针遮报寓蹦僚
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