化学工业流程高考题教学提纲Word文档格式.docx
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Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×
10-9]
②该法工艺原理如下。
其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。
工艺中可以利用的单质有____________(填化学式)
发生器中生成ClO2的化学方程式为___________。
(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:
纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。
完成反应的化学方程式:
□(D)+24NaClO3+12H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□_________
(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。
处理含CN-相同量得电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍。
【例4】2004年天津高考理综题
I.合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。
写出氨的两种重要用途。
II.实验室制备氨气,下列方法中适宜选用的是。
①固态氯化铵加热分解②固体氢氧化钠中滴加浓氨水③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热
III.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气,有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。
[实验操作]
①检查实验装置的气密性后,关闭弹簧夹a、b、c、d、e。
在A中加入锌粒,向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。
打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。
在F出口处收集氢气并检验其纯度。
②关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞,如图所示。
氢气继续在瓶内燃烧,几分钟后火焰熄灭。
③用酒精灯加热反应管E,继续通氢气,待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时,打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液变红。
回答下列问题:
⑴检验氢气纯度的目的是____________。
⑵C瓶内水位下降到液面保持不变时,A装置内发生的现象是____________,防止了实验装置中压强过大。
此时再打开弹簧夹b的原因是____________,C瓶内气体的成份是____________。
⑶在步骤③中,先加热铁触媒的原因是____________。
反应管E中发生反应的化学方程式是____________。
【例5】以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整4+11
(2)接触室中发生反应的化学方程式是。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)。
a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
b.过量空气能提高
的转化率
c.使用催化剂能提高
的反应速率和转化率
d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
(4)每160g
气体与
化合放出260.6kJ的热量,该反应的热化学方程是。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的
和铵盐。
①
既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的
。
吸收
的离子方程式是____________。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的
溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。
该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。
部分测定结果;
铵盐质量为10.00g和20.00g时,浓硫酸增加的质量相同;
铵盐质量为30.00g时,浓硫酸增加的质量为0.68g;
铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变。
计算:
该铵盐中氮元素的质量分数是%;
若铵盐质量为15.00g。
浓硫酸增加的质量为。
历年高考题
1、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%):
(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____________,100kg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,完成图19防腐示意图,并作相应标注。
2、银铜合金广泛用于航空工业。
从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃)
(1)电解精炼银时,阴极反应式为;
滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为。
(2)固体混合物B的组成为;
在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:
CuO+Al2O3CuAlO2+↑
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为molCuAlO2,至少需要1.0mol·
L-1的Al2(SO4)3溶液L。
(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。
3、难溶性杂卤石(K2SO4·
MgSO4·
2CaSO4·
2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:
(1)滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因:
____________。
(3)“除杂”环节中,先加入溶液,经搅拌等操作后,过滤,再加入溶液调滤液PH至中性。
(4)不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14,由图可得,随着温度升高,①②
(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:
已知298K时,Ksp(CaCO3)=2.80×
10—9,Ksp(CaSO4)=4.90×
10—5,求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。
4、由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。
工艺流程如下:
NaCl熔点为801℃;
AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质,相关的化学方程式为①和②。
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。
气泡的主要成分除Cl2外还含有;
固态杂质粘附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在____________。
(3)在用废碱液处理A的过程中,所发生反应的离子方程式为____________。
(4)镀铝电解池中,金属铝为极,熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在,铝电极的主要电极反应式为
(5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是____________;
5、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,
-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______.
(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_____________.
6、废旧锂离子电池的回收利用意义重大,其正极废料的主要成分是LiCoO2、铝、炭黑及其他杂质,回收利用的流程如下:
已知“溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+,还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。
(1)步骤①中铝溶解的离子方程式为_________,固体X的成分是_________。
(2)步骤②中LiCoO2固体溶解的化学方程式为_______,该反应的还原剂是_______。
(3)实验表明溶液A中各种金属离子的沉淀率随pH的变化如图,除杂时加入氨水调节溶液pH,可除去的杂质离子是_________。
(4)母液中含量最大的三种离子是_________。
杂质离子沉淀率/%
20
40
60
80
100
10
30
Co2+沉淀率/%
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
pH
Fe3+
Al3+
Cu2+
Co2+
浸出液
浸出渣液
稀H2SO4
过滤
固体X
…
粗铝
废渣
稀H2SO4、H2O2
除杂
溶液B
(NH4)2C2O4
CoC2O4固体
母液
Li2CO3固体
溶液A
正极废料蒸发浓缩
NaOH溶液
②
沉淀
(5)从1000g锂离子电池正极材料(Li元素含量为5%)中可回收Li2CO3的质量为________g。
(已知回收率为84%,Li2CO3化学式量为74)
7、某煤渣主要含有Al2O3、SiO2,可制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·
2Al(OH)3]溶液,用于烟气脱硫,减少SO2的排放,其制备流程:
25℃,Ksp(CaCO3)=2.8×
10-9,Ksp(CaSO4)=9.1×
10-6。
(1)操作①的名称。
(2)酸浸时反应的离子方程;
为了提高酸浸时铝元素的浸出率,可采取的措___________,________。
(3)固体2的化学式是,分析固体2生成的主要原因(用离子方程式)____________。
(4)碱式硫酸铝溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·
Al2(SO3)3,再向该溶液通入足量空气,生成一种硫酸盐,用于制备碱式硫酸铝溶液的循环使用,试写出有关反应的化学方程式:
____________,____________。
8、下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。
①Fe3+Cu2+开始沉淀的pH分别2.7、5.4,完全沉淀的pH分别为3.7、6.4;
②KSP[(Cu(OH)2]=2×
10-20
(1)溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L,需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为______Kg。
(2)氧化步骤中发生的离子反应方程式为①________________________②AsO2—+H2O2+H+=H3AsO4
③H3AsO4+Fe3+=FeAsO4↓+3H+
(3)若要检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽,方法是;
氧化后需要将溶液进行稀释,稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过
mol·
L-1。
(4)固体I的主要成分除FeAsO4外还有,操作I为 。
(5)利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液,电解粗铜(含铁、银杂质)制备纯铜,写出阳极发生的电极反应方程式____________。
9、以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和硫单质,原料的综合利用率较高。
其主要流程如下
回答下面问题:
(1)从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧,使其转变为铜。
这种方法的缺点是耗能大及(回答其中一种即可)。
(2)过滤③得到的滤渣成分是(填化学式)。
(3)反应Ⅰ~Ⅴ中,共有个反应不属于氧化还原反应。
(4)溶液A中含有的溶质是(填化学式)。
(5)写出反应Ⅰ的化学方程式。
(6)①反应Ⅲ是是FeCO3在空气中煅烧,写出化学方程式。
②反应Ⅳ中发生反应的离子方程式。
10、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:
①H2O2
Li2CO3
高温焙烧
足量空气
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
PH
3.2
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:
11、工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
②氨水
(1)金属M为,操作1为。
(2)加入H2O2的作用是(用离子方程式表示),加入氨水的作用是。
(3)充分焙烧的化学方程式为。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。
操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其原因是,90℃时Ksp(Li2CO3)的值为。
温度/℃
90
浓度/mol・L-1
0.21
0.17
0.14
0.10
(5)用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂,阳极生成两种气体,则阳极的电极反应式为。
12、工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:
请回答下列问题:
(1)沉淀C的化学式为_______,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作________。
(2)操作I、操作II、操作III都是________________(填操作名称),实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在________________装置中进行。
(3)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环使用外,还可以循环使用的物质有________(填化学式)。
用此法制取铝的副产品是________(填化学式)。
(4)写出Na2CO3溶液与CaO反应离子方程式:
(5)若铝土矿中还含有二氧化硅,此生产过程中得到的氧化铝将混有杂质:
____________(填化学式)。
13、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:
溶解
吸收塔
NaClO3
配料
ClO2
发生器
H2O
160g/L
NaOH
SO2和空
气混合气
H2O2
滤液
NaClO2•3H2O
3
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ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。
③160g/LNaOH溶液是指160gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L。
(1)160g/LNaOH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____________。
(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ClO2以防止爆炸;
c.将NaClO3氧化成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.Na2O2b.Na2Sc.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)。
14、蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。
由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下
氢氧化物
开始沉淀pH
1.5
3.3
9.4
(1)蛇纹石矿加盐酸溶解后,溶液里除了Mg2+外,还含有的金属离子是________
(2)进行Ⅰ操作时,控制溶液pH=7-8(有关氢氧化物沉淀的pH见右表)Ca(OH)2不能过量,若Ca(OH)2过量可能会导致_________沉淀溶解。
(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料,先向沉淀物A中加入(填入物质的化学式),然后__________________________________(依次填写实验操作名称)。
(4)物质循环使用,能节约资源。
上述实验中,可以循环使用的物质是___________(填写物质化学式)。
(5)现设计一个实验,确定产品aMgCO3·
bMg(OH)2·
cH2O中a、b、c的值,请完善下列实验步骤(可用试剂:
浓硫酸、碱石灰):
①样品称量②高温分解③____________④____________⑤MgO称量
(6)18.2g产品完全分解后,产生6.6gCO2和8.0gMgO,由此可知,产品的化学式中:
a=_________b=_________C=_________
15、生产着色铝片的工艺流程如下:
表面有氧化铝的铝片
着色铝片
铝片
2mol/L
溶液
10%
HNO3
③
④
着色
⑤
封闭
⑥
电解
⑴第①步中NaOH溶液的作用是______________________________________。
⑵第②步HNO3的作用是对铝片进行抛光,写出其反应的的离子方程式____________。
⑶在第④步电解是以铝为阴极,铝片为阳极,在硫酸介质中控制电压电流,使阳极放出O2与Al反应使铝表面形成一层致密的氧化膜。
写出有关的电极反应式:
阴极:
____________,阳极:
⑷氧化膜质量的检验:
取出铝片干燥,在氧化膜未经处理的铝片上分别滴一滴氧化膜质量检查液(3gK2CrO4+75mL水+25mL浓盐酸),判断氧化膜质量的依据是________。
A.铝片表面有无光滑B.比较颜色变化
C.比较质量大小D.比较反应速率大小
⑸将已着色的铝干燥后在水蒸气中进行封闭处理约20~30min,封闭的目的是使着色的氧化膜更加致密,有关反应化学方程式是____________。
16、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+7KClO3
12Na2CrO4+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
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