181期末复习工艺流程图题型Word文档格式.docx
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①生成Ca(ClO)2的化学方程式为。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有(填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率B.充分搅拌浆料C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为(填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比
n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]1∶5
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,
若溶液中KClO3的含量为100g▪L-1,
从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是。
解:
Ca(OH)2CaCO3
2.
(1)①2Cl2+2Ca(OH)2==Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O;
②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2
②<
2NaOH(稀、冷)+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
6NaOH(浓、热)+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3H2O
6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
2Cl2+2Ca(OH)2==Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
3.(2015福建卷)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为
___________________________________________________________。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝
的一种工艺流程示意如下:
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180(升华)
300(升华)
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是(写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·
mol-1
2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)ΔH2=+1169.2kJ·
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,
其化学式分别为。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是。
AlCl3、FeCl3
3.
(1)Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+
(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解
或增大反应物的接触面积,加快反应速率。
②Fe或铁;
③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)==2AlCl3(g)+3CO(g)
ΔH=+174.9kJ/mol
④NaCl、NaClO、Na2CO3;
⑤除去FeCl3,提高AlCl3纯度。
4.(2013全国I卷)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为
6C+xLi++xe-=LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为_________。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____________________________。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式:
________________________________________________________________;
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是____________________。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式:
__________________________________。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是__________。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有________________(填化学式)。
(LiCoO2、C)
80℃
4.
(1)+3
(2)2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑
(3)
有氯气生成,污染较大。
(4)CoSO4+2NH4HCO3==CoCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑
过量
(5)Li1-xCoO2+LixC6==LiCoO2+6C负极Li正极
(6)Li+从负极脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料
Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
5.氮化硅(Si3N4)是高温结构陶瓷,具有优良的性能,人们常常利用它来制造轴承、
汽轮叶片、永久性模具等机械构件。
设计的合成氮化硅工艺流程如下:
(1)①电弧炉中主要反应的化学方程式为:
________________________________
__________________________________________________________________
②用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为:
__________________________________,碳化硅晶体是________晶体。
(2)在流化床反应的气态产物中,SiCl4大约占85%,还有Cl2等,
有关物质的沸点数据如下表:
Si
Cl2
2355
-34.1
提纯SiCl4的主要工艺操作依次是沉降、________,
其中温度最好控制在______(填序号)。
A.略小于-34.1℃B.大于57.6℃C.略小于57.6℃D.-34.1℃
(3)①粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用作制冷剂的气体和一种难溶性的酸,
该反应的方程式为:
_________________________________________。
②该工艺流程中涉及的主要反应属于氧化还原反应的有________个。
5.
(1)①SiO2+2C
Si(粗硅)+2CO↑
②SiO2+3C
SiC+2CO↑
原子晶体:
金刚石、晶体硅;
SiO2、SiC。
(2)冷凝(或降温) C
(3)①Si3N4+9H2O===4NH3↑+3H2SiO3
②2
6.(2017•天津卷,14分)某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。
考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,
某研究小组利用设计的电解分离装置(见图),
使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用.回答Ⅰ和Ⅱ中的问题.
Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)
(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为。
B→C的反应条件为 ,
C→Al的制备方法称为 。
(2)该小组探究反应②发生的条件。
D与浓盐酸混合,不加热,无变化;
加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。
由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号) 。
a.温度b.Cl﹣的浓度c.溶液的酸度
(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2•xH2O
的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为:
。
Ⅱ.(4)用惰性电极电解时,CrO42﹣能从浆液中分离出来的原因是 ,
分离后含铬元素的粒子是 ;
阴极室生成的物质为 (写化学式)。
6.Ⅰ.⑴
加热(或煅烧)电解法
⑵ac
⑶2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)═TiCl4(l)+2CO(g)
△H=﹣85.6kJ•mol﹣1
16班
Ⅱ.⑷在直流电场作用下,
CrO42﹣通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液。
CrO42﹣、Cr2O72﹣NaOH和H2
(写法:
2CrO42﹣+2H+
Cr2O72﹣+H2O)
7.(2017•江苏卷,12分)铝是应用广泛的金属。
以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的
一种工艺流程如下:
注:
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,
溶液的pH (“增大”、“不变”或“减小”)。
反应:
OH-+HCO3-==H2O+CO32-
AlO2-+HCO3-+H2O==Al(OH)3↓+CO32-
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,
原因是 。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示.
阳极的电极反应式为 ,
阴极产生的物质A的化学式为 。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。
在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,
有利于AlN的制备,其主要原因是 。
NaAlO2
NaOH
7.⑴Al2O3+2OH﹣═2AlO2﹣+H2O
⑵减小
⑶石墨电极被阳极上产生的O2氧化
⑷4CO32﹣﹣4e﹣+2H2O═4HCO3﹣+O2↑H2
⑸NH4Cl分解产生的HCl能够
破坏Al表面的Al2O3薄膜。
8.(2017•新课标Ⅲ,15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,
铬铁矿的主要成分为FeO•Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示
(1)步骤①的主要反应为:
FeO•Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2。
上述反应配平后FeO•Cr2O3与NaNO3的系数比为。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是 ,
滤渣2的主要成分是 及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变 (填“大”或“小”),
原因是(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示.
向“滤液3”中加入适量KCl,
蒸发浓缩,冷却结晶,
过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到 (填标号)
得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃
步骤⑤的反应类型是。
(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2kg,
产率为 ×
100%。
Na2CrO4、NaNO2、Na2SiO3
NaAlO2、Na2CO3
8.⑴2:
7
SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2
Al2O3Fe2O3
⑵Fe Al(OH)3
⑶小 2CrO42﹣+2H+
Cr2O72﹣+H2O
⑷d复分解反应
⑸
=
Cr2O3——K2Cr2O7
152294
m1×
40%kg?
(理论产量)
K2Cr2O7的理论质量为m1×
40%×
kg
所得产品的产率为
=
9.(2017•北京卷,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的
重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:
资料:
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1412
熔点/℃
﹣69
25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
﹣
微溶
难溶
(1)氯化过程:
TiO2与Cl2难以直接反应,
加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知:
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H1=+175.4kJ•mol﹣1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣220.9kJ•mol﹣1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:
。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据如图判断:
CO2生成CO反应的△H 0(填“>”“<”或“=”),判断依据:
。
③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,
则尾气的吸收液依次是
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有 。
(2)精制过程:
粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。
示意图如下:
物质a是,T2应控制在 。
9.⑴①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)
△H=﹣45.5kJ•mol﹣1
②>
4000C-5000C平衡状态,
升高温度,CO的量增大(或CO2的量减小),
即2CO2
2CO+O2平衡向右移动,
说明CO2生成CO的反应是吸热反应。
③饱和食盐水、FeCl2溶液
④TiO2、C(反应物有剩余)
⑵SiCl4136℃左右
10.(2017•江苏卷,15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag
(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,
如:
3NaClO═2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:
AgCl+2NH3•H2O⇌Ag(NH3)2++Cl﹣+2H2O
③常温时N2H4•H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:
4Ag(NH3)2++N2H4•H2O═4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是:
。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,
则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3•H2O反应外
(该条件下NaClO3与NH3•H2O不反应),还因为 。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案(实验中须使用的试剂有:
2mol•L﹣1水合肼溶液,1mol•L﹣1H2SO4):
。
10.⑴800C水浴加热
⑵4Ag+4NaClO+2H2O═4AgCl+4NaOH+O2↑;
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
⑶将洗涤液(含银氨络离子)合并入过滤Ⅱ的滤液中。
⑷未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,
且其中含有一定浓度的Cl﹣,
不利于AgCl与氨水反应。
⑸向滤液(含Ag(NH3)2+)中滴加2mol•L﹣1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,
用1mol•L﹣1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,
待溶液中无气泡产生,停止滴加,
静置,过滤、洗涤,干燥。
11.(2017•天津,14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,
工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列方法中的问题.
Ⅰ.H2S的除去
方法1:
生物脱H2S的原理为:
H2S+Fe2(SO4)3═S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4
2Fe2(SO4)3+2H2O
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×
105倍,
该菌的作用是 。
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 。
若反应温度过高,反应速率下降,其原因是 。
方法2:
在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同.
当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为 。
Ⅱ.SO2的除去
方法1(双碱法):
用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生,
NaOH溶液
Na2SO3溶液。
(4)写出过程①的离子方程式:
;
CaO在水中存在如下转化:
CaO(s)+H2O(l)═Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2OH﹣(aq),
从平衡移动的角度,简述过程②NaOH再生的原理 。
用氨水除去SO2
(5)已知25℃,NH3•H2O的Kb=1.8×
10﹣5,H2SO3的Ka1=1.3×
10﹣2,Ka2=6.2×
10﹣8.
若氨水的浓度为2.0mol•L﹣1,溶液中的c(OH﹣)= mol•L﹣1.
将SO2通入该氨水中,当c(OH﹣)降至1.0×
10﹣7mol•L﹣1时,
溶液中的c(SO32﹣)/c(HSO3﹣)= 。
11.⑴催化作用(或降低反应活化能)
⑵30℃、pH=2.0
蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
⑶H2SO44H2O2+H2S==H2SO4+4H2O
⑷2OH﹣+SO2=SO32﹣+H2O
SO32﹣与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成
⑸6.0×
10﹣30.62
解:
NH3·
H2O
NH4++OH-
Kb=
=1.8×
10﹣5c(OH﹣)=6.0×
10﹣3
HSO3﹣
H++SO32﹣
Ka2=
=6.2×
10﹣8
c(SO32﹣)/c(HSO3﹣)=0.62
《元素化合物》参考答案
(2)①CaCO3、Ca(OH)2②<;
Al(OH)3+3H+
(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率。
②Fe或铁;
③Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)==2AlCl3(g)+3CO(g)ΔH=+174.9kJ/mol
④NaCl、NaClO、NaClO3;
(2)
有氯气生成,污染较大
(4)
(5)
(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料
Si(粗硅)+2CO↑
②SiO2
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