化学工艺与图像结合专题突破参考用题附答案.docx
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化学工艺与图像结合专题突破参考用题附答案
化学工艺与图像结合专题突破参考用题(附答案)
1.减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。
我国研究人员研制的利用低品位
软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2,制备硫酸锰的生产流程如下:
浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子。
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表,阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子
离子半径(pm)
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2+
74
7.6
9.7
Fe3+
64
2.7
3.7
Al3+
50
3.8
4.7
Mn2+
80
8.3
9.8
Pb2+
121
8.0
8.8
Ca2+
99
-
-
已知PbO2的氧化性大于MnO2。
请回答下列问题:
⑴写出浸出过程中主要反应的化学方程式▲,氧化过程中主要反应的离子方程式▲。
⑵在氧化后的液体中加入石灰浆,用于调节pH,pH应调节至▲。
⑶阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。
决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是▲(填写序号)。
a.溶液的pHb.金属离子的电荷c.金属离子的半径d.吸附时间
⑷操作a包括▲等过程。
2.广东沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。
合理利用资源和保护环境是我省可持续发展的重要保证。
⑴海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。
试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式。
⑵某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。
排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入(选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。
难溶电解质
Cu(OH)2
CuS
Pb(OH)2
PbS
Ksp
4.8×10-20
6.3×10-36
1.2×10-15
1.0×10-28
⑶火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。
利用海水
脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因
(任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如右图所示。
请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议:
。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是(任写一个化学方程式或离子方程式)。
氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是。
3.氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料,防腐等工业。
该物质露置于空气中易被氧化为绿色的高价铜盐,在热水中易水解生成氧化铜水合物而呈红色。
已知pH为5时,+2价铜已开始以碱式盐的形式沉淀。
某兴趣小组去一家回收含铜电缆废料的工厂做社会调查,技术人员向他们展示了处理废料的综合利用方案:
试填空:
⑴加入的A是,通入的B是。
⑵反应②的离子方程式是。
为提高Cu2Cl2的产率,常在反应②的溶液中加入适量稀碱溶液,控制pH为3.5。
这样做的目的是。
⑶保持各反应物的最佳配比,改变温度,测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。
则溶液温度控制在时,Cu2Cl2的产率已达到94%,当温度高于65℃时,Cu2Cl2产率会下降,其原因可能是。
(4)最后得到的氯化亚铜需要保存。
4.下表是铬酸(H2CrO4)溶液中离子的组成与pH值的关系,请回答后面的问题:
pH
C(CrO42-)
C(HCrO4-)
C(Cr2O72-)
C(H2CrO4)
4
0.0003
0.104
0.448
0
5
0.0033
0.103
0.447
0
6
0.0319
0.0999
0.437
0
7
0.2745
0.086
0.3195
0
8
0.902
0.0282
0.0347
0
9
0.996
0.0031
0.0004
0
(1)写出铬酸电离反应方程式
(2)若要得到CrO42-应控制的条件是(2分)(3)电离出CrO42-电离平衡常数为K2,电离出Cr2O72-电离平衡常数为K3,则K2K3(填>、=、<)(2分)
(4)铬酸的物质的量浓度为(2分)
5.污水分析时,常用双硫腙(H2DZ,二元弱酸)把金属离子络合成电中性物质,再利用CCl4萃取络合物,从而把金属离子从水溶液中完全分离出来。
如用双硫腙(H2DZ)~CCl4分离污水中的Cu2+时,先发生络合反应:
Cu2++2H2DZ
Cu(HDZ)2+2H+,再加入CCl4,Cu(HDZ)2就很容易被萃取到CCl4中。
(1)写出双硫腙和Fe3+络合的离子方程式:
_______________________。
萃取过程中要控制适宜的酸度。
如果溶液的pH过大,其后果是______________________。
下图是双硫腙(H2DZ)~CCl4络合萃取某些金属离子的酸度曲线。
它反映了萃取某些金属离子时适宜pH范围。
E%表示某种金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率。
某工业废水中含有Hg2+、Bi3+、Zn2+,用双硫腙(H2DZ)~CCl4络合萃取法处理废水。
请根据上图回答问题:
(2)欲完全将废水中的Hg2+分离出来,须控制溶液pH=_______。
(3)当调节pH=2时,铋(Bi)的存在形式有:
___________,其物质的量之比为__________。
(4)萃取到CCl4中的Zn(HDZ)2分液后,加入足量的NaOH溶液,充分振荡后,锌又转到水溶液中。
写出反应的离子方程式____________________________________。
6.水体中二价汞离子可以与多种阴离子结合成不同的存在形态。
水溶液中二价汞主要存在形态与Cl-、OH-的浓度关系如图所示
(注:
粒子浓度很小时常用负对数表示,如pH=-lgc(OH-),pCl=-lgc(Cl-)):
⑴正常海水(Cl-的浓度大于0.1mol/L)中汞元素的主要存在形态是。
少量Hg(NO3)2溶于0.001mol/L的盐酸后得到无色透明溶液,其中汞元素的主要存在形态是。
⑵Hg(NO3)2固体易溶于水,但溶于水时常常会出现浑浊,其原因是(用离子方程式表示),为了防止出现浑浊,可采取的措施是。
⑶处理含汞废水的方法很多。
下面是常用的两咱方法,汞的回收率很高。
①置换法:
用废铜屑处理含Hg2+的废水。
反应的离子方程式为 。
②化学沉淀法:
用硫化钠处理含HgCl2的废水,生成HgS沉淀。
反应的离子方程式为 。
⑷汞虽然有毒,但用途广泛。
用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气:
①CaBr2+2H2O=Ca(OH)2+2HBr↑
②……
③HgBr2+Ca(OH)2=CaBr2+HgO+H2O
④2HgO=2Hg+O2↑
反应②的化学方程式为。
7.如图:
横坐标为溶液的pH值,纵坐标为Zn2+离子或Zn(OH)42-离子物质的量浓度的对数,回答下列问题。
(1)往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为:
__________________。
(2)从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积(Ksp)==____。
(3)某废液中含Zn2+离子,为提取Zn2+离子可以控制溶液中pH值的范围是___。
(4)往1.00L1.00mol·L—1ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6,需NaOH____mol
(5)已知:
往ZnCl2溶液中加入硝酸铅或醋酸铅溶液可以制得PbCl2白色晶体;25℃时,PbCl2固体在盐酸中的溶解度如下:
C(HCl)/(mol·L-1)
0.50
1.00
2.04
2.90
4.02
5.16
5.78
C(PbCl2)/(mol·L-1)×10-3
5.10
4.91
5.21
5.90
7.48
10.81
14.01
根据上表数据判断下列说法正确的是(填字母序号)
A.随着盐酸浓度的增大,PbCl2固体的溶解度先变小后又变大
B.PbCl2固体在0.50mol·L—1盐酸中的溶解度小于在纯水中的溶解度
C.PbCl2能与浓盐酸反应生成一种难电离的阴离子(如配合离子)
D.PbCl2固体可溶于饱和食盐水
8.金属腐蚀造成很大的经济损失,甚至超过自然灾害,其中钢铁锈蚀最为严重,寻求防止钢铁腐蚀的方法意义重大。
(1)钢铁的表面发蓝、发黑处理是常用的防腐方法。
下列反应是主要反应之一。
请配平方程式:
口Na2FeO2+口NaNO2+口=口NaFeO2+口NH3↑+口NaOH
(2)钢铁的“钝化”处理也能达到防腐目的,经冷、浓HNO3处理后,其表面有一层致密氧化物保护膜,但是加热或在稀HNO3中就不能“钝化”。
不同浓度的HNO3与铁反应的还原产物很复杂,其分布曲线如图。
①图示可知,密度为1.05g·mL-1的硝酸与铁反应时,其最多的还原产物是;密度大于1.35g·mL-1的硝酸与铁反应时,其还原产物主要是NO2;分析HNO3与铁反应的规律是:
。
②mg铁与含ngHNO3的硝酸溶液恰好完全反应,若硝酸的还原产物只有NO,则m的取值可能是(填字母编号)
A.
B.
C.
D.
E.
③工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理,其可能的原因是:
。
(3)金属(M)的腐蚀是因为发生反应:
M-ne-→Mn+,除了上述表面处理的方法外,下列方法也能起到防腐作用的是(填字母编号)
A.在铁中掺入铭、镇等金属,改变其内部结构,制成不锈钢
B.在铁制品表面镀辞
C.提高铁中含碳量,制成生铁
D.将水库铁闸门与直流电源的负极相连
参考答案:
1.⑴SO2+MnO2=MnSO42Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O
⑵4.7~8.3
⑶cd
⑷蒸发浓缩结晶
2.⑴MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑⑵Na2S
⑶①CO32-+H2OHCO3-+OH-(或2H2SO4)或HCO3-+H2OH2CO3+OH-
②降低含硫烟气的温度(或减小含硫烟气的流速)
③2H2SO3+O2=4H++2SO42-或2HSO3-+O2=2H++2SO42-
中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸(H+),减少污染。
(每空2分)
4.
(1)H2CrO4=H++HCrO4-HCrO4-
H++CrO42-2HCrO4-
H2O+Cr2O72-
(2)pH>9(3)<(4)1mol/L
5.
(1)Fe3++3H2Dz
Fe(HDz)3+3H+(2分)。
Fe3+ 会形成Fe(OH)3沉淀(2分)
(2)1(1分)
(3)Bi3+ Bi(HDz)3(2分);3:
2(1分)
(4)Zn(HDz)2+6OH—=Zn(OH)4—+2Dz2—+2H2O(2分)
6.
(1)HgCl42-(2分)HgCl2(2分)(多写了其他形态则得0分)
(2)Hg2++2H2OHg(OH)2↓+2H+(2分)
(未写“”得0分,不配平得0分。
漏写“↓”不扣分)
在硝酸中配制(1分)(只要答出添加硝酸即可得分,不再分配制前还是配制后。
)
(3)①Cu+Hg2+=Cu2++Hg(2分)
②HgCl2+S2-=HgS↓+2Cl-(2分)(不配平不得分。
漏写“↓”扣1分)
(4)Hg+2HBr=HgBr2+H2(2分)(不配平不得分。
H2多写“↑”不扣分)
7.
(1)Zn2++4OH—==[Zn(OH)4]2-(2分);
(2)10—17(2分);(3)(8.0,12.0)(2分);(4)1.80(3分,写1.8得2分);
(5)ABCD(3分,写对1个得0分,写对2个得1分,写对3个得2分,漏1个扣1分,扣完为止)。
8.
(1)
(2分)
(2)①NH3或NH4+(1分);其规律是:
硝酸的浓度越大,其还原产物中氮元素化合价越高。
(2分)
(其它合理答案均给分。
如硝酸的浓度越大,气体生成物中二氧化氮的含量越高;或者,只在硝酸浓度较低时,产物中才会出现氮气。
等等)
②B、C、D(对一个或两个给一分,全对2分,但只要出现A、E便不给分)(2分)
③硝酸易挥发,且不稳定,见光易分解,故不易操作;生成物对环境污染严重(2分)
(3)A.B.D.(2分)(对一个或两个给一分,全对2分,但只要出现C便不给分)
一、化工生产流程题的特征
高考化学中“化工生产流程题”始于“无机框图题”的变革与创新,是“化学是真实的”充分体现。
主要特征如下:
1、以化工生产为背景,用框图的形式表述生产流程。
2、受中学化学知识的限制,有的内容以信息给出。
3、题材多样,提问灵活,几乎遍及整个中学化学知识,无法猜题,难以用题海战术应对。
4、主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。
5、框图比较粗放,有的甚至难以读懂,但在设问中有所暗示。
二、应对策略
1、认真读题首先将题目从头到尾粗读一遍,初步了解大意。
2、仔细分析理清下列关系:
①原料与产品:
从某种原料出发,要得到最终产品,必须除去什么元素、引进什么元素?
有时需要逆推。
②步骤与目的:
加入某种试剂,采取这样的方法,其目的是什么?
一般只考虑后面提问有关的步骤,其他不必清楚。
③感觉与结果:
有的步骤不能读懂,这时主要看这一步的结果,“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”,用已学过的知识来“圆”这个结果,“难得糊涂”。
④信息与迁移:
所给信息一定有用,而且一定用到,有时还需分解、重组、迁移到本题中来。
3、大胆回答大多数提问用所学知识便可直接回答,但个别地方往往有悖所学知识,这时就要考虑产物、环保、产量、成本等等。
4、细心检查
友情提醒:
解答此类习题的根基是:
熟练掌握元素及其化合物的有关知识,善于归纳小结,熟悉某些原理和规律。
如:
①在水溶液中,弱酸的酸式根离子(如HCO3—)既有电离的一面,又有水解的一面;②在水溶液中,经常出现Fe2+,要防止其水解,就要加入相应的酸;要防止其氧化,通常加入铁;要除去Fe2+,通常先加入绿色氧化剂H2O2,然后再加入碱。
……
三、典例剖析
【例1】(南通市2010年第一次统测)以钛铁矿(主要成分是FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛,生产的工艺流程图如下,其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为:
FeTiO3+2H2SO4==TiOSO4+FeSO4+2H2O
试回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应属于(选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。
(2)上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化,物质A是;上述制备TiO2的过程中,所得到的副产物和可回收利用的物质分别是。
(3)反应TiCl4+2Mg==2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是:
。
(4)如果取钛铁矿A吨,生产出钛B吨,(不考虑损耗),计算钛铁矿中钛的含量(用A、B字母表示)。
解析:
A、由框图可知:
原料是钛铁矿,主要产品是钛,副产品为绿矾和硫酸,其中硫酸加工后可循环使用,还有铁可回收利用。
B、由信息可知:
框图的第一步反应为:
FeTiO3+2H2SO4==TiOSO4+FeSO4+2H2O,分析各元素的化合价,该反应为非氧化还原反应。
C、框图的第二步中加入水和物质A,A是什么?
后面第
(2)问已给出暗示:
“加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化”,那么A无疑是Fe。
D、因为Ti比较活泼,在高温下极易被空气中的氧气氧化,所以为了防止钛被氧化,最后一步反应应在Ar气氛中进行。
E、第(4)问非常简单,好多同学不敢相信自己,这就是命题者的高明之处,目的是考查学生的心理素质,就看你能不能大胆回答。
答案:
(1)非氧化还原反应
(2)铁绿矾、硫酸、铁
(3)防止钛被氧化(4)B/A×100%
【例2】(09江苏)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。
其主要流程如下:
(1)反应I前需在FeSO4溶液中加入_____▲_____(填字母),以除去溶液中的Fe3+。
A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.H2
(2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃,其目的是 ▲ 。
(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是 ▲ 。
(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。
电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为 ▲ 。
解析:
A、为了除去FeSO4溶液中的Fe3+,无疑应加入铁。
B、将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合,由框图可知:
反应Ⅰ是复杂的,但过滤后得到FeCO3固体,这就不难看出,主要是HCO3—电离出CO32—与Fe2+结合生成FeCO3;(这就是“跟着感觉走”),但是HCO3—和Fe2+都能水解,且温度越高,水解程度越大,这就势必影响FeCO3的生成,故为了防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解),应将温度降低。
C、从反应II可知:
反应后溶液中主要成分是(NH4)2SO4,(NH4)2SO4中加入KCl和一定量的醇类溶剂,本身没有发生化学反应,但却得到K2SO4固体,不难联想到:
醇类溶剂的加入,使整体溶剂极性减弱,必然导致某些离子化合物的溶解度下降,从结果来看,加入醇类溶剂后,能降低K2SO4的溶解度,有利于K2SO4析出。
(这也是“跟着感觉走”)。
D、反应Ⅳ是用惰性电极电解(NH4)2SO4溶液,按照所学知识,应该是:
阴极H+得到电子生成H2,阳极OH—失去电子生成O2,但框图中却给出了(NH4)2S2O8溶液,这就断定阳极上是SO42—失去电子:
(这同样是“跟着感觉走”)。
答案:
(1)B
(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2+的水解)
(3)降低K2SO4的溶解度,有利于K2SO4析出(4)
【针对练习】
1、(镇江市2010年第一次统测)锌钡白是一种白色颜料。
工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成:
BaS+ZnSO4==ZnS↓+BaSO4↓以下是工业生产流程。
请回答有关问题:
I、ZnSO4溶液的制备与提纯
有关资料:
已知Zn(OH)2与Al(OH)3相似,能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2;
菱锌矿的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等。
(1)②中使用的氧化剂最好是下列的(填序号),理由是。
A、Cl2B、H2O2C、KMnO4D、HNO3
(2)写出反应④的离子方程式:
。
(3)为了达到综合利用、节能减排的目的,上述流程中步骤产生的
可以用于步骤(其中步骤选填①、②、③、④、⑤)。
II、BaS溶液的制备
(4)煅烧还原的化学方程式为:
。
(5)经检验BaS的水溶液呈碱性,原因是(用离子方程式表示):
。
III、制取锌钡白
(6)I中步骤⑤使用的硫酸的量要适当,如果所得溶液的酸性过强,产生的后果是:
。
答案:
(1)B不引入其它杂质
(2)ZnO22—+2CO2+2H2O==Zn(OH)2↓+2HCO3—(3)①CO2④
(4)BaSO4+4CBaS+4CO↑
(5)S2—+H2OHS—+OH—
(6)产生H2S污染环境,同时影响锌钡白的产量和质量
2、(苏州市2010年第一次统测)高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。
以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程:
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。
其消毒机理与下列物质相似(填序号)。
A、75%酒精B、双氧水C、苯酚D、84消毒液(NaClO溶液)
(2)写出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生的主要反应的化学方程式:
。
(3)向K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4,该反应中的还原剂是。
(4)上述流程中可以循环使用的物质有:
石灰、CO2、和
(写化学式)
(5)若不考虑物质循环与制备过程中的损失,则1molMnO2可制得molKMnO4。
答案:
(1)BD
(2)2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(3)K2MnO4
(4)MnO2KOH(5)2/3
3.广东省有着丰富的海洋资源。
海水提取食盐和Br2以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO。
盐卤中含有Mg2+、Cl-,还含有少量Na+、Fe2+、Fe3+、SO42-和CO(NH2)2等。
制备流程如下图:
(1)滤渣的成分是(写化学式);滤液Ⅱ中所含主要的杂质离子是(写离子符号)。
(2)用NaClO除去尿素CO(NH2)2时,生成物除盐外,都是能参与大气循环的物质,则该反应的化学方程式为;加入NaClO的另一个作用是。
(3)温度和压强P(HCl)g对MgCl2·6H2O晶体热分解产物的影响如图所示。
请回答下列问题:
①写出P(HCl)g=0.25MPa,温度从300℃升高到550℃时反应的化学方程式;
②实际生产中,将MgCl2·6H2O晶体加热到600℃的过程中几乎得不到无水MgCl2,其原因是;若要得到无水MgCl2须采取的措施是。
(1)Fe(OH)3、CaSO4(2分);Na+(填有Ca2+,或SO42-扣1分)。
(2分)
(2)3NaClO+CO(NH2)2=3NaCl+CO2↑+N2↑+2H2O或
NaOH+3NaClO+CO(NH2)2=3NaCl+NaHCO3+N2↑+2H2O(3分)
△
将Fe2+氧化为Fe3+,并形成Fe(OH)3被除去。
(2分)
(3)①Mg(OH)Cl=MgO+HCl↑(3分)
②P(HCl)小,加热时Mg2+会发生水解(2分);
通入HCl,增大P(HCl),抑制Mg2+水解。
(2分)
生于忧患,死于安乐 《孟子•告子》
舜发于畎亩之中,傅说举于版筑之间,胶鬲举于鱼盐之中,管夷吾举于士,孙叔敖举于海,百里奚举于市。
故天将降大任于是人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空乏其身,行拂乱其所为,所以动心忍性,曾益其所不能。
人恒过,然后能改;困于心,衡于虑,而后作;征于色,发于声,而后喻。
入则无法家拂士,出则无敌国
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