高考化学复习跟踪检测二十六题型研究化学工艺流程综合题doc.docx
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2020高考化学复习跟踪检测(二十六)题型研究化学工艺流程综合题
跟踪检测(二十六)题型研究化学工艺流程综合题1.醋酸镍[CH3COO2Ni]是一种重要的化工原料。
一种以含镍废料含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2为原料,制取醋酸镍的工艺流程如图相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH物质20℃时溶解性H2OFe3+1.13.2CaSO4微溶Fe2+5.88.8NiF2可溶Al3+3.05.0CaF2难溶Ni2+6.79.5NiCO3Ksp=9.6010-61调节pH步骤中,溶液pH的调节范围是____________。
2滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是________、________。
3写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式__________________________。
4酸浸过程中,1molNiS失去6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。
写出该反应的化学方程式__________________________________________________________________________________________________________________________________。
5保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸浸,镍浸出率随时间变化如图。
酸浸的最佳温度与时间分别为______℃、______min。
解析1~3制取醋酸镍的工艺流程可解读为将含镍废料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3进行酸浸,过滤后得到主要含Ni2+、Al3+、Fe3+还可能含少量Fe2+、Ca2+的溶液和主要含SiO2、CaSO4的滤渣,弃去滤渣,向滤液中加入H2O2将可能含有的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液pH为5.0≤pH<6.7,使Al3+、Fe3+转化为氢氧化物沉淀,再通过过滤除去,向过滤所得的滤液1中加入NH4F除去滤液中的Ca2+,过滤后向滤液2中加入Na2CO3使Ni2+沉淀为NiCO3,过滤后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸镍,再进一步蒸发、结晶、洗涤得到醋酸镍产品。
4由题意知,酸浸时1molNiS失去6mol电子,S2-被氧化为SO2,硝酸被还原为NO,根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。
答案15.0≤pH<6.72SiO2、CaSO4CaF232Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O4NiS+H2SO4+2HNO3NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O5701202.电石广泛应用于生产PVC、维尼纶等,电石与水反应所得残渣电石渣,主要含CaOH2、CaCO3及少量其他杂质。
某工业电石渣的几种回收利用流程如下几种物质在水中的溶解度曲线如图所示。
回答下列问题1常温氯化①反应的化学方程式是_____________________________________________________________________________________________________________________。
②为提高Cl2转化为CaClO2的转化率,可行的措施有________填字母。
A.加热升高温度B.适当减缓通入Cl2的速率C.充分搅拌浆料D.加水使CaOH2完全溶解③电石渣中的有害杂质CN-与ClO-反应转化为两种无害的气体,每转化1molCN-至少需要消耗氧化剂ClO-________mol。
275℃氯化①生成氯酸钙中氯的化合价为________,氯化完成后过滤,滤渣的主要成分为____________________________________________________________填化学式。
②氯酸钙能与KCl反应转化为氯酸钾的原因是_____________________________________________________________________________________________________。
3有机反应首先生成氯代乙醇,其结构简式为____________,氯代乙醇再与CaOH2反应生产环氧乙烷。
总反应的化学方程式是______________________________________________。
解析1①常温氯化,Cl2与CaOH2发生反应得到漂白液。
②加热升高温度,CaOH2的溶解度降低,则Cl2的转化率也降低,A项不符合题意;适当减缓通入Cl2的速率,等效于增大CaOH2的浓度,Cl2的转化率增大,B项符合题意;充分搅拌浆料,能使反应完全,Cl2的转化率增大,C项符合题意;加水使CaOH2完全溶解,不能改变Cl2的转化率,D项不符合题意。
③根据题意,CN-与ClO-反应转化为CO2和N2,CN-中C、N分别为+2价、-3价,1molCN-失去5mol电子,而ClO-转化为Cl-,1molClO-得到2mol电子,根据得失电子守恒,则每转化1molCN-至少需要消耗氧化剂ClO-2.5mol。
2①CaClO32中Cl的化合价为+5价。
氯化完成后过滤,得到的滤渣的主要成分为CaCO3、CaOH2。
②根据题图知,75℃时氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多,故氯酸钙与KCl能发生反应CaClO32+2KClCaCl2+2KClO3↓。
3氯代乙醇为氯原子取代乙醇分子中乙基上的氢原子,根据”氯代乙醇再与CaOH2反应生产环氧乙烷”,则氯原子应取代甲基上的氢原子,故氯代乙醇的结构简式为ClCH2CH2OH,总反应的化学方程式为CH2CH2+Cl2+CaOH2+CaCl2+H2O。
答案1①2Cl2+2CaOH2CaCl2+CaClO2+2H2O②BC③2.52①+5CaCO3、CaOH2②75℃时,氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多3ClCH2CH2OHCH2CH2+Cl2+CaOH2+CaCl2+H2O3.氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。
以钡矿粉主要成分为BaCO3,含有SiO2、Fe2+、Mg2+等杂质为原料制备氟化钡的流程如下已知常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。
1滤渣A的化学式为____________________。
2滤液1加H2O2氧化的过程中主要反应的离子方程式为____________________。
3加20NaOH溶液调节pH=12.5,得到滤渣C的主要成分是________________。
4滤液3加入盐酸酸化后再经______、冷却结晶、______、洗涤、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O。
5常温下,用BaCl2·2H2O配制成0.2mol·L-1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应,可得到氟化钡沉淀。
请写出该反应的离子方程式________________________。
解析1钡矿粉中SiO2与盐酸不反应,故滤渣A为SiO2。
2滤液1加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
3根据已知信息及流程图可知,加H2O2、调pH,得到的滤渣B为FeOH3,加20NaOH溶液调节pH=12.5,得到的滤渣C为MgOH2。
4滤液3加盐酸酸化后得到BaCl2和HCl的混合溶液,由该溶液得到BaCl2·2H2O的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、真空干燥等。
答案1SiO22H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O3MgOH24加热浓缩过滤5Ba2++2F-BaF2↓4.磷化氢PH3是一种剧毒气体,是最常用的高效熏蒸杀虫剂,也是一种电子工业原料。
1在密闭粮仓放置的磷化铝AlP片剂,遇水蒸气放出PH3气体,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
2利用反应PH3+3HgCl2PHgCl3+3HCl,可准确测定微量的PH3。
①HgCl2溶液几乎不导电,说明HgCl2属于____________填“共价”或“离子”化合物。
②通过测定溶液________变化,可测定一定体积空气中PH3的浓度。
3PH3的一种工业制法涉及的物质转化关系如图所示①亚磷酸属于________元酸。
②当反应Ⅰ生成的nNaH2PO2∶nNa2HPO3=3∶1时,参加反应的nP4∶nNaOH=____________________。
4一种用于处理PH3废气的吸收剂成分为次氯酸钙80、锯木屑疏松剂15、活性炭2.5、滑石粉防结块2.5。
①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________。
②空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程,其原因可能是________________________________________________________________________。
5从4中的吸收残留物中回收磷酸氢钙CaHPO4的方法如下试剂X为________填化学式。
解析1磷化铝AlP遇水蒸气放出PH3气体,结合原子守恒推知还生成AlOH3,反应的化学方程式为AlP+3H2OAlOH3+PH3↑。
2①HgCl2溶液几乎不导电,说明溶液中离子浓度较小,HgCl2难发生电离,故HgCl2为共价化合物。
②PH3与HgCl2反应生成PHgCl3和HCl,溶液的导电性和酸性均增强,故可通过测定溶液中电导率或pH的变化来测定一定体积空气中PH3的浓度。
3①亚磷酸钠的化学式为Na2HPO3,据此推测亚磷酸H3PO3属于二元弱酸。
②反应Ⅰ中黄磷P4与NaOH溶液发生歧化反应生成NaH2PO2、Na2HPO3和PH3,其中PH3是还原产物,NaH2PO2和Na2HPO3是氧化产物,若产物中nNaH2PO2∶nNa2HPO3=3∶1,设nNa2HPO3=amol,则有nNaH2PO2=3amol,反应中得电子的物质的量为3amol+3amol=6amol;根据得失电子守恒可知,反应中生成PH3的物质的量为2amol;根据P、Na原子守恒可知,nP4=1.5amol、nNaOH=5amol,故参加反应的nP4∶nNaOH=1.5amol∶5amol=3∶10。
4①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4,而本身被还原为CaCl2,化学方程式为2CaClO2+PH3H3PO4+2CaCl2。
②CaClO2属于强碱弱酸盐,与水蒸气接触后水解生成HClO,而HClO的氧化能力强于CaClO2,故空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程。
5残留物中含有H3PO4,加入试剂X调节pH,过滤得到Ca3PO42沉淀,显然该过程的目的是中和H3PO4电离产生的H+,为防止引入新杂质,试剂X应选择CaO或CaOH2。
答案1AlP+3H2OAlOH3+PH3↑2①共价②电导率或pH3①二②3∶104①2CaClO2+PH3H3PO4+2CaCl2②次氯酸钙与水蒸气接触,水解得到氧化能力更强的HClO5CaOH2或CaO5.黄铜灰渣含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3生产硝酸铜溶液的流程如下1写出酸浸时Fe2O3和稀硫酸反应的离子方程式________________________________________________________________________。
2反应Ⅰ中所加Zn粉不能过量的原因是________________________________________________________________________________________________________。
3滤液Ⅱ中含有的金属阳离子主要有___________________________________。
4写出反应Ⅱ的离子方程式_______________________________________________________________________________________________________________。
反应Ⅱ应控制温度不能过高也不能过低的原因是_______________________________________________________________________________________________。
5已知CuNO32·6H2O和CuNO32·3H2O的溶解度随温度的变化如图所示。
则由A点对应的溶液获取CuNO32·3H2O的方法是___________________________________________________________________________________________。
解析2酸浸后的溶液中含有Zn2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+等阳离子,加入Zn的目的是将Cu2+置换生成Cu,若锌过量,则在过滤Ⅱ所得的滤渣中含有Fe和过量的Zn,加入HNO3发生反应Ⅱ后得到的溶液中可能含有FeNO32、FeNO33和ZnNO32杂质。
3加入锌粉后,由于氧化性Fe3+Cu2+,故Zn先将Fe3+还原为Fe2+,后将Cu2+置换,故滤液Ⅱ中主要含有Zn2+和Fe2+两种金属阳离子。
5由图示可看出,A点溶液为不饱和溶液,故应将溶液蒸发浓缩,由于CuNO32水解生成易挥发的HNO3,故在蒸发的过程中滴加HNO3来抑制水解,结合溶解度曲线,要得到CuNO32·3H2O,需将浓缩后的溶液降温至高于30℃时过滤。
答案1Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O2加入过量的Zn粉会使最终所得的CuNO32溶液中含有杂质3Zn2+、Fe2+43Cu+8H++2NO3Cu2++2NO↑+4H2O温度过高硝酸会挥发及分解,温度过低则反应速率较慢5向溶液中加入适量硝酸,将溶液蒸发浓缩,冷却到30℃以上,过滤6.以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α氧化铝,既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。
已知铝灰的主要成分为Al2O3含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3,其制备流程如下1铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________。
2图中“滤渣”的主要成分为________填化学式。
3加30的H2O2溶液发生反应的离子方程式为_____________________________。
4煅烧硫酸铝铵晶体,发生的主要反应为4[NH4AlSO42·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,将产生的气体通过下图所示的装置。
①集气瓶中收集到的气体是________填化学式。
②足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2Og外还有________填化学式。
③KMnO4溶液褪色MnO还原为Mn2+,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
解析1氧化铝与H2SO4反应生成硫酸铝和水,反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4Al2SO43+3H2O。
2在铝灰的成分中只有SiO2不能与H2SO4反应,故滤渣的主要成分是SiO2。
3加入H2O2的目的是使溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
4根据晶体分解的方程式可知,通入NaHSO3溶液显酸性中的气体有NH3、N2、SO3、SO2、H2Og,由于NH3极易溶于水且能与NaHSO3反应而被吸收,SO3溶于水后生成的H2SO4与NaHSO3反应生成SO2,N2不溶于水也不能被吸收,故从饱和NaHSO3溶液中出来的气体主要有N2、SO2和少量的H2Og,SO2具有强还原性,能被KMnO4吸收,反应的离子方程式为5SO2+2MnO+2H2O2Mn2++5SO+4H+,故集气瓶中收集到的气体为N2。
答案1Al2O3+3H2SO4Al2SO43+3H2O2SiO232Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O4①N2②SO3、NH3③2MnO+5SO2+2H2O2Mn2++5SO+4H+7.硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等为原料制备硼酸H3BO3的工艺流程如下所示回答下列问题1写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式__________________________。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有____________________写出两条。
2利用________的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是________写化学式。
3“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是______________。
然后再调节溶液的pH约为5,目的是___________________________________________________________________________________________。
4“粗硼酸”中的主要杂质是________填名称。
5以硼酸为原料可制得硼氢化钠NaBH4,它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为________。
6单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程______________________________________________。
解析1盐跟酸反应生成新盐和新酸,据此可写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3。
可采取升高温度、将矿石粉碎增大接触面积或搅拌等措施,以提高浸出速率。
2Fe3O4具有磁性。
“浸渣”中除含Fe3O4外,还含有与H2SO4不反应的SiO2,以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4。
3硫酸浸出后的滤液中,含有的主要物质有MgSO4、Fe2SO43、FeSO4、Al2SO43、H3BO3等,H2O2具有氧化性,因此加入H2O2溶液可将其中的Fe2+氧化为Fe3+。
由工艺流程图可知,最后过滤得到含镁盐母液,因此调节溶液的pH约为5,可使Fe3+转化为FeOH3沉淀、Al3+转化为AlOH3沉淀。
4由3分析及最后过滤得到含镁盐母液,可知粗硼酸中的主要杂质应为硫酸镁。
5NaBH4是一种离子化合物,由Na+与[BH4]-构成,其电子式为。
6以H3BO3与Mg为原料可制备单质B,根据反应物的性质结合质量守恒定律可知,其制备过程中反应的化学方程式为2H3BO3B2O3+3H2O,B2O3+3Mg3MgO+2B。
答案1Mg2B2O5·H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径2Fe3O4SiO2和CaSO43将Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去4七水硫酸镁562H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO
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