高考化学 化工流程全突破 专题05 可循环物质的判断和流程评价对点专练.docx
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高考化学化工流程全突破专题05可循环物质的判断和流程评价对点专练
专题05可循环物质的判断和流程评价专练
1.2Zn(OH)2·ZnCO3是制备活性ZnO的中间体,以锌焙砂(主要成分为ZnO,含少量Cu2+、Mn2+等离子)为原料制备2Zn(OH)2·ZnCO3的工艺流程如下:
(1)用(NH4)2SO4与NH3·H2O的混合溶液浸取锌焙砂生成[Zn(NH3)4]2+的过程中加入H2O2的目的是________。
(2)加入(NH4)2S除杂过程中的主要离子方程式为________。
(3)过滤3所得滤液可循环使用,其主要成分的化学式是_______。
(4)检验2Zn(OH)2·ZnCO3沉淀是否洗涤干净的方法是________。
(5)写出沉锌步骤中发生反应的化学方程式________。
【答案】将Mn2+氧化为MnO2除去Cu2++S2-=CuS↓(NH4)2SO4取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加稀盐酸和BaCl2溶液,若无明显现象,则沉淀已洗涤干净3ZnSO4+6NH4HCO3=2Zn(OH)2·ZnCO3↓+5CO2↑+3(NH4)2SO4+H2O
16.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂,其生产工艺如下:
(1)写出工业上制取Cl2的化学方程式_____________________________________。
(2)在“反应液I”中加入KOH固体的目的是①_________________,②提供碱性环境。
(3)写出Fe(NO3)3溶液与碱性KClO溶液反应的化学方程式:
______________________。
(4)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是:
①_____________________,②_________________________。
(5)从“反应液II”中分离出K2FeO4后,副产品是_________________(写化学式)。
(6)该工艺每得到1.98kgK2FeO4,理论上消耗Cl2的物质的量为_______mol。
【答案】2NaCl+2H2O
2NaCl+Cl2↑+H2↑与反应液I中多余的Cl2反应2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2OK2FeO4强氧化剂,杀菌消毒还原产物Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体净水KNO3KCl15
2.工业上以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分为:
Na2Cr2O7·2H2O),其主要工艺流程如下:
查阅相关资料得知:
i.常温下,NaBiO3不溶于水,有强氧化性,在碱性条件下能将Cr3+转化为CrO42-,自身被还原为Bi(OH)3固体。
ii.
物质
开始沉淀的pH
完全沉淀的pH
Fe(OH)3
2.7
3.7
Al(OH)3
3.4
4.4
Cr(OH)3
4.6
5.9
Fe(OH)2
7.5
9.7
Bi(OH)3
0.7
4.5
回答下列问题:
(1)将铬铁矿矿石粉碎的目的是________________________________________。
(2)操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和___________(填仪器名称)。
(3)写出④反应的化学方程式_____________________________________________。
(4)⑤中酸化是使CrO42-转化为Cr2O72-
写出该反应的离子方程式______。
(5)将溶液H经下列操作:
蒸发浓缩,__________,过滤,洗涤,干燥即得红矾钠。
(6)取一定质量的固体D溶解于200mL的稀硫酸中,向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)关系如图所示,则稀硫酸的浓度为_________,固体D中含Fe化合物的物质的量为___________。
【答案】增大反应物的接触面积,加快反应速率,提高浸出率漏斗、烧杯3NaBiO3+Cr2(SO4)3+7NaOH+H2O=2Na2CrO4+3Na2SO4+3Bi(OH)32CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O冷却结晶2.5mol·L-10.10mol
【解析】
(1)将铬铁矿石粉碎可以增大反应物的接触面积,加快反应速率,提高浸出率;
(2)操作I、III、IV均是
3.以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、 PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_________________________。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
ⅰ:
2Fe2++PbO2+4H++SO42-=2Fe3++PbSO4+2H2O
ⅱ:
……
写出ⅱ的离子方程式:
______________________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:
PbO(s)+NaOH(aq)
NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。
过程Ⅱ的目的是脱硫。
滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是_________(选填序号)。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
(4)PbO2在加热的过程中发生分解生成PbO和O2,其失重曲线如图所示,已知失重曲线上的a点为样品分解40%的残留固体,若a点固体组成表示为PbOx,则x=_________。
【答案】Pb+PbO2+H2SO4=2PbSO4+H2OPb+2Fe3++SO42-= PbSO4+2Fe2+AB1.6
4.Cu2O是一种在涂料、玻璃等领域应用非常广泛的红色氧化物。
它不溶于水和醇,溶于盐酸、氯化铵、氨水,易被O2、硝酸等氧化。
一种以硫化铜矿石(含CuFeS2、Cu2S等)为原料制取Cu2O的工艺流程如下:
(1)“硫酸化焙烧”时:
CuS与O2反应生成CuSO4等物质的化学方程式为________;在100℃时,发生反应的离子方程式为________________________________。
(2)加入Na2SO4的作用除减小物料间黏结外,另一主要作用是_____________________。
(3)“浸取”时为提高铜的浸取率,除需控制液固物质的量之比外,还需控制________________(至少列举两点)。
(4)得到产品Cu2O的一系列操作主要是___________________________________。
(5)下列有关说法正确的是______________
A.焙烧时得到的尾气可用碱液加以处理
B.Cu2O露置至于空气中会变黑
C.经一系列操作得到产品Cu2O后的副产品,经处理后可作净水剂
D.“制备”时,溶液的pH越小,Cu2O的产率越高
【答案】2Cu2S+5O2
2CuSO4+2CuO2Cu2++3SO32-
Cu2O↓+SO42-+2SO2↑提高焙烧产物中CuSO4比例浸取温度、浸取时间、硫酸的浓度等(答出两点即可)抽滤、洗涤、干燥ABC
5.辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。
一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示:
(1)“浸取”时,为了提高浸取速率可采取的措施有___________________________(任写一点)。
写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:
________________。
(2)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是_____________________;“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,加入HNO3调节溶液的pH,其理由是____________________。
(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方程式为________________________________。
向“滤液M”中加入(或通入)_____(填字母),可得到另一种可循环利用的物质。
a.铁b.氯气c.高锰酸钾
(4)“回收S”过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是________________。
【答案】粉碎矿石(搅拌等)Cu2S+4Fe3+==2Cu2++4Fe2++S使Fe3+转化为Fe(OH)3而沉淀除去抑制Cu2+的水解4NOx+(5-2x)O2+2H2O==4HNO3b温度过高,苯易挥发;温度过低,矿渣的溶解速率小
6.碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族,该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂、电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料及合金材料的添加剂等。
精炼铜的阳极混含有Cu2Te、Au、Ag等,利用下列工艺流程可回收碲:
已知:
TeO2熔点733℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。
回答下列问题:
(1)Te与S的简单氢化物的稳定性强弱顺序为:
__________(用氢化物的化学式表示)。
(2)“焙烧”的化学方程式__________(碲主要以TeO2形式存在)。
(3)“焙烧”后的固体用软化水“水浸”,该过程的有效物质的浸出率及浸出速率对该工艺流程很重要,写出两条提高“水浸”速率的措施:
________。
“滤液1”的溶质有________。
(4)“滤渣1”进行“碱浸”的目的是________
(5)“滤液2”加入双氧水,能否改用氯水或氯气,说明原因:
_________
(6)“还原”制备碲粉的氧化产物是_________
(7)从环境保护和资源合理开发的可持续发展意识和绿色化学观念来看,分析“滤渣2”进行“酸浸”的意义:
________
【答案】H2S>H2TeCu2Te+2H2SO4+2O2
2CuSO4+TeO2+2H2O固体粉碎、适当提高水的温度CuSO4、H2SO4制备TeO32-(或溶解TeO2)不能,Na2TeO4中含NaCl杂质,且氯水或氯气有毒Na2SO4“酸浸”的滤液中含CuSO4,滤渣中的Au、Ag均能进行回收。
符合绿色化学的现点
7.镓是制作高性能半导体的重要原料。
在工业上经常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。
已知锌矿渣中含有Zn、Fe、Pb、Ga以及二氧化硅等,目前综合利用锌矿渣的流程如下:
已知:
①Ga性质与铝相似。
②lg2=0.3,lg3=0.48。
③如下表所示。
Zn(OH)2
Ga(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
1.6×10-17
2.7×10-31
8×10-16
2.8×10-39
(1)写出Ga的原子结构示意图______________________________。
(2)滤渣1的成分为________________________。
(3)加入H2O2的目的(用离子方程式和适当语言回答)____________________________________。
(4)室温条件下,若浸出液中各种阳离子的浓度均为0.01mo/L且某种离子浓度小于1×10-5mol/L即认为该离子已完全除去,问操作B调节pH的范围是________________________。
(5)操作C中,需要加入氢氧化钠溶液,其目的是_____________________(用离子方程式解释);能否用氨水代替NaOH溶液,为什么?
________________________;如何检测Fe(OH)3洗涤干净?
________________________。
(6)在工业上,经常用电解NaGaO2溶液的方法生产Ga,写出阴极的电极反应方程式:
____________________________________。
【答案】
SiO2PbSO42Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,防止生成Fe(OH)25.48≤pH<.6.6Ga(OH)3+OH-=CaO2-+2H2O不能,因为NH3·H2O为弱碱,与Ga(OH)3不反应取最后一次洗涤的滤液,用pH试纸测试pH值,若为中性则洗涤干净GaO2-+2H2O+3e-=Ga+4OH-
【解析】
(5)根据流程,操作C中加入NaOH溶液的目的是:
将Ga(OH)3溶解转化为NaGaO2,联想Al(OH)3与NaOH的反应,反应的离子方程式为Ga(OH)3+OH-=GaO2-+2H2O。
不能用氨水代替NaOH溶液,原因是:
NH3·H2O为弱碱,氨水与Ga(OH)3不反应。
根据流程,Fe(OH)3沉淀上吸附的离子有Na+、OH-、GaO2-等,检验Fe(OH)3洗涤干净只要检验最后的洗涤液中不含OH-即可,检验Fe(OH)3洗涤干净的操作是:
取最后一次洗涤的滤液,用pH试纸测试pH值,若为中性则洗涤干净。
(6)电解NaGaO2溶液生产Ga,Ga元素的化合价由+3价降为0价,GaO2-转化为Ga为还原反应,电解时还原反应在阴极发生,阴极的电极反应式为:
GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-。
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