课标版高考化学二轮复习题型专项练题型十工艺流程题 7页

题型十　工艺流程题 ‎1.(2017广西南宁二模)利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:‎ 其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。‎ ‎(1)实验室用18.4 mol·L-1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L-1的硫酸,需量取浓硫酸　　　　 mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需　　　。 ‎ ‎(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有　　　　　　　　　　　　　　　　。(答出两点) ‎ ‎(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2,写出此反应的离子方程式:　　　　　　。 ‎ ‎(4)常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:‎ 阳离子 Fe3+‎ Mg2+‎ Al3+‎ Cr3+‎ 开始沉淀时的pH ‎2.7‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ 沉淀完全时的pH ‎3.7‎ ‎11.1‎ ‎5.4(>8溶解)‎ ‎9(>9溶解)‎ 加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2转化为Cr。滤液Ⅱ中阳离子主要有　　　　;但溶液的pH不能超过8,其理由是　。 ‎ ‎(5)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaRMRn+nNa+,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是　　　　　　。 ‎ ‎(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式:　。 ‎ ‎〚导学号40414161〛‎ ‎2.(2017陕西西安一模)研究发现:一节电池烂在地里,能够使一平方米的土地失去利用价值。废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量重金属上。将废旧锌锰电池回收处理,既能减少它对环境的污染,又能实现废电池的资源化利用。‎ ‎(1)回收填料中的二氧化锰和氯化铵。已知:废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。回收物质的流程如图所示。‎ ‎①操作中先将电池填料研碎的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②操作1和操作2的名称都是　　　　,该操作中玻璃棒的作用是　　　　　　　　　。 ‎ ‎③灼烧滤渣1的目的是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)回收二氯化锰:将废旧锌锰电池处理,得到含锰混合物,向该混合物加入浓盐酸并加热。‎ ‎①写出MnO(OH)与浓盐酸反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②锰回收新方法:向废旧锌锰电池内的混合物中加入一定量的稀硫酸和稀草酸(H‎2C2O4‎ ‎),并不断搅拌至无CO2产生为止,写出MnO(OH)参与反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　。与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是　　　　　　　　　　　　(答1点即可)。 ‎ ‎(3)废电池的锌皮可用于回收制作ZnSO4·7H2O。过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:常温下,加入稀硫酸和H2O2,铁溶解变为Fe3+,加碱调节pH为4,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中c(Fe3+)=　　　　　　　 mol·L-1。继续加碱调节pH为　　　时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。部分难溶电解质的溶度积常数(Ksp)如下表: ‎ 化合物 Zn(OH)2‎ Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Ksp近似值 ‎10-17‎ ‎10-17‎ ‎2.6×10-39‎ ‎〚导学号40414162〛‎ ‎3.(2017贵州遵义二模)镁被称为“国防金属”,镁及其合金用途很广,目前世界上60%的镁从海水中提取。从海水中提取镁的流程如下:‎ 请根据上述流程图和镁及化合物的性质回答下列问题:‎ ‎(1)用贝壳煅烧生石灰的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)氢氧化镁溶于盐酸的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)简述由MgCl2·6H2O制无水MgCl2,加热时通HCl气体的主要原因是　。 ‎ ‎(4)Mg(OH)2煅烧可得熔点很高的MgO,MgO的电子式为　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)MgCl2和AlCl3的熔点均较低,而MgO和Al2O3的熔点都很高。为什么冶炼金属镁是电解MgCl2,而冶炼金属铝则电解Al2O3?   　。 ‎ ‎(6)某MgCl2溶液的浓度为0.01 mol·L-1,在该溶液中滴加NaOH溶液至pH=10,此时溶液中的Mg2+是否沉淀完全?　　　　(填“是”或“否”),此时c(Mg2+)=　　　　。[已知:Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11] ‎ ‎4.(2017湖南邵阳二模)三盐(3PbO·PbSO4·H2O)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,‎200 ℃‎以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。以200 t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。‎ 已知:PbSO4和PbCO3的溶解度和溶度积Ksp如下表。‎ 化合物 PbSO4‎ PbCO3‎ 溶解度/g ‎1.03×10-4‎ ‎1.81×10-7‎ Ksp ‎1.82×10-8‎ ‎1.46×10-13‎ ‎(1)步骤①转化的目的是　, ‎ 滤液1中的溶质为Na2CO3和　　　　(填化学式)。 ‎ ‎(2)步骤③酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　(任写一条)。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为　　　　。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1,则此时c(S)=　　　　 mol·L-1。 ‎ ‎(4)步骤⑦洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤完全的方法是　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　,若得到纯净干燥的三盐99.0 t,假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为　　　　。 〚导学号40414163〛 ‎ ‎5.(2017广东茂名一模)硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。利用硼精矿(主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如图1:‎ 图1‎ 图2‎ 已知:偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水,不溶于醇,在碱性条件下稳定存在。回答下列问题:‎ ‎(1)写出加快硼精矿溶解速率的措施　　　　　　　　　　　　　　(写一种)。 ‎ ‎(2)操作1为　　　　　　　　,滤渣主要成分为　　　　　　。 ‎ ‎(3)除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:①能将硅、铝以沉淀除去;②　　　　。 ‎ ‎(4)氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为　　　　　　;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1,其化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)如图2在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 〚导学号40414164〛 ‎ ‎6.(2017福建福州一中四模)下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:‎ ‎(1)脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去H2S,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是　　　　(填选项)。 ‎ A.Cl2 B.H2O2‎ C.KMnO4 D.O3‎ ‎(3)流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有　　　　。 ‎ ‎(4)合成氨反应的原料气中V(N2)∶V(H2)=1∶3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示:‎ 平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系 则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是　　　　　　　　　　(用“>”“<”或“=”表示);A点H2的平衡转化率为　　　　。 ‎ 题型十　工艺流程题 ‎1.答案 (1)65　250 mL容量瓶、胶头滴管 ‎(2)升高温度(加热)、搅拌(答案合理即可)‎ ‎(3)2Cr3++3H2O2+H2OCr2+8H+‎ ‎(4)Na+、Ca2+、Mg2+　pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成Al,最终影响Cr(Ⅲ)回收与再利用 ‎(5)Ca2+、Mg2+‎ ‎(6)3SO2+2Na2CrO4+12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH 解析 (1)设需要浓硫酸的体积为V mL,则18.4 mol·L-1×V mL=250 mL×4.8 mol·L-1,解得V≈65。(2)为了提高酸浸的浸出率,可以延长浸取时间、加快溶解速率等。(3)H2O2具有强氧化性,能氧化Cr3+为Cr2。(4)硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+,加入过氧化氢氧化铬离子为Cr2,加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2转化为Cr。溶液pH=8,Fe3+、Al3+沉淀完全,滤液Ⅱ中阳离子主要是Na+、Ca2+和Mg2+;超过pH=8,氢氧化铝是两性氢氧化物会溶解于强碱溶液中,影响铬离子的回收利用。(5)钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子。(6)二氧化硫具有还原性,被Na2CrO4氧化为S,Na2CrO4被还原为CrOH(H2O)5SO4‎ ‎,依据原子守恒写出反应的化学方程式:3SO2+2Na2CrO4+12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。‎ ‎2.答案 (1)①增大接触面积,加快反应速率　②过滤　引流　③除去炭粉 ‎(2)①2MnO(OH)+6HCl(浓)2MnCl2+Cl2↑+4H2O ‎②2MnO(OH)+H‎2C2O4+2H2SO42MnSO4+2CO2↑+4H2O　工艺流程简单;生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度;反应过程无有毒有害物质生成,不造成二次污染;废物资源化等(答1点即可)‎ ‎(3)2.6×10-9　6‎ 解析 (1)废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。炭粉和二氧化锰不溶于水。将电池填料溶解、过滤,滤渣1为炭粉和二氧化锰的混合物,经洗涤、烘干、灼烧,炭粉与氧气反应生成二氧化碳,剩余的固体为二氧化锰;滤液1为氯化铵和氯化锌的混合液,蒸发结晶、过滤得氯化铵晶体。①操作中先将电池填料研碎的目的是增大接触面积,加快反应速率。②操作1和操作2为分离固体和液体混合物的操作,名称是过滤,玻璃棒的作用是引流。③灼烧滤渣1的目的是除去炭粉。(2)①MnO(OH)与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,利用化合价升降法配平,该反应的化学方程式为2MnO(OH)+6HCl(浓)2MnCl2+Cl2↑+4H2O。②MnO(OH)与稀硫酸和稀草酸(H‎2C2O4)反应生成硫酸锰、二氧化碳和水,利用化合价升降法配平,该反应的化学方程式为2MnO(OH)+H‎2C2O4+2H2SO42MnSO4+2CO2↑+4H2O。与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是工艺流程简单;生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度;反应过程无有毒有害物质生成,不造成二次污染;废物资源化等。(3)常温下,溶液的pH为4,c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,又Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=2.6×10-39,此时溶液中c(Fe3+)=2.6×10-9 mol·L-1。Ksp=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,若Zn2+浓度为0.1 mol·L-1,则c(OH-)=10-8 mol·L-1,c(H+)=10-6 mol·L-1,pH=6。‎ ‎3.答案 (1)CaCO3CaO+CO2↑‎ ‎(2)Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O ‎(3)抑制MgCl2水解 ‎(4)Mg2+]2-‎ ‎(5)MgO和MgCl2均为离子化合物,熔融时均能电解制镁,但MgO熔点很高,电解时能耗高,所以工业上是电解熔融MgCl2冶炼镁,而AlCl3是共价化合物,液态时难导电,所以工业上是电解熔融Al2O3冶炼铝 ‎(6)否　1.8×10-3 mol·L-1‎ 解析 (1)贝壳的主要成分是CaCO3,煅烧CaCO3生成CaO和CO2。(2)氢氧化镁属于碱,与盐酸发生复分解反应。(3)在HCl气体氛围中,可以防止Mg2+水解。(4)MgO是离子化合物,其电子式为Mg2+]2-。(5)MgO和MgCl2均为离子化合物,熔融时均能电解制镁,但MgO熔点很高,电解时能耗高,所以工业上是电解熔融MgCl2冶炼镁,而AlCl3是共价化合物,液态时难导电,所以工业上是电解熔融Al2O3冶炼铝。(6)溶液中c(OH-)= mol·L-1=1.0×10-4 mol·L-1,此时的c(Mg2+)= mol·L-1=1.8×10-3 mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,因此Mg2+没有完全沉淀。‎ ‎4.答案 (1)将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率　Na2SO4‎ ‎(2)适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案)　3Pb+8H++2N3Pb2++2NO↑+4H2O ‎(3)HNO3　1.00×10-3‎ ‎(4)取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全(或其他合理答案)‎ ‎(5)4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O　51.75%‎ 解析 (1)步骤①用纯碱溶液浸润铅泥,将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率,滤液1中的溶质为过量的Na2CO3和反应生成的Na2SO4。(2)步骤③酸溶时,可以通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径来提高酸溶速率;铅与硝酸反应的离子方程式为3Pb+8H++2N3Pb2++2NO↑+4H2O。(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为HNO3;根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-8=c(Pb2+)×c(S),c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1,则此时c(S)=1.00×10-3 mol·L-1。(4)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子,用盐酸酸化的氯化钡检验,其检验方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全。(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O,若得到纯净干燥的三盐99.0 t,则含有的铅元素质量为m(Pb)=99.0 t××100%=82.8 t,则铅泥中铅元素的质量分数为×100%=51.75%。‎ ‎5.答案 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等(答1点即可)‎ ‎(2)过滤　Fe(OH)3‎ ‎(3)提供碱性溶液抑制NaBO2水解 ‎(4)-1价　2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO ‎(5)B+6H2O+8e-B+8OH-‎ ‎(6)4Cu2++B+8OH-4Cu+B+6H2O 解析 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。(2)根据以上分析,操作1为过滤,滤渣主要成分为Fe(OH)3。(3)已知NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:①能将硅、铝以沉淀除去;②提供碱性溶液抑制NaBO2水解。(4)根据化合价代数和为0,则氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为-1价;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4和MgO,则化学方程式为2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO。(5)在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室B得电子发生还原反应生成B,则电极反应式为B+6H2O+8e-B+8OH-。(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,则反应的离子方程式为4Cu2++B+8OH-4Cu+B+6H2O。‎ ‎6.答案 (1)3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O ‎(2)3∶2　BD ‎(3)N2和H2‎ ‎(4)KA>KB=KC　66.7%‎ 解析 (1)由流程可知,利用Fe(OH)3与H2S反应生成硫化铁和水从而除去H2S,反应的化学方程式为3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O。(2)由流程得知利用空气中的氧气氧化硫化铁生成硫单质,氧气得4e-,硫化铁失2×3e-,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶‎ ‎2;氯气有毒,高锰酸钾会引入新杂质,故选BD。(3)因为合成氨是可逆反应,不能完全转化,因此N2和H2也需要循环利用。(4)因为平衡常数只随温度变化,由图像变化趋势可知随温度升高,氨气含量减小,说明平衡逆向移动,所以温度越高平衡常数越小,又A、B、C三点温度为B=C>A,所以A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KA>KB=KC;V(N2)∶V(H2)=1∶3,又A点氨气平衡含量为50%,所以设氮气转化的物质的量为x mol,则 ‎　　　　N2+3H22NH3‎ 开始/mol 1 3 0‎ 转化/mol x 3x 2x 平衡/mol 1-x 3-3x 2x 则×100%=50%,解得x=,所以H2的转化率=×100%≈66.7%。‎