高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時40 化學(xué)工藝流程檢測與評估-人教版高三化學(xué)試題

課時40化學(xué)工藝流程1.以白云石(化學(xué)式表示為MgCO3·CaCO3)為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如下:(1)根據(jù)流程圖判斷白云石“輕燒”后固體產(chǎn)物的主要成分:。則“輕燒”溫度應(yīng)不超過。(2)流程圖中“加熱反應(yīng)”的化學(xué)方程式為。(3)沉淀過程溶液的pH=9.5，此時溶液中c(Mg2+)=(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12)。(4)該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是、(填化學(xué)式)。(5)傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取，該工藝采用輕燒白云石的方法，其優(yōu)點是、。2.堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血，工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下:已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列問題:(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH在范圍內(nèi)，使溶液中的(填離子符號)沉淀。(2)反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO2的目的是，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)反應(yīng)Ⅱ中加入硫酸的作用是控制體系的pH，若硫酸加入量過小，反應(yīng)體系酸度太低，容易生成沉淀;若硫酸加入量過大，不利于產(chǎn)品形成，試從平衡移動的角度分析原因:。(4)流程圖中的“系列操作”包括，，過濾，洗滌，烘干。(5)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2+及N。為檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+，應(yīng)使用的試劑為(填字母)。A.氨水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液3.(2014·海南卷)鋅是一種應(yīng)用廣泛的金屬，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅。某含鋅礦的主要成分為ZnS(還含少量FeS等其他成分)，以其為原料冶煉鋅的工藝流程如下圖所示:回答下列問題:(1)硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進(jìn)行，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學(xué)式為。(2)焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸可用于后續(xù)的操作。(3)浸出液“凈化”過程中加入的主要物質(zhì)為，其作用是。(4)電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽極采用Pb-Ag合金惰性電極，陽極逸出的氣體是。(5)改進(jìn)的鋅冶煉工藝，采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導(dǎo)致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質(zhì)?！把鯄核峤敝邪l(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為。(6)我國古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅。明代宋應(yīng)星著的《天工開物》中有關(guān)于“升煉倭鉛”的記載:“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……冷淀，毀罐取出，……即倭鉛也?！痹摕掍\工藝過程主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅)4.某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計如下:(1)“酸浸”過程中主要反應(yīng)的離子方程式為、。(2)“酸浸”時鋁浸出率的影響因素可能有、。(寫出兩個)(3)物質(zhì)X的化學(xué)式為。“堿溶”時反應(yīng)的離子方程式為。(4)已知Fe3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。為了獲得產(chǎn)品Al(OH)3，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，若只用CaCO3一種試劑，后續(xù)操作過程是。(5)以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl3·6H2O晶體，結(jié)合化學(xué)平衡移動原理解釋析出晶體的原因:。5.(2014·四川卷)污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。某化學(xué)研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2，另含有少量頭鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2(反應(yīng)條件已略去)。請回答下列問題:(1)上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了(填字母)。A.廢棄物的綜合利用B.白色污染的減少C.酸雨的減少(2)用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，其原因是。(3)已知:25℃、101kPa時，Mn(s)+O2(g)MnO2(s)ΔH=-520kJ·mol-1 S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297kJ·mol-1 Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s) ΔH=-1065kJ·mol-1SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是。(4)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應(yīng)式是。(5)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應(yīng)式是。(6)假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中的MnO2反應(yīng)。按照圖示流程，將am3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)含SO2的體積分?jǐn)?shù)為b%的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終得到MnO2的質(zhì)量為ckg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素相當(dāng)于MnO2kg。課時40化學(xué)工藝流程1.(1)CaCO3、MgO700(2)(NH4)2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2O(3)5.61×10-3mol·L-1(4)(NH4)2SO4NH3(或NH3·H2O)(5)減少能源消耗便于CaCO3分離【解析】(1)該工藝的目的是制備氫氧化鎂,輕燒后,碳酸鎂分解成氧化鎂,除去碳酸鈣,固體產(chǎn)物的主要成分為CaCO3和MgO,根據(jù)熱失重圖可知,溫度應(yīng)不超過700℃。(3)Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=c(Mg2+)×(10-4.5)2=5.61×10-12,可以算出c(Mg2+)=5.61×10-3mol·L-1。(4)(NH4)2SO4(在第二個過濾的濾液中)和NH3(在流程圖中直接可以看出)可循環(huán)使用。(5)傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取,該工藝采用輕燒白云石的方法,其優(yōu)點是減少能源消耗、便于CaCO32.(1)4.4~7.5Al3+(2)氧化Fe2+2H++Fe2++NFe3++NO↑+H2O(3)Fe(OH)3過量的硫酸與Fe(OH)SO4電離出來的OH-中和,使電離平衡向右移動(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(5)D【解析】(1)加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH,把Al3+除去,可調(diào)節(jié)pH在4.47.5的范圍。(2)該工藝的目的是制備堿式硫酸鐵,加入NaNO2的目的就是氧化Fe2+,方程式為2H++Fe2++NFe3++NO↑+H2O。(3)若酸度太低,不能抑制Fe3+的水解,所以生成Fe(OH)3沉淀,但過量的硫酸與Fe(OH)SO4電離出來的OH-中和,使電離平衡向右移動。(5)Fe2+能使酸性高錳酸鉀溶液褪色;KSCN與Fe3+發(fā)生顯色反應(yīng);C項,有Fe3+,會受干擾,無法檢驗。3.(1)ZnO(2)浸出(3)鋅粉置換出Fe等(4)O2(5)2ZnS+4H++O22Zn2++2S↓+2H2O(6)ZnCO3+2CZn+3CO↑【解析】(1)由于硫化鋅精礦的成分是ZnS,焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進(jìn)行,發(fā)生反應(yīng):2ZnS+3O22ZnO+2SO2,因此所產(chǎn)生焙砂的主要成分是ZnO。(2)焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣主要成分是SO2,可凈化制酸,該酸可用于后續(xù)的浸出操作。(3)浸出液凈化過程中加入的主要物質(zhì)為鋅粉,其作用是置換出Fe等。(4)電解沉積過程中的陰極采用鋁板,陽極采用Pb-Ag合金惰性電極,由于電極是惰性電極,所以在陽極是溶液中的OH-放電,電極反應(yīng)式為4OH--4e-2H2O+O2↑,所以陽極逸出的氣體是氧氣。(5)根據(jù)題意可得“氧壓酸浸”中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為ZnS+4H++O22Zn2++2S↓+2H2O。(6)用焦炭煅燒爐甘石的化學(xué)方程式為ZnCO3+2CZn+3CO↑。4.(1)Al2O3+6H+2Al3++3H2O;Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O(2)鹽酸的濃度、反應(yīng)溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分?jǐn)嚢?、反?yīng)時間(任寫兩個)(3)CO2Al(OH)3+OH-Al+2H2O(4)加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2,過濾除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4,過濾得到Al(OH)3(5)AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl氣體使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體?！窘馕觥?1)Al2O3、Fe2O3與鹽酸反應(yīng)生成鹽和水;SiO2不與鹽酸反應(yīng)。(2)鹽酸的濃度、反應(yīng)溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分?jǐn)嚢?、反?yīng)時間等都可以影響“酸浸”時的鋁浸出率。(3)X是二氧化碳?xì)怏w,二氧化碳?xì)怏w通入Al溶液中可以制取Al(OH)3。(4)要依次得到Fe(OH)3、Al(OH)3,所以操作過程是加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2,過濾除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4,過濾得到Al(OH)3。(5)在常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體,可析出大量AlCl3·6H2O晶體,不是在加熱的條件下,析出AlCl3·6H2O晶體,所以不能從HCl氣體抑制鋁離子水解平衡方面解釋。只能用溶解平衡移動原理解釋,即AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl氣體使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。5.(1)AC(2)消耗溶液中的酸,促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀(3)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)ΔH=-248kJ·mol-1(4)Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+(5)MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-(6)【解析】(1)白色污染主要是塑料等難降解的物質(zhì)形成的,SO2能形成酸雨,因此脫硫?qū)崿F(xiàn)了廢棄物的綜合利用,同時也減少了酸雨形成,即答案選AC。(2)由于碳酸錳能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,從而促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀。(3)已知:熱化學(xué)方程式①Mn(s)+O2(g)MnO2(s)ΔH=-520kJ·mol-1,②S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH=-297kJ·mol-1,③Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)ΔH=-1065kJ·mol-1,則根據(jù)蓋斯定律可知③-(①+②)即得到SO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)ΔH=-248kJ·mol-1。(4)電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,因此陽極是錳離子放電,其陽極電極反應(yīng)式是Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。(5)原電池中負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),因此堿性鋅錳電池放電時,正極是二氧化錳得到電子,則電極反應(yīng)式是MnO2+