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文檔簡介
學必求其心得,業(yè)必貴于專精學必求其心得,業(yè)必貴于專精學必求其心得,業(yè)必貴于專精第5講化工流程(二)真題速遞1.(2016四川)資源的高效利用對保護環(huán)境、促進經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案,制備具有重要工業(yè)用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2已知:①Ca5(PO4)3F在950℃不分解;②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4請回答下列問題:(1)950℃煅燒磷尾礦生成氣體的主要成分是___________。(2)實驗室過濾所需的玻璃儀器是_____________。(3)NH4NO3溶液能從磷礦Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是__________。(4)在浸取液Ⅱ中通入NH3,發(fā)生反應的化學方程式是____________。(5)工業(yè)上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制備磷酸.已知25℃,101kPa時:CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l)ΔH=—271kJ/mol5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)ΔH=-937kJ/mol則Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是_________________。(6)在一定條件下CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),當CO與H2O(g)的起始物質的量之比為1:5,達平衡時,CO轉化了.若akg含Ca5(PO4)3F(相對分子質量為504)的質量分數(shù)為10%的磷尾礦,在上述過程中有b%的Ca5(PO4)3F轉化為P4,將產(chǎn)生的CO與H2O(g)按起始物質的量之比1:3混合,則相同條件下達平衡時能產(chǎn)生H2________kg。【答案】(1)CO2(2)漏斗、燒杯、玻璃棒(3)NH水解使溶液呈酸性,與CaO、Ca(OH)2反應生成Ca2+(4)MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4(5)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)=5CaSO4(s)+H3PO4(l)+HF(g)ΔH=—418kJ/mol(6)(6)根據(jù)題給數(shù)據(jù)利用三段式分析。設CO的起始濃度為1mol/L,則水蒸氣的起始濃度為5mol/LCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度(mol/L)1500轉化濃度(mol/L)5/65/65/65/6平衡濃度(mol/L)1/625/65/65/6則K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1。相同條件下當CO與H2O(g)的起始物質的量之比為1:3,平衡常數(shù)不變,設轉化的CO為xmol。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度(mol/L)1300轉化濃度(mol/L)xxxx平衡濃度(mol/L)(1—x)(3—x)xx則x2/(1-x)(3—x)=1,解得x=3/4,即達平衡時,CO轉化了3/4mol。轉化為P4的Ca5(PO4)3F質量為a×10%×b%kg,根據(jù)反應4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的質量為(30×28×a×10%×b%)/(4×504)kg,則轉化的CO的質量為3(30×28×a×10%×b%)/4(4×504)kg,根據(jù)反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)知相同條件下達平衡時能產(chǎn)生H2的質量為3(30×28×a×10%×b%)/56(4×504)kg=kg.2.(2015課標Ⅰ)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:回答下列問題:(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應的化學方程式_____________。為提高浸出速率,除適當增加硫酸濃度濃度外,還可采取的措施有_________(寫出兩條)。(2)利用的磁性,可將其從“浸渣"中分離?!敖?中還剩余的物質是______(寫化學式)。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液,作用是_______。然后再調節(jié)溶液的pH約為5,目的是________.(4)“粗硼酸”中的主要雜質是(填名稱).(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機合成中的重要還原劑,其電子式為_______.(6)單質硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼,用化學方程式表示制備過程___________.【答案】(1)Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3;減小鐵硼礦粉粒徑、提高反應溫度。(2)Fe3O4;SiO2和CaSO4;(3)將Fe2+氧化為Fe3+;使Al3+與Fe3+形成氫氧化物而除去。(4)(七水)硫酸鎂(5)(6)2H3BO3B2O3+3HOB2O3+3Mg3MgO+2B考綱解讀考點內(nèi)容說明常見非金屬元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)及其化合物常見非金屬元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)①了解常見非金屬元素單質及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質及其應用。②了解常見非金屬元素單質及其重要化合物對環(huán)境的影響。以上各部分知識的綜合應用.化工流程題是每年必考題??键c精講一.無機化工流程題的結構工藝流程題的結構分題頭、題干和題尾三部分。題頭一般是簡單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品);題干部分主要用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來;題尾主要是根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及到的化學知識設置成一系列問題,構成一道完整的化學試題.題型特點1.呈現(xiàn)形式:流程圖、表格、圖象。2.設問方式:措施、成分、物質、原因。3.能力考查:獲取信息的能力、分析問題的能力、遷移推理能力、表達能力。4.知識落點:基本理論、元素化合物、實驗。無機工業(yè)流程題能夠以真實的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景,體現(xiàn)能力立意的命題指導思想,能夠綜合考查學生各方面的基礎知識及將已有知識靈活應用在生產(chǎn)實際中解決問題的能力。典例1(2017北京順義二模)熱電廠用堿式硫酸鋁[Al2(SO4)3?Al2O3]吸收煙氣中低濃度的二氧化硫.具體過程如下:(1)堿式硫酸鋁溶液的制備往Al2(SO4)3溶液中加入一定量CaO粉末和蒸餾水,可生成堿式硫酸鋁(絡合物,易溶于水),同時析出生石膏沉淀[CaSO4?2H2O],反應的化學方程式為.(2)SO2的吸收與解吸.吸收液中堿式硫酸鋁活性組分Al2O3對SO2具有強大親和力,化學反應為:Al2(SO4)3?Al2O3(aq)+3SO2(g)?Al2(SO4)3?Al2(SO3)3(aq)△H<0.工業(yè)流程如圖1所示:①高溫煙氣可使脫硫液溫度升高,不利于SO2的吸收.生產(chǎn)中??刂泼摿蛞涸诤銣?0~60oC,試分析原因.②研究發(fā)現(xiàn),I中含堿式硫酸鋁的溶液與SO2結合的方式有2種:其一是與溶液中的水結合.其二是與堿式硫酸鋁中的活性Al2O3結合,通過酸度計測定不同參數(shù)的吸收液的pH變化,結果如2圖所示:據(jù)此判斷初始階段,SO2的結合方式是.比較x、y、z的大小順序.③III中得到再生的堿式硫酸鋁溶液,其n(Al2O3):n[Al2(SO4)3]比值相對I中有所下降,請用化學方程式加以解釋:.(3)解吸得到較純的SO2,可用于原電池法生產(chǎn)硫酸如圖3.①電極b周圍溶液pH(填“變大"、“變小"或“不變”)②電極a的電極反應式是.【答案】(1)2Al2(SO4)3+3CaO+6H2O=Al2(SO4)3?Al2O3+3CaSO4?2H2O(2)①堿式硫酸鋁吸收SO2的反應為放熱反應,降溫使平衡正向移動,有利于SO2的吸收②與活性Al2O3結合;y>x>z③2Al2(SO3)3+3O2=2Al2(SO4)3或2[Al2(SO4)3?Al2(SO3)3]+3O2=4Al2(SO4)3(3)①變大②SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣③Al2(SO4)3?Al2(SO3)3溶液恒溫98℃,溶液分解得到III中得到再生的堿式硫酸鋁溶液,分解過程中部分Al2(SO3)3被氧化為Al2(SO4)3,2Al2(SO3)3+3O2=2Al2(SO4)3或2[Al2(SO4)3?Al2(SO3)3]+3O2=4Al2(SO4)3,其n(Al2O3):n[Al2(SO4)3]比值相對I中有所下降;故答案為:2Al2(SO3)3+3O2=2Al2(SO4)3或2[Al2(SO4)3?Al2(SO3)3]+3O2=4Al2(SO4)3;(3)①電極b為空氣中氧氣放電結合氫離子的反應,氫離子濃度減小,pH增大;故答案為:變大;②電極a為二氧化硫放電失電子發(fā)生的氧化反應,電極反應式為:SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣;故答案為:SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣.典例2(2017北京西城二模)MnSO4在工業(yè)中有重要應用.用軟錳礦漿(主要成分為MnO2和水,含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等雜質)浸出制備MnSO4,其過程如下:I.向軟錳礦漿中通入SO2,錳、鐵、鋁、鉛元素以離子形式浸出,測得浸出液的pH<2.II.向浸出液中加MnO2,充分反應后,加入石灰乳,調溶液pH=4.7.III.再加入陽離子吸附劑,靜置后過濾.IV.濾液蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶,獲得MnSO4晶體.【資料】部分陽離子形成氫氧化物沉淀的pH離子Fe2+Fe3+Al3+Mn2+Pb2+開始沉淀時的pH7。62。73.88.38.0完全沉淀時的pH9.73。74。79.88.8(1)I中向軟錳礦漿中通入SO2生成MnSO4,該反應的化學方程式是.(2)II中加入MnO2的主要目的是;調溶液pH=4.7,生成的沉淀主要含有和少量CaSO4.(3)III中加入陽離子吸附劑,主要除去的離子是.(4)用惰性電極電解MnSO4溶液,可以制得高活性MnO2.①電解MnSO4溶液的離子方程式是.②高活性MnO2可用于催化降解甲醛,有關微粒的變化如圖所示,其中X是,總反應的化學方程式是.【答案】(1)SO2+MnO2=MnSO4(2)將Fe2+氧化為Fe3+;Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Ca2+、Pb2+(4)①Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+②HCO3﹣;HCHO+O2CO2+H2O精練:1.(2017河北省衡水中學高三下學期七調)某廢催化劑含58。2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。某同學用15。0g該廢催化劑為原料,回收鋅和銅。采用的實驗方案如下,回答下列問題:已知:ZnS與稀硫酸反應,且化合價不變;CuS既不溶解于稀硫酸,也不與稀硫酸反應(1)在下列裝置中,第一次浸出反應裝置最合理的_______(填標號)。(2)濾液1中含有Fe2+,選用提供的試劑進行檢驗,檢驗方法如下:____________。(提供的試劑:稀鹽酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水)(3)本實驗要用到抽濾,設所用的洗滌劑為X,抽濾洗滌沉淀的操作__________.(4)寫出第二次浸出的化學反應方程式__________________________,向盛有濾渣1的反應器中加H2SO4和H2O2溶液,應先加_________________.(5)濾渣2的主要成分是____________________________________。濃縮、結晶得到硫酸鋅晶體的主要儀器名稱是______________________。(6)某同學在實驗完成之后,得到1.50gCuSO4·5H2O,則銅的回收率為_____?!敬鸢浮浚?)D(2)取少量濾液1,滴加高錳酸鉀溶液,若褪色,則證明有亞鐵離子(3)關小水龍頭,使洗滌劑X緩緩通過沉淀物(4)CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2OH2SO4(5)SiO2、S蒸發(fā)皿(6)30%2.(2017遼寧省大連市高三3月雙基測試)工業(yè)上用某礦渣(含有Cu2O、Al2O3,Fe2O3、SiO2)制取銅的操作流程如下:已知:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O(1)實驗操作Ⅰ的名稱為;在空氣中灼燒固體混合物D時,用到多種硅酸鹽質的儀器,除玻璃棒、酒精燈、泥三角外,還有(填儀器名稱)。(2)濾液A中鐵元素的存在形式為(填離子符號),生成該離子的離子方程式為,檢驗濾液A中存在該離子的試劑為(填試劑名稱)。(3)金屬E與固體F發(fā)生的某一反應可用于焊接鋼軌,該反應的化學方程式為。(4)常溫下,等pH的NaAlO2和NaOH兩份溶液中,由水電離出的c(OH-)前者為后者的108倍,則兩種溶液的pH=。(5)利用電解法進行粗銅精煉時,下列敘述正確的是(填代號).a.電能全部轉化為化學能b.粗銅接電源正極,發(fā)生氧化反應c.精銅作陰極,電解后電解液中Cu2+濃度減小d.粗銅精煉時通過的電量與陰極析出銅的量無確定關系(6)從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水中選用合適的試劑,測定粗銅樣品中金屬銅的質量分數(shù),涉及的主要步驟為:稱取一定質量的樣品→→過濾、洗滌、干燥→稱量剩余固體銅的質量.(填缺少的操作步驟,說出主要操作方法,不必描述操作過程的細節(jié))【答案】(1)過濾;坩堝;(2)Fe2+;Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+;硫氰化鉀溶液和新制氯水或鐵氰化鉀溶液;(3)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3;(4)11;(5)bc;(6)將濃硫酸用蒸餾水稀釋,使樣品與足量稀硫酸充分反應。3.(2017屆湖南省長沙市長郡中學高三第一次模擬)以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細α氧化鋁,既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為Al2O3(含少量雜質SiO2、FeO、Fe2O3),其制備實驗流程如下:(1)鋁灰中氧化鋁與硫酸反應的化學方程式為____________________。(2)圖中“濾渣"的主要成分為________________(填化學式)。(3)加30%的H2O2溶液發(fā)生的離子反應方程式為____________________。(4)煅燒硫酸鋁銨晶體,發(fā)生的主要反應為:4[NH4Al(SO4)2·12H2O]
2Al2O3
+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,將產(chǎn)生的氣體通過下圖所示的裝置。①集氣瓶中收集到的氣體是_______________(填化學式).②足量飽和NaHSO3溶液吸收的物質除大部分H2O(g)外還有________________(填化學式)。③KMnO4溶液褪色(MnO4-還原為Mn2+),發(fā)生的離子反應方程式為___________?!敬鸢浮浚?)Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O(2)SiO2(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(4)①N2②SO3、NH3③2MnO4—+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42—+4H+點睛:本題以氧化鋁提取工藝流程為載體,綜合考查元素化合物性質及相互轉化、氧化還原、離子方程式、實驗基本操作等知識點,為高考常見題型,注意把握制備原理,把握物質的性質以及相關反應方程式的書寫。二.解題思路明確整個流程及每一部分的目的→仔細分析每步發(fā)生的反應及得到的產(chǎn)物→結合基礎理論與實際問題思考→注意答題的模式與要點1。在解這類題目時:首先,要粗讀試題,盡量弄懂流程圖,但不必將每一種物質都推出。其次,再精讀試題,根據(jù)問題去精心研究某一步或某一種物質。第三,要看清所問題,不能答非所問,并注意語言表達的科學性。在答題時應注意:前一問回答不了,并不一定會影響回答后面的問題。2。分析流程圖需要掌握的技巧是:⑴瀏覽全題,確定該流程的目的——由何原料獲得何產(chǎn)物(副產(chǎn)物),對比原料和產(chǎn)物;⑵了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設問中的提示性信息,并在下一步分析和解題中隨時進行聯(lián)系和調用;⑶解析流程圖并思考:從原料到產(chǎn)品依次進行了什么反應?利用了什么原理(氧化還原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一步操作進行到什么程度最佳?每一步除目標物質外還產(chǎn)生了什么雜質或副產(chǎn)物?雜質或副產(chǎn)物是怎樣除去的?3。工業(yè)生產(chǎn)流程主線與核心的分析⑴主線主產(chǎn)品。⑵分支副產(chǎn)品。⑶回頭為循環(huán).典例1(2017遼寧省葫蘆島市高三5月第二次模擬考試)聚硅酸鐵是目前無機高分子絮凝劑研究的熱點,一種用鋼管廠的廢鐵渣(主要成分Fe3O4,少量碳及二氧化硅)為原料制備的流程如下:(1)廢鐵渣進行“粉碎”的目的是____________。(2)“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度、氧流量等,其中酸浸溫度對鐵浸取率的影響如右圖所示:①加熱條件下酸浸時,Fe3O4與硫酸反應的化學方程式為___________。②酸浸時,通入O2的目的是_____________,該反應的離子方程式為_________。③當酸浸溫度超過100℃時,鐵浸取率反而減小,其原因是____________。(3)濾渣的主要成分為____________(填化學式)。(4)“Fe3+濃度檢測”是先用SnCl2將Fe3+還原為Fe2+;在酸性條件下,再用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+(Cr2O72-被還原為Cr3+),該滴定反應的離子方程式為______________.【答案】(1)減小顆粒直徑,增大浸取時的反應速率和提高鐵浸取率(2)①Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O②將FeSO4氧化為Fe2(SO4)34Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O③溫度超過100℃明顯加快了Fe3+水解反應的速率,導致Fe3+濃度降低(3)C和SiO2(4)6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O(4)在酸性條件下,再用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+(Cr2O72—被還原為Cr3+),則亞鐵離子被氧化為鐵離子,發(fā)生的離子方程式為:6Fe2++Cr2O72—+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;故答案為:6Fe2++Cr2O72—+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。典例2(2017遼寧省六校協(xié)作體)硫酸的工業(yè)制備是一個重要的化工生產(chǎn)過程,但在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量污染,需要在生產(chǎn)工藝中考慮到綠色工藝.以硫酸工業(yè)產(chǎn)生的二氧化硫尾氣、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氫銨為原料可以合成硫化鈣、硫酸銨、亞硫酸銨等物質.合成路線如下:(1)寫出反應Ⅰ的化學方程式________________________.(2)反應Ⅲ中每生成lmol硫化鈣理論上轉移電子數(shù)________;為充分利用副產(chǎn)品CO,有人提出以熔融的K2C03為電解質,設計燃料電池,請寫出此電池的負極反應_____________.(3)為檢驗反應Ⅱ得到的產(chǎn)品是否因部分被氧化而變質,需選擇的化學試劑有__________________.(4)根據(jù)合成流程,可以循環(huán)利用的是____________.(5)(NH4)2SO3溶液可用于電廠產(chǎn)生的煙道氣的脫氮,將氮氧化物轉化為氮氣,同時生成一種氮肥,形成共生系統(tǒng).寫出二氧化氮與亞硫酸銨反應的離子方程式___________________.【答案】(1)2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2(2)8NACO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2(3)稀鹽酸、BaCl2溶液(4)CaCO3(5)2NO2+4SO32﹣=N2+4SO42﹣【解析】本題是化學工藝流程題。以工業(yè)上處理二氧化硫的工藝(鈣基固硫和氨水吸收)為主線生產(chǎn)相關產(chǎn)品,變廢為寶。(1)鈣基固硫的反應.因為亞硫酸酸性比碳酸強,所以將向碳酸鈣漿液中通入二氧化硫可以生成亞硫酸鈣和精練:1.(2017四川省內(nèi)江市高三第五次模擬考試)以煉鋅煙塵(主要成份為ZnO,含少量CuO和FeO)為原料,可以制取氧化鋅和金屬鋅。Ⅰ。制取氧化鋅主要工藝如下:下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為l.0mol/L計算)。金屬離子開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1。13.2Zn2+5.26.4Fe2+5。88。8(1)為了加快反應,“酸溶”需要適當加熱,但溫度不宜太高,原因是_________。(2)加入H2O2溶液發(fā)生反應的離子方程式_______。(3)流程圖中,為了降低溶液的酸度,調節(jié)pH范圍為_______;若試劑X為Zn2(OH)2CO3,加入X除雜質的離子方程式為________。(4)已知,室溫下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38,當pH=3時,溶液中c(Fe3+)為______。從ZnCl2溶液中提取無水ZnCl2的方法是__________。Ⅱ.制取金屬鋅采用堿溶解ZnO(s)+2NaOH(aq)+H2O=Na2[Zn(OH)4](aq),然后電解浸取液。(5)煉鋅煙塵采用堿溶,而不采用酸溶后電解,主要原因是______。(6)以石墨作電極電解時,陽極產(chǎn)生的氣體為______;陰極的電極反應為______?!敬鸢浮浚?)減少鹽酸揮發(fā)(2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(3)3.2≤PH〈5。23Zn2(OH)2CO3+4Fe3++3H2O=4Fe(OH)3↓+6Zn2++3CO2↑(4)4。0×10-5在氯化氫氣體,蒸干氯化鋅溶液并加熱至失去結晶水(5)氧化銅、氧化亞鐵不溶于堿溶液中(6)O2(或氧氣)[Zn(OH)4]2—+2e—=Zn+4OH-2.(2017年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試高考模擬押題卷)高鐵酸鉀是環(huán)保型水處理劑,制備原理如下:(1)從環(huán)保角度考慮,“酸溶”發(fā)生的反應中,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質的量之比為_______.吸收尾氣的試劑可能是________。(2)洗滌產(chǎn)品常用75%酒精作洗滌液,不用蒸餾水,其目的是___________。(3)寫出“氧化”中化學方程式_______________。(4)已知3KC1OKClO3+2KC1,下列是制備次氧酸鉀的裝置:①B裝置中試劑可能是_________(填代號)。a.飽和碳酸氫鈉溶液b.飽和食鹽水c。濃硫酸d。稀硫酸②C裝置的水槽中盛裝________(填“熱水”或“冰水”)。(5)為了測定高鐵酸鉀產(chǎn)品純度,進行如下實驗:5。0000gK2FeO4樣品溶于稀硫酸中,充分反應后,配制成250mL溶液.準確量取25。00mL溶液于錐形瓶中,加足量的KI溶液,并滴加指示劑,用0.1000mol/LNa2S2O3標準溶液滴定至終點消耗Na2S2O3溶液20。00mL。已知有關反應:4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O,2S2O32—+I2=2I-+S4O62—。①如果配制的溶液中含少量K2FeO4,會使測得結果_______(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).②進行上述實驗需要定量儀器有電子天平、滴定管、量筒和________。③該高鐵酸鉀產(chǎn)品純度為_______________.【答案】(1)1:1燒堿(或純堿)溶液(2)減少產(chǎn)品損失(3)2Fe(OH)3+4KOH+3KC1O=2K2FeO4+3KCl+5H2O(4)b、d冰水(5)偏高250mL容量瓶792%3.(2017寧夏六盤山高級中學高三第五次模擬)硫酸亞鐵晶體俗稱綠礬(FeSO4?7H2O),重鉻酸鈉晶體俗稱紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O),它們都是重要的化工產(chǎn)品。工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分是[Fe(CrO2)2]為原料制備綠礬和紅礬鈉的工藝流程如圖所示。請回答下列問題:(1)已知Fe(CrO2)2中鉻元素的化合價為+3價,則Fe(CrO2)中鐵元素的化合價為______________。(2)化學上可將某些鹽寫成氧化物的形式,如Na2SiO3寫成Na2O·SiO2,則Fe(CrO2)2可寫成__________。(3)煅燒鉻鐵礦時,礦石中的Fe(CrO2)2轉變成可溶于水的Na2CrO4,反應的化學方程式如下:4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2①該反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為________________。②為了加快該反應的反應速率,可采取的措施是_________________(填一種即可)。(4)己知CrO42—在氫離子濃度不同的酸性溶液中有不同的反應。如:2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H2O3CrO42—+4H+=Cr3O102—+2H2O①往混合溶液甲中加入硫酸必須適量的原因是________________。②混合溶液乙中溶質的化學式為______________________。(5)寫出Fe與混合溶液丙反應的主要離子方程式_________________.檢驗溶液丁中無Fe3+的方法是:_____________。從溶液丁到綠鞏的實驗操作為蒸發(fā)濃縮、___________、過濾、洗滌、干燥?!敬鸢浮?1)+2價(2)FeO·Cr2O3(3)4:7粉碎礦石(或升高溫度)(4)H2SO4量少時不能除盡Na2CO3雜質,H2SO4量多時又會生成新的雜質(Cr3O10—2),所以H2SO4必須適量Na2Cr2O7、Na2SO4(5)Fe+2Fe3+=3Fe2+取少量丁溶液于試管中,向其中加入KSCN溶液,不顯紅色則說明丁溶液中不含F(xiàn)e3+冷卻結晶②根據(jù)影響化學反應速率的外界因素,為了加快該反應的反應速率,可采取的措施有粉碎礦石、升高溫度等,故答案為:粉碎礦石(或升高溫度);⑷①H2SO4量少時不能除盡Na2CO3雜質,H2SO4量多時又會生成新的雜質(Cr3O102—),所以H2SO4必須適量,故答案為:H2SO4量少時不能除盡Na2CO3雜質,H2SO4量多時又會生成新的雜質(Cr3O102—),所以H2SO4必須適量;②根據(jù)上述分析,混合溶液乙中的溶質有Na2Cr2O7、Na2SO4,故答案為:Na2Cr2O7、Na2SO4;(5)Fe與硫酸鐵溶液反應的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+。檢驗溶液丁中無Fe3+的方法為:取少量丁溶液于試管中,向其中加入KSCN溶液,不顯紅色則說明丁溶液中不含F(xiàn)e3+;從硫酸亞鐵溶液到綠鞏的實驗操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥,故答案為:取少量丁溶液于試管中,向其中加入KSCN溶液,不顯紅色則說明丁溶液中不含F(xiàn)e3+;冷卻結晶。三.解題方法1.首尾分析典例1(2014·江蘇單科化學卷)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放.實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液,并用于煙氣脫硫研究。(1)酸浸時反應的化學方程式為;濾渣Ⅰ的主要成分為(填化學式)。(2)加CaCO3調節(jié)溶液的pH至3。6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)6—2x.濾渣Ⅱ的主要成分為(填化學式);若溶液的pH偏高,將會導致溶液中鋁元素的含量降低,其原因是(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量,其主要原因是;與吸收SO2前的溶液相比,熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將(填“增大”、“減小"或“不變”)。【答案】(1)Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2OSiO2(2)CaSO43CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2(3)溶液中的部分亞硫酸根被氧化成硫酸根,減小【名師點撥】首尾分析法是一種解工藝流程題的常見方法,這種方法的特點是:簡單、直觀,很容易抓住典例2(2017甘肅省蘭州第一中學高三沖刺模擬考試)以黃鐵礦為原料制硫酸會產(chǎn)生大量的廢渣,合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染,變廢為寶.工業(yè)上利用廢渣(含F(xiàn)e2+、Fe3+的硫酸鹽及少量CaO和MgO)制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4,具體生產(chǎn)流程如下:(1)在廢渣溶解操作時,應選用________溶解(填字母)。A.氨水B.氫氧化鈉溶液C.鹽酸D.硫酸(2)為了提高廢渣的浸取率,可采用的措施有哪些?_______________(至少寫出兩點)。(3)物質A是一種氧化劑,工業(yè)上最好選用________(供選擇使用的有:空氣、Cl2、MnO2),其理由是_______________。氧化過程中發(fā)生反應的離子方程式為_________________.(4)根據(jù)如圖有關數(shù)據(jù),你認為工業(yè)上氧化操作時應控制的條件(從溫度、pH和氧化時間三方面說明)是:______________________________________________________。(5)銨黃鐵礬中可能混有的雜質有Fe(OH)3、________.(6)銨黃鐵礬的化學式可表示為(NH4)xFey(SO4)z(OH)w,其化學式可通過下列實驗測定:①稱取一定質量的樣品加入稀硝酸充分溶解,將所得溶液轉移至容量瓶并配制成100。00mL溶液A。②量取25。00mL溶液A,加入鹽酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,過濾、洗滌、干燥至恒重,得到白色固體9.32g。③量取25.00mL溶液A,加入足量NaOH溶液,加熱,收集到標準狀況下氣體448mL,同時有紅褐色沉淀生成.④將步驟③所得沉淀過濾、洗滌、灼燒,最終得固體4.80g。通過計算,可確定銨黃鐵礬的化學式為___________________________。(已知銨黃鐵礬的摩爾質量為960g?mol—1,計算過程中不考慮固體損失和氣體溶解。【答案】(1)D(2)將廢渣粉碎、加熱、攪拌等(3)空氣原料易得,成本低,不產(chǎn)生污染,不引入雜質4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O(4)溶液溫度控制在80℃,pH控制在1.5,氧化時間為4h左右(5)Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4(6)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12典例3(2017寧夏石嘴山市第三中學高三下學期第四次模擬)Na2SO3應用廣泛.利用工業(yè)廢堿渣(主要成分Na2CO3)吸收硫酸廠尾氣中的SO2制備無水Na2SO3的成本低,優(yōu)勢明顯,其流程如下.(1)舉例說明向大氣中排放SO2導致的環(huán)境問題:__________________。(2)圖為吸收塔中Na2CO3溶液與SO2反應過程中溶液組成變化.則初期反應(圖中A點以前)的離子方程式是______________________.(3)中和器中發(fā)生的主要反應的化學方程式是_______________________。資料顯示:Ⅰ.Na2SO3在33℃時溶解度最大,將其飽和溶液加熱至33℃以上時,由于溶解度低會析出無水Na2SO3,冷卻至33℃以下時析出Na2SO3?7H2O;Ⅱ.無水Na2SO3在空氣中不易被氧化,Na2SO3?7H2O在空氣中易被氧化.(4)為了降低由中和器所得溶液中Na2SO3的溶解度,從而提高結晶產(chǎn)率,中和器中加入的NaOH是過量的.①請結合Na2SO3的溶解平衡解釋NaOH過量的原因_____________________.②結晶時應選擇的最佳操作是__(選填字母)。a.維持33℃蒸發(fā)濃縮至有大量晶體析出b.維持95~100℃蒸發(fā)濃縮至有大量晶體析出c。95~100℃加熱濃縮,冷卻至室溫結晶(5)為檢驗Na2SO3成品中是否含少量Na2SO4,需選用的試劑是_________、________。(6)0.1mol?L﹣1NaHSO3溶液中離子濃度由大到小的順序是______________?!敬鸢浮浚?)酸雨(2)2CO32﹣+SO2+H2O=2HCO3﹣+SO32﹣(3)NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O(4)Na2SO3存在溶解平衡:Na2SO3(s)2Na+(aq)+SO32﹣(aq),NaOH過量使c(Na+)增大,上述平衡逆向移動b(5)稀鹽酸BaCl2溶液(6)[Na+]>[HSO3-]>[H+]>[SO32—]>[OH-]精練:1.(2017山東省濟南市二模)利用廢堿渣(主要成分是Na2CO3)處理硫酸廠尾氣中的SO2可制得無水Na2SO3(成品),其流程如下:(1)若欲利用廢堿渣充分吸收SO2,則“吸收塔"內(nèi)發(fā)生的主要反應的離子方程式為___________________。(2)處理過程中,要通過檢驗“吸收塔”排放出的尾氣是否含有SO2來確定其是否達標。實驗室中欲模擬檢驗尾氣中的SO2,可以選用的試劑有___________________;a。澄清石灰水b。硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液c.鹽酸酸化的BaCl2溶液d.品紅溶液(3)常溫下,向“中和器”中加入適量NaOH后,溶液呈中性,則溶液中c(SO32—):c(HSO3—)=_____[已知:常溫下,Ka1(H2SO3)=l。5×10—2,Ka2(H2SO3)=6.3×10—8];(4)下圖所示為亞硫酸鈉的溶解度曲線,則上述流程中的“結晶"方法是____________(填“蒸發(fā)結晶"或“降溫結晶"),圖中a點所示分散系類別為_________________;(5)僅用BaCl2和H2O2的混合溶液難以檢出“成品”中的SO32-,原因是“成品”中含有某種雜質陰離子,該雜質陰離子_____________(填化學式);實驗室中常用如下方法檢驗SO32—:己知25℃時,部分鋇鹽的數(shù)值如下表:BaCO3BaSO4BaSO3BaS2O35。1×10—91.1×10—108。4×10—71.6×10—5若“溶液A”中SO32—濃度為0.01mol·L—1,且為雜質陰離子濃度的10倍,則向其中加入等體積0。01mol?L-1BaCl2溶液充分反應后c(Ba2+)=________mol·L-1,向“溶液B”中滴入BaCl2和H2O2的混合溶液時,發(fā)生反應的離子方程式為______________?!敬鸢浮浚?)CO32—+2SO2+H2O═CO2+2HSO3-(2)bd(3)0。63(4)蒸發(fā)結晶(懸)濁液(5)SO42—7×10-4Ba2++H2O2+HSO3—═BaSO4↓+H++H2O2.(2017河北省衡水中學高三下學期七調)鎳及其化合物用途廣泛.某礦渣的土要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,如圖是從該礦渣中回收NiSO4的工藝路線:已知:(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4,NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3。錫(Sn)位子第五周期第IVA族。(1)焙燒前將礦渣與(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是________________。(2)"浸泡“過程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的離子方程式為__________,“浸渣"的成分除Fe2O3、FeO(OH)外還含有____________(填化學式)。(3)為保證產(chǎn)品純度,要檢測“浸出液”的總鐵量:取一定體積的浸出液,用鹽酸酸化后,加入SnCl2將Fe3+還原為Fe2+,所需SnCl2的物質的量不少于Fe3+物質的量的_____倍;除去過量的SnCl2后,再用酸性K2Cr2O7標準溶液滴定溶液中的Fe2+,還原產(chǎn)物為Cr3+,滴定時反應的離子方程式________________。(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1。0×10-3mol·L-1,當除鈣率達到99%時,溶液中c(F—)=______mol·L—1。[己知Ksp(CaF2)〉4.0×10-11](5)本工藝中,萃取劑與溶液的體積比(V0/VA)對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖所示,V0/VA的最佳取值是__________。(6)己知正十二烷可用作該工藝的萃取劑。用電化學制備正十二烷的方法為:向燒杯中加入50mL甲醇,不斷攪拌加入少量金屬鈉,再加入11mL正庚酸攪拌均勻,裝好鉑電極,接通電源反應,當電流明顯減小時切斷電源,然后提純正十二烷。己知電解總反應為:2C6H13COONa+2CH3OHC12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa下列說法正確的是(_____)A。圖中電源的A極為直流電源的負極B.加入金屬鈉可以將酸轉化為鈉鹽,提高離子濃度,增強導電性C。陽極電極反應為:2C6H13COO--2e-=C12H26+2CO2↑D。反應一段時間后將電源正負極反接,會產(chǎn)生雜質影響正十二烷的制備【答案】(1)增大接觸面積,加快反應速率,使反應更充分(2)Fe3++2H2OFeO(OH)↓+3H+SiO2、CaSO4(3)0。5Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(4)c(F+)=2。0×10-3mol·L-1(5)0。25(6)D3.(2017山東省日照第一中學高三4月)碳酸鋰廣泛應用于化工、冶金等行業(yè)。工業(yè)上利用鋰輝石(Li2Al2Si4Ox)制備碳酸鋰的流程如下:已知:①CaC2O4難溶于水②Li2CO3的溶解度(g/L)溫度/℃010203040506080100Li2CO31.541。431.331。251.171。081.010.850.72請回答下列問題:(1)鋰輝石(Li2Al2Si4Ox)可以用氧化物的形式表示其組成,形式為___________。(2)硫酸化焙燒溫度不宜超過300℃,主要原因是___________________;焙燒中硫酸用量控制在理論用量的115%左右,硫酸加入過多的副作用是____________。(3)“深度凈化”時,加入適量Na2C2O4的目的是__________________。(4)“沉鋰”需要在95℃以上進行,主要原因是____________________________。(5)工業(yè)上,將Li2CO3粗品制備成高純Li2CO3的部分工藝如下:a。將Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽極液,LiOH溶液做陰極液,兩者用離子選擇透過膜隔開,用惰性電極電解。b。電解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱,過濾、烘干得高純Li2CO3。①a中,陽極的電極反應式是_________________________,宜選用_____(“陽”或“陰”)離子交換膜。②b中,生成Li2CO3反應的化學方程式是________________________?!敬鸢浮浚?)Li2O·Al2O3·4SiO2(2)溫度高于300℃,硫酸揮發(fā)較多。增加后續(xù)藥品的消耗量(3)除去Ca2+(4)溫度越高,碳酸鋰溶解度越小,可以增加產(chǎn)率(5)2Cl——2e—==Cl2陽2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH34.(2017屆河北省唐山市一模)下圖表示從廢舊普通鋅錳電池內(nèi)容物中回收制備KMnO4等物質的一種工藝(不考慮廢舊電池中實際存在的少量其他金屬)。(1)KMnO4稀溶液是一種常用消毒劑,其消毒機理與下列物質相似的是______________(填序號)A.雙氧水B.75%酒精C.苯酚D.84消毒液(NaClO溶液)(2)①黑色固體混合物水浸時為提高浸出速率,常采用的措施為_________________(答出兩條即可)。
②濾渣水洗灼燒后固體是一種黑色的化合物,操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4和KCl,該過程中發(fā)生反應的化學方程式為:_____________________________.
③圖中產(chǎn)物A是一種難溶于水的黑色固體,其化學式為:_________________。(3)測定KMnO4產(chǎn)品的純度可用標準Na2S2O3溶液進行滴定。①配制250
mL
0。100
0
mol·L—1標準Na2S2O3溶液,需要使用的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、量筒和______、_______;②取上述制得的KMnO4產(chǎn)品0。700
0
g,酸化后用0.100
0
mol·L—1標準Na2S2O3溶液進行滴定,滴定至終點記錄實驗消耗Na2S2O3溶液的體積,重復步驟②,三次平行實驗數(shù)據(jù)如下表。實驗次數(shù)123消耗Na2S2O3溶液體積/mL19.3020。9821.02(有關離子方程式為:MnO4-+S2O32-+H+—SO42—+Mn2++H2O,未配平)將0.100
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mol·L-1標準Na2S2O3溶液盛裝在________(填“酸式"或“堿式”)滴定管中進行滴定。計算該KMnO4產(chǎn)品的純度_________________.【答案】(1)AD(2)加熱、將固體混合物粉碎、攪拌3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2OMnO2(3)玻璃棒250mL容量瓶堿式75。84%2.分段分析典例1(2016北京)以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下:(1)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應生成PbSO4的化學方程式是__________。(2)過程Ⅰ中,Fe2+催化過程可表示為:i:2Fe2++PbO2+4H++SO42?=2Fe3++PbSO4+2H2Oii:……①寫出ii的離子方程式:________________。②下列實驗方案可證實上述催化過程.將實驗方案補充完整.a。向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅。b。______________。(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如圖所示。①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復使用,其目的是____。(選填序號)。A.減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率B.重復利用氫氧化鈉,提高原料的利用率C.增加Na2SO4濃度,提高脫硫效率②過濾Ⅲ的目的是提純,綜合上述溶解度曲線,簡述過程Ⅲ的操作_______________________?!敬鸢浮浚?)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(2)①2Fe3++Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2+;②取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應后,紅色褪去。(3)①A、B;②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加熱至110℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結晶,過濾、洗滌并干燥得到PbO固體.【名師點晴】分段分析法解工藝流程題是一種主要方法,根據(jù)生產(chǎn)過程,逐段分析.化學高考試題的發(fā)展趨勢必然是重視與生產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系,但不管如何靈活多變,工業(yè)生產(chǎn)離不開反應原理中的方向、速率和限度問題。該題以鉛的再生利用為載體,考查了陌生方程式書寫、元素化合物性質、速率平衡、轉化率等問題,綜合性較強。第(3)的②問不太好分析,需要結合圖像及題目的前后信息來解決。典例2(2017湖南省衡陽市高三下學期第三次聯(lián)考)Na2S2O5常用作紡織業(yè)棉麻脫氯劑;酸化時可放出SO2氣體。其制備工藝流程如下:(1)Na2S2O5的名稱為_______________(選填“焦硫酸鈉"或“焦亞硫酸鈉”)。(2)“反應I”中應先通入的氣體是______,反應后析出的固體產(chǎn)物是____________。(3)“反應II”的化學方程式為_________________________。(4)若反應條件或用量等控制不當,則所得的Na2S2O5產(chǎn)品中往往含有雜質.①若產(chǎn)品中含有雜質Na2SO3,其具體原因可能是______________(任答一條即可);②若檢驗產(chǎn)品中含有雜質Na2SO3,下列試劑的使用順序依次為_________(填編號)。a。稀硫酸b。澄淸石灰水c.品紅溶液d.酸性KMnO4溶液(5)Na2S2O3也可用作棉麻的脫氯劑。①Na2S2O5溶液與Cl2反應的離子方程式為____________________;②Na2S2O5與Na2S2O3脫氯等效時,消耗二者的質量之比為____________.【答案】(1)焦亞硫酸鈉(2)NH3(或:氨氣)NaHCO3(或:碳酸氫鈉)(3)Na2CO3+2SO2+H2O=2NaHSO3+CO2↑(4)反應II中SO2的用量不足:NaHSO3分解時反應溫度不高adcb(5)S2O52-+2Cl2+3H2O==6H++2SO42—+4C1—190:79(或:2.4:1)精練:1.(2017江西省師范大學附屬中學高三第三次模擬)三鹽(3PbO·PbSO4·H2O,相對分子質量為990)可用作聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑,不溶于水。以200。0t鉛泥(主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示。已知:Ksp(PbSO4)=1.82×l0-8;Ksp(PbCO3)=l.46×l0—13?;卮鹣铝袉栴}:(1)加Na2CO3溶液轉化的目的是_________。(2)酸溶時,不直接使用H2SO4溶液的原因可能是________;鉛與硝酸在酸溶過程中發(fā)生反應的離子方程式為__________.(3)流程中可循環(huán)利用的物質是_________;洗滌操作時,檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是________。(4)當沉淀轉化達平衡時,濾液l中c(SO42—)與c(CO32-)的比值為_____________。(5)50—60℃時合成三鹽的化學方程式為______;若得到純凈干燥的三鹽99。0t,假設鉛泥中的鉛元素有80%轉化為三鹽,則鉛泥中鉛元素的質量分數(shù)為_________?!敬鸢浮浚?)將PbSO4轉化為PbCO3提高鉛的利用率(2)生成的PbSO4為難溶物,阻礙反應持續(xù)進行3Pb+8H++NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O(3)HNO3取少量最后一次的洗滌液于試管中,向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,若不產(chǎn)生白色沉淀,則表明已洗滌干凈(4)1。25×105(5)4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O51.7%2.(2017廣東省廣州市高三4月綜合測試)鉍(Bi)的無毒與不致癌性有很多特殊用途,其化合物廣泛應用于電子、醫(yī)藥等領域。由輝鉍礦(主要成分為Bi2S3,含雜質PbO2等)制備Bi2O3的工藝如下:回答下列問題:(1)Bi位于元素周期表第六周期,與N、P同族,Bi的原子結構示意圖為________。(2)“浸出”時Bi2S3與FeCl3溶液反應的化學方程式為________,反應液必須保持強酸性,否則鉍元素會以BiOCl(堿式氯化鉍)形式混入浸出渣使產(chǎn)率降低,原因是________(用離子方程式表示).(3)“置換"時生成單質鉍的離子方程式為________.“母液1"中通入氣體X后可循環(huán)利用,氣體X的化學式為________。(4)“粗鉍"中含有的雜質主要是Pb,通過熔鹽電解精煉可達到除雜的目的,其裝置示意圖如右。電解后,陽極底部留下的為精鉍.寫出電極反應式:陽極________;陰極________。(5)堿式硝酸鉍直接灼燒也能得到Bi2O3,上述工藝中轉化為堿式碳酸鉍再灼燒,除了能改良產(chǎn)品性狀,另一優(yōu)點是________?!澳敢?”中可回收的主要物質是________?!敬鸢浮?1)(2)6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3SBi3++H2O+Cl—=BiOCl+2H+(3)2Bi3++3Fe=3Fe2++2BiCl2(4)Pb-2e—=Pb2+Pb2++2e-=Pb(5)沒有污染性氣體產(chǎn)生NH4NO33.(2017河北省衡水中學周測)黃銅礦(CuFeS2)是冶煉銅及制備鐵的氧化物的重要礦藏,常含有微量的金、銀等。如圖是以黃銅礦為主要原料生產(chǎn)銅、鐵紅(氧化鐵)顏料的工藝流程圖:(1)反應Ⅰ的離子方程式為_________________________________________。(2)CuCl難溶于水,但可與過量的Cl-反應生成溶于水的[CuCl2]-.該反應的離子方程式為_______________.(3)有大量Cl-存在時,Na2SO3可將CuCl2還原成[CuCl2]—.Na2SO3要緩慢滴加到溶液中的原因是_________。(4)反應Ⅰ?Ⅴ五個反應中屬于非氧化還原反應的是反應____________。(5)已知Cu+在反應Ⅴ中發(fā)生自身氧化還原反應,歧化為Cu2+和Cu,由此可推知溶液A中的溶質為_______________(填化學式)。(6)含AsO43—的廢水對環(huán)境造成嚴重污染,常用新制的氫氧化鐵沉淀與之作用形成FeAsO4沉淀而除去,相同溫度下溶解度:Fe(OH)3__________(填“<"“〉”或“=”)FeAsO4。(7)在酸性、有氧條件下,一種叫Thibacillusferroxidans的細菌能將黃銅礦轉化成硫酸鹽,該過程中發(fā)生反應的離子方程式為________________________________。(8)將一定量的鐵紅溶于160mL5mol?L-1鹽酸中,再加入足量鐵粉,待反應結束后共收集到氣體2。24L(標準狀況),經(jīng)檢測,溶液中無Fe3+,則參加反應的鐵粉的質量為_____________?!敬鸢浮浚?)CuFeS2+3Fe3++Cl-==4Fe2++CuCl+2S(2)Cl—+CuCl=[CuCl2]-(3)如果加入過快,部分SO32-會與生成的H+作用生成SO2導致原料損耗(4)Ⅱ、Ⅳ(5)CuCl2、NaCl(6)〉(7)4CuFeS2+4H++17O2==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O(8)11.2g3.交叉分析典例1(2014廣東)石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5。1%)、Fe2O3(3。1%)和MgO(0.5%)等雜質。設計的提純和綜合應用工藝如下:(注:SiCl4的沸點是57。6oC,金屬氯化物的沸點均高于150oC)(1)向反應器中通入Cl2前,需通一段時間的N2,主要目的是。(2)高溫反應后,石墨中的氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳穆然?氣體I中的氯化物主要為。由氣體II中某物質得到水玻璃的化學方程式為。(3)步驟①為:攪拌、。所得溶液IV中陰離子有。(4)由溶液IV生成沉淀V的總反應的離子方
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