2017年高考化學(xué)高考題和高考模擬題分項版匯編(打包25套)新人教版.zip
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專題15 工藝流程題
1.【2017新課標1卷】(14分)
Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備,工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)“酸浸”實驗中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時,所采用的實驗條件為___________________。
(2)“酸浸”后,鈦主要以形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實驗結(jié)果如下表所示:
溫度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%
92
95
97
93
88
分析40 ℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為__________________。
(5)若“濾液②”中,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使恰好沉淀完全即溶液中,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成? (列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。
(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式 。
【答案】(1)100℃、2h,90℃,5h (2)FeTiO3+ 4H++4Cl? = Fe2++ + 2H2O
(3)低于40℃,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 (4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全時,c()=mol·L?1=1.3×10–17 mol·L?1,c3(Mg2+)×c2()=(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40<Ksp ,因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑
(4)Li2Ti5O15中Li為+1價,O為–2價,Ti為+4價,過氧根()中氧元素顯–1價,設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x,根據(jù)正負化合價代數(shù)和為0,可知(+1)×2+(+4)×5+(–2)×(15–2x)+(–1)×2x=0,解得:x=4;
(5)Ksp=c(Fe3+)×c()=1.3×10–2,則c()==1.3×10–17 mol/L,Qc=c3(Mg2+)×c2()=(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.69×10–40<1.0×10–24,則無沉淀。
(6)高溫下FePO4與Li2CO3和H2C2O4混合加熱可得LiFePO4,根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑。
【名師點睛】工藝流程題,就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來,并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問,形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成,每一步操作都有其具體的目標、任務(wù)。審題的重點要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標、任務(wù)上,分析時要從成本角度(原料是否廉價易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實角度等方面考慮;解答時要看框內(nèi),看框外,里外結(jié)合;邊分析,邊思考,易處著手;先局部,后全盤,逐步深入。而且還要看清問題,不能答非所問。要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”:本題改變了什么條件(或是什么條件)→根據(jù)什么理論→所以有什么變化→結(jié)論。
2.【2017新課標3卷】(15分)
重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:
回答下列問題:
(1)步驟①的主要反應(yīng)為:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2
上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_______。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是_____。
(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是_______,濾渣2的主要成分是__________及含硅雜質(zhì)。
(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變____________(填“大”或“小”),原因是_____________(用離子方程式表示)。
(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________(填標號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。
a.80℃ b.60℃ c.40℃ d.10℃
步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。
(5)某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品 m2 kg,產(chǎn)率為_____________。
【答案】(1)2∶7 陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng) (2)鐵 Al(OH)3
(3)小 2+2H++H2O (4)d 復(fù)分解反應(yīng) (5)×100%
(3)濾液2調(diào)節(jié)pH的目的是提高溶液的酸性,pH變?。灰驗槿芤褐写嬖?CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,增大溶液中H+濃度,可促進平衡正向移動,提高溶液中Cr2O72-的濃度。
(4)由圖示可知,在10 ℃左右時,得到K2Cr2O7的固體最多;2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7↓+2NaCl的反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)。
(5)樣品中Cr2O3的質(zhì)量為m1×40% kg,則生成K2Cr2O7的理論質(zhì)量為m1×40% kg×,則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2 kg÷(m1×40% kg×)×100%=×100%。
【名師點睛】考查無機制備的工藝流程,涉及氧化還原反應(yīng)、離子方程式配平、鹽類水解的應(yīng)用及混合物的分離與提純等,解題時要求對整個流程進行認識分析,對流程中每一個反應(yīng)的原理和操作的目的要理解清楚。
3.【2017北京卷】(13分)TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:
資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸點/℃
58
136
181(升華)
316
1412
熔點/℃
?69
?25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
難溶
(1)氯化過程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進行。
已知:TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
① 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式:_______________________。
② 氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)如圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的ΔH_____0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù):_______________。
③ 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放,尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液,則尾氣的吸收液依次是__________________________。
④ 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有_____________。
(2)精制過程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下:
物質(zhì)a是______________,T2應(yīng)控制在_________。
【答案】(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5 kJ/mol
②> 隨溫度升高,CO含量增大,說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 ④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136℃,低于181℃
中,最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余酸性氣體。④資料中已經(jīng)給出“TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表,因此氯化過程中生成的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液態(tài)TiCl4中,而SiCl4完全溶解在TiCl4中,因此過濾得到粗TiCl4混合液時濾渣中含有上述難溶物和微溶物。濾渣應(yīng)為MgCl2、AlCl3、FeCl3。(2)根據(jù)資料,SiCl4的沸點最低,先蒸餾出來,因此物質(zhì)a為SiCl4,根據(jù)流程目的,為了得到純凈的TiCl4,后續(xù)溫度需控制在稍微大于136℃,但小于181℃。
【名師點睛】本題以鈦精礦制備純TiCl4的流程為素材,主要考查蓋斯定律和熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡移動、HCl及Cl2尾氣的利用和吸收、制備流程中物質(zhì)關(guān)系、過濾、蒸餾實驗等基礎(chǔ)化學(xué)知識,考查考生對化學(xué)反應(yīng)原理知識的綜合應(yīng)用能力和對已知信息的綜合應(yīng)用能力。制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成,每一步操作都有其具體的目標、任務(wù)。審題的重點要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標、任務(wù)上,分析時要從成本角度(原料是否廉價易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實角度等方面考慮;解答時要看框內(nèi),看框外,里外結(jié)合;邊分析,邊思考,易處著手;先局部,后全盤,逐步深入。而且還要看清問題,不能答非所問。要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”:本題改變了什么條件(或是什么條件)→根據(jù)什么理論→所以有什么變化→結(jié)論。另外需要注意題干信息的提取和篩選,例如本題中:①溶解性決定溶液中溶質(zhì)及沉淀的成分,表格中信息則可以得到TiCl4液體中溶解的溶質(zhì)及同時存在的沉淀成分。②工業(yè)過程中有毒、有污染的尾氣都需要進行處理防止污染。
4.【2017江蘇卷】(12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:
注:SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。
(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是___________。
(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_____________________,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。
(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是_____________________。
【答案】(1)Al2O3+2OH?=2AlO2-+H2O (2)減?。?)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化
(4)4CO32-+2H2O?4e?=4HCO3-+O2↑ H2
(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜
(2)為了提高鋁土礦的浸取率,氫氧化鈉溶液必須過量,所以過濾I所得濾液中含有氫氧化鈉,加入碳酸氫鈉溶液后,氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水,所以溶液的pH減小。
(3)電解I過程中,石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣,在高溫下,氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體,所以,石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化。
(4)由圖中信息可知,生成氧氣的為陽極室,溶液中水電離的OH?放電生成氧氣,破壞了水的電離平衡,碳酸根結(jié)合H+轉(zhuǎn)化為HCO3-,所以電極反應(yīng)式為4CO32-+2H2O?4e?=4HCO3-+O2↑,陰極室氫氧化鈉溶液濃度變大,說明水電離的H+放電生成氫氣而破壞水的電離平衡,所以陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A為H2。
(5)鋁在常溫下就容易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜。氯化銨受熱分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜,所以加入少量的氯化銨有利于AlN的制備。
【名師點睛】本題通過化工流程考查了課本上學(xué)過的從鋁土礦提取鋁的元素化合物的知識,在問題中又結(jié)合原料的循環(huán)利用考查了電解原理。制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成,每一步操作都有其具體的目標、任務(wù)。審題的重點要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標、任務(wù)上,分析時要從成本角度(原料是否廉價易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實角度等方面考慮;解答時要先看框內(nèi),后看框外,里外結(jié)合;邊分析,邊思考,易處著手;先局部,后全盤,逐步深入。而且還要看清問題,不能答非所問。要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”:本題改變了什么條件(或是什么條件)→根據(jù)什么理論或性質(zhì)→所以有什么變化→結(jié)論,如本題最后一個問題,只要注意了鋁表面易生成氧化膜和氯化銨受熱易分解這兩條性質(zhì),即可想到分解產(chǎn)物對氧化膜的作用,所以備考時,要多看課本上元素化合物方面內(nèi)容,知道學(xué)了哪些,大多數(shù)的試題的根都在課本上。
5.【2017江蘇卷】(15分)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低,對實驗的影響可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3) 2++ Cl? +2H2O
③常溫時N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+:
4Ag(NH3) 2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”階段需在80℃條件下進行,適宜的加熱方式為__________________。
(2)NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。 HNO3也能氧化Ag,從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺點是____________________。
(3)為提高Ag的回收率,需對“過濾Ⅱ”的濾渣進行洗滌,并_______________________。
(4)若省略“過濾Ⅰ”,直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水,則需要增加氨水的用量,除因過量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3·H2O不反應(yīng)),還因為_____________________。
(5)請設(shè)計從“過濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實驗方案:________________________(實驗中須使用的試劑有:2 mol·L?1水合肼溶液,1 mol·L?1H2SO4)。
【答案】(1)水浴加熱 (2)4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2↑
會釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 ),造成環(huán)境污染 (3)將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中
(4)未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水,且其中含有一定濃度的Cl?,不利于AgCl與氨水反應(yīng)
(5)向濾液中滴加2 mol·L?1水合肼溶液,攪拌使其充分反應(yīng),同時用1 mol·L?1 H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3,待溶液中無氣泡產(chǎn)生,停止滴加,靜置,過濾、洗滌,干燥。
該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑。 HNO3也能氧化Ag,硝酸做氧化劑
時通常被還原為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境,所以以HNO3代替NaClO的缺點是會釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 ),造成環(huán)境污染。
(3)為提高Ag的回收率,需對“過濾Ⅱ”的濾渣進行洗滌,洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存的銀氨配離子洗滌下來,并將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中。
(4)若省略“過濾Ⅰ”,直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水,則需要增加氨水的用量,除因過量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外,還因為未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水,氨水的濃度變小,且其中含有一定濃度的Cl?,不利于AgCl與氨水發(fā)生AgCl+2NH3·H2OAg(NH3) 2++ Cl? +2H2O反應(yīng) ,使得銀的回收率變小。
(5)“過濾Ⅱ”后的濾液含有銀氨配離子,根據(jù)題中信息常溫時 N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原 Ag(NH3) 2+ :4 Ag(NH3) 2++N2H4·H2O=4Ag↓+ N2↑+ 4NH4++ 4NH3↑+H2O ,所以首先向該濾液中加入水合肼把銀氨配離子充分還原,由于該反應(yīng)產(chǎn)生所氣體中含有氨氣,氨氣有強烈的刺激性氣味會污染空氣,所以要設(shè)計尾氣處理措施,可以用題中提供的、要求必須使用的硫酸作尾氣吸收劑把氨氣吸收。最后把反應(yīng)混合物靜置、過濾、洗滌、干燥即可得到回收的銀。具體方案如下:向濾液中滴加2mol·L?1水合肼溶液,攪拌使其充分反應(yīng),同時用1 mol·L?1 H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3 ,待溶液中無氣泡產(chǎn)生,停止滴加,靜置,過濾、洗滌,干燥。
【名師點睛】本題以回收一種光盤金屬層中的少量Ag的實驗流程為載體,將實驗原理的理解、實驗試劑和儀器的選用、實驗條件的控制、實驗操作規(guī)范、實驗方案的設(shè)計等融為一體,重點考查學(xué)生對實驗流程的理解、實驗裝置的觀察、信息的加工、實驗原理和方法運用、實驗方案的設(shè)計和評價等能力,也考查學(xué)生運用比較、分析等科學(xué)方法解決實際問題的能力和邏輯思維的嚴密性。解題的關(guān)鍵是能讀懂實驗流程,分析實驗各步驟的原理、目的、實驗條件等。設(shè)計實驗方案時,根據(jù)限定必須使用的試劑,結(jié)合題中所給信息,注意反應(yīng)條件的控制以及實驗試劑的量的控制,按照“核心轉(zhuǎn)化→尾氣處理→產(chǎn)品分離→產(chǎn)品提純”思路,對細節(jié)進行耐心的優(yōu)化,直至得到完美方案。
6.【鄭州市2017屆第三次模擬】碲(Te)廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽極泥(主要含有TeO2、少量Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下:
已知TeO2微溶于水,易溶于較濃的強酸和強喊。
(1)“堿浸”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________。
(2)堿浸后的“濾渣”可以部分溶于稀硝酸,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。
(3)“沉碲”時控制溶液的pH為4.5?5.0,生成TeO2沉淀。酸性不能過強,其原因是_______________;防止局部酸度過大的操作方法是_________。
(4)“酸溶”后,將SO2通人TeCl4酸性溶液中進行“還原”得到碲,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________。
(5)25°C 時,亞碲酸(H2TeO3) 的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8。
①0.1 mol·L-1 H2TeO3電離度α約為_____________。(α=已電離弱電解質(zhì)分子數(shù)弱電解質(zhì)分子總數(shù)×100%)
②0.lmol ? L-1的NaH TeO3溶液中,下列粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是___________。
A.c(Na+ )>c(HTeO3- )>c(OH-)>c(H2TeO3)>c(H+ )
B.c(Na+) + c( H+) >= c(HTeO3- ) +c(TeO32-) +c(OH- )
C.c(Na+ ) =c(TeO32-) +c( HTeO3-) + c( H2TeO3)
D.c(H+)+c(H2TeO3)=c(OH-)+e(TeO32-)
【答案】 TeO2+2OH-=TeO32-+H2O 3Ag +4HNO3 = 3AgNO3 +NO↑+2H2O 溶液酸性過強,TeO2會繼續(xù)與酸反應(yīng)導(dǎo)致碲元素損失 緩慢加入H2SO4,并不斷攪拌 TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 10% C D
將TeCl4還原成Te,本身被氧化成SO42-,因此有TeCl4+SO2→Te+H2SO4+HCl,根據(jù)化合價的升降法進行配平,即TeCl4+2SO2→Te+2H2SO4+4HCl,反應(yīng)物中缺少8個H和4個O,即缺少4個H2O,反應(yīng)方程式為:TeCl4+2SO2+4H2O=Te+4HCl+2H2SO4 ;(5)①亞碲酸是二元弱酸,以第一步電離為主,H2TeO3 HTeO3-+H+,根據(jù)Ka1=c(HTeO3-)×c(H+)/c(H2TeO3),代入數(shù)值,求出c(H+)=0.01mol·L-1,即轉(zhuǎn)化率為0.01/0.1×100%=10%;②A、NaHTeO3的水解平衡常數(shù)Kh=Kw/Ka1=1×10-14/1×10-3=10-11<2×10-8,此溶液應(yīng)顯酸性,即c(OH-)>c(H+),故A錯誤;B、根據(jù)電荷守恒,應(yīng)是c(Na+) + c( H+) = c(HTeO3- ) +2c(TeO32-) +c(OH- ),故B錯誤;C、根據(jù)物料守恒,因此有:c(Na+ ) =c(TeO32-) +c( HTeO3-) + c( H2TeO3),故C正確;D、根據(jù)質(zhì)子守恒,.c(H+)+c(H2TeO3)=c(OH-)+e(TeO32-),故D正確。
點睛:本題的易錯點是問題(5)中的A選項,因為NaHTeO3是酸式鹽,既有電離也有水解,需要判斷是電離為主還是水解為主,這需要根據(jù)電離平衡常數(shù)和水解平衡常數(shù)大小進行判斷,水解平衡常數(shù)Kh=Kw/Ka1=1×10-14/1×10-3=10-11<2×10-8,電離大于水解,因此溶液應(yīng)顯酸性,故A錯誤。
7.【寧德市2017屆第三次質(zhì)量檢查】氯化亞銅是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于有機合成、石油、油脂、染料等工業(yè)。一種利用低品位銅礦(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)為原料制取CuCl的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)步驟Ⅰ“浸取”前需將銅礦粉碎的目的是______;“浸取”時,被氧化的元素有___(填元素符號)
(2)已知Cu2+、Mn2+、Fe3+開始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表,則步驟Ⅱ“中和”時,pH應(yīng)控制的范圍為_______________。
物質(zhì)
Cu(OH)2
Mn(OH)2
Fe(OH)3
開始沉淀pH
4.7
8.3
1.2
完全沉淀pH
6.7
9.8
3.2
(3)步驟IV加熱“蒸氨”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。
(4)步驟VI反應(yīng)的離子方程式為______________,其中鹽酸需過量,其原因是________________。
(5)步驟Ⅶ獲得CuCl晶體需經(jīng)過濾、洗滌、干燥。洗滌時,常有無水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑的優(yōu)點是______________(寫一點)。
【答案】 提高浸取反應(yīng)速率和原料的浸取率 Cu、S和Fe 3.2≤pH<4.7 Cu(NH3)4CO3CuO+4NH3↑+CO2↑ CuO+4Cl-+2H++Cu =2-+H2O 防止Cu2+和Cu+水解,提高CuCl產(chǎn)率 避免CuCl溶于水而損失(或防止被氧化,或縮短干燥時間降低能耗,或其他合理答案)
(3)步驟IV加熱“蒸氨”時,Cu(NH3)4CO3受熱分解生成氨氣、CuO和CO2,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu(NH3)4CO3CuO+4NH3↑+CO2↑;
(4)步驟VI是CuO溶解于鹽酸和氯化鈉的混合溶液生成Na,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CuO+4Cl-+2H++Cu =2-+H2O,為防止Cu2+和Cu+水解,并提高CuCl產(chǎn)率,應(yīng)保證鹽酸;
(5)用無水乙醇代替蒸餾水洗滌CuCl晶體,可避免CuCl溶于水而損失(或防止被氧化,或縮短干燥時間降低能耗)。
8.【安徽省江南十校2017屆5月沖刺聯(lián)考(二模)】金屬釩主要用于冶煉特種鋼和在化學(xué)工業(yè)、煉油工業(yè)中作催化劑,被譽為“合金的維生素”。回收利用廢釩催化劑(主要成分為V2O5、VOSO4和二氧化硅)的工藝流程如下圖所示。
(1) 粉碎的作用是_______,濾渣可用于_______(填用途)。
(2) 25時,取樣進行實驗分析,得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下表所示:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
釩沉淀率/%
8.1
91.8
96.5
98
99.8
9.8
96.4
93.0
89.3
根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷,加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH的最佳選擇為_____;上述過濾操作過程中所需用到的玻璃儀器有__________。
(3)為了提高釩的浸出率,用酸浸使廢釩催化劑中的V2O5轉(zhuǎn)變成可溶于水的VOSO4,酸浸過程中還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_______。
(4)完成并配平氧化過程中的離子方程式:_____
_____ClO3-+ VO2+ + = VO3++ Cl-+ 。
(5)廢釩催化劑中V2O5的質(zhì)量分數(shù)為6%(原料中的所有釩已換算成V2O5)。取100g此廢釩催化劑按上述流程進行實驗,當(dāng)加入105 mL 0.1 mol·L-1的KClO3溶液時,溶液中的釩恰好被完全處理,假設(shè)以后各步釩沒有損失,則該工業(yè)生產(chǎn)中釩的回收率是________。
【答案】提高VOSO4(可溶性釩化合物)的浸出率 制作光導(dǎo)纖維、建筑材料等(寫出一種即可得分) 1.7-1.8(或1.7或1.8) 漏斗、燒杯、玻璃棒 2:1 1 6 6H+ 6 1 3H2O 95.55%
VOSO4,化學(xué)方程式為:V2O5+NaSO3+2H2SO4=2VOSO4+2H2O+Na2SO4,該反應(yīng)中V2O5為氧化劑,Na2SO3為還原劑,故氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶1;(4)該反應(yīng)中ClO3-將VO2+氧化為VO3+,而本身被還原為Cl-,離子方程式為:ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O;(5)根據(jù)釩元素守恒及反應(yīng)的化學(xué)方程式得:KClO36VO3+3V2O5,則回收到的m(V2O5)=3×0.105 L×0.1 mol·L-1×182 g·mol-1=5.733 g,故釩的回收率是×100%=95.55%。
點睛:本題以工藝流程的形式考查了化學(xué)實驗的基本操作、物質(zhì)的制備及有關(guān)計算等,意在考查考生的計算能力和綜合分析判斷能力。
9.【龍巖市2017屆5月綜合能力測試(二)】金屬鎘廣泛用于合金制造及電池生產(chǎn)等,一種用銅鎘廢渣(含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等單質(zhì))制取海綿鎘的工藝流程如下:
(1)步驟Ⅰ進行破碎和粉磨的目的是_________。
(2)步驟Ⅱ需隔絕O2的原因________(用文字和方程式說明)。
(3)步驟Ⅲ中除鐵發(fā)生的離子反方程式為______。
(4)步驟Ⅳ調(diào)節(jié)pH適宜的試劑是_______,應(yīng)調(diào)整的范圍為________。(已知部分氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表)
氫氧化物
Fe(OH)3
Cd(OH)2
Zn(OH)2
開始沉淀的pH
1.5
7.2
5.9
沉淀完全的pH
3.3
9.9
8.9
(5)步驟Ⅴ發(fā)生的反應(yīng)為Zn+Co2+=Zn2++Co,(已知Sb的金屬活動性介于Cu和Ag之間),加入少量銻鹽能加快反應(yīng)的進行,其原因是___________;
(6)用石墨作陽極,純鋅作陰極電解ZnSO4溶液可得高純鋅,電解時總反應(yīng)的離子方程式為______;電解后的殘液返回到步驟_______(填流程中數(shù)字)。
【答案】 提高原料浸取率和浸取時反應(yīng)速率 防止發(fā)生2Cu+4H++O2 =2Cu2++2H2O,導(dǎo)致銅被浸出 3Fe2++MnO4-+4H+=MnO2↓+3Fe3++4H2O ZnO或Zn(OH)2 3.3~5.9 形成微電池,Zn作負極,Co2+加快在銻正極表面得到電子析出 2Zn2++2H2O 2Zn↓ + O2↑+4H+ Ⅱ
(5)加入少量銻鹽,鋅置換出銻,構(gòu)成鋅銻原電池,使Zn+Co2+=Zn2++Co反應(yīng)速率加快;
(6)用石墨作陽極,純鋅作陰極電解ZnSO4溶液,陽極氫氧根離子失電子生成氧氣,陰極鋅離子得電子生成單質(zhì)鋅,總反應(yīng)是2Zn2++2H2O 2Zn↓ + O2↑+4H+ ,電解過程生成硫酸,所以電解后的殘液返回到步驟Ⅱ重復(fù)使用。
點睛:用石墨作陽極,純鋅作陰極電解ZnSO4溶液可得高純鋅,陰極反應(yīng)反應(yīng)式為 、陽極反應(yīng)為。
10.【葫蘆島市2017屆第二次模擬考試(5月)】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,F(xiàn)e3O4與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。
②酸浸時,通入O2的目的是_____________,該反應(yīng)的離子方程式為_________。
③當(dāng)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(xué)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(yīng)的離子方程式為_______。
【答案】減小顆粒直徑,增大浸取時的反應(yīng)速率和提高鐵浸取率 Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O 將FeSO4氧化為Fe2(SO4)3 4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O 溫度超過100℃明顯加快了Fe3+水解反應(yīng)的速率,導(dǎo)致Fe3+濃度降低 C和SiO2 6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
②酸浸時有亞鐵離子生成,通入氧氣能將亞鐵離子氧化為鐵離子;反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O,故答案為:將FeSO4氧化為Fe2(SO4)3;4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O;
③鐵離子在水溶液中存在水解,溫度升高有利于水解反應(yīng)的進行,溫度超過100℃明顯加快了Fe3+水解反應(yīng)的速率,導(dǎo)致Fe3+濃度降低;故答案為:溫度超過100℃明顯加快了Fe3+水解反應(yīng)的速率,導(dǎo)致Fe3+濃度降低;
(3)廢鐵渣(主要成分Fe3O4,少量碳及二氧化硅),酸浸,碳與二氧化硅不溶于稀硫酸也不反應(yīng),故濾渣的主要成分問碳和二氧化硅;故答案為:C和SiO2;
(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。
點睛:本題是制備工藝流程圖的考查,涉及了氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫,鐵的有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)。本題的易錯點是氧化還原反應(yīng)方程式的書寫和配平。
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2017
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