化学工艺与图像结合专题突破参考用题附答案.doc

化学工艺与图像结合专题突破参考用题（附答案）1减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：滤渣阳离子吸附剂MnSO4H2O滤渣石灰浆MnO2粉浸出液软锰矿浆SO2废渣高温焙烧浸出氧化调节pH静 置过滤操作a干燥吸附静置、过滤浸出液的pH2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3、Ca2、Pb2等其他金属离子。有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。 离子离子半径(pm)开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe2747.69.7Fe3642.73.7Al3503.84.7Mn2808.39.8Pb21218.08.8Ca299Pb2Ca2Fe2Al3Mn2、Fe3吸附率1.000.750.500.250 2 4 6 8 吸附时间/h已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题： 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ，氧化过程中主要反应的离子方程式 。 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至 。 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 （填写序号）。a溶液的pH b金属离子的电荷 c金属离子的半径 d吸附时间 操作a包括 等过程。2广东沿海地区有着丰富的海水资源，海水中主要含有Na、K、Ca2、Mg2、Cl、SO42、Br、CO32、HCO3等离子。合理利用资源和保护环境是我省可持续发展的重要保证。海水经过处理后可以得到无水氯化镁，无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 。某化工厂生产过程中会产生含有Cu2和Pb2的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，根据下列数据，你认为投入 （选填“Na2S”或“NaOH”）效果更好。难溶电解质Cu(OH)2CuSPb(OH)2PbSKsp4.810206.310361.210151.01028含硫烟气氧化反应、稀释天然海水净化后烟气氧气天然海水吸收塔排放火力发电在我国的能源利用中占较大比重，但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水SO2吸收率温度（T）SO2浓度4.1g/m3， 烟气流速55mL/minSO2浓度4.1g/m3，烟气流速96mL/minSO2浓度6.0g/m3，烟气流速96mL/min脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：天然海水的pH8，试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因 （任写一个）。某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施，进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如右图所示。请你根据图示实验结果，就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率，提出一条合理化建议： 。天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3等分子或离子，使用氧气将其氧化的化学原理是 （任写一个化学方程式或离子方程式）。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是 。3氯化亚铜是一种重要的化工产品，常用作有机合成催化剂, 还可用于颜料, 防腐等工业。该物质露置于空气中易被氧化为绿色的高价铜盐，在热水中易水解生成氧化铜水合物而呈红色。已知pH为5时，2价铜已开始以碱式盐的形式沉淀。某兴趣小组去一家回收含铜电缆废料的工厂做社会调查，技术人员向他们展示了处理废料的综合利用方案：含铜废料粉末加入A，通入B加热，反应蓝色溶液及不溶物过滤滤液加亚硫酸钠、氯化钠反应，过滤、洗涤氯化亚铜加过量铁粉浅绿色溶液及沉淀过滤滤渣试填空： 加入的A是 ，通入的B是 。 反应的离子方程式是 。为提高Cu2Cl2的产率，常在反应的溶液中加入适量稀碱溶液，控制pH为3.5。这样做的目的是 。 保持各反应物的最佳配比，改变温度，测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。则溶液温度控制在 时，Cu2Cl2的产率已达到94%，当温度高于65时，Cu2Cl2产率会下降，其原因可能是 。(4)最后得到的氯化亚铜需要 保存。10 30 50 70 90 t/反应温度对氯化亚铜产率的影响曲线图Cu2Cl2产率%949290888684824下表是铬酸（H2CrO4）溶液中离子的组成与pH值的关系，请回答后面的问题：pHC（CrO42）C（HCrO4）C（Cr2O72）C（H2CrO4）40.00030.1040.448050.00330.1030.447060.03190.09990.437070.27450.0860.3195080.9020.02820.0347090.9960.00310.00040（1）写出铬酸电离反应方程式 （2）若要得到CrO42应控制的条件是 （2分）（3）电离出CrO42电离平衡常数为K2，电离出Cr2O72电离平衡常数为K3，则K2 K3（填、9 （3） （4）1mol/L5（1）Fe3+3H2DzFe(HDz)33H+ (2分) 。Fe3+会形成Fe(OH)3沉淀 (2分)（2）1 (1分)（3）Bi3+ Bi(HDz)3 (2分) ； 3:2 (1分)（4）Zn(HDz)2 + 6OH = Zn(OH)4 + 2Dz2 + 2H2O (2分)6（1）HgCl42（2分） HgCl2（2分） （多写了其他形态则得0分）（2）Hg2+2H2OHg(OH)2+2H+（2分） （未写“”得0分，不配平得0分。漏写“”不扣分） 在硝酸中配制（1分） （只要答出添加硝酸即可得分，不再分配制前还是配制后。）（3） Cu + Hg2+ Cu2+ + Hg （2分） HgCl2 + S2 = HgS+ 2Cl （2分）（不配平不得分。漏写“”扣1分）（4）Hg + 2HBr HgBr2 + H2 （2分）（不配平不得分。H2多写“”不扣分）7（1）Zn2+ 4OH=Zn（OH）42（2分）； （2）1017（2分）； （3）（8.0，12.0）（2分）； （4）1.80（分，写1.8得2分）；（5）A B C D （分，写对个得分，写对个得分，写对个得分，漏1个扣1分，扣完为止）。8（1）（2分） （2）NH3 或NH4+ （1分）；其规律是：硝酸的浓度越大，其还原产物中氮元素化合价越高。（2分）（其它合理答案均给分。如硝酸的浓度越大，气体生成物中二氧化氮的含量越高；或者，只在硝酸浓度较低时，产物中才会出现氮气。等等）B、C、D （对一个或两个给一分，全对2分，但只要出现A、E便不给分） （2分）硝酸易挥发，且不稳定，见光易分解，故不易操作；生成物对环境污染严重 （2分）（3）ABD（2分）（对一个或两个给一分，全对2分，但只要出现C便不给分）一、化工生产流程题的特征高考化学中“化工生产流程题”始于“无机框图题”的变革与创新，是“化学是真实的”充分体现。主要特征如下：1、以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程。2、受中学化学知识的限制，有的内容以信息给出。3、题材多样，提问灵活，几乎遍及整个中学化学知识，无法猜题，难以用题海战术应对。4、主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和解决实际问题的能力。5、框图比较粗放，有的甚至难以读懂，但在设问中有所暗示。二、应对策略1、认真读题 首先将题目从头到尾粗读一遍，初步了解大意。2、仔细分析 理清下列关系： 原料与产品：从某种原料出发，要得到最终产品，必须除去什么元素、引进什么元素？有时需要逆推。 步骤与目的：加入某种试剂，采取这样的方法，其目的是什么？一般只考虑后面提问有关的步骤，其他不必清楚。 感觉与结果：有的步骤不能读懂，这时主要看这一步的结果，“跟着感觉走”、“顺藤摸瓜”，用已学过的知识来“圆”这个结果，“难得糊涂”。 信息与迁移：所给信息一定有用，而且一定用到，有时还需分解、重组、迁移到本题中来。3、大胆回答 大多数提问用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑 产物、环保、产量、成本 等等。 4、细心检查友情提醒：解答此类习题的根基是：熟练掌握元素及其化合物的有关知识，善于归纳小结，熟悉某些原理和规律。如： 在水溶液中，弱酸的酸式根离子（如HCO3）既有电离的一面，又有水解的一面； 在水溶液中，经常出现Fe2+ ，要防止其水解，就要加入相应的酸；要防止其氧化，通常加入铁；要除去Fe2+ ，通常先加入绿色氧化剂H2O2 ，然后再加入碱。 三、典例剖析【例1】（南通市2010年第一次统测）以钛铁矿（主要成分是FeTiO3 ，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为：FeTiO3 + 2 H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2 H2O 试回答下列问题：（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于 （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是 ；上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是 。（3）反应TiCl4 + 2 Mg = 2 MgCl2 + Ti 在Ar气氛中进行的理由是： 。（4）如果取钛铁矿A吨，生产出钛B吨，（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示） 。解析：A、由框图可知：原料是钛铁矿，主要产品是钛，副产品为绿矾和硫酸，其中硫酸加工后可循环使用，还有铁可回收利用。B、由信息可知：框图的第一步反应为：FeTiO3 + 2 H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2 H2O ，分析各元素的化合价，该反应为非氧化还原反应。C、框图的第二步中加入水和物质A ，A是什么？后面第（2）问已给出暗示：“加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化”，那么A无疑是Fe 。D、因为Ti比较活泼，在高温下极易被空气中的氧气氧化，所以为了防止钛被氧化，最后一步反应应在Ar气氛中进行。E、第（4）问非常简单，好多同学不敢相信自己，这就是命题者的高明之处，目的是考查学生的心理素质，就看你能不能大胆回答。答案：（1）非氧化还原反应 （2）铁 绿矾、硫酸、铁 （3）防止钛被氧化 （4）B/A100% 【例2】（09江苏）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1） 反应I前需在FeSO4溶液中加入_（填字母），以除去溶液中的Fe3+。A.锌粉 B.铁屑 C.KI溶液 D.H2（2）反应需控制反应温度低于35，其目的是。（3）工业生产上常在反应的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。（4）反应常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为。解析：A、为了除去FeSO4溶液中的Fe3+ ，无疑应加入铁。B、将FeSO4溶液与NH4HCO3溶液混合，由框图可知：反应是复杂的，但过滤后得到FeCO3固体，这就不难看出，主要是HCO3电离出CO32与Fe2+结合生成FeCO3 ；（这就是“跟着感觉走”），但是HCO3和Fe2+都能水解，且温度越高，水解程度越大，这就势必影响FeCO3的生成，故为了防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解），应将温度降低。C、从反应II可知：反应后溶液中主要成分是（NH4）2SO4 ，（NH4）2SO4中加入KCl和一定量的醇类溶剂，本身没有发生化学反应，但却得到K2SO4固体，不难联想到：醇类溶剂的加入，使整体溶剂极性减弱，必然导致某些离子化合物的溶解度下降，从结果来看，加入醇类溶剂后，能降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。（这也是“跟着感觉走”）。D、反应是用惰性电极电解（NH4）2SO4溶液，按照所学知识，应该是：阴极H+得到电子生成H2 ，阳极OH失去电子生成O2 ，但框图中却给出了（NH4）2S2O8溶液，这就断定阳极上是SO42失去电子： （这同样是“跟着感觉走”）。答案：（1）B (2)防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出 (4) 【针对练习】1、（镇江市2010年第一次统测）锌钡白是一种白色颜料。工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成：BaS + ZnSO4 = ZnS + BaSO4 以下是工业生产流程。请回答有关问题：I、ZnSO4溶液的制备与提纯 有关资料：已知Zn（OH）2与Al（OH）3相似，能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2 ； 菱锌矿的主要成分是ZnCO3 ，含少量SiO2 、FeCO3 、Cu2（OH）2CO3等。（1）中使用的氧化剂最好是下列的 （填序号），理由是 。 A、Cl2 B、H2O2 C、KMnO4 D、HNO3 （2）写出反应的离子方程式： 。（3）为了达到综合利用、节能减排的目的，上述流程中步骤 产生的 可以用于步骤 （其中步骤选填 、 、 、 、）。II、BaS溶液的制备（4）煅烧还原的化学方程式为： 。（5）经检验BaS的水溶液呈碱性，原因是（用离子方程式表示）： 。III、制取锌钡白（6）I中步骤使用的硫酸的量要适当，如果所得溶液的酸性过强，产生的后果是： 。答案：（1）B 不引入其它杂质（2）ZnO22 + 2CO2 + 2 H2O = Zn（OH）2 + 2 HCO3 （3） CO2 （4）BaSO4 + 4 C BaS + 4 CO （5）S2 + H2O HS + OH（6）产生H2S污染环境，同时影响锌钡白的产量和质量 2、（苏州市2010年第一次统测）高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程： （1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒机理与下列 物质相似（填序号）。A、75%酒精 B、双氧水 C、苯酚 D、84消毒液（NaClO溶液）（2）写出MnO2 、KOH的熔融混合物中通入空气时发生的主要反应的化学方程式： 。（3）向K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4 ，该反应中的还原剂是 。（4）上述流程中可以循环使用的物质有：石灰、CO2 、 和 （写化学式）（5）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4 。答案：（1）BD （2）2 MnO2 + 4 KOH + O2 2 K2MnO4 + 2 H2O （3）K2MnO4 （4）MnO2 KOH （5）2/3 MgCl26H2O过滤NaClO盐 卤CaCl2滤渣滤液滤液结晶蒸发过滤MgCl2MgO少量NaOH3.广东省有着丰富的海洋资源。海水提取食盐和Br2以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO。盐卤中含有Mg2+、Cl-，还含有少量Na+、Fe2+、Fe3+、SO42-和CO(NH2)2等。制备流程如下图：（1）滤渣的成分是 （写化学式）；滤液中所含主要的杂质离子是 （写离子符号）。HCl-