2020届高考化学一轮复习一遍过专题17化工流程（二）（非金属）（含解析）.docx

专题17 化工流程（二）（非金属）1硼单质在高温时是良好的导体，也是用途广泛的化工原料。镁单质可用于制造轻金属合金、球墨铸铁等。硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5H2O，可以制取单质硼和镁。制取工艺流程如图所示，已知硼砂的化学式为Na2B4O710H2O，硼镁泥是硼镁矿制硼砂过程中产生的废渣，其主要成分是MgCO3，还含有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。按要求回答问题：(1)化合物Mg2B2O5H2O中B的化合价为_。(2)将硼砂溶于热水后，常用稀硫酸调pH至23制取H3BO3，该反应的离子方程式为_。(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B的主要成分为_。(4)写出加NaClO的过程中发生反应的离子方程式：_。(5)将硼镁泥中加入的硫酸改为盐酸是否可行？_。(填“是”或“否”)，理由是_。(6)仿照如下示例设计用MgSO47H2O制取金属镁的反应流程。(注明反应所需的反应物、条件和操作)示例：NaOHNaCl溶液NaCl固体_。【答案】3 B4O72-2H5H2O=4H3BO3 Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2 Mn2ClOH2O=MnO2Cl2H、2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O 否 改为盐酸后，硼镁泥中的CaO转化为CaCl2，CaCl2易溶于水，无法除去杂质钙离子 MgSO47H2OMg(OH)2MgCl2溶液MgCl2固体金属镁 【解析】 (1)根据化合物中各元素化合价代数和为零可得到Mg2B2O5H2O中硼元素的化合价为3；(2)硼砂在酸溶液中生成弱酸H3BO3的离子方程式为B4O2H5 H2O=4H3BO3；(3)由题图及硼镁泥的成分可知，往硼镁泥中加硫酸得到的滤渣A的主要成分为SiO2和CaSO4；滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，向滤液中加次氯酸钠可以将滤液中的Fe2和Mn2氧化，则氧化后的产物为Fe3和MnO2，加氧化镁是为了调节pH，让Fe3和Al3分别转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀而除去，所以滤渣B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2；(4)由上述分析可知，加NaClO的过程中发生反应的离子方程式为Mn2ClOH2O=MnO2Cl2H、2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O；(5)CaSO4微溶于水，CaCl2易溶于水，若改用盐酸则不能除去杂质钙离子；(6)工业上通过电解熔融的氯化镁制备金属镁，故需要将MgSO47H2O先经过一系列操作转化成熔融氯化镁，具体反应流程为：MgSO47H2OMg(OH)2MgCl2溶液MgCl2固体金属镁。2某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分），设计了如下流程：已知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O；NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。（1）固体1的主要成分除Ca(OH)2外，还有_ 、_ （填化学式）;（2）步骤中需要的O2量应是_（填“少量”或“过量”）；步骤最终捕获剂捕获的气体产物是_;（3）步骤处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为_;（4）为确保步骤无NaNO3生成，理论上应控制NO与O2的物质的量之比为_，若n(NO) :n(O2)=5:2且NaOH溶液足量，则步骤所得溶液中NaNO3与NaNO2的物质的量之比为_。【答案】CaSO3 CaCO3 少量 CO NH4+ NO2- = N2+2H2O 4:1 3:7 【解析】（1）根据题中的流程，工业废气通入过量的石灰乳中，固体1的主要成分除Ca(OH)2外，还有CaSO3和CaCO3沉淀；（2）氧气需少量，原因是O2过量将NO完全氧化成NO2，这样通过碱液会得到硝酸钠，气体2为N2、CO，因“无污染气体”为N2，故捕获的气体主要是CO；（3）NH4+和NO2-能够发生归中反应生成N2，离子方程式为NH4+ NO2- = N2+2H2O；（4）NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O说明n(NO)和n(NO2)为1：1时，完全转为亚硝酸钠，而2NO+O2=2NO2，假设生成2xmolNO2，则消耗xmolO2和2xmolNO，由于n(NO)和n(NO2)为1：1，说明反应剩余2xmolNO，则总计4xmolNO，那么理论上应控制NO与O2的物质的量之比为4：1。假设有2molO2和5molNO，那么NO和O2反应后得到1molNO和4molNO2，1molNO和1molNO2恰好完全反应生成2mol亚硝酸钠，剩下3molNO2和碱液反应，其方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，根据计量数关系可知生成1.5mol硝酸钠和1.5mol亚硝酸钠，合计共1.5mol硝酸钠和3.5mol亚硝酸钠，则步骤所得溶液中NaNO3与NaNO2的物质的量之比为3：7。3由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下： 写出KIO3在日常生活中的一个重要应用_。 检验“含碘废水”中是否含有单质I2的常用试剂是_(写试剂名称)。 通入SO2的目的是将I2还原为I，该反应的离子方程式为_。 工艺中五种物质的制备反应中，不涉及氧化还原反应的步骤是“制_”。 “制KI(aq)”时，该温度下水的离子积为Kw1.01013，KspFe(OH)29.01015。为避免0.9 molL1 FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-，起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于_。 “制KIO3溶液”反应的离子方程式为_。 KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶体的操作步骤为_。【答案】食盐添加剂，补充碘成分，预防碘缺乏病 淀粉溶液 SO2I22H2O=SO42-2I4H( 或2SO2I22Cu24H2O=2CuI2 SO42-8H) KI(aq) 6.0 5Cl2I212OH=2IO3-10Cl6H2O 蒸发浓缩，降温结晶 【解析】 KIO3是日常生活中食用加碘盐的主要添加剂，可以预防碘缺乏病，故答案为：食盐添加剂，补充碘成分，预防碘缺乏病；(2)因淀粉遇碘变蓝，因此检验“含碘废水”中是否含有单质I2，常用的试剂是淀粉溶液，故答案为：淀粉溶液；(3)通入SO2的目的是将I2还原为I-，二氧化硫被氧化生成硫酸，反应的离子方程式为SO2+I2+2H2OSO42-+2I-+4H+(或2SO2+I2+2Cu2+4H2O2CuI+2SO42-+8H+)，故答案为：SO2+I2+2H2OSO42-+2I-+4H+(或2SO2+I2+2Cu2+4H2O2CuI+2SO42-+8H+)； 根据工艺流程图，五种物质的制备反应中，只有制备KI溶液的过程中没有元素化合价的变化，不涉及氧化还原反应，故答案为：KI(aq)；(5)KspFe(OH)2=9.010-15，现测得溶液中c(FeI2)为0.9 molL-1，则c(OH-)= =10-7mol/L，此温度下，Kw=1.010-13，c(H+)= =10-6mol/L，pH=-lg10-6=6.0，故答案为：6.0；(6)“制KIO3溶液”时，氯气和碘单质与氢氧化钾溶液反应生成KIO3和氯化钾，反应的离子方程式为5Cl2+I2+12OH-2IO3-+10Cl-+6H2O，故答案为：5Cl2+I2+12OH-2IO3-+10Cl-+6H2O；(7)由溶解度曲线图可知，KIO3的溶解度小于KCl且KIO3的溶解度随温度升高而增大，由KIO3溶液得到KIO3晶体，可以通过蒸发浓缩、降温结晶的方法得到，故答案为：蒸发浓缩、降温结晶。4硒(Se)和铜(Cu)在生产生活中有广泛的应用。硒可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂，也是动物体必需的营养元素和对植物有益的营养元素等。氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下所示：请回答下列问题：(1)若步骤中得到的氧化产物只有一种，则它的化学式是_。(2)写出步骤中主要反应的离子方程式：_。(3)步骤包括用pH2的溶液酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_(写酸的名称)。(4)上述工艺中，步骤和的作用是_。(5)Se为A族元素，用乙二胺四乙酸铜阴离子水溶液和硒代硫酸钠(Na2SeSO3)溶液反应可获得纳米硒化铜，硒代硫酸钠还可用于Se的精制，写出硒代硫酸钠(Na2SeSO3)与H2SO4溶液反应得到精硒的化学方程式：_。(6)氯化亚铜产率与温度、溶液pH关系如下图所示。据图分析，流程化生产氯化亚铜的过程中，温度过低影响CuCl产率的原因是_；温度过高、pH过大也会影响CuCl产率的原因是_。(7)用NaHS作污水处理的沉淀剂，可以处理工业废水中的Cu2。已知：25时，H2S的电离平衡常数Ka11.0107，Ka27.01015，CuS的溶度积为Ksp(CuS)6.31036。反应Cu2(aq)HS(aq) CuS(s)H(aq)的平衡常数K_(结果保留1位小数)。【答案】CuSO4 2Cu2+ +SO32- +2Cl- + H2O=2CuCl+SO42- +2H+ 硫酸 使CuCl干燥，防止其水解氧化 Na2SeSO3H2SO4=Na2SO4SeSO2H2O 温度过低反应速率慢 温度过高、pH过大，容易向CuO和Cu2O转化，且温度过高，铵盐(氯化铵，亚硫酸铵)易受热分解(任答一点即可) 1.11021 【解析】酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜，过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2+ +SO32- +2Cl- + H2O=2CuCl+SO42- +2H+，得到的CuCl经硫酸酸洗，水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜。 (1) 由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成CuSO4，故答案为: CuSO4； (2)铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，步骤中主要反应的离子方程式为2Cu2+ +SO32- +2Cl- + H2O=2CuCl+SO42- +2H+；(3) CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化，防止CuCl溶解氧化引入新杂质，所以应加入硫酸，不能加入硝酸等氧化性酸，也不能加入盐酸，故答案为:硫酸； (4) 步骤为醇洗，步骤为烘干，因乙醇沸点低，易挥发，用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分，防止CuCl水解、氧化，故答案为:醇洗有利于加快去除CuCl表面水分防止其水解氧化；（5）硒代硫酸钠(Na2SeSO3)与H2SO4溶液反应得到精硒，同时生成硫酸钠、二氧化硫和水，反应的化学方程式为：Na2SeSO3H2SO4=Na2SO4SeSO2H2O；（6）据图分析，流程化生产氯化亚铜的过程中，温度过低影响CuCl产率的原因是温度过低反应速率慢；温度过高、pH过大也会影响CuCl产率的原因是温度过高、pH过大，容易向CuO和Cu2O转化，且温度过高，铵盐(氯化铵，亚硫酸铵)易受热分解；（7）反应Cu2(aq)HS(aq) CuS(s)H(aq)的平衡常数K=。5NaH2PO2(次磷酸钠)易溶于水，水溶液近中性，具有强还原性，可用于化学镀银、镍、铬等。一种利用泥磷(含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等)为原料制备NaH2PO2H2O的工艺流程如下：已知P4与两种碱的反应主要有：. 2Ca(OH)2+P4+4H2O=2Ca(H2PO2)2+2H2 . 4NaOH + P4+8H2O = 4NaH2PO2H2O+2H2. 4NaOH + P4+2H2O = 2Na2HPO3 +2PH3 . NaH2PO2+NaOH = Na2HPO3+H2(1) 已知H3PO2是一元中强酸，NaH2PO2是_(填“正盐”或“酸式盐”)。(2)尾气中的PH3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2，从吸收液中获得NaH2PO2H2O的操作为_、_过滤、洗涤和干燥。(3) 用NiCl2、NaH2PO2溶液化学镀Ni，同时生成H3PO4和氯化物的化学方程式为：_。(4) “反应”在温度和水量一定时，混合碱总物质的量与P4的物质的量之比n(碱)/ n(磷)与NaH2PO2产率的关系如图所示。当n(碱)/ n(磷)2.6时，NaH2PO2的产率随n(碱)/ n(磷)的增大而降低的可能原因是_。(5) 滤渣2主要成分为_ (填化学式)。(6) “过滤2”的滤液须用Ag2SO4、Ba(OH) 2及Na2S溶液除去其中Cl及Fe2+等，其中加入的Ag2SO4溶液不宜过量太多，其主要原因是_。(7)在工业上，可以用惰性电极电解NaH2PO2溶液制取磷酸，请写出其阳极反应式_。【答案】正盐 蒸发浓缩 冷却结晶 2NiCl2 + NaH2PO2 + 2H2O= 2Ni + H3PO4 + NaCl + 3HCl 过量的碱将NaH2PO2转化为Na2HPO3 CaCO3和Al(OH)3 过量的Ag+会氧化H2PO2 H2PO2-4e-+2H2OH3PO4+3H+ 【解析】 (1)H3PO2是一元中强酸，在水溶液里部分电离生成氢离子和酸根离子，电离方程式为H3PO2H+H2PO2-，H2PO2-不能再电离，则NaH2PO2为正盐，故答案为：正盐；(2) 根据题中所给信息，PH3与NaClO反应生成NaH2PO2和NaCl，反应的离子方程式为PH3+2ClO-+OH-=H2PO2-+2Cl-+H2O，从吸收液中获得NaH2PO2H2O，需要蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤和干燥，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶； (3)根据题意，NiCl2中Ni转化成Ni单质，NaH2PO2为还原剂，P元素的化合价升高，NiCl2NaH2PO2NiH3PO4NaCl，依据化合价升降法进行配平，即2NiCl3NaH2PO22NiH3PO4NaCl，产物为H3PO4，说明该溶液为酸性，利用原子守恒配平其他物质，反应的化学方程式为2NiCl2 + NaH2PO2 + 2H2O= 2Ni + H3PO4 + NaCl + 3HCl，故答案为：2NiCl2 + NaH2PO2 + 2H2O= 2Ni + H3PO4 + NaCl + 3HCl；(4)n(碱)/n(磷)2.6，说明碱过量，根据P4与两种碱反应中IV，H2PO2与过量的NaOH反应转化成HPO32，次磷酸钠的产率降低，因此NaH2PO2的产率随n(碱)/n(磷)的增大而降低的可能的原因是过量的碱将NaH2PO2转化为Na2HPO3，故答案为：过量的碱将NaH2PO2转化为Na2HPO3；(5)“调pH”除去Ca2和Al3，CO2与碱反应生成CO32，CO32与Ca2反应生成CaCO3，CO32与Al3发生双水解反应生成Al(OH)3，因此滤渣2的成分是CaCO3和Al(OH)3，故答案为：CaCO3和Al(OH)3；(6)NaH2PO2具有强还原性，Ag具有氧化性，因此加入Ag2SO4溶液不宜过量太多，否则过量的Ag+会氧化H2PO2-，故答案为：过量的Ag+会氧化H2PO2；(7) NaH2PO2具有较强的还原性，电解时，阳极上H2PO2-失电子，所以用惰性电极电解NaH2PO2溶液，其阳极反应式为：H2PO2-4e-+2H2OH3PO4+3H+，故答案为：H2PO2-4e-+2H2OH3PO4+3H+。6亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：已知：HC1O2可视为强酸，NaClO2的溶解度随温度升高而增大。ClO2的沸点为283K，纯ClO2易分解爆炸。回答下列问题：(1)ClO2发生器中发生反应的离子方程式为_；向其中鼓入空气的作用可能是_。(2)吸收塔中发生反应的化学方程式为_；为防止生成的NaClO2被继续还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外，还可以选择的还原剂是_（填序号）。ANa2O2 B.Na2S CFeCl2 D.KMnO4(3)操作的实验方法依次是_、_、过滤；操作实验方法是_。(4)akg NaClO3理论上可制_ kg NaClO23H2O。【答案】2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42- 稀释ClO2，防止爆炸 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 A 蒸发浓缩； 冷却结晶 重结晶 1.36a 【解析】（1）ClO2发生器中NaClO3与SO2发生氧化还原反应生成ClO2和Na2SO4，其反应的离子方程式为：2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-；由信息可知，纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释，则发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO2以防止爆炸，故答案为：2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-；稀释ClO2，防止爆炸；（2）根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO2，所以一定有ClO2NaClO2，氯元素化合价降低，ClO2被还原，则H2O2必定被氧化做还原剂，反应中有氧气产生，反应方程式为：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；还原性要适中，还原性太强，会将ClO2还原为更低价态产物，影响NaClO2生产；为方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产，Na2O2溶于水相当于H2O2，Na2S、FeCl2还原性较强，而且生成物与NaClO2分离比较困难，KMnO4具有强氧化性，故答案为：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；A；（3）从溶液中得到含结晶水的晶体，则操作的实验方法依次是蒸发浓缩、冷却结晶，通过过滤得到粗晶体，为获得更纯净的晶体应该选择重结晶的方法，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；重结晶；（4）由氯原子个数守恒可得NaClO3NaClO23H2O，则有M（NaClO3）：M(NaClO23H2O)=m(NaClO3):m(NaClO23H2O)，106.5:144.5=akg：m(NaClO23H2O)， 解得m(NaClO23H2O)1.36akg，故答案为：1.36akg。7某化工厂以天然气、水、空气为基本原料联合生产氨、硝酸，获得了良好的经济效益，下面是其生产流程图。（1）试剂a可能是_，设备B的名称为_，设备A中的化学方程式为_。（2）该化工厂合成氨时的压强40MPa，温度为500左右，在此条件下，测定达到平衡时混合气体中NH3的体积分数约为35.2%。在保持温度、压强不变的情况下，写出一种能提高合成塔中H2转化率的方法_，温度越低，NH3的产率越高，为何不在较低温度下进行合成_。从合成塔中出来的NH3的体积分数通常约为15%，其原因是_。（3）从设备B中出来的硝酸浓度较小，通常先加入一定量的硝酸镁后再进行蒸馏下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是：_A浓硫酸B硫酸镁C生石灰蒸馏时通常采用减压蒸馏，这样做的主要目的是_。（4）用尿素CO(NH2)2处理尾气时可得到纯净的两种常见无毒气体，反应过程为：NO、NO2在水中反应转化亚硝酸，然后亚硝酸再与尿素反应，写出后者反应的化学方程式：_。【答案】（1）NaOH溶液(Na2CO3溶液、氨水也可)；吸收塔；4NH3+5O24NO+6H2O（2）及时分离出NH3或者增大N2的浓度；若温度过低，反应速率太慢，会导致单位时间内生成的NH3量很少；合成塔中反应并没有达到平衡（3）ab；可使HNO3在较低温度下气化，避免硝酸分解；（4）2HNO2+CO(NH2)2=CO2+2N2+3H2O【解析】试题分析：（1）设备A是氧化炉，NH3与氧气反应生成NO与水；设备B是吸收塔。（2）温度过低，反应速率会很慢，单位时间内生成的NH3会很少；为使单位时间内获得尽可能多的产品，实际生产中不可能等到反应达到平衡后再将含有NH3的混合物从合成塔中放出来，故从合成塔中出来的气体中NH3的百分含量比平衡时的含量低。（3）可向稀硝酸中加入浓硫酸或硫酸镁等具有吸水性物质，然后再进行蒸馏，CaO与硝酸反应而不能用。（4）HNO2与CO(NH2)2反应生成两种元素气体，则有HNO2+CO(NH2)2N2+CO2，由电子守恒有2HNO2+CO(NH2)22N2+CO2，由质量守恒有：2HNO2+CO(NH2)2=2N2+CO2+3H2O。8从海水中提取溴的工业流程如图：（1）以上步骤I中已获得游离态的溴，步骤又将之转变成化合态的溴，其目的是_。（2）实验室保存液溴时，通常在盛液溴的试剂瓶中加少量的水，这与液溴的_性质有关（填写序号）。A 氧化性 B 还原性 C 挥发性 D 腐蚀性 E 密度比水大（3）流程中将吹出的溴蒸气用纯碱溶液吸收时还有CO2生成，写出吸收时发生反应的离子方程式：_。（4）实验室分离溴水中的溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是_。（填序号）A 四氯化碳 B 乙醇 C 烧碱溶液 D 苯【答案】富集溴元素 CE 3Br2+3CO32=BrO3+5Br+3CO2 AD 【解析】（1）步骤I中已获得游离态的溴浓度很低，如果直接蒸馏，生产成本较高，不利于工业生产，步骤I中已获得游离态的溴，步骤II又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素，降低成本，故答案为：富集溴元素。（2）由于液溴易挥发，密度比水大，所以通常在盛液溴的试剂瓶中加少量的水，形成液封，故答案为：CE。（3）溴蒸气与纯碱溶液反应的化学方程式为3Br2+3Na2CO3= NaBrO3+5NaBr+3CO2，离子方程式为：3Br2+3CO32=BrO3+5Br+3CO2，故答案为：3Br2+3CO32=BrO3+5Br+3CO2。（4）苯、四氯化碳与水互不相溶，溴在四氯化碳和在苯中溶解度比在水中的大，故可以用作溴的萃取剂的是苯和四氯化碳，故答案为：AD。9亚硫酸钠在印染、造纸等众多行业中有着广泛的应用。研究小组用Na2CO3溶液吸收SO2制备Na2SO3。其实验流程如下：查阅资料可知，向碳酸钠溶液通入二氧化硫的过程中，溶液中有关组分的质量分数变化如下图是所示。（1）如图中的线2表示的组分为_（填化学式）（2）写出如图曲线4的反应方程式：_（3）实验时，“反应”中加入NaOH溶液的目的是_（用化学方程式表示）（4）国家标准规定产品中Na2SO3的质量分数97.0%为优等品，93.0%为一等品。为了确定实验所得产品的等级，研究小组采用了下列方法进行测定。称取2.570g产品，用蒸馏水溶解，加入足量的双氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4，再加入过量的BaCl2溶液，所得沉淀经过滤、洗涤、干燥后称重，质量为4.660g，通过计算确定产品中Na2SO3的质量分数（写出计算过程）。_【答案】NaHCO3 Na2SO3+SO2+H2O =2NaHSO3 NaHSO3NaOH=Na2SO3H2O 98.05% 【解析】向碳酸钠溶液中通入二氧化硫，发生的反应依次：2Na2CO3+SO2+H2O=2NaHCO3+Na2SO3，2NaHCO3+SO2=Na2SO3+2CO2+H2O， SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3，所以图像上对应的线1表示Na2CO3，线2表示NaHCO3，线3表示Na2SO3，线4表示NaHSO3，得到亚硫酸钠溶液蒸发浓缩、冷却结晶过滤洗涤得到Na2SO3。（1）依据反应过程和图象曲线变化可知，曲线2表示的是碳酸氢钠；（2）曲线4的反应方程式：SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3；（3）“反应II”中加入NaOH溶液的目的是和亚硫酸氢钠反应得到亚硫酸钠；（4）称取2.570g产品，用蒸馏水溶解，加入足量的双氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4，再加入过量的BaCl2溶液，所得沉淀经过过滤、洗涤、干燥后称量，质量为4.660g，为硫酸钡沉淀质量，反应为：Na2SO3+H2O2=Na2SO4+H2O，Na2SO4+BaCl2=2NaCl+BaSO4，结合硫酸钡物质的量，硫元素守恒计算。（1）依据反应过程和图象曲线变化可知，曲线2表示的组分为NaHCO3，故答案为：NaHCO3。（2）依据反应过程和图象曲线变化可知，曲线4表示的组分为NaHSO3，曲线4的反应方程式：SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3，故答案为：SO2+Na2SO3+H2O=2NaHSO3。（3）“反应II”中加入NaOH溶液的目的是和亚硫酸氢钠反应得到亚硫酸钠，反应的化学方程式为：NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O，故答案为：NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O。（4）Na2SO3+H2O2=Na2SO4+H2O，Na2SO4+BaCl2=2NaCl+BaSO4，m（BaSO4）=4.660g，n（BaSO4）=4.660g233g/mol=0.020mol，则根据硫元素守恒n（Na2SO3）=n（BaSO4）=0.020mol，m（Na2SO3）=0.020mol126 g/mol=2.520g，w（Na2SO3）=2.520g2.570g100%98.05%，故答案为：98.05%。10硼酸(H3BO3)是有重要用途的一元弱酸。请回答下列问题：(1)单质硼溶于热的浓硝酸可以生成硼酸，该反应的化学方程式为_。(2)利用铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)制硼酸，已知天然的Fe3O4不溶于酸。生产硼酸的工艺流程如下：“浸渣”主要成分的化学式为_。“净化除杂”：滤液保持一定温度，需先加H2O2溶液，然后再调节溶液的pH=5.6。温度不宜过高的原因是_。调节溶液的pH=5.6的主要目的是_。已知：KspFe(OH)3=2.610-39， KspAl(OH)3=1.310-33，已知：KspFe(OH)2=4.710-6， KspMg(OH)2=5.610-12，(3)硼酸也可以通过电解方法制备。工作原理如图所示。写出阳极的电极反应式_。a膜或b膜为阳离子交换膜的是_；阴极室溶液的浓度_(填“变大”、“不变”、“变小”)。(4)写出一定条件下硼酸与氢氧化钠溶液反应的化学方程式_。【答案】B+3HNO3H3BO3+3NO2 SiO2、Fe3O4 温度过高使H2O2分解 使Fe3+、Al3+完全形成氢氧化物沉淀 2H2O-4e-=O2+4H+ a膜 变大 NaOH+H3BO3=NaB(OH)4 【解析】（1）单质硼溶于热的浓硝酸可以生成硼酸，方程式为：B+3HNO3H3BO3+3NO2；（2）反应的原料中除了SiO2、Fe3O4之外，其余物质均可以与硫酸反应生成对应的离子，故“浸渣”主要成分为：SiO2、Fe3O4；H2O2受热易分解为水和氧气，故温度不宜过高，调节pH为5.6的目的是使Fe3+、Al3+完全形成氢氧化物沉淀，故答案为：温度过高使H2O2分解；使Fe3+、Al3+完全形成氢氧化物沉淀；（3）阳极室溶液为稀硫酸，石墨电极为惰性电极，阳极应该是溶液中的水失电子生成氧气，电极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+；溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故a膜为阳离子交换膜，阴极室发生得电子的还原反应：2H2O+2e-=H2+2OH-，有OH-生成，溶液的pH增大，故答案为：2H2O-4e-=O2+4H+；a膜；变大；（4）硼酸与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：NaOH+H3BO3=NaB(OH)411某种制取纯碱的生产流程如下图所示：完成下列填空：（1）N原子核外有_种不同运动状态的电子，它的最外层电子排布式是_；组成纯碱的元素原子半径从大到小依次为_。（2）氨水是常用氮肥，用氨水施肥时要避开高温、大风天气，原因是_。（3）用离子方程式表示碳酸钠被称为“碱”的原因_ 。（4）结合下图用溶解平衡理论解释反应II的反应原理_。（5）在向母液中通入石灰乳进行蒸氨之前，通常需要先将母液加热。若不加热，加入石灰乳容易产生沉淀堵塞管道，生成的沉淀是_。（6）上述流程中可以循环利用的物质有_，副产物是_。（7）利用化工生产遵循的一般原则分析上述纯碱生产流程，指出不足之处_（写一条）。【答案】7 2s22p3 Na C O 氨水易挥发，大风高温天气加速氨气挥发从而失去肥效 CO32- + H2O HCO3- + OH- 碳酸氢钠溶解度最小；反应I生成高浓度HCO3-，反应II加入大量Na+，造成溶液中HCO3-和Na+的离子浓度超出碳酸氢钠饱和溶液浓度，所以析出碳酸氢钠 CaCO3 CO2，NH3 CaCl2 有副产物生成，原料没有充分利用（或母液中有大量氯化钠与氯化钙一起排出，原料没有充分利用。） 【解析】（1）N原子核电荷数为7，核外有7个电子，每一个电子的运动状态都不相同，所以氮原子核外有7种不同运动状态的电子，它的最外层电子排布式是2s22p3；纯碱所含元素分别为：钠、碳、氧，电子层数越多，原子半径越大，同一周期，从左到右，原子半径减小，因此钠、碳、氧三种元素原子半径从大到小依次为Na C O；正确答案：7；2s22p3；Na C O。（2）氨水是常用氮肥，用氨水施肥时要避开高温、大风天气，原因是氨水易挥发，大风高温天气加速氨气挥发从而失去肥效；正确答案：氨水易挥发，大风高温天气加速氨气挥发从而失去肥效。（3）碳酸钠在水中发生水解，生成碳酸氢钠和氢氧化钠，离子方程式为CO32- + H2O HCO3- + OH- ；正确答案： CO32- + H2O HCO3- + OH- 。（4）根据图示，碳酸氢钠溶解度最小；反应I生成高浓度HCO3-，反应II加入大量Na+，造成溶液中HCO3-和Na+的离子浓度超出碳酸氢钠饱和溶液浓度，所以析出碳酸氢钠；正确答案：碳酸氢钠溶解度最小；反应I生成高浓度HCO3-，反应II加入大量Na+，造成溶液中HCO3-和Na+的离子浓度超出碳酸氢钠饱和溶液浓度，所以析出碳酸氢钠。（5）母液中含有氯化铵和极少量的碳酸氢钠， 碳酸氢钠溶液与石灰乳反应生成碳酸钙沉淀，易堵塞管道，正确答案：CaCO3。（6）上述流程中，氨气、二氧化碳既是反应物，也是生成物，因此在整个流程中可以循环利用；整个反应中氢氧化钙与氯化铵反应生成了氨气和氯化钙副产物；正确答案：CO2，NH3 ；CaCl2。（7）利用化工生产遵循的一般原则分析上述纯碱生产流程，其不足之处是有副产物生成，原料没有充分利用（或母液中有大量氯化钠与氯化钙一起排出，原料没有充分利用）；正确答案：有副产物生成，原料没有充分利用（或母液中有大量氯化钠与氯化钙一起排出，原料没有充分利用）。12纯碱(Na2CO3)在生产生活中具有广泛的用途。以下是实验室模拟制碱原理制取Na2CO3的流程图。已知：向饱和食盐水中通入NH3、CO2后发生的反应为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。回答以下问题：（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca2、Mg2、SO42等。精制除杂的步骤顺序是a_b(填字母编号)。a.粗盐溶解，滤去沉渣 b加入盐酸调pH c加入Ba(OH)2溶液d加入Na2CO3溶液 e过滤（2）向饱和食盐水中先通入_，后通入_制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案请回答下列有关问题：方案一：把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、称量、计算。（3）洗涤沉淀的具体操作是_。方案二：利用下图所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数（铁架台、铁夹等在图中均已略去）。实验步骤如下： 按图连接装置，并检查气密性；准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为33.4g；准确称得6g纯碱样品放入容器b中；打开分液漏斗a的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为35.6g。（4）装置A中试剂X应选用_。（5）根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为_（结果保留小数点后一位）。【答案】cdeNH3CO2加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复23次NaOH溶液88.3%【解析】（1）Ca2用碳酸钠除去，Mg2用OH除去，SO42用Ba2除去，最后加入盐酸酸化。但由于过量的Ba2要用碳酸钠来除，所以碳酸钠必需放在最后加入，所以正确的操作顺序是acdeb，故答案为：c、d、e；（2）由于NH3易溶于水，CO2在水中的溶解度不大，所以先通入氨气有利于吸收溶解度不大的CO2，故答案为：NH3、CO2；（3）洗涤沉淀的操作是沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复操作2-3次；故答案为：加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复23次；（4）装置A中试剂X的主要作用是除去空气中的二氧化碳，可选用NaOH溶液来除去，故答案为：NaOH溶液；（5）反应中放出二氧化碳气体的质量m(CO2)=35.6g-33.4g=2.2g，n(CO2)=2.2g44g/mol=0.05mol，根据方程式：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+ CO2可知n(Na2CO3)= n(CO2)=0.05mol，则m(Na2CO3)= 0.05mol106g/mol=5.3g，所以纯碱样品Na2CO3的质量分数=(5.3g6g）100%88.3%，故答案为：88.3%。13氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下图所示：其中NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学反应方程式表示其原因：_。(2)图示的变化中，属于氧化还原反应的是_。(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl4水解的化学反应方程式为_。(4)在反应中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为_。(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式_。【答案】SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiCl43H2O=4HClH2SiO3Si3N43SiCl42N26H2Si3N412HCl【解析】（1）石英砂的主要成分是二氧化硅，二氧化硅与强碱氢氧化钠溶液反应生成可溶性硅酸钠和水，反应的化学方程式为SiO22NaOHNa2SiO3H2O；（2）石英砂到粗硅，硅元素化合价降低，属于氧化还原反应；粗硅与氯气反应生成四氯化硅，硅元素化合价升高，属于氧化还原反应；四氯化硅精馏属于物理变化；四氯化硅与氨气反应，不存在化合价的变化，不是氧化还原反应；Si(NH2)4高温生成氮化硅，没有化合价的变化，不是氧化还原反应；答案为；（3）SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，说明有氯化氢产生，反应的方程式为SiCl43H2O4HClH2SiO3；（4）3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol 氮化硅粉末和8 mol A气体，结合原子守恒判断A是氨气，即3Si(NH2)4Si3N4+8NH3，所以氮化硅的化学式为Si3N4；（5）A是氨气，则B和C是氮气和氢气，则根据原子守恒可知SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式为3SiCl42N26H2Si3N412HCl。14晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法。请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有_(填反应代号)。(2)写出反应的化学方程式_。(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 3731 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是_。(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是_(填化学式)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是_(填化学式)。(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为_。【答案】SiHCl3H2Si3HClSiO2Na2CO3Na2SiO3CO2CO2CO2和HClCOH2O(g) CO2H2CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O【解析】（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；（2）反应是SiHCl3被氢气还原得到硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiHCl3H2Si3HCl；（3）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠，反应方程式为SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2；（4）A、B、C分别为CO、