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文档简介
专题突破训练(一)化学工艺流程试题的突破方略1(2016全国卷,t26节选)过氧化钙微溶于水,溶于酸,可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题:过氧化钙的制备caco3滤液 过滤,白色结晶(1)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈_性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(2)步骤中反应的化学方程式为_,该反应需要在冰浴下进行,原因是_。(3)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是_。(4)制备过氧化钙的另一种方法是:将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_,产品的缺点是_。【解析】(1)步骤中逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,该固体为caco3,溶液中含有cacl2,由于溶解了生成的co2,溶液呈弱酸性。将溶液煮沸,可排出溶解的co2,防止与后续加入的氨水及生成的cao2反应。(2)滤液中含有cacl2,加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应,经过滤得到白色晶体(cao2),结合元素守恒推知步骤中反应还生成nh4cl和h2o,化学方程式为cacl22nh3h2oh2o26h2o=cao28h2o2nh4cl或cacl22nh3h2oh2o2=cao22nh4cl2h2o。h2o2不稳定,受热易分解生成h2o和o2,故该反应在冰浴条件下进行,其目的是防止h2o2受热分解。(3)过氧化钙微溶于水,能溶于酸,白色结晶(cao2)可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。(4)将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。与第一种方法相比,其优点是工艺简单、操作方便;产品的缺点是纯度较低。【答案】(1)酸除去溶液中的co2(2)cacl22nh3h2oh2o26h2o=cao28h2o2nh4cl或cacl22nh3h2oh2o2=cao22nh4cl2h2o温度过高时双氧水易分解(3)去除结晶表面水分(4)工艺简单、操作方便纯度较低2(2018长郡中学学生选拔考试)某工厂对工业污泥中的铬元素回收与再利用的工艺如图(已知硫酸浸取液中的金属离子主要是cr3,其次是少量的fe2、fe3、al3、ca2、mg2):部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的ph如表所示:阳离子fe3fe2mg2al3cr3开始沉淀时的ph1.97沉淀完全时的ph3.2911.189(9溶解)(1)实验室用98%(密度为1.84 gcm3)的浓硫酸配制200 ml 4.8 moll1的硫酸溶液,配制时需要量取98%的浓硫酸的体积为_ml(保留小数点后一位小数),所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外,还需_。(2)过滤操作时,需要对沉淀进行洗涤,洗涤沉淀的方法是_。(3)加入h2o2的作用一方面是氧化3价cr使之转变成6价cr(cro或cr2o),以便于与杂质离子分离;另一方面是_。(用离子方程式表示)(4)调节溶液的ph8除去的杂质离子是_。(5)钠离子交换树脂的原理为mnnnarmrnnna,被交换的杂质离子是_。(6)通so2气体时,还原过程发生以下反应(填写缺项物质并配平):_na2cr2o7_so2_=_cr(oh)(h2o)5so4_na2so4。【解析】(1)由于实验室中没有200 ml的容量瓶,故配制200 ml 4.8 moll1的硫酸溶液时需要用250 ml的容量瓶,根据题中数据可求出浓硫酸的物质的量浓度为 moll118.4 moll1,设配制该硫酸溶液时需要量取的浓硫酸的体积为v,则18.4 moll1v4.8 moll1250 ml,解得v65.2 ml。(3)加入h2o2不仅能氧化cr3,还能将fe2氧化成fe3:2fe2h2o22h=2fe32h2o。(4)根据表格中数据可知当调节溶液的ph8时,al3和fe3均完全转化成沉淀除去。(5)根据硫酸浸取液中含有cr3、fe2、fe3、al3、ca2、mg2及题给流程图可知,被交换的杂质离子应为ca2和mg2。(6)根据得失电子守恒和原子守恒可配平该反应的化学方程式。【答案】(1)65.2250 ml容量瓶、胶头滴管(2)沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水,至刚好浸没沉淀物,等蒸馏水自然流尽后,再重复操作23次(3)2fe2h2o22h=2fe32h2o(4)fe3、al3(5)ca2、mg2(6)1311h2o213氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有fe2、mn2、ni2等杂质的流程如下:提示:在本实验条件下,ni2不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是mno2。回答下列问题:(1)反应中除掉的杂质离子是 _,发生反应的离子方程式为_;在加高锰酸钾溶液前,若ph较低,对除杂的影响是_。(2)反应的反应类型为_,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有_。(3)反应形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。(4)反应中产物的成分可能是znco3xzn(oh)2。取干燥后的滤饼11.2 g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于_。【解析】从分析整个流程图入手,明确每步发生的反应,从而解决相关问题。(1)在反应中,通过调节溶液的ph,高锰酸钾能将溶液中的fe2氧化为fe3,将mn2氧化为mno2而除去;若开始溶液的ph过低,fe2、mn2将很难生成沉淀而除去。(2)第一次过滤后的滤液中含有的阳离子有zn2、ni2、h等,加入锌后可将ni置换出来,故滤渣中还含有金属镍。(3)反应生成的沉淀为znco3,同时生成na2so4,若沉淀未洗涤干净,洗涤液中应含有so和na,故只要对洗涤液中是否含有so进行检验即可。(4)煅烧过程中znco3、zn(oh)2均发生分解反应生成zno,根据关系式znco3xzn(oh)2(x1)zno,可得,故x1。【答案】(1)fe2和mn2mno3fe27h2o=3fe(oh)3mno25h,2mno3mn22h2o=5mno24h铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质(2)置换反应镍(3)取少量水洗液于试管中,滴入12滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净(4)14合成氨是将空气变成“面包”的反应。某合成氨厂为了综合利用另一生产过程中的副产品caso4,设计了以下制备(nh4)2so4的工艺流程:(1)煤的气化是生产合成氨原料气的重要方法,若a g焦炭与足量水蒸气反应,放出q kj的热量,则该反应的热化学方程式为_。(2)合成氨反应为n2(g)3h2(g) 2nh3(g)h0。在实际生产中,为了提高氢气的转化率而采取的措施是_(填序号)。a降低温度b升高温度c增大压强d减小压强e及时移出氨(3)沉淀池中生成了碳酸钙,该反应能够发生的原因是_。(4)提纯滤液以获得(nh4)2so4晶体,必要的操作步骤是_(填序号)。a萃取b蒸发浓缩c冷却结晶d蒸馏(5)该生产过程中可以循环使用的物质x是_(填化学式)。【解析】(1)a g焦炭与足量水蒸气反应,放出q kj的热量,则12 g焦炭完全反应放出的热量是 kj。(2)提高氢气的转化率即要使平衡正向移动,该反应是气体体积减小的放热反应,则增大压强可以提高氢气的转化率,移去生成物也可以,但不能降低温度,因为实际生产中要考虑催化剂的催化效果。(3)nh3和co2通入溶液中可以生成(nh4)2co3,而caso4微溶,caco3难溶,所以caso4可转化为caco3。(4)(nh4)2so4易溶于水,从其盐溶液中分离出(nh4)2so4的方法是蒸发结晶。(5)沉淀池中的caco3经过高温煅烧后得到生石灰和co2,co2可循环使用。【答案】(1)c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h kjmol1(2)ce(3)生成的caco3溶解度小于caso4,有利于反应向正反应方向进行 (4)bc(5)co25过氧化钙(cao2)难溶于水,常温下稳定,在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气,因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多领域。如图所示是以大理石(主要杂质是氧化铁)为原料制取过氧化钙(cao2)的流程。生成氢氧化物的ph:难溶电解质溶度积ksp开始沉淀时ph沉淀完全时phfe(oh)21.3010337.69.6fe(oh)32.6410391.53.2请回答下列问题: 【导学号:97500062】(1)操作应包括下列操作中的_(填字母)。a溶解b过滤c蒸馏d分液e蒸发结晶(2)用氨水调节ph至89的目的:_。(3)若测得滤液c中c(co)103 moll1,则ca2_(填“是”或“否”)沉淀完全。已知c(ca2)105 moll1可视为沉淀完全;ksp(caco3)4.96109(4)操作是在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应,写出该反应的化学方程式:_;一段时间后,再加入氢氧化钠溶液,当调节溶液ph至911才出现大量沉淀,用简要的文字解释需用氢氧化钠调节ph至911的原因:_。【解析】(1)操作加盐酸溶解碳酸钙,最后蒸发结晶得到纯净的cacl22h2o晶体。(2)在滤液a中加氨水,调节ph至89的目的是使fe3全部转化为fe(oh)3沉淀。(3)根据碳酸钙的溶度积表达式:ksp(caco3)c(ca2)c(co),c(ca2) moll14.96106 moll1105 moll1,认为ca2沉淀完全。(4)在无水cacl2中加入h2o2,生成cao2,反应的化学方程式为cacl2h2o2cao22hcl。反应一段时间后加入naoh调节溶液ph至911,目的是使反应向右移动,从而生成cao2沉淀。【答案】(1)ae(2)除去fe3(3)是(4)cacl2h2o2cao22hcl加入naoh溶液使上述反应向正反应方向移动,有利于cao2沉淀的生成6(2017济宁二模)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池,其构造如图所示。碱性锌锰电池构造放电时总反应为zn2h2o2mno2=zn(oh)22mnooh。从废旧碱性锌锰电池中回收zn和mno2的工艺如下:回答下列问题:(1)“还原焙烧”过程中,高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中mnooh、mno2被还原成mno),主要原因是“粉料”中含有_。(2)“净化”是为了除去浸出液中的fe2,方法是:加入_(填化学式)溶液将fe2氧化为fe3,再调节ph使fe3完全沉淀。已知浸出液中mn2、zn2的浓度约为0.1 moll1,根据下列数据计算,调节ph的合理范围是_至_。化合物mn(oh)2zn(oh)2fe(oh)3ksp近似值101310171038(离子浓度小于1105 moll1即为沉淀完全)(3)“电解”时,阳极的电极反应式为_。本工艺中应循环利用的物质是_(填化学式)。(4)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤,滤液的主要成分是zncl2和mncl2。“粉料”中的mnooh与盐酸反应的化学方程式为_。(5)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5a(相当于每秒通过5106 mol电子),连续工作80min即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为6 g,则电池失效时仍有_%的金属锌未参加反应。【解析】(1)粉料中含有碳,碳具有还原性。(2)根据fe2被氧化为fe3,且不引入杂质,可加入具有氧化性的h2o2溶液。设fe3沉淀完全所需的oh浓度为x mol/l,则x3110511038,x1011,故c(h)103 mol/l,ph3,设zn2开始沉淀的c(oh)为y mol/l,则y20.11017,y108,故c(h)106 mol/l,ph6。(3)电解时mn2mno2,zn2zn,同时生成h。(4)mnooh与盐酸反应类似mno2与盐酸的反应,配平即可。(5)80分钟电路中通过的电子:80605106 mol0.024 mol,故100%13%,故仍有113%87%未参加反应。【答案】(1)c(2)h2o236(3)mn22e2h2o=mno24hh2so4(4)2mnooh6hclcl22mncl24h2o(5)877锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(licoo2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6cxlixe=lixc6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属原料(部分条件未给出)。回答下列问题:(1)licoo2中,co元素的化合价为_。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。(3)“酸浸”一般在80 下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_;可用盐酸代替h2so4和h2o2的混合液,但缺点是_。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 _。(5)充放电过程中,发生licoo2与li1xcoo2之间的转化,写出放电时电池反应方程式_。(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是_。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有_(填化学式)。【解析】从工艺流程入手,结合元素化合物性质、氧化还原反应原理分析解答问题。(1)licoo2中li为1价,o为2价,故co元素的化合价为3价。(2)正极碱浸过程中,导电剂中al箔与naoh溶液反应,离子方程式为2al2oh2h2o=2alo3h2。(3)由流程知:正极碱浸过滤滤渣,反应物licoo2加入h2so4、h2o2后,产物有li2so4、coso4,分析该反应知co由32(coso4中co显2价),化合价降低,则只能是h2o2中o元素化合价升高生成o2。配平(电子守恒、原子守恒)该化学方程式得:2licoo23h2so4h2o2li
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