高考化实验工业流程专题.doc

化学工业流程实验【工业流程分离实验】1、柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：请根据以上流程，回答相关问题：（1）操作需要的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、_。（2）操作的名称： 。（3）对上述操作后的无色溶液进行除杂提纯，甲同学提出新的方案。其方案如下：【设计除杂过程】（i）若在操作结束后发现溶液E略有浑浊，应采取的措施 ；（ii）试剂X是 （填化学式）。【获取纯净氯化钾】（）对溶液E加热并不断滴加l mol L一1的盐酸溶液，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=5时停止加盐酸，得到溶液F。（）将溶液F倒入 （填仪器名称）中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到 ，停止加热。【问题讨论】（）进行操作前，需先加热，使沉淀颗粒增大，便于过滤；该操作中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽，根据提供的数据计算，此时悬浊液D中Mg2+物质的量浓度 mol/L。（已知Ksp(MgCO3)= 3.510一5 KspMg（OH）2= 1.610一11）2、海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg（以MgCl2形式存在）和Br2（以NaBr的形式存在）及综合利用的生产流程简图： 请回答：（1）Mg(OH)2中加入盐酸中，要获得MgCl26H2O晶体，需要进行的实验操作依次为 ；（2）目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是 ；A精制饱和食盐水进入阳极室 B纯水（加少量NaOH）进入阴极室C阴极产物为氢氧化钠和氢气 D电解槽的阳极用金属铁网制成（3）母液中常含有MgCl2、NaCl、MgSO4、KCl等，可进一步加工制得一些重要的产品。若将母液加热升温到60以上，随着水分的蒸发，会逐渐析出晶体，此晶体的主要成分是 ；过滤上述晶体后，将滤液降温到30以下，又逐渐析出晶体，用一定量的冷水洗涤该晶体，最后可得到比较纯净的 晶体。3、海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的100多种元素，在海水中可以找到80多种。海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。回答下列问题： 蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，但由于使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大。为克服蒸馏法海水淡化的缺陷，请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进建议 。 使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式 。 空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）： 反应的离子方程式为 ； 从反应后的溶液中分离出单质溴的方法是 。 苦卤中含有较多的NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4等物质。用沉淀法测定苦卤中MgCl2的含量（g/L），测定过程中应获取的数据有 ；【1】（1） 漏斗 （2） 蒸馏（3） () 更换滤纸，重新过滤； () K2CO3 () 蒸发皿；出现较多晶体，剩余较少水时() 1.610一7mol/L【2】（1）蒸发、冷却结晶、过滤（2）D（3）MgSO4、NaCl；KCl【3】 充分利用潮汐能、风能、太阳能等海边富有的洁净能源 CH2CHCOONa SO2Br22H2O4H2BrSO42 蒸馏 苦卤样品的体积、加入NaOH溶液后生成的Mg(OH)2的质量、加入BaCl2溶液后生成的BaSO4的质量4、明矾石的主要成分是K2SO4Al2(SO4)32Al 2O36H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：（1）“焙烧”过程中反应的化学方程式为2Al2(SO4)33S 2Al 2O3 _；该反应的氧化剂是_；该反应中被氧化的元素与被还原的元素的质量比是 。（2）“溶解”时反应的离子方程式为_。（3）“调节pH后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀，证明已洗涤干净的实验操作和现象是_。（4）“母液”中可回收的物质是_。（5）工业上常用氢氧化铝脱水后的产物X熔融电解冶炼金属铝，则该反应的化学方程式为。5、为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下图所示实验方案，用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体（FeSO47H2O）和胆矾晶体。 请回答：（1）步骤I、II、III中均需进行的实验操作是 。（2）溶液D中的离子主要有 ；试剂X是 。（3）进行步骤II时，该小组用右图装置及试剂将制得的CO2通入溶液A中，一段时间后，观察到烧杯中产生的Al(OH)3沉淀逐渐减少，其原因是 （用离子方程式表示）；为了避免Al(OH)3沉淀减少，根据右图所示，改进的措施是 。（4）从氧化还原反应和环保角度考虑，用F制备CuSO4时需要氧气和硫酸共同参与，对应的化学方程式是 。6、业炼铝是用铝土矿（主要成分是Al2O3，还有少量的Fe2O3、SiO2）提取冶炼铝的主要原料氧化铝，然后进行电解。工艺流程如下图：（1）滤液1中要加入稍过量的原料B，原料B的化学式是 。写出步骤有关反应的离子方 、 。（2）如果省去步骤，即溶解铝土矿从直接加入原料B开始，则最终会对氧化铝的生成有什么影响？ 。（3）步骤是在铝电解槽中进行，电解槽的两极材料均用石墨，其中 极的材料随反应的进行需要不断补充，为什么？ （4）铝粉与三氧化二铁粉末在引燃剂作用下常用来焊接钢轨，主要是利用了该反应，而且该反应焊接速度快、设备简易，适于野外作业。【4】（1）9SO2（2分） Al2(SO4)3（2分） 12（1分）（2）Al2O32OH2AlO2H2O（2分）（3）取最后一次洗涤的滤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净。（2分）（4）K2SO4 Na2SO4 （各2分） （5）2Al2O3 (熔融) 4Al+3O2(2分，不写冰晶石也给分)【5】（1）过滤 （2）； 稀硫酸（3）； 在装置I、II之间增加一个盛有饱和溶液的洗气瓶（4）【6】（1）NaOH （1分） Al3+4OH=AlO2+2H2O （1分） Fe3+3OH=Fe(OH)3（1分） （2）用NaOH溶液直接溶解将导致SiO2生成NaSiO3，通CO2后生成硅酸和氢氧化铝沉淀，从而加热后生成氧化铝中含有杂质二氧化硅。（2分）（3）阳（1分） 阳极生成的氧气会与石墨反应生成CO2而消耗，因此需要不断补充（2分） （4）放出大量的热（1分）7、二氧化锰是制造锌锰干电池的基本原料，普通锌锰干电池的电池反应式为：2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯度二氧化锰的流程如下（软锰矿中所有金属元素在酸性条件下均以阳离子形式存在）：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.24%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH及部分硫化物的Ksp（均为25时）见下表，回答下列问题：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2pH5.23.29.710.46.78.0沉淀物CuSZnSMnSFeSKsp8.510451.210231.410153.71014（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要化学方程式为： 。（2）滤渣A的主要成分为 。（3）加入MnS的目的是除去 杂质。（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应式为 。（5）从废旧碱性锌锰电池中可回收利用的物质有 （写两种）8、七水硫酸镁（MgSO47H2O）在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣一硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有其他杂质（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH沉淀物Al（OH）3Fe（OH）3Fe（OH）2Mn（OH）2Mg（OH）2pH值5.23.29.710.411.2表2 两种盐的溶解度（单位为g100g水）温度 / 1030405060CaSO40.190.210.210.200.19MgSO47H2O30.935.540.845.6/硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH56，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反应的离子反应方程式为 。加热煮沸的主要目的是_ 。（2）沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有 （填化学式）等物质。（3）检验过滤后的滤液中是否含有Fe3的实验方法是 ；（4）沉淀C的化学式是 。过滤II需趁热过滤的理由是 9、胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。有人设计了如下流程：pH值控制可参考下列数据物 质开始沉淀时的pH值完全沉淀时的pH值氢氧化铁2.73.7氢氧化亚铁7.69.6氢氧化铜5.26.4请根据上述流程回答下列问题：（1）A物质可选用_（填字母）。a稀H2SO4 b浓H2SO4/ D c浓FeCl3溶液 d浓HNO3 （2）I中加H2O2的目的_。（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是_；其优点是_。（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为_。（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了_。（6）V到VI的操作是 （7）某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是_。如何改进_。【7】1）MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O（2）Fe(OH)3、Al(OH)3 。（3）Cu2+、Zn2+。（4）MnO2+H2O+e=MnOOH+OH。（5）锌、二氧化锰。【8】（1）Mn2+ClOH2OMnO22HCl促进Al3、Fe3水解及Mn2氧化成MnO2（2）Fe（OH）3 Al（OH）3（3）取过滤II后的滤液12 ml于试管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液不显红色，证明滤液中无Fe3（4）CaSO42H2O或CaSO4 以防MgSO4在温度低时结晶析出。【9】（1）b； （2）将亚铁离子氧化为铁离子； （3）中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀；不引入新的杂质； （4）Fe3+3H2O=Fe（OH）3+3H+；（条件：加热） （5）抑制Cu2+的水解 （6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤（7） 产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气。【10】二次合金中含有金、银、铂、钯等贵重金属，实验室以二次合金为原料提取金、银、铂、钯等贵重金属的步骤如下，试回答下列问题：（1）浓硫酸浸煮过程中产生尾气的主要成分是 （填写代号，下同），欲对该气体进行检验，最好的试剂是 ；A.H2 B.SO2 C.灼热的氧化铜粉末 D.品红试剂（2）操作的实验名称是 ，完成该实验需要的玻璃仪器有 （填写仪器名称）；（3）实验室制备的Cl2中混有水蒸气和HCl杂质，甲同学设计了如下图所示的实验装置来证明水蒸气和HCl杂质的存在，请根据甲同学的设计意图完成下列有关问题。各实验装置的接口顺序为：b接 ， 接 ， 接a；装置C的作用是 ；乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能证明最终通入AgNO3溶液中的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入AgNO3溶液的气体只有一种，乙同学提出在某两个装置之间再加装置E。你认为装置E应加在 之间（填装置序号），并且在广口瓶中放入 （填写所用试剂或用品名称）。【11】以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1）反应I前需在溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的。A.锌粉 B.铁屑 C.KI溶液 D.（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(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为 。【12】钨是高熔点金属，工业上用黑钨铁矿(Fe,Mn)WO4冶炼金属钨有多种方法，同时还可制得副产品高锰酸钾。已知WO3是钨的稳定氧化物，它不溶于水也不溶于酸，可用钨酸(H2WO4，黄色，不溶于水)或某些钨酸盐分解制得。其主要的工艺流程如下：请根据图示及所学知识回答下列问题：(1)写出反应的化学方程式： 。(2)写出反应的离子方程式： 。(3)方法二制WO3的过程中，需洗涤CaWO4，如何检验CaWO4已洗涤干净： 。(4)整个工艺流程所涉及的物质中，属于酸性氧化物的有 。(5)写出反应中阳极反应的电极反应式： 。【13】新型净水剂高铁酸钾（K2FeO4）为暗紫色固体，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定。工业上制备K2FeO4的常用方法有两种。 方法：次氯酸盐氧化法。工艺流程如下图所示。 写出“氧化”过程中反应的离子方程式： 。写出“转化”过程中发生反应的化学方程式为 。上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用 溶解，然后 。方法：电解法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH。【10】（1）B(1分) D（1分）（2）过滤（1分） 普通漏斗、玻璃棒、烧杯（1分）（3）b接e，f接d，c接a或b接f，e接d，c接a（3分）吸收Cl2(1分)AC(1分）湿润的KI淀粉试纸（或润湿的有色布条）（1分）【11】（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）2SO42- -2e2S2O82-【12】1)2Al+WO3 Al2O3+W (2)3MnO42-+2CO22MnO4-+MnO2+2CO32-(3) 取最后一次洗涤液少量于试管中，滴入几滴AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则说明沉淀已洗涤干净 (4)WO3、CO2 (5)MnO42-e-MnO4-【13】（1）2Fe3+10OH +3ClO =2FeO42+3Cl+5H2O（2分）（2）Na2FeO4+2KOHK2FeO4+2NaOH（2分）（3）稀KOH溶液（2分），然后加入饱和KOH溶液，冷却结晶。（2分）（4）Fe+8OH-6e-= FeO42-+4H2O （2分）【仪器连接实验】1、请利用下列装置及试剂组装一套装置。 其流程是，先制取纯净干燥的Cl2（不收集），后试验干燥的Cl2和潮湿的Cl2有无漂白性。（1）按气体从左向右流向将各装置依次连接起来（填字母序号）： a接_ _ 接 _接_接_ _ 接h 。（2）烧瓶中发生反应的化学方程式是 。（3）E装置的作用是 ，F装置的作用是 。（4）C瓶中的现象是 ，B瓶中的现象是 。以上事实说明起漂白作用的物质是 。2、某化学兴趣小组为了探究常温下某非金属氧化物形成的未知气体的成分。该小组成员将气体通入澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊，持续通入发现浑浊又变澄清，由此该小组成员对气体的成分提出猜想。【提出猜想】猜想1：_，猜想2：_，猜想3：_。为了验证猜想，该小组设计实验加以探究：【实验探究】该小组同学按如图所示装置，将气体从a端通入，则：(1) B中可以装下列_试剂(填编号)。ANaCl溶液 BKMnO4溶液 C盐酸 D澄清石灰水 ENaHCO3 溶液 F碘水(2) A中品红溶液的作用是：_。(3) D中澄清石灰水的作用是：_。通过该实验，该小组同学观察到以下三个实验现象：A中品红溶液褪色C中品红溶液不褪色 D中澄清石灰水变浑浊【得出结论】(4) 由上述现象该小组同学确认该气体的成分为：_。(5) 请写出SO2与氯水发生反应的离子方程式：_。3、某研究小组在查阅资料中发现，常温下氯气可以氧化氨气获得氮气。该小组由此设计出制取氮气的思路，设计装置图如下。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。请回答下列问题：（1）装置A中的烧瓶内固体不可以选用_（填序号）。A生石灰 B碱石灰 C五氧化二磷 D烧碱（2）装置F发生反应的离子方程式是_。（3）B装置的作用_；E装置的作用_。（4）写出制取N2的化学方程式_；反应生成0.5mol N2，转移的电子是_mol。4、请用下图的装置设计一个实验，以测定SO2转化为SO3的转化率。（1）这些装置的连接顺序（按气体从左到右的方向）是_。（填各接口的编号）（2）实验时甲仪器的作用与原理是_。（3）从乙处均匀通入O2，为使SO2有较高的转化率，实验时处滴入浓硫酸与处加热催化剂的先后顺序是_。（4）处观察到的现象是_。（5）在处用大火加热烧瓶时SO2的转化率会_。（填“填大”“不变”或“减小”）（6）用n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得处增重 m g，则本实验中SO2的转化率为_。5、不同浓度的硫酸与锌反应时，硫酸可以被还原为SO2，也可被还原为氢气。为了验证这一事实，某同学拟用如图K162所示装置进行实验(实验时压强为101 kPa，温度为0 )。图K162(1)若在烧瓶中放入1.30 g锌粒，与c mol/L H2SO4反应，为保证实验结论的可靠，量气管的适宜规格是_。A200 mLB400 mLC500 mL(2)若1.30 g锌粒完全溶解，氢氧化钠洗气瓶增重1.28 g，则圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为_。(3)若烧瓶中投入a g锌且完全反应，氢氧化钠洗气瓶增重b g，量气瓶中收集到V mL气体，则有：a g65 gmol1b g64 gmol1V mL/22400 mLmol1，依据的原理是_。(4)若在烧瓶中投入d g锌，加入一定量的c mol/L浓硫酸V L，充分反应后锌有剩余，测得氢氧化钠洗气瓶增重m g，则整个实验过程产生的气体中，n(H2)/n(SO2)_(用含字母的代数式表示)。若撤走盛有无水氯化钙的U形管，n(H2)/n(SO2)的数值将_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(5)反应结束后，为了准确地测量气体体积，量气管在读数时应注意：_；_；_。6、工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx（NO和NO2的混合物，假设不含N2O4），对生态环境和人类健康带来较大的威胁。 （1）工业上可用氨催化吸收法处理NOx ，反应原理如下： 4xNH3 +6 NOx （2x + 3）N2 + 6xH2O 某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如下： 装置A中发生反应的化学方程式为 。 装置D中碱石灰的作用是 。 （2）工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx 。 已知： NO不能与Na2CO3溶液反应，。 NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2 （I） 2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + NaNO3 + CO2 （II） 当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，x的值不可能是 （填字母）。 A1.3 B1.6 C1.8 将1mol NOx 通入Na2CO3溶液中，被完全吸收时，溶液中生成的NO3、NO2两种离子的物质的量随x变化关系如图所示： 图中线段a表示 离子随x值变化的关系；若用溶质质量分数为21.2%的 Na2CO3溶液吸收，则需要Na2CO3溶液至少 g。 用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx，每产生22.4L（标准状况）CO2（全部逸出）时，吸收液质量就增加44g，则NOx中的x值为 。 （3） 氨催化吸收法和Na2CO3溶液吸收法处理NOx尾气共同的优点是 。7、某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl36H2O晶体。（图中夹持及尾气处理装置均已略去） 装置B中发生反应的化学方程式是 。 装置E中的现象是 。 停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。将滤液分成两份，分别检验滤液中的金属阳离子。检验Fe3所用试剂为 ，检验Fe2所用试剂为 。 该小组学生利用上述滤液制取FeCl36H2O晶体，设计流程如下： 步骤一中通入足量Cl2发生反应的离子方程式为 。 步骤二从FeCl3稀溶液中得到FeCl36H2O晶体的主要操作如下（均在HCl气氛中进行）： 蒸发、浓缩 冷却、结晶