2014年福建省高考总复习专项训练——化学工业流程.doc

.2014年高考总复习专项训练化学工业流程酒不治秃 整理1明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：酒不治秃 整理根据上述图示，完成下列填空： (1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水（每升含有39.00g氨）需要取浓氨水（每升含有250g氨）_mL，用规格为_mL量筒量取。(2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量的NH4。检验NH4的方法是_。(3）写出沉淀物中所有物质的化学式_。(4）滤液的成分是水和_。(5）为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量_溶液，产生白色沉淀。_、_、干燥(填实验操作名称)。冷却、称重。(6）若试样为mg，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为：_（用含有m、n的代数式表示）。【答案】(1)78；100（2分） (2)取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。（3分） (3)Al(OH)3；Al2O3；Fe2O3（3分）(4)K2SO4；(NH4)2SO4（2分） (5)BaCl2（其他合理答案也给分）；过滤；洗涤；（3分） (6)mol（2分）2钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（1）酸溶过程中会产生CO2、硫酸钡、硅酸。二氧化碳与水作用形成的碳酸在水中的电离常数Ka1=4.2107，Ka2=5.61011；次氯酸在水中的电离常数Ka=4.7108。写出向“84消毒液”(主要成分为氯化钠和次氯酸钠)中通入二氧化碳发生反应的离子方程式 ；硫酸钡是重晶石的主要成分。工业上可以用碳来对重晶石进行处理得到BaS，最终转化成BaCl2。已知：BaSO4（s）+4C（s）4CO（s）+ BaS（s） H=571.2KJ/mol BaSO4（s）+2C（s）2CO2（s）+ BaS（s） H=226.2KJ/mol则：C和CO2在高温下反应的热化学方程式为： （2） 酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为 。（3）酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸的原因是 。（4）该厂结合本厂实际，选用的X为 （填化学式）；中和使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和引起的溶液体积变化可忽略）。（5）上述流程中洗涤的目的是 。【答案】24（14分）（1）ClO+ CO2 + H2O =HClO+ HCO3（2分） C（s）+CO2（g）= CO（g） H=+172.5KJ/mol（2分） （2）Ba（FeO2）2+8HNO3=Ba（NO3）2+2Fe（NO3）3+4H2O（2分）(3)防止反应速度过快 浓HNO3 易挥发、分解（2分） (4)BaCO3 （2分） Fe3+、 H+（2分） (5)减少可溶性钡盐对环境的污染（2分）3为解决大气中CO2的含量增大的问题，某科学家提出“绿色自由”构想：把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。“绿色自由”构想的部分技术流程如下：甲醇高温水蒸气N2、O2H2溶液废气气吸收池（盛有饱和K2CO3）溶液的吸收池分解池合成塔（2105Pa、300、催化剂）铬锌触媒）（1）吸收池中主要反应的离子方程式为 ，该过程中反应液的pH （填“增大”、 “减小”或“不变”）。（2）合成塔中反应的化学方程式为 ；H”、“（1分）0.08 molL1min1（2分，单位错0分）； a（2分）11高铁酸钾是一种高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为： 在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO43NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH2Na2FeO4+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4：Na2FeO4 + 2KOHK2FeO4 + 2NaOH主要的生产流程如下：（1）写出反应的离子方程式 （2）流程图中“转化”（反应）是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4） Ksp（Na2FeO4）（填“”或“”或“”）。（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。 工业生产中最佳温度为 ，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。 若Fe(NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式： 酒不治秃 整理（4）K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO42- + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8OH- + 3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用 溶液（填序号）。AH2O BCH3COONa、异丙醇CNH4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇来源:Zxxk.Com【答案】24. （15分）（1）Cl2 + 2OH-=Cl- + ClO- + H2O （3分）（2） （2分）（3） 26 6 : 5 （各2分，共4分） 2FeO42- + Fe3+ + 8OH- = 3FeO43- + 4H2O （3分）（4）B （3分）24（15分）某科研小组设计出利用工业废酸（10%H2SO4）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。过量Fe海绵铜Fe(OH)3试剂甲氨水溶液乙NH4HCO3、氨水工业废酸矿渣氧化铜锌矿堆浸过滤除铁沉淀Zn2焙烧活性ZnOZn2(OH)2CO3过量Fe海绵铜Fe(OH)3试剂甲氨水乙溶液NH4HCO3和氨水工业废酸矿渣氧化铜锌矿堆浸过滤除铁 沉淀Zn2焙烧活性ZnOZn2(OH)2CO3已知：298K时各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe263497Fe314832Zn26280请回答下列问题： （1）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，这是由于相同温度下：Ksp（CuS） Ksp（ZnS）（选填“”“”或“”）。 （2）你认为在除铁过程中选用下列物质中的 （填序号）作为试剂甲是最合适的。AKMnO4 BO2 CH2O2 DCl2（3）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在 范围之间。（4）请写出加甲物质后，加入氨水控制调节溶液的pH下生成Fe（OH）3反应的离子方程式 。（5）298K时，残留在溶液中的c （Fe3）在 _ _。以下。Fe（OH）3的= 27010-39（6）乙的溶液可直接用作氮肥，则乙的化学式是 。（7）请写出“沉淀Zn2+”步骤中发生反应的化学方程式 。【答案】24（15分） （1） （2分） （2）B C （2分） （3）3262 （2分）（4）Fe3+3NH3H2O = Fe（OH）3+3 NH4+ （2分）（5）c（Fe3+）=2710-204 molL-1 （2分） （6）（NH4）2SO4 （2分）（7）ZnSO4 +NH4HCO3 + NH3H2O= Zn2（OH）2CO3 +（ NH4）2 SO4 （3分）24（12分）重铬酸钠(Na2Cr2O7)广泛用于合成颜料、媒染剂等。以铬铁矿(主要成分为Cr2O3还含有FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程图如下：请回答下列问题。(1)若I中只用一种试剂调节溶液的pH，应选用_(填标号)。A稀硫酸B氧化钠固体C氢氧化钾溶液(2)I中，调节溶液pH后，如果溶液的pH过小，可能导致W沉淀部分溶解，原因是_ (用离子方程式表示)。(3)中，Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子反应如下：2CrO42- (黄色)+2HCr2O72- (橙红色)+H2O该反应_氧化还原反应(填“是”或“不是”)，反应的平衡常数表达式 K=_。若往Na2Cr2O7溶液(橙红色)中加入足量NaOH固体，溶液_ (填标号)。A变黄色B颜色不变C橙红色变深已知：25时，Ag2CrO4的Ksp=1.1210-12，Ag2Cr2O7的Ksp=210-7。 25时，往Na2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液，最终只生成一种砖红色沉淀，该沉淀的化学式是_。【答案】24、(12分) (1)A(2)Al(OH)3+3H+Al3+3H2O(3)不是 A Ag2CrO424（15分）某工厂废渣含MgCO3、SiO2、Fe2O3 、FeCO3和CaCO 3 、Al2O3 。科研小组拟对废渣进行综合利用制取氢氧化镁、芒硝（Na2SO410H2O）和硫酸铝，设计如下工艺：右表为几种沉淀的相关数据。回答以下问题：（1）滤渣中主要成分是CaSO4和 （填化学式）。（2）欲检验滤液中是否含有Ca2+，能否用碳酸钠溶液？ （填“行”或“不行”）。（3）滤液中加入试剂后，pH必须控制为9.0。如果pH过大，可能引起的后果是 。（4）用化学方程式表示往滤液I中加入H2O2的目的 （5）滤液中c(Fe3+)= 。（6）滤液的主要阳离子是_（填离子符号）；欲从滤液中分离出硫酸铝溶液，依次加入的试剂可以是 【答案】24.（1）SiO2 （2分）（2）不行 （2分）（3）Mg2+形成沉淀，降低产率（2分）（4）2H+2Fe2+H2O2=2Fe3+2H2O （2分）（5）2.81024molL-1 （ 3分）（6）Na+ （2分） ；CO2、H2SO4等合理答案（2分）24（14分）“分子筛”可作为催化剂、催化剂载体或吸附剂。以高岭土（主要成分为Al2O3、SiO2等）、石灰石、海水为原料生产“分子筛”的工艺流程如图所示。回答下列问题： （1）海水中含Mg2+、Ca2+和SO2-4杂质。为制取NaOH，杂质离子必须除去。“除杂”时需按一定顺序加入下列试剂：过量的NaOH溶液；过量的Na2CO3溶液；适量的盐酸；过量的BaCl2溶液。正确的添加顺序是 。要使Ca2+完全沉淀（即溶液中c（Ca2+）110-5mol/L），溶液中c（CO2-3）应不小于 （已知 Ksp（CaCO3）=2.910-9）。 （2）气体M（过量）和滤液N生成B的离子方程式是 。 （3）写出副产物A溶于水所得溶液中各离子浓度从大到小的顺序为 。 （4）上述流程中可以循环利用的物质是 。 （5）已知：某高岭土中Al2O3的质量分数为35%，则It高岭土在理论上可制得化学式为Na2OAl2O32SiO29/2H2O（Al2O3的质量分数为28%）的分子筛 t。【答案】24（16分）硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）。用该烧渣制取药用辅料红氧化铁的工艺流程如下：（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有 。（2）“酸浸”时间一般不超过20 min，若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因用离子方程式表示： 。（3）根据下表数据：氢氧化物Al(OH)3Mg(OH)2Fe(OH)3Fe(OH)2开始沉淀的pH3.108.542.017.11完全沉淀的pH4.7711.043.689.61在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于 ，当pH5时，溶液中c(Al3+)为 molL1（已知常温下KspAl(OH)32.01033）。（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，碳酸氢铵与硫酸亚铁反应的离子方程式为 。若用等物质的量的碳酸铵替代碳酸氢铵，则产品中可能混有的杂质是 。（5）A的操作是 。（6）m g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁n g。药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于 （用含m、n的表达式表示）。【解析】24（16分）（1）CO和SO2等（写出一个合理答案也给分） （1分）（2）4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O （3分）（3）7.11 （2分）2.0106 （2分）（4）Fe2+2HCO3FeCO3+CO2+H2O （3分）CaO MgO （2分）（5）洗涤、干燥（只写洗涤也给分） （1分）（6）（其他合理答案均给分） （2分）24（15分）无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业制备无水AlCl3的流程如下：（1）已知：C(s)O2(g)=CO(g) H110.5kJ/mol2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s) H822.1kJ/mol请写出C还原Fe2O3生成CO的热化学方程式_。（2）反应2COO22CO2的平衡常数为K1；反应4Fe3O22Fe2O3的平衡常数K2，则反应3COFe2O32Fe3CO2的平衡常数K与K1、K2的关系式_。（3）高温下，氧化铁能跟碳发生下列反应： Fe2O33C2Fe3CO Fe2O33CO2Fe3CO2若反应产生的气体是CO2和CO，则的取值范围是 。（4）氯化炉中生成的气体，通常用碱性的亚硫酸钠溶液来吸收，请用离子方程式分析亚硫酸钠溶液呈碱性的原因_。（5）氯化炉中发生：3Cl2(g)+3C(s)Al2O3(s)2AlCl3(g)3CO(g) H0 ,欲提高金属铝的氯化效果,不可采取的措施是_(填序号): 增加C的量 多通入Cl2 升高温度 移走部分AlCl3(g) 使用合适的催化剂工业上还常采用向氯化炉中通入O2的方法,其目的是_ _。（6）沉淀分析法一般规定：溶液中某离子物质的量浓度低于1.0105mol/L时，可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe3+完全沉淀时，测定c(Al3+)0.2mol/L。此时所得沉淀中_(填“是”或“否”）含有Al(OH)3。(已知：KspFe(OH)34.01038，KspAl(OH)31.11033)。【答案】24（15分）(除(6) 3分,其余各2分)（1）3C(s)Fe2O3(s)=3CO(g)2Fe(s) H490.6kJ/mol（2） （3）1.53 （4）SO32H2OHSO3OH（5） ；与C或CO反应，提供反应所需的热量 （6）否24、黄铜矿（CuFeS2）可用于制取铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫、铁和镍的化合物。来源:学_科_网精黄铜矿O2SO2冰铜（Cu2S）O2炉渣硫酸过滤滤液铁红（Fe2O3）O2熔炼熔炼粗铜精铜电解废电解液硫酸镍晶体回答下列问题：（1）冰铜熔炼过程发生的主要反应为2Cu2S(s)+3O2(g)2Cu2O(s)+2SO2(g) H768.2 kJmol12Cu2O(s)+ Cu2S(s)6Cu(s)+SO2(g) H+116.0 kJmol1在熔炼过程中不需要持续加热，原因是 （2）熔炼过程中产生的大量（填分子式），可进一步加工并作为上述流程中的原料加以循环利用。（3）炉渣的主要成分是Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2，为了得到铁红，需对上述滤液进行处理，处理过程涉及下列步骤中的 （填序号）A氧化 B还原 C灼烧 D加碱（4）废电解液中含有较多的Ni2+，从废电解液提取硫酸镍晶体，需用电解法把电解液中的Cu2+除去，电解的阳极可以采用作为电极材料，阳极的电极反应式是（5）从废电解液中除去Pb2+的方法是往其中通入H2S至饱和，使Pb2+转化为硫化物沉淀，溶液的pH对转化效果的影响是已知1020，饱和H2S溶液中c(H2S)为0.1mol/L，NiS的Ksp1011，若废电解液的pH5，为保证不生成NiS沉淀，Ni2浓度应控制在 以下。【答案】24、（15分）（1）Cu2S与O2反应的热化学方程式为：Cu2S(s)+3O2(g)Cu(s)+SO2(g)； H652.2 kJmol1，反应放出热量足以维持反应的进行（2分）（2）SO2（2分）（3）石墨；4OH4e2H2OO2（或Ni；Ni2eNi2+）（4分）（3）ACD （选B不得分，漏一个扣1分，扣完为止，2分）（4）溶液的pH越大，转化效果越好（2分）（5）1molL1（3分）24、（15分）高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，其生产工艺如下：主要反应为：3NaClO 2Fe(NO3)3 10NaOH2Na2FeO4 3NaCl 6NaNO3 5H2O Na2FeO42KOHK2FeO42NaOH。写出反应的离子方程式： 。从“混合物II”中分离出K2FeO4后，会有副产品 （写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途 。反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；图为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。 图 图根据上图分析：工业生产中最佳温度为 ，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO4210H2O4Fe(OH)38OH3O2。在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用 溶液（填序号）。AH2O BCH3COONa、异丙醇 CNH4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇将适量K2FeO4溶解于pH4.74的溶液中，配制成c(FeO42) 1.0 mmolL1的试样，将试样分别置于20、30、40和60的恒温水浴中，测定c(FeO42)的变化，结果见图。该实验的目的是 。图H3FeO4HFeO4H2FeO4FeO42图c(FeO42)/mmolL1t/min分布分数pHFeO42在水溶液中的存在形态如图所示。下列说法正确的是 （填字母）。A不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态B向pH10的这种溶液中加硫酸至pH2，HFeO4的分布分数逐渐增大C向pH6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO4OHFeO42H2O【答案】24、（15分）Cl22OH ClClOH2O（3分）NaNO3 、NaCl 、NaOH（2分）， NaNO3作炸药，NaCl用作调味品或氯碱工业原料等（各1分） 26 （2分） 1.2（2分） B （2分）探究温度对FeO42浓度的影响（或其他合理答案）（1分） C （2分）24（15分）重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为FeOCr2O3）为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下，涉及的主要反应是： 6FeOCr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O，试回答下列问题：（1）在反应器中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式： 。（2）操作的目的是什么，用简要的文字说明： 。（3）操作中，酸化时，CrO42转化为Cr2O72,写出平衡转化的离子方程式： 。（4）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定。（I2 + 2S2O32 = 2I + S4O62） 判断达到滴定终点的依据是： ； 若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品中重铬酸钾的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应） （保留小数点后两位）。【答案】24 (共14分)（1）Al2O3 + Na2CO3 =2NaAlO2 + CO2 （3分）（2）由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解，降低pH值有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7 8时，使它们水解完全，从而除去SiO32和AlO2 （3分）（3）2CrO42+2H+ Cr2O72+H2O （3分）（4）当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去，并在半分钟内颜色不再改变 （2分） 94.08 （3分）酒不治秃 整理24（15分）为了回收利用SO2，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO2废气，制备硫酸锰晶体（MnSO4H2O）的生产流程，其流程示意图如下：已知，浸出液的pH2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3等其他金属离子。有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe27.69.7Fe32.73.7Al33.84.7Mn28.39.8请回答下列问题：（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程