一轮创新思维化学（人教版）练习第八章专题讲座化工流程题解题指导

课时规范练1．元素铬及其化合物工业用途广泛，但含＋6价铬的污水会损害环境。电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2Oeq\o\al(2－,7)，处理该废水常用直接沉淀法或还原沉淀法。Ⅰ.直接沉淀法(l)已知含铬废水中存在着平衡：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋。在实际工业生产中，加入沉淀剂BaCl2溶液之前还要加入一定量的NaOH，这样有利于沉淀的生成，则生成沉淀的化学式为______________________________________________________________。Ⅱ.还原沉淀法(2)下列溶液中可以代替上述流程中Na2S2O3溶液的是________(填字母)。A．FeSO4溶液 B．浓硫酸C．酸性KMnO4溶液 D．Na2SO3溶液(3)上述流程中，每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole－，则加入Na2S2O3溶液时发生反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________。(4)Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似，在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，原因可用离子方程式表示：_____________________________________。(5)实际工业生产中有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3＋的含量，其原理是Mn＋＋nNaR=nNa＋＋MRn，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn＋为要测定的离子。①阳离子交换树脂的原材料之一是聚苯乙烯()，其单体为________。②某次测定过程中，pH＝5的废水经过阳离子交换树脂后，测得溶液中Na＋比交换前增加了4.6×10－2g·L－1，则该条件下Cr(OH)3的Ksp解析：(5)②阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3＋的含量，其原理是Cr3＋＋3NaR=3Na＋＋CrR3，Na＋比交换前增加了4.6×10－2g·L－1，物质的量浓度＝eq\f(4.6,23)×10－2mol·L－1＝2×10－3mol·L－1，被交换的Cr3＋浓度＝eq\f(1,3)×2×10－3mol·L－1，Cr(OH)3(s)3OH－＋Cr3＋，将pH＝5的废水经过阳离子交换树脂后，溶液中c(OH－)＝10－9mol·L－1，Ksp＝c3(OH－)·c(Cr3＋)＝(10－9)3×eq\f(1,3)×2×10－3＝6.7×10－31。答案：(1)BaCrO4(2)AD(3)3S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋26H＋=6SOeq\o\al(2－,4)＋8Cr3＋＋13H2O(4)Cr(OH)3＋OH－=CrOeq\o\al(－,2)＋2H2O(5)①②6.7×10－312．废钒催化剂提取纯净V2O5的一种流程如图1。(1)废钒催化剂需粉碎处理，目的是______________________________________。(2)填写并配平步骤②中的离子反应方程式。eq\x()VO2＋＋eq\x()ClOeq\o\al(－,3)＋____=____＋eq\x()Cl－＋________(3)根据以下信息和图2，步骤②调节pH的合适范围是________。溶液中有关离子沉淀的pH开始沉淀pH完全沉淀pHFe(OH)26.59.7Fe(OH)32.53.7(4)V2O5和NaOH溶液反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。(5)步骤④中需加入硫酸，其原因是_________________________________________。(6)焙烧产生的气体用________吸收后，其产物可以在该工艺中循环利用。(7)V2O5可制成某电池的电解液。该电池的总反应为VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O，则放电时的负极产物为________。解析：(2)步骤②中VO2＋和ClOeq\o\al(－,3)发生氧化还原反应，Cl元素化合价由＋5价变为－1价，所以氯酸根离子做氧化剂，则VO2＋做还原剂，化合价由＋4价变为＋5价，转移电子数是6，反应方程式为6VO2＋＋ClOeq\o\al(－,3)＋6H2O=3V2O5↓＋Cl－＋12H＋。(3)步骤②得到铁离子，调节溶液的pH使V2O5沉淀但不能使铁离子产生沉淀，结合图2及铁离子沉淀需要pH知，调节的pH范围是2.0～2.5。(4)V2O5和NaOH溶液发生复分解反应生成NaVO3，反应方程式为V2O5＋2NaOH=2NaVO3＋H2O。(5)步骤④中需加入硫酸，抑制铵根离子水解，增加NHeq\o\al(＋,4)浓度，增加NH4VO3的产量。(6)焙烧产生的气体是NH3，用稀硫酸吸收得到硫酸铵，硫酸铵能循环利用。(7)放电时负极上V2＋失电子发生氧化反应，电极反应式为V2＋－e－=V3＋，所以产物是V3＋。答案：(1)加快反应速率(2)616H2O3V2O5↓112H＋(3)2.0～2.5(4)V2O5＋2NaOH=2NaVO3＋H2O(5)防止NHeq\o\al(＋,4)水解，增加NH4VO3的产量(6)稀硫酸(7)V3＋3．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/℃57.6180(升华)300(升华)1023①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是________(只要求写出一种)。②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________。③已知：Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋1344.1kJ·mol－12AlCl3(g)=2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1169.2kJ·mol－1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为________________________________________________________________________。④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为__________________________________________________________________________________________________________________________________。⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是________________________________________________________________________。解析：(1)AlCl3属于强酸弱碱盐，在溶液中Al3＋发生水解反应生成Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。(2)①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，可以防止后续步骤生成的AlCl3水解，同时也增大了反应物的接触面积，从而加快反应速率。②根据物质的组成元素可知：若步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比Si大的单质是Fe。③对已知两个热化学方程式由上到下依次标记为(ⅰ)和(ⅱ)，根据盖斯定律，(ⅰ)－(ⅱ)可得所求热化学方程式：Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋174.9kJ·mol－1。④尾气中存在Cl2和CO2，故与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、Na2CO3。⑤Al的活动性强于Fe，在步骤Ⅴ中加入Al粉与FeCl3发生置换反应，以除去FeCl3从而提高AlCl3的纯度。答案：(1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率②Fe或铁③Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)=2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋174.9kJ·mol－1④NaCl、NaClO、Na2CO3⑤除去FeCl3，提高AlCl3的纯度4．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)，反应中H2O2的作用是________。写出操作①的名称：________。(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。操作②用到的主要仪器名称为________，其目的是(填序号)________。a．富集铜元素b．使铜元素与水溶液中的物质分离c．增加Cu2＋在水中的溶解度(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。若操作③使用如图所示装置，图中存在的错误是_______________________________________________。(4)操作④以石墨做电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是________。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是________________________________________________________________________________________________________________________。(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是________。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是________。解析：(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)，Cu被氧化，则反应中H2O2的作用是做氧化剂；操作①是把滤渣和液体分离，所以该操作为过滤；(2)根据流程图可知，Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)与有机物RH反应生成CuR2和氨气、氯化铵，所以该反应的离子方程式是Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)＋2RH=2NHeq\o\al(＋,4)＋2NH3＋CuR2；操作②是把水层与有机层分离，所以为分液操作，需要的主要仪器为分液漏斗，Cu元素富集在有机层，所以该操作的目的是富集Cu元素，使铜元素与水溶液中的物质分离，答案选ab；(3)CuR2中R元素为－1价，所以反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH；操作③是分液，其中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁，且分液漏斗内的液体太多；(4)以石墨做电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，则阳极为阴离子氢氧根放电，生成氧气，导致氢离子浓度增大，所以阳极的产物有O2、H2SO4；由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩、冷却结晶、过滤；(5)操作④中得到的硫酸可用在反应Ⅲ中，所以第三种循环的试剂为H2SO4；氯化铵溶液为酸性，可降低溶液中氢氧根离子的浓度，防止由于溶液中的c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀。答案：(1)做氧化剂过滤(2)Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)＋2RH=2NHeq\o\al(＋,4)＋2NH3＋CuR2分液漏斗ab(3)RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁且液体过多(4)O2、H2SO4加热浓缩、冷却结晶、过滤(5)H2SO4防止由于溶液中的c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀5．氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________。(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________。(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO4＋Ceq\o(=,\s\up7(800℃),\s\do5())2MgO＋2SO2↑＋CO2↑MgSO4＋Ceq\o(=,\s\up7(800℃),\s\do5())MgO＋SO2↑＋CO↑MgSO4＋3Ceq\o(=,\s\up7(800℃),\s\do5())MgO＋S↑＋3CO↑利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。①D中收集的气体可以是________(填化学式)。②B中盛放的溶液可以是________(填字母)。a．NaOH溶液 b．Na2CO3溶液c．稀硝酸 d．KMnO4溶液③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为＋4，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。解析：(1)MgCO3为难溶性物