化学工艺流程综合题

1、.必考大题押题训练3 3化学工艺流程综合题1硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(na bo10h2o)时的废渣，其主要成分是mgo ，还247含有 na 2b 4o7、 cao 、 fe2o3 、 feo 、 mno 、 sio2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)na 2b 4o710h 2o 中 b 的化合价为 _ 。(2)nab o易溶于水，也较易发生水解：bo2 7ho4hbo(硼酸 ) 2oh7723(硼2443酸 在 常 温 下 溶 解 度 较 小 ) 。 写 出 加 入 硫 酸 时 na

2、2b 4o7发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ：_ 。(3) 滤渣 b 中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式：_ 。(4) 加入 mgo 的目的是 _ 。(5) 已知 mgso 4、 caso 4 的溶解度如下表：温度 ( )40506070溶解度 (g)mgso430.933.435.636.9caso40.2100.2070.2010.193“操作 a ”是将 mgso 4 和 caso 4 混合溶液中的caso 4 除去，根据上表数据，简要说明“操作a ”步骤为 _。(6)na 2b 4o710h 2o 失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英

3、砂一起反应可制备;.有机化学中的“万能还原剂 nabh 4” (该过程 b 的化合价不变)。写出 nabh 4 的电子式： _。“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力，其定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克h 2 的还原能力。nabh 4 的有效氢含量为_(计算结果保留两位小数 )。在碱性条件下，在阴极上电解nabo 2 也可制得硼氢化钠，写出阴极室的电极反应式：_ 。解析： (1)na 2b4o710h 2o 中，钠的化合价1 价，氧的化合价2 价，设 b 的化合价为x 价，根据元素化合价代数和为 0 计算：2 ( 1) 4x ( 2) 7 0，x 3。(2)在 na 2b4o

4、 7溶液中加入硫酸，会促进水解，反应生成硼酸，化学方程式为na2b 4o7 h 2so4 5h 2 ona 2so4 4h 3bo 3 。(3)naclo 溶液在加热条件下将溶液中的mn 2 氧化成 mno 2，生成黑色固体的离子方程式为clo mn 2 h 2o=mno2 cl 2h 。(4) 加入 mgo 的目的是调节溶液的 ph 值，使 fe3 转化为氢氧化铁沉淀除去。(5) 温度对 mgso 4、caso 4 的溶解度有影响，温度越高， caso 4 溶解度越小， 故可以采用蒸发浓缩、趁热过滤的方法除去caso 4。(6) nabh 4 属于离子化合物，电子式为。 每克含氢还原剂的还原

5、能力相当于多少克 h 2的还原能力，则 nabh 4变化为 h ，电子转移8e ，电子转移和h 2变化为 h 电子转移相同，设nabh 4 的质量为1 g，相当于 h 2 质量为 x，1 g837.8 g mol 1x 在阴极上电解nabo也可制得硼氢化钠，则阴极室bo得2 g mol 12，解得 x 0.21 。g22电子发生还原反应生成2。bh 4，则电极反应式为bo24 8oh 6h o 8e =bh答案： (1) 3(2)na 2b 4o7 h 2so4 5h 2o=na 2so4 4h 3bo 3(3)clo mn 2 h 2o=mno 2 cl 2h (4) 调节溶液的 ph 值，

6、使 fe3 转化为氢氧化铁沉淀除去(5) 蒸发浓缩、趁热过滤;.(6) 0.21 bo 2 6h 2o 8e=bh 4 8oh2砷为第 a 族元素，金属冶炼过程中产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。 .冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸 (h 3aso 3) 的形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：已知： as2s3 与过量的 s2存在以下反应：22ass3as2s3(s) 3s (aq)3 (aq) ；亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。(1) 亚 砷 酸 中 砷 元 素 的 化 合 价 为 _ ； 砷 酸 的 第 一 步 电 离 方 程 式 为_ 。(2)“一级沉砷”中 fe

7、so4 的作用是 _ ；“二级沉砷”中 h 2o2 与含砷物质反应的化学方程式为_ 。(3)沉淀 x 为_( 填化学式 )。 .冶炼废渣中的砷元素主要以as2 3s 的形式存在， 可用古氏试砷法半定量检测 (as 的最低检出限为 3.0 10 6 g)。步骤 1：取 10 g 废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入h 2so4 共热，生成 ash 3 气体。步骤 2：将 ash 3 气体通入 agno 3 溶液中，生成银镜和as 2o3。步骤 3：取 1 g 废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。(4)ash 3 的电子式为 _ 。(5)步骤 2 的离子方程式为 _ 。(6)固体废弃物的排放标准中，

8、砷元素不得高于4.0 10 5gkg 1，请通过计算说明该排放 的 废 渣 中 砷 元 素 的 含 量 _( 填 “ 符 合 ” 或 “ 不 符 合 ” ) 排 放 标 准 ， 原 因 是;._ 。解析： (1) 亚砷酸 (h 3aso 3)中，氧元素化合价为2 价，氢元素化合价为1 价，砷元素化合价设为x， 1 3x ( 2) 30， x 3；第 a 族非金属元素形成的最高价含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸， 在水溶液中分步电离， 第一步电离方程式为h3aso 4h haso。 (2)“ 一级沉砷 ” 中 feso的作用是除去过量的s2，使244as s 3s2232平衡逆向进行， 提高沉

9、砷效果； “ 二级沉砷 ” 中 h 2o 2与含砷物质发生氧化还原2ass3反应，亚砷酸被氧化为砷酸，反应的化学方程式为haso h o =h aso h o。 (3)3322342分析流程可知，加入cao 和水反应生成ca(oh) 2，ca(oh) 2和砷酸反应生成ca3(aso 4 )2 沉淀、和 fe3反应生成fe(oh) 32结合244沉淀，caso4形成 caso沉淀，所以沉淀 x 为 caso。(4)ash 3 和 nh3 分子结构相同为共价化合物，砷原子和三个氢原子形成三个as h 键，电子式为。(5) 将 ash 3气体通入 agno 3 溶液中，生成银镜和 as2 o3，结合

10、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式：12ag 2ash 3 3h 2o=12ag as2o 3 12h 。 (6)as的最低检出限为3.0 10 6 g，取 1 g 废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10 g 废渣样品最后生成银镜和as2o3。则 10 g 废渣含砷量最少为 3.0 106 g，含砷量为3.0 10 6 g10 g 1 000 g kg 1 3.0 10 4 g kg 1 4.0 10 一 5 g kg 1，不符合排放标准。答案： (1) 3h 3aso 4h h2aso 4(2) 沉淀过量的2，使 as2o3(s) 3s2(aq)2ass2s3 (aq) 平衡左移，提高沉

11、砷效果h3 aso 3 h2o2=h 3aso 4 h 2o(3)caso 4(4)(5)12ag 2ash 3 3h 2o=12ag as2o 3 12h6 g(6) 不符合因为该废渣砷含量最少为 (3.0 101 3.0 1041，10 g) 1 000gkggkg大于排放标准4.0 10 5 g kg 13稀土元素的物理性质和化学性质极为相似，常见化合价为3 价。在合金中加入适量稀土金属， 能大大改善合金的性能，所以稀土元素又被称为冶金工业的维生素。其中钇 (y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(y 2febe2si2o10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。;.

12、已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的ph 如下表：开始沉淀时的ph完全沉淀时的phfe32.73.7y 36.08.2在元素周期表中，铍元素和铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。请回答下列问题：(1) 写出钇矿石与氢氧化钠共熔时的化学方程式：_ 。(2) 欲从 na sio和 na beo的混合溶液中制得be(oh)2沉淀。则2322最好选用盐酸和 _两种试剂，再通过必要的操作即可实现。(填字母 )a naoh 溶液b氨水c co 2d hno 3写出 na 2beo 2与足量盐酸发生反应的离子方程式：_ 。2.7 2 10 33.7 4时，反应 fe3 3h 2ofe(

13、oh) 3(3) 已知 10、 10 2 10 ，则 25 3h 的 平 衡 常 数 k _ ； 如 何 检 验 fe3 是 否 沉 淀 完 全_(回答操作方法，不需设计所用仪器)。(4) 写出生成草酸钇沉淀的化学方程式：_ 。若h2c 2o4 和湿润的kclo 3 混合加热到60 可制得国际公认的高效含氯消毒剂clo 2，反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比为_；在热水中clo 2 会发生反应生;.成 cl 2 和 hclo 2，写出反应的化学方程式： _ 。解析：(1)根据流程图可知钇矿石 (y 2febe2si 2o10)与氢氧化钠共熔后水溶解以及过滤后的滤液和滤渣成分分别为na 2si

14、o 3、 na2beo 2、 y(oh) 3 、 fe2o 3，则共熔时发生反应的化学方程 式为4y 2febe2si2o 10 32naoh o2=8y(oh) 3 2fe2o3 8na2sio 3 8na2beo 2 4h 2o。 (2) 欲从na 2sio 3 和 na 2beo 2 的混合溶液中制得be(oh) 2 沉淀，则根据 na 2beo 2的性质和 naalo2类比推断：加过量的盐酸， nasio反应生成硅酸沉淀，na beo2则反应232生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀be2。 na 2beo2 与足量盐酸发生反应生成氯化铍，其反应的离子方程式为beo24h=be2 2h

15、o。 (3) 当开始沉淀时为建立水解平衡，22ph 2.7，则 c(h 2.7mol l1，反应fe3 3h 23的平衡常数 k) 10ofe(oh) 3hc3 h 10 2.7 310 5 8 10 4；取少量滤液，滴加几滴 kscn溶液，观察溶液是否变为红c fe3色，若观察不到红色，则说明fe3沉淀完全。(4) 草酸与 y(oh) 3 反应生成草酸钇沉淀的化学方程式为2y(oh)3(s) 3h c o4(aq)=y2(co ) (s) 6ho(l) 。 hc o和 kclo3混2224 32224合加热到 60 可制得 clo2，反应方程式为h co 2kclo=2clo2 co2 k

16、co322432ho，其中 kclo3是氧化剂， co2和 k co3是氧化产物，则氧化剂和氧化产物的物质的量22之比为1 1；在热水中 clo 2 会发生反应生成cl 2 和 hclo2 ，其反应的化学方程式为6clo 2 2h 2o=cl 2 4hclo 2 3o 2。答案： (1)4y 2febe 2si2o10 32naoh o2=8y(oh) 3 2fe2 o3 8na2sio 3 8na 2beo 2 4h 2o(2) b22 2h 2o beo 2 4h =be(3)8 104 取少量滤液， 滴加几滴 kscn 溶液， 观察溶液是否变为红色，若观察不到红色，则说明fe3 沉淀完全

17、 (说明：用 naoh 溶液鉴别不得分 )(4) 2y(oh) 3(s)3h 2c2 o4(aq)=y 2(c 2o4)3(s) 6h 2o(l) 1 1 6clo 2 2h 2o=cl 2 4hclo 2 3o24硒 (se)和碲 (te)有许多优良性能，被广泛用于冶金、化工、医药卫生等领域。工业上以铜阳极泥 (含有 cu 、cu 2s、cu 2se、cu 2te 等 )为原料制备硒和碲的一种生产工艺如下图所示：;.已知：“酸浸”过程中teo 2 与硫酸反应生成teoso 4。(1) 焙烧时通入氧气使铜阳极泥沸腾，目的是_ 。(2)seo 2 与 so2 的混合烟气可用水吸收制得单质se，该

18、反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。已知 25 时， 亚硒酸 (h 2seo3 )的 ka1 2.5 103，ka2 2.6 10 7，nahseo 3溶液的ph_7(填“ ”“ 或”“” )，理由是_ 。(3) “浸出液”的溶质成分除了 teoso 4 外，还有 _，上述整个流程中可以循环使用的物质是 _ 。(4) “还原”步骤中生成 te 的化学方程式为 _ ； te 也可以通过碱性环境 下 电 解 na 2teo 3 溶 液 获 得 ， 其 阴 极 的 电 极 反 应 式 为_ 。(5) 粗硒中硒的含量可用如下方法测定： se 2h 2so4(浓 )=2so 2 seo2 2h

19、2o； seo2 4ki 4hno 3=se 2i 2 4kno 3 2h 2o； i 2 2na 2s2o3=na 2s4o6 2nai 。通过用 na 2s2o3 标准溶液滴定反应中生成的i 2 来计算硒的含量。实验中准确称量0.120 0 g 粗硒样品，滴定中消耗12 2 3溶液 24.00 ml ，则粗硒样品中硒0.200 0 mol l na s o的质量分数为 _。解析： (1)阳极泥沸腾时与o2 接触面积加大，加快反应速率。(2)seo 2 与 so 2 的混合烟气可用水吸收制得单质se，反应的化学方程式为seo2 2so2 2h 2o=se2h 2 so4，氧化;.产物是 h

20、so、还原产物是 se，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2 1；hseo的水324k 14解常数k bw1.0 10 4.0 10 12 7， hseo 3的电离平衡常数为 2.6 10，电离大于 k a12.5 103水解，所以 nahseo 3 溶液的 ph7 。(3) 根据元素守恒， “ 浸出液 ” 的溶质成分除了teoso 4外，还有 cuso；整个流程中可以循环使用的物质是h so 。 (4) “ 还原 ” 步骤中 so2与424teoso4反应生成te 的化学方程式为2so teoso 3h2o=te 3h2so ； nateo生24423成 te 发生还原反应，阴极2得电子生成

21、 te，阴极反应式为2=teteo3teo33h 2o 4e6oh 。 (5) 设 se 的质量为 x，根据关系式：4na s o3 2i2seose2224 mol79 g0.024 l 0.200 0mol1xlx 0.094 8 g则粗硒样品中硒的质量分数为0.094 8 g 100% 79% 。0.120 0 g答案： (1)增大氧气与铜阳极泥的接触面积，加快反应速率kw1.0 10 1412(2)2 1hseo 3 的水解常数kb ka12.5 10 3 4.0 10k bka2，故，由于nahseo 3 溶液的 ph7(3)cuso 4h 2so4(4)2so 2 teoso4 3

22、h 2o=te 3h 2so42teo3 3h 2o 4e =te 6oh(5)79%5cocl 26h 2o 是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为co 2o3、co(oh) 3，还含有少量fe2o 3、 al 2o3、 mno 等 制取 cocl 26h 2 o 的工艺流程如下：;.已知：浸出液含有的阳离子主要有h 、co 2、 fe2 、 mn 2 、 al 3 等；部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的ph 见下表： (金属离子浓度为 0.01 mol l1)沉淀物fe(oh) 3fe(oh) 2co(oh) 2al(oh) 3mn(oh) 2开始沉淀2.77.67.64.07.

23、7完全沉淀3.79.69.25.29.8 cocl 26h 2o 熔点为 86 ，加热至 110 120 时，失去结晶水生成无水氯化钴。回答下列问题：(1) 写出浸出过程中 co 2o3 发生反应的离子方程式：_ 。(2)写出 naclo3 发生反应的主要离子方程式：_ ；若不慎向“浸出液”中加过量naclo 3 时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式：_ 。(3)“加 na co3调 ph 至 a”，过滤所得到的沉淀成分为_ 。2(4) “ 操 作 1” 中 包 含 3 个 基 本 实 验 操 作 ， 它 们 依 次 是 _ 、_ 和 过 滤 。 制 得 的cocl 26h

24、2o在 烘 干 时 需 减 压 烘 干 的 原 因 是_ 。(5) 萃取剂对金属离子的萃取率与ph 的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_ ；其使用的最佳ph 范围是 _(填字母 )。;.a 2.0 2.5b 3.0 3.5c 4.0 4.5d 5.0 5.5(6) 为测定粗产品中cocl 26h 2o 含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量agno 3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中cocl 26h 2o 的质量分数大于100% ，其原因可能是_( 答一条即可 )。解析： (1)co 2o3 和 na 2so3 在酸性条件下发生氧化还原反应，根据电荷守恒

25、和得失电子守恒，反应的离子方程式为co 2 322223 so3 4h=2co so42ho。 (2)naclo的o作用是将 fe2氧化成 fe3，其反应的离子方程式为 6fe2 6h=cl3 clo 3 6fe3h o；在酸性条件下， naclo3与cl发生氧化还原反应生成cl ，其反应的离子方程式为22clo 5cl 6h=3cl 3ho。(3)加 naco调 ph至 a，al3与 co2互相促进水332223解的离子方程式为2al3 3co2 3h o=2al(oh) 3co ；fe3与 co2互相促进33232水解的离子方程式为3 3co2 3h o=2fe(oh) 3co ，所以沉淀

26、成分为2fe3322fe(oh) 3、 al(oh) 3。 (4) 利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶和过滤；因为cocl 6h2o 加热至110 120 时，失去结晶水，所以烘干2时应减压降温。 (5) 根据流程图可知，此时溶液中存在mn 2、 co 2金属离子；由萃取剂对金属离子的萃取率与 ph 的关系可知， 调节溶液 ph 在3.0 3.5 之间，可使 mn 2 完全沉淀，并防止 co2 转化为 co(oh) 2沉淀。(6) 根据 cocl2226h2o6h o的组成分析， 造成产品中 cocl的质量分数大于100% 的原因可能是含有杂质导致氯离子含

27、量变大或结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大。;.222 2h 2o答案： (1)co 2o3 so3 4h=2co so4 6h 6fe3 3h 2 6h2(2)clo3 6fe2=cloclo3 5cl2o=3cl 3h(3)fe(oh) 3、 al(oh) 3(4) 蒸发浓缩冷却结晶降低烘干温度，防止产品分解(5) 除去溶液中的 mn 2 b(6) 粗产品含有可溶性氯化物 (或晶体失去了部分结晶水 )6钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(sc2o3)的一种流程如下：回答下列问题：(1) 洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93% 的硫酸、 27.5% 的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_ 。(2)先加入氨水调节ph 3，过滤，滤渣主要成分是 _；再向滤液加入氨水调节ph 6，滤液中sc3 的浓度为 _ 。 25时， k spmn(oh)2 1.9 10 13 、39 31kspfe(oh) 3 2.6 10， k spsc(o