2019年领军高考化学 清除易错点 专题09 化工流程模拟题训练.doc

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易错点09 化工流程 模拟题训练 1．某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体[FeSO47H2O]和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下： 回答下列问题： (1)写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式______________________。 (2)用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是__________________________ ，____________________________。 (3)进行途径②时，该小组用如图所示装置及试剂，将制得的CO2气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是________________________________________(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加一个盛有____________的洗气瓶。 (4)通过途径④制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、________、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为______________(用离子方程式表示)。 (5)白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为＋1价)，与冷CuSO4溶液则析出Cu，反应方程式分别(均未配平)为： ①P4＋CuSO4＋H2OCu3P＋H3PO4＋H2SO4 ②P4＋CuSO4＋H2O―→Cu＋H3PO4＋H2SO4 若上述两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则消耗的CuSO4的物质的量之比为________。 【答案】2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2-＋3H2↑产生等量胆矾途径④消耗硫酸少途径④不会产生污染大气的气体Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O饱和NaHCO3溶液蒸发浓缩2Cu＋O2＋4H＋=2Cu2＋＋2H2O1∶1 2．硫酸镍晶体（NiSO4•7H2O）可用于电镀工业，可用含镍废催化剂为原料来制备。已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al、Fe的单质及其他不溶杂质（不溶于酸碱）。某小组通过查阅资料，设计了如下图所示的制备流程： 已知： Ksp[Fe(OH)3]=4.010-38 ，Ksp[Ni(OH)2]=1.210-15 （1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是_______________________________。 （2）操作a所用到的玻璃仪器有烧杯、________、________；操作c的名称为____________、____________、过滤、洗涤。 （3）固体①是______________；加H2O2的目的是（用离子方程式表示）_____________。 （4）调pH为2-3时所加的酸是________。 （5）操作b为调节溶液的pH，若经过操作b后溶液中c（Ni2＋）=2molL-1，当铁离子恰好完全沉淀溶液中c（Fe3＋）=1.010-5molL-1时，溶液中是否有Ni(OH)2沉淀生成？________（填“是”或“否”）。 （6）NiSO4•7H2O可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在放电过程中总反应的化学方程式是NiOOH+MH=Ni(OH)2+M，则NiMH电池充电过程中，阳极的电极反应式为_______。 【答案】 2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑ 漏斗 玻璃棒 蒸发浓缩 冷却结晶 不溶杂质 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 硫酸（H2SO4） 否 Ni(OH)2 + OH- - e- = NiOOH + H2O 3．硅是带来人类文明的重要元素之一，在传统材料发展到信息材料的过程中创造了一个又一个奇迹。 (1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的作用下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，该反应的化学方程式为_______________________________。 (2)一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及化合物)和氮气(含少量氧气)合成氮化硅的工艺主要流程如下： 已知硅的熔点是1 420 ℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 ①N2净化时，铜屑的作用是：__________________________； 硅胶的作用是_______________________________________。 ②在氮化炉中反应为3Si(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)　ΔH＝－727.5 kJ/mol，开始时须严格控制氮气的流速以控制温度的原因是_____________________。 ③X可能是________(选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”)。 (3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅： ①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应，该反应的化学方程式为_____________。 ②假设每一轮次制备1 mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比是________。 【答案】3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl除去原料气中的氧气　除去水蒸气这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的充分接触硝酸SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑5∶1 4．高铁酸钾(K2FeO4）是新型多功能水处理剂。其生产工艺如下： 回答下列问题： (1)反应①应在温度较低的情况下进行，因温度较高时NaOH与Cl2反应生成NaClO3，写出温度较高时反应的离子方程式____________。 (2)在溶液I中加入NaOH固体的目的是_______（填字母）。 A．与反应液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的NaClO B．NaOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 C．为下一步反应提供碱性的环境 D.使NaClO3转化为NaClO (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，不同质量浓度的Fe(NO3)3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的生成率的影响。 工业生产中最佳温度为_______，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液的最佳质量浓度之比为_____。 (4)反应③中的离子反应方程式为_________________；溶液Ⅱ中加入饱和KOH得到湿产品的原因是__________________。 (5)高铁酸钾作为水处理剂是能与水反应其离子反应是：4FeO42-+l0H2O=4Fe(OH)3（胶体）十3O2↑+8OH-。则其作为水处理剂的原理是：①_______________；②_______________。 【答案】 6OH-+3Cl2=ClO3- +5C1-+3H2O A、C 26℃ 6:5（或l.2:1） 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠要小 高铁酸钾中的铁为+6价具有强氧化性能杀菌消毒 水解产生氢氧化铁胶体具有吸附作用而净水 5．铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe2O3•xH2O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣（含Fe2O3及少量的CaO、MgO等）和黄铁矿粉（主要成分为FeS2）制备铁黄的流程如图： （1）操作Ⅰ与操作Ⅱ中都用到玻璃棒，玻璃棒在两种操作中的作用分别是________、________。 （2）试剂a最好选用______（供选择使用的有：铝粉、空气、浓HNO3）；其作用是________。 （3）上述步骤中需用到氨气．下列装置可用于实验室制氨气的是______（填序号）。 （4）检验溶液Z中含有NH4+的方法是________。 （5）查阅资料知，在不同温度下Fe2O3被CO还原，产物可能为Fe3O4、FeO或Fe，固体质量与反应温度的关系如下图所示。 根据图像推断650℃时Fe2O3还原产物的化学式为________，并设计一个简单的实验，证明该还原产物的成分（简述实验操作、现象和结论）________。仪器自选。可供选择的试剂：稀H2SO4、稀盐酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。 【答案】 搅拌加速溶解（或搅拌加速反应） 引流 空气 作氧化剂，将Fe2+氧化为Fe3+ bd 取少量溶液Z置于试管中，滴加过量浓NaOH溶液并微热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝色，证明含有NH4+ FeO 取少量还原产物置于试管中，加入过量稀硫酸（或稀盐酸），固体完全溶解且无气泡产生；再向其中滴加KSCN溶液，溶液不变色；最后滴加H2O2溶液，溶液变红色，证明还原产物为FeO 6．连二亚硫酸钠（）俗称保险粉，是一种强还原剂，工业上可通过吸收大气污染物（含有、NO等）制取，同时还可得到产品，工艺流程图如下（Ce为铈元素）： 请回答下列问题： （1）装置Ⅰ中可生成。常温下溶液呈酸性的原因是_____________。 （2）装置Ⅱ中酸性条件下，NO被氧化为时，氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______________。 （3）装置Ⅲ中阴极上的电极反应式为_______________。若装置Ⅳ中的浓度为11.5g，要使1该溶液中的完全转化为,至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的____________L。 （4）在空气中容易被氧化，其反应方程式可能为： ①; ②。 请设计实验证明氧化时一定有反应②发生____________。 （5）一空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下： 质子的流动方向为____________（“从A到B”或“从B到A”），负极的电极反应式为____________________。 【答案】 HSO3-在溶液中存在电离平衡和水解平衡：HSO3-SO32-+H+，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，由于HSO3-的电离程度大于水解程度，故溶液中的c（H+）＞c（OH-），溶液呈酸性 1:3 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2.8 取少量固体溶于水中，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则证明是②（或取少量固体溶于水中，若闻到刺激性气味，则证明是②） 从A到B SO2-2e- +2H2O=SO42-+4H+ 7．盐酸法是在一定温度下盐酸与铝土矿、高岭土或粉煤灰等固体中的活性Al2O3发生反应制备Al2O3的工艺。氯化铝溶液可通过蒸发结晶生成结晶氯化铝，进而焙烧得到氧化铝；也可利用氯化铝在酸溶液中的溶解度随着盐酸浓度的升高而急剧降低的特点，生成氯化铝晶体，从而焙烧得到氧化铝。图1是我国某公司研发的具有自主知识产权的“一步酸溶法”工艺流程。 回答下列问题: (1)“氯化铝在酸溶液中的溶解度随着盐酸浓度的升高而急剧降低”的原因是__(结合必要的化学方程式说明)。 (2)精制液蒸发结晶后分离出纯净结晶氯化铝的操作名称是_______,用_____洗涤。 (3)写出结晶氯化铝(AlCl36H2O)焙烧的化学方程式:_____________________________。 (4)工业上冶炼金属铝的方法是电解熔融的_______(填化学式)，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________________________。 (5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备,其主要原因是_______________________________________。 【答案】 AlCl3溶液中存在水解平衡AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl，及结晶溶解平衡AlCl3(s)Al3+(aq)+3Cl-(aq)，盐酸浓度越大，两平衡都向左移动，AlCl3溶解度越小 过滤 浓盐酸 2(AlCl36H2O) Al2O3+6HCl+9H2O Al2O3 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 8．某工业废液主要成分为SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3 等，为综合利用，对其进行如下处理，制备Al2O3及(NH4)2Fe(SO4)26H2O。 相关数据如下： Kb(NH3H2O) 1.810-5 溶解度/g 10℃ 30℃ 50℃ Ksp[A1(OH)3] 1.310-33 (NH4)2SO4 73.0 78.0 84.5 Ksp[Fe(OH)2] 8.010-16 FeSO47H2O 40.0 60.0 Ksp[Fe(OH)3] 4.010-38 |(NH4)2Fe(SO4)26H2O 18.1 24.5 31.3 （1）酸浸过程中产生的滤渣的主要成分是_______________。 （2）滤液①中加入铁粉的作用是__________________。 （3）已知加入氨水前，溶液中H+、Fe2+、Al3+的浓度分别为0.02 mol/L、0.16mol/L、0.04mol/L，加人氨水后，溶液的体积刚好增加1倍。为防止Fe2+ 产生沉淀，则溶液中的pH不能超过_______，此时溶液中n(NH3H2O)：n(NH4+)≤_____________；若调节溶液pH为5，则溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小排列的顺序是_________________。 （4）由滤液②制备(NH4)2Fe(SO4)26H2O 晶体时，为防止有(NH4)2SO4或FeSO4晶体析出，须先向滤液②中加人适量的______________，再蒸发浓缩、__________、过滤、__________、干燥。 【答案】 SiO2 将溶液中的Fe3+还原成Fe2+，使调节pH时只沉淀Al3+ 7 1∶180 c(SO)＞c(Fe2+)＞c(NH)＞c(H+)＞c(Al3+)＞c(OH－) (NH4)2SO4 冷却结晶 洗涤 9．高锰酸钾可用于生活消毒，是中学化学常见的氧化剂。工业上，用软锰矿制高锰酸钾的流程如下： 请回答下列问题： （1）MnO2和KOH在熔融前粉碎的目的是_____________________________________________。 （2）写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要反应的化学方程式___________。 （3）通入CO2后，生成的KMnO4与MnO2的物质的量之比为___________。 （4）上述流程中可以循环使用的物质有___________、___________(填化学式)。 （5）已知：常温下，Ksp[Mn(OH)2]=2.410-13工业上，调节pH可以沉淀废水中Mn2+,当pH=10时,溶液中c(Mn2+)=___________mol/L。 （6）操作Ⅰ的名称是___________，操作Ⅱ根据下表KMnO4和K2CO3两物质在溶解性上的差异，采用___________、___________(填操作步骤)得到KMnO4粗晶体。 10 20 30 40 60 K2CO3 109.0 111.0 114.0 117.0 126.0 KMnO4 4.3 6.3 9.0 12.6 22.1 【答案】 增大反应物与空气的接触面积，加快反应速率 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O 2∶1 KOH MnO2 2.410-5 过滤 蒸发浓缩 趁热过滤 K2CO3混合溶液；由图可知KMnO4、K2CO3的溶解度随温度变化差异较大，KMnO4的溶解度随温度降低减小较明显，故可以采用蒸发浓缩、趁热过滤的方式得到KMnO4粗晶体。故答案为：过滤；蒸发浓缩；趁热过滤。 10．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得，反应原理为: ①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 ②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S ③2H2S+SO2=3S↓+2H2O ④Na2SO3+ S Na2S2O3， 常温下溶液中析出晶体为Na2S2O3·5H2O。Na2S2O35H2O于40～45℃熔化，48℃分解；Na2S2O3 易溶于水，不溶于乙醇。在水中有关物质的溶解度曲线如图所示。 Ⅰ．现按如下方法制备Na2S2O35H2O： 将硫化钠和碳酸钠按反应要求比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在分液漏斗中，注入浓盐酸，在装置2中加入亚硫酸钠固体，并按下图安装好装置。 请问：（1）仪器2的名称为________，装置6中可放入_________。 A．BaCl2溶液 B．浓H2SO4 C．酸性KMnO4溶液 D．NaOH溶液 （2）打开分液漏斗活塞，注入浓盐酸使反应产生的二氧化硫气体较均匀的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，并用磁力搅拌器搅动并加热。随着二氧化硫气体的通入，看到溶液中有大量浅黄色固体析出。持续通二氧化硫气体，反应约半小时。当溶液中pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热。溶液pH要控制不小于7理由是________(用离子方程式表示)。 Ⅱ．分离Na2S2O35H2O并标定溶液的浓度： （1）为减少产品的损失，操作①为______，操作②是_____、洗涤、干燥，其中洗涤操作是用_________（填试剂）作洗涤剂。 （2）蒸发浓缩滤液直至溶液呈微黄色浑浊为止，蒸发时为什么要控制温度不宜过高_______。 （3）称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7（摩尔质量294g/mol）0.5880克。平均分成3份分别放入3个锥形瓶中，加水配成溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：6I-+Cr2O72-+14H+=3I2+2Cr3++7H2O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应： I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，滴定终点的现象为_____________________。三次消耗Na2S2O3溶液的平均体积为20.00mL，则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度为_________ mol/L。 【答案】 蒸馏烧瓶 CD S2O32-+2H+＝S↓+SO2↑+H2O 过滤 过滤 乙醇 温度过高会导致析出的晶体分解 溶液由蓝色恰好变成无色，且半分钟不恢复原色 0.2000 11．氯化亚铜是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化成绿色碱式盐。从酸性电镀废液(主要含Cu2＋、Fe3＋)中制备氯化亚铜的工艺流程图如下： 金属离子含量与混合液pH、CuCl产率与混合液pH的关系图如图。 【已知：金属离子浓度为1 molL-1时，Fe(OH)3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为1.4和3.0，Cu(OH)2开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.2和6.7】 请回答下列问题： （1）酸浸时发生反应的离子方程式是________；析出CuCl晶体时的最佳pH在_______左右。 （2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为________________。 （3）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，在真空干燥机内于70℃干燥2 h、冷却密封包装。70℃真空干燥、密封包装的目的是_____________。 （4）产品滤出时所得滤液的主要分成是________，若想从滤液中获取FeSO47H2O晶体，还需要知道的是__________________。 （5）若将铁粉换成亚硫酸钠也可得到氯化亚铜，试写出该反应的化学方程式：______________。为提高CuCl的产率，常在该反应体系中加入稀碱溶液，调节pH至3.5。这样做的目的是_____________。 （6）工业上还可以采用以碳棒为电极电解CuCl2溶液得到CuCl。写出电解CuCl2溶液中的阴极上发生的电极反应:___________。 【答案】 Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O 3 2Cu2＋＋2Cl－＋Fe=2CuCl↓＋Fe2＋ 加快乙醇和水的蒸发，防止CuCl被空气氧化 Na2SO4和FeSO4 不同温度下硫酸钠和硫酸亚铁的溶解度 2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋H2O=2CuCl↓＋2Na2SO4＋H2SO4 OH－中和了反应中的H＋，有利于平衡向右移动，提高CuCl的产率。但当OH－浓度过大时，Cu＋能与OH－结合，生成氢氧化亚铜，从而降低了CuCl的产率 Cu2＋＋Cl－＋e-=CuCl↓ 12．工业上用铬铁矿(FeO、Cr2O3、含SiO2、Al2O3杂质)生产红矾钠(Na2Cr2O7)的工艺流程如下: (1)上述四个步骤中，有氧化还原反应发生的是________(填序号)，被氧化的元素是______(写元素符号)。 (2)滤渣1的主要成分是________(写化学式)，写出步骤③发生反应的离子方程式___________________。 (3)操作1包括______、________、过滤、洗涤、干燥。 (4)向橙红色的红钒钠溶液中滴入氨氧化钠溶液，变为黄色Na2CrO4溶液，写出该转化过程的离子方程式______________。 【答案】 ① Fe、Cr Fe2O3 、CaSiO3 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 蒸发浓缩 冷却结晶 Cr2O72-+2OH- ＝ 2CrO42-+H2O 13．工业上利用氯碱工业中的固体废物盐泥（主要成分为Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4，除此之外还有NaCl、Al(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)2等。）与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁，产率高，既处理了三废，又有经济效益。其工艺流程如下： 已知： i）部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 沉淀物 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH值（完全沉淀） 10.02 8.96 3.20 4.70 11.12 ii）两种盐的溶解度图（单位为g/100g水） 根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度图，请回答下列问题。 （1）酸解时，加入的酸为____________，在酸解过程中，想加快酸解速率，请提出两种可行的措施____________、____________。 （2）加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀，该反应的离子方程式是____________。 （3）本工艺流程多次用到抽滤操作，其优点在于____________，四次抽滤时：抽滤①所得滤渣A的成分为____________、CaSO4；抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、____________、____________；抽滤③所得滤液C中主要杂质阳离子的检验方法是____________；抽滤④将产品抽干。 （4）依据溶解度曲线，操作M应采取的方法是适当浓缩，____________。 （5）每制备1吨MgSO47H2O，需要消耗盐泥2吨。若生产过程中的转化率为70%，则盐泥中镁（以氢氧化镁计）的质量分数约为____________。 【答案】 硫酸 升温 把盐泥粉碎、搅拌等 Mn2++ ClO-+ H2O == MnO2↓ + 2H++ Cl- 速度快 BaSO4 Fe（OH）3 Al（OH）3 焰色反应 趁热过滤 16.8%（16%、17%均可给分） 14．硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO( 占40%，还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2 等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、选纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO47H2O 的流程如下: 根据题意回答下列问题: （1）实验中需用1mol/L的硫酸800mL，若用18.4mol/L的浓硫酸来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为______。 A.10mL B.20mL C.50mL D.100mL （2）加入的NaClO可与Mn2+反应:Mn2+ +ClO-+H2O=MnO2 ↓+2H++Cl-，还有一种离子也会被NaClO 氧化，该反应的离子方程式为____________________。 （3）滤渣中除含有Fe(OH)3、A(OH)3 外还有_________________。 （4）在“除钙”前，需检验滤波中Fe3+是否被除尽，简述检验方法:_________。 （5）已知MeSO4、CaSO4的溶解度如下表: 温度/℃ 40 50 60 70 MgSO4 30.9 33.4 35.6 36.9 CaSO4 0.210 0.207 0.201 0.193 “除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4 除去，根据上表数据，简要说明操作步骤: _________。“操怍I：是将滤液继续蒸发依缩，冷却结晶，______，便得到了MgSO47H2O。 （6）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO47H2O为172.2 g，则MgSO47H2O的产率为_____________________。 【答案】 D 2Fe2++C1O-+2H+==2Fe3++Cl-+H2O MnO2、SiO2 取少量滤液,向其中加入硫氰化钾容液.如果溶液不变红色.说明溶液中不含Fe3+，如果溶液变红色，说明滤液中含Fe3+ 蒸发农缩，趁热过滤 过滤(或过滤洗涤) 70% 上可得到40g =246 g的MgSO47H2O，故它的产率为100%=70%。 15．工业上用铬铁矿(FeO、Cr2O3、含SiO2、Al2O3杂质)生产红矾钠(Na2Cr2O7)的工艺流程如下: (1)上述四个步骤中，有氧化还原反应发生的是________(填序号)，被氧化的元素是______(写元素符号)。 (2)滤渣1的主要成分是________(写化学式)，写出步骤③发生反应的离子方程式___________________。 (3)操作1包括______、________、过滤、洗涤、干燥。 (4)向橙红色的红钒钠溶液中滴入氨氧化钠溶液，变为黄色Na2CrO4溶液，写出该转化过程的离子方程式______________。 【答案】 ① Fe、Cr Fe2O3 、CaSiO3 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 蒸发浓缩 冷却结晶 Cr2O72-+2OH- ＝ 2CrO42-+H2O 16．高锰酸钾常用作消毒杀菌、水质净化剂等。某小组用软锰矿(主要含MnO2,还含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)模拟工业制高锰酸钾流程如下。试回答下列问题。 (1)配平焙烧时化学反应: □MnO2+□_____+□O2□K2MnO4+□H2O；工业生产中采用对空气加压的方法提高MnO2利用率，试用碰撞理论解释其原因__________。 (2)滤渣II 的成分有_______(化学式);第一次通CO2不能用稀盐酸代替的原因是_________。 (3)第二次通入过量CO2生成MnO2的离子方程式为_________。 (4)将滤液Ⅲ进行一系列操作得KMnO4。 由下图可知,从滤液Ⅲ得到KMnO4需经过_____、______、洗涤等操作。 (5)工业上按上述流程连续生产。含MnO2a%的软锰矿1吨，理论上最多可制KMnO4___吨。 (6)利用电解法可得到更纯的KMnO4。用惰性电极电解滤液II。 ①电解槽阳极反应式为____________； ②阳极还可能有气体产生,该气体是__________。 【答案】 2 4 KOH 1 2 2 加压增大了氧气浓度，使单位体积内的活化分子数增加，有效碰撞次数增多,反应速率加快,使MnO2反应更充分 Al(OH)3、H2SiO3 稀盐酸可溶解Al(OH)3，不易控制稀盐酸的用量 3MnO42-+4CO2+2H2O=MnO2↓+2MnO4-+4HCO3- 蒸发结晶 趁热过滤 0.018a MnO42--e-=MnO4- O2 17．重金属元素铬的毒性较大，含铬废水需经处理达标后才能排放。已知部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3 pH 3.7 9.6 11.1 8 9(＞9溶解) I.某工业废水中主要含有Cr3+，同时还含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理： （1）氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填序号)。 a.Na2O2　　b.HNO3　　c.FeCl3　　d.KMnO4 （2）加入NaOH溶液调溶液pH=8时，除去的离子是________(填序号)；已知钠离子交换树脂的原理：Mn++nNaRMRn+nNa+，此步操作被交换除去的杂质离子__________(填序号)。 a.Fe3+　　b.Al3+　　c.Ca2+　　d.Mg2+ II.酸性条件下，铬元素主要以Cr2O72-形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O72-的废水。该法用Fe、石墨分别作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3和Fe(OH)3 （3）电解时连接铁棒的一极是电源的_________极。 （4）写出电解时阳极的电极反应式____________________；阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式为______________________________； （5）常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=110-32，溶液的pH应为________时才能使c(Cr3+)降至110-5mol•L-1 【答案】 a ab cd 正 Fe-2e-=Fe2+ Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O 5 18．磁性纳米四氧化三铁在催化剂、DNA检测、疾病的诊断和治疗等领域应用广泛，其制备方法有多种，“共沉淀法”制备纳米Fe3O4的流程如下： （1）Ⅱ中的反应温度需控制在50℃~60℃之间，实验室控制该温度的最佳方法是___________。 （2）Ⅱ中生成Fe3O4的离子方程式是_____________________________________。 （3）操作Ⅲ包含的方法有_______________。 （4）检验纳米Fe3O4中含有+2价铁元素的方法是_________________________________。 （5）某同学依据上述“共沉淀法”的思路在实验室模拟制备纳米Fe3O4: ① 制备时该同学选择n(Fe3+)∶n(Fe2+)小于2∶1，原因是_______________________。 ②经过多次实验发现，当混合溶液中n(Fe3+)∶n(Fe2+)＝1∶1时，容易得到理想的纳米Fe3O4。该实验室无FeCl2溶液，现用5mLFeCl3溶液制备Fe3O4，配制n(Fe3+)∶n(Fe2+)＝1∶1混合溶液的方法是_____________________（其它试剂和仪器自选）。 【答案】 水浴加热 Fe2++2Fe3++8OH－Fe3O4↓+4H2O 过滤、洗涤 取少量样品于烧杯中，加入稀盐酸，加热溶解，过滤，取少量滤液于试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液的颜色褪去，则说明样品中含+2铁。（或滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液，若有蓝色沉淀生成，则说明样品中含+2铁） 制备过程中少量Fe2+被氧化 取2mLFeCl3溶液于试管中，加入足量铁粉，振荡使其充分反应，过滤，在滤液中加入剩余的3mLFeCl3溶液，即为n(Fe3+)∶n(Fe2+)=1:1混合溶液 19．乙酰苯胺是较早使用的一种解热镇痛药，可由苯胺和乙酸反应制备： 已知：① 苯胺易被氧化； ② 乙酰苯胺、苯胺和醋酸的部分物理性质如下表： 物质 熔点 沸点 溶解度(20 ℃) 乙酰苯胺 114.3 ℃ 305 ℃ 0.46 苯胺 －6 ℃ 184.4℃ 3.4 醋酸 16.6 ℃ 118 ℃ 易溶 实验步骤如下： 步骤1：在50 mL圆底烧瓶中，加入5 mL苯胺、7.5 mL冰醋酸及少许锌粉，依照右图装置组装仪器。 步骤2：控制温度计示数约105 ℃，小火加热回流1 h。 步骤3：趁热将反应混合物倒入盛有100 mL冷水的烧杯中，冷却后抽滤，洗涤，得到粗产品。 请回答下列问题： （1）步骤1中加入锌粉的作用是________________ 、起着沸石的作用。 （2）步骤2中控制温度计示数约105 ℃，接引管流出的主要物质是________________，若温度过高，会导致________________。刺形分馏柱中，由下到上，温度逐渐________________（填“升高”、“降低”或“不变”）。 （3）步骤3中抽滤装置所包含的仪器除减压系统外，还有吸滤瓶、________________（填仪器名称）。 （4）步骤3得到的粗产品可采取重结晶的方法进一步提纯，操作步骤是________________。 【答案】 防止苯胺被氧化 水 未反应的醋酸蒸出 降低 布氏漏斗 将粗产品在较高温度下溶解形成浓溶液，降温结晶，过滤，洗涤，重复2~3次 20．含钴催化剂废料(含Fe3O4、Co2O3、Al2O3、CaO及SiO2为原料制取Co3O4的一种工艺流程如下: 回答下列问题: （1）CoC2O4中Co的化合价为_____。 （2）步骤②经溶解后过滤，滤渣1的主要成分为____(填化学式)，滤液中含有_____种阳离子。 （3）步骤③氧化对Fe2+全部转化为Fe3+，反应的离子方程式为_______，检验其是否已完全氧化自方法是______________。 （4）步骤国加Na2CO3溶液的目的是_____________，滤渣2中含有Na2Fe6(S04)4(OH)x，则x=____，滤渣2中__________(填“含有”或“不含”Al(OH)3。 （5）某工厂用m1kg含钴催化剂废料Co2O3的质量分数为35%)制备Co3O4，最终得到产品m2kg,其产率为________(列出算式即可)。 【答案】 +2 SiO2 和CaSO4 6 6Fe2++6H++ClO3-=6Fe3++Cl-+3H2O 取少量上层清液，向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，观察有无蓝色沉淀(或滴入酸性高锰酸钾溶液，振荡，观察溶液紫色是否褪去等合理答案) 调节溶液pH以除去Fe3+、Al3+ 12 含有 21．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 （1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为____________。 （2）向“过滤I”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的PH_____(填“增大”、“不变”或“减小”)，NaHCO3中存在化学键有______ （3）“电解I”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________。 （4）“电解II”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。 阳极的电极反应式为_______，阴极产生的物质A的化学式为_______。 （5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是________________。 【答案】 Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O 减小 离子键和共价键 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3- H2 NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 22．水是生命之源，它与我们的生活密切相关。自来水厂常用高铁酸钠(Na2FeO4)改善水质。高铁酸钠具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂，在工业上制备高铁酸钠的方法有多种。 （1）简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理________________________________。 （2）干法制备高铁酸钠的反应原理如下： 2FeSO4+6Na2O2==aNa2FeO4+bM↑+2Na2O+2Na2SO4 ①高铁酸钠中铁元素的化合价为________________。 ②上述方程式中b=____。每生成1molM，该反应转移电子的物质的量为_____________mol。 （3）工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下： ①步骤③中除生成Na2FeO4外，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为____________________________________。 ②己知Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。可向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液。从Na2FeO4悬浊液得到固体的操作名称为_____________________。 （4）计算Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）约是氯气的_______倍(结果保留两位小数。) 【答案】 高铁酸钠具有很强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe3+、Fe2+水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中的杂质，起到净水作用 +6 1 10 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 过滤 0.64