新课标广西省届高考化学二轮复习题型十工艺流程题专项练精校解析Word版.docx
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新课标广西省届高考化学二轮复习题型十工艺流程题专项练精校解析Word版
高考题型十 工艺流程题
1.(2018北京理综,26)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:
磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:
Ca5(PO4)3(OH) (1)上述流程中能加快反应速率的措施有 。 (2)磷精矿粉酸浸时发生反应: 2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4 ①该反应体现出酸性关系: H3PO4 H2SO4(填“>”或“<”)。 ②结合元素周期律解释①中结论: P和S电子层数相同, 。 (3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。 写出生成HF的化学方程式: 。 (4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。 相同投料比、相同反应时间、不同温度下的有机碳脱除率如图所示。 80℃后脱除率变化的原因是 。 (5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有S 残留,原因是 ;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是 。 (6)取ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmol·L-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL。 精制磷酸中H3PO4的质量分数是 。 (已知: H3PO4的摩尔质量为98g·mol-1) 答案 (1)研磨、加热 (2)< 核电荷数P (3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑ (4)80℃后,H2O2因温度升高分解,浓度降低,反应速率减小,脱除率下降 (5)CaSO4微溶于水,存在溶解平衡CaSO4(s) Ca2+(aq)+S (aq) BaCO3(s)+S (aq) BaSO4(s)+C (aq) (6) % 解析 (1)由流程所给条件可知,研磨成粉可以增大反应物的接触面积,加快反应速率;加热可以提高反应温度,加快反应速率。 (2)由强酸制弱酸的反应原理可知,硫酸的酸性强于磷酸;硫元素和磷元素都为第三周期元素,同周期元素从左到右,原子半径依次减小,非金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强。 (3)Ca5(PO4)3F在酸浸过程中发生反应的化学方程式为2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑。 (4)其他条件相同时,80℃后,H2O2因温度升高发生分解,浓度降低,所以脱除率下降。 (5)由于硫酸钙微溶于水,而碳酸钙难溶于水,所以碳酸钙过量依然有部分硫酸根不能转化为沉淀除去;加入碳酸钡,硫酸根会转化为难溶的硫酸钡除去。 (6)由方程式可得转化关系H3PO4~2NaOH~Na2HPO4,反应的氢氧化钠物质的量为b×c×10-3mol,则磷酸的物质的量为b×c×5×10-4mol,则磷酸的质量分数为 ×100%= %。 2.研究发现: 一节电池烂在地里,能够使一平方米的土地失去利用价值。 废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量重金属上。 将废旧锌锰电池回收处理,既能减少它对环境的污染,又能实现废电池的资源化利用。 (1)回收填料中的二氧化锰和氯化铵。 已知: 废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。 回收物质的流程如图所示。 ①操作中先将电池填料研碎的目的是 。 ②操作1和操作2的名称都是 ,该操作中玻璃棒的作用是 。 ③灼烧滤渣1的目的是 。 (2)回收二氯化锰: 将废旧锌锰电池处理,得到含锰混合物,向该混合物加入浓盐酸并加热。 ①写出MnO(OH)与浓盐酸反应的化学方程式: 。 ②锰回收新方法: 向废旧锌锰电池内的混合物中加入一定量的稀硫酸和稀草酸(H2C2O4),并不断搅拌至无CO2产生为止,写出MnO(OH)参与反应的化学方程式: 。 与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是 (答1点即可)。 (3)废电池的锌皮可用于回收制作ZnSO4·7H2O。 过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是: 常温下,加入稀硫酸和H2O2,铁溶解变为Fe3+,加碱调节pH为4,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中c(Fe3+)= mol·L-1。 继续加碱调节pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。 部分难溶电解质的溶度积常数(Ksp)如下表: 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 2.6×10-39 答案 (1)①增大接触面积,加快反应速率 ②过滤 引流 ③除去炭粉 (2)①2MnO(OH)+6HCl(浓) 2MnCl2+Cl2↑+4H2O ②2MnO(OH)+H2C2O4+2H2SO4 2MnSO4+2CO2↑+4H2O 工艺流程简单;生成CO2和H2O不影响MnSO4的纯度;反应过程无有毒有害物质生成,不造成二次污染;废物资源化等(答1点即可) (3)2.6×10-9 6 解析 (1)废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。 炭粉和二氧化锰不溶于水。 将电池填料溶解、过滤,滤渣1为炭粉和二氧化锰的混合物,经洗涤、烘干、灼烧,炭粉与氧气反应生成二氧化碳,剩余的固体为二氧化锰;滤液1为氯化铵和氯化锌的混合液,蒸发结晶、过滤得氯化铵晶体。 ①操作中先将电池填料研碎的目的是增大接触面积,加快反应速率。 ②操作1和操作2为分离固体和液体混合物的操作,名称是过滤,玻璃棒的作用是引流。 ③灼烧滤渣1的目的是除去炭粉。 (2)①MnO(OH)与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,利用化合价升降法配平,该反应的化学方程式为2MnO(OH)+6HCl(浓) 2MnCl2+Cl2↑+4H2O。 ②MnO(OH)与稀硫酸和稀草酸(H2C2O4)反应生成硫酸锰、二氧化碳和水,利用化合价升降法配平,该反应的化学方程式为2MnO(OH)+H2C2O4+2H2SO4 2MnSO4+2CO2↑+4H2O。 与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是工艺流程简单;生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度;反应过程无有毒有害物质生成,不造成二次污染;废物资源化等。 (3)常温下,溶液的pH为4,c(OH-)=1×10-10mol·L-1,又Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=2.6×10-39,此时溶液中c(Fe3+)=2.6×10-9mol·L-1。 Ksp=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,若Zn2+浓度为0.1mol·L-1,则c(OH-)=10-8mol·L-1,c(H+)=10-6mol·L-1,pH=6。 3.镁被称为“国防金属”,镁及其合金用途很广,目前世界上60%的镁从海水中提取。 从海水中提取镁的流程如下: 请根据上述流程图和镁及化合物的性质回答下列问题: (1)用贝壳煅烧生石灰的化学方程式为 。 (2)氢氧化镁溶于盐酸的离子方程式为 。 (3)简述由MgCl2·6H2O制无水MgCl2,加热时通HCl气体的主要原因是 。 (4)Mg(OH)2煅烧可得熔点很高的MgO,MgO的电子式为 。 (5)MgCl2和AlCl3的熔点均较低,而MgO和Al2O3的熔点都很高。 为什么冶炼金属镁是电解MgCl2,而冶炼金属铝则电解Al2O3? 。 (6)某MgCl2溶液的浓度为0.01mol·L-1,在该溶液中滴加NaOH溶液至pH=10,此时溶液中的Mg2+是否沉淀完全? (填“是”或“否”),此时c(Mg2+)= 。 [已知: Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11] 答案 (1)CaCO3 CaO+CO2↑ (2)Mg(OH)2+2H+ Mg2++2H2O (3)抑制MgCl2水解 (4)Mg2+ ]2- (5)MgO和MgCl2均为离子化合物,熔融时均能电解制镁,但MgO熔点很高,电解时能耗高,所以工业上是电解熔融MgCl2冶炼镁,而AlCl3是共价化合物,液态时难导电,所以工业上是电解熔融Al2O3冶炼铝 (6)否 1.8×10-3mol·L-1 解析 (1)贝壳的主要成分是CaCO3,煅烧CaCO3生成CaO和CO2。 (2)氢氧化镁属于碱,与盐酸发生复分解反应。 (3)在HCl气体氛围中,可以防止Mg2+水解。 (4)MgO是离子化合物,其电子式为Mg2+ ]2-。 (5)MgO和MgCl2均为离子化合物,熔融时均能电解制镁,但MgO熔点很高,电解时能耗高,所以工业上是电解熔融MgCl2冶炼镁,而AlCl3是共价化合物,液态时难导电,所以工业上是电解熔融Al2O3冶炼铝。 (6)溶液中c(OH-)= mol·L-1=1.0×10-4mol·L-1,此时的c(Mg2+)= mol·L-1=1.8×10-3mol·L-1>1.0×10-5mol·L-1,因此Mg2+没有完全沉淀。 4.三盐(3PbO·PbSO4·H2O)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,200℃以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。 以200t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。 已知: PbSO4和PbCO3的溶解度和溶度积Ksp如下表。 化合物 PbSO4 PbCO3 溶解度/g 1.03×10-4 1.81×10-7 Ksp 1.82×10-8 1.46×10-13 (1)步骤①转化的目的是 , 滤液1中的溶质为Na2CO3和 (填化学式)。 (2)步骤③酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是 (任写一条)。 其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为 。 (3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为 。 若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1,则此时c(S )= mol·L-1。 (4)步骤⑦洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤完全的方法是 。 (5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为 ,若得到纯净干燥的三盐99.0t,假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为 。 答案 (1)将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率 Na2SO4 (2)适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案) 3Pb+8H++2N 3Pb2++2NO↑+4H2O (3)HNO3 1.00×10-3 (4)取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全(或其他合理答案) (5)4PbSO4+6NaOH 3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O 51.75% 解析 (1)步骤①用纯碱溶液浸润铅泥,将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率,滤液1中的溶质为过量的Na2CO3和反应生成的Na2SO4。 (2)步骤③酸溶时,可以通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径来提高酸溶速率;铅与硝酸反应的离子方程式为3Pb+8H++2N 3Pb2++2NO↑+4H2O。 (3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为HNO3;根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-8=c(Pb2+)×c(S ),c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1,则此时c(S )=1.00×10-3mol·L-1。 (4)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子,用盐酸酸化的氯化钡检验,其检验方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全。 (5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH 3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O,若得到纯净干燥的三盐99.0t,则含有的铅元素质量为m(Pb)=99.0t× ×100%=82.8t,则铅泥中铅元素的质量分数为 ×100%=51.75%。 5.硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。 利用硼精矿(主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如图1: 图1 图2 已知: 偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水,不溶于醇,在碱性条件下稳定存在。 回答下列问题: (1)写出加快硼精矿溶解速率的措施 (写一种)。 (2)操作1为 ,滤渣主要成分为 。 (3)除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有: ①能将硅、铝以沉淀除去;② 。 (4)氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为 ;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1,其化学方程式为 。 (5)如图2在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式 。 (6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应的离子方程式: 。 答案 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等(答1点即可) (2)过滤 Fe(OH)3 (3)提供碱性溶液抑制NaBO2水解 (4)-1价 2MgH2+NaBO2 NaBH4+2MgO (5)B +6H2O+8e- B +8OH- (6)4Cu2++B +8OH- 4Cu+B +6H2O 解析 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。 (2)根据以上分析,操作1为过滤,滤渣主要成分为Fe(OH)3。 (3)已知NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有: ①能将硅、铝以沉淀除去;②提供碱性溶液抑制NaBO2水解。 (4)根据化合价代数和为0,则氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为-1价;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4和MgO,则化学方程式为2MgH2+NaBO2 NaBH4+2MgO。 (5)在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室B 得电子发生还原反应生成B 则电极反应式为B +6H2O+8e- B +8OH-。 (6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,则反应的离子方程式为4Cu2++B +8OH- 4Cu+B +6H2O。 6.下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程: (1)脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去H2S,该反应的化学方程式是 。 (2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是 (填选项)。 A.Cl2B.H2O2 C.KMnO4D.O3 (3)流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有 。 (4)合成氨反应的原料气中V(N2)∶V(H2)=1∶3。 平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示: 平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系 则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是 (用“>”“<”或“=”表示);A点H2的平衡转化率为 。 答案 (1)3H2S+2Fe(OH)3 Fe2S3+6H2O (2)3∶2 BD (3)N2和H2 (4)KA>KB=KC 66.7% 解析 (1)由流程可知,利用Fe(OH)3与H2S反应生成硫化铁和水从而除去H2S,反应的化学方程式为3H2S+2Fe(OH)3 Fe2S3+6H2O。 (2)由流程得知利用空气中的氧气氧化硫化铁生成硫单质,氧气得4e-,硫化铁失2×3e-,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2;氯气有毒,高锰酸钾会引入新杂质,故选BD。 (3)因为合成氨是可逆反应,不能完全转化,因此N2和H2也需要循环利用。 (4)因为平衡常数只随温度变化,由图像变化趋势可知随温度升高,氨气含量减小,说明平衡逆向移动,所以温度越高平衡常数越小,又A、B、C三点温度为B=C>A,所以A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KA>KB=KC;V(N2)∶V(H2)=1∶3,又A点氨气平衡含量为50%,所以设氮气转化的物质的量为xmol,则 N2+3H2 2NH3 开始/mol130 转化/molx3x2x 平衡/mol1-x3-3x2x 则 ×100%=50%,解得x= 所以H2的转化率= ×100%≈66.7%。S,得电子能力P
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