最新届高考化学难点剖析专题63化工流程中条件的控制练习Word格式文档下载.docx
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L-1。
[已知Ksp(CaF2)=5.29×
10-9]
(4)加入有机萃取剂的作用是________________________。
【答案】把废镍催化剂粉碎、适当加热,适当增大酸的浓度或搅拌等
SiO2FeOOH2Na++3ClO-
+6Fe2+
+4SO42-+9H2O
=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+6.6×
10-2除去溶液中的Zn2+
【解析】
(1)根据影响化学反应速率的因素可知,提高浸出率,可把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸浓度、搅拌等,滤渣I的成分是CaSO4和SiO2;
(2)根据图象可以知道,①控制温度40℃、pH=8,则滤渣2的主要成分为FeOOH;
②若控制温度80℃、pH=2,可得到黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,依据氧化还原反应规律写出生成黄铁矾钠的离子方程式为:
2Na++3ClO-
=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+;
(3)根据反应式Ca2++2F-=CaF2↓,沉淀Ca2+消耗0.002molNH4F,根据Ksp(CaF2)=c(Ca2+)c2(F-)=5.29×
10-9,沉淀Ca2+后,溶液中c(F-)=,设加入c(NH4F)=cmol/L,则=;
解得c=6.6×
10-2;
(4)根据流程图,加入有机萃取剂的作用是除去溶液中的Zn2+。
【点睛】
本题考查了工业上从废镍催化剂制备草酸镍晶体的工艺流程,侧重考查物质分离的实验设计和方法应用,主要是利用溶液不同pH条件下离子沉淀的情况不同,控制溶液pH除去杂质离子,同时考查了除杂原则不能引入新的杂质,解题时先要弄清制备流程中各步反应原理和目的,从而知道分离提纯的环节中各成分组成,再结合氧化还原反应和沉淀溶度积等知识解决各问题。
2.(2019届福建省莆田市第二十四中学高三上学期第一次调研考试)钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料,其制备工艺流程如下图所示:
(1)镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3两种,它们均极易与水发生反应。
写出MgC2发生水解反应的化学方程式:
_____;
Mg2C3的电子式为_____。
(2)“混合溶液”环节,钛元素在不同pH下主要以种形式存在,如上图所示。
实际制备工艺中,先用氨水调节混合溶液的pH于2.5~3之间,再进行“沉淀”,则上图中曲线a对应钛的形式为______填化学符号);
写出“沉淀”时的离子方程式:
_____。
(3)草酸氧钛钡晶体经蒸馏水数次洗涤后,证明它已被洗涤干净的实验方案为_____。
(4)工业上TiCl4和BaCO3通常用如下方法制备:
①先将金红石(TiO2)与过量焦炭混合,再通入Cl2)并加热到900℃制取TiCl4。
请写出该法制备TiCl4的化学方程式:
②BaCO3是将重晶石(主要成分为BaSO4)浸泡在Na2C03溶液中足够长时间来制备。
请问Na2CO3溶液的浓度至少要大于_____mol/L才能开始转化。
(已知常温下:
,略CO32-的水解)。
【答案】
(1)MgC2+2H2O=Mg(OH)2+C2H2;
(2)(3)TiOC2O4
(4)TiO(C2O4)22-+Ba2+
+4H2O=BaTiO(C2O4)2·
4H2O↓(5)取最后一次洗涤液少量于试管中,向其中滴加AgNO3溶液,无白色沉淀生成证明草酸氧钛钡已被洗涤干净(6)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO(7)2.58×
10-4
(3)根反应据过程知洗涤液中可能含有Cl—,所以取最后一次洗涤液少量于试管中,向其中滴加AgNO3溶液,如无白色沉淀生成,证明草酸氧钛钡已被洗涤干净。
答案:
取最后一次洗涤液少量于试管中,向其中滴加AgNO3溶液,如无白色沉淀生成,证明草酸氧钛钡已被洗涤干净
。
(4)①由足量焦炭和Cl2反应判断产物为TiCl4和CO,所以化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。
②设BaSO4饱和溶液中c(Ba2+)和c(SO42-)均为xmol·
L-1,由KSP(BaSO4)=c(Ba2+)c(SO42-)知:
x2=1.0×
10-10(mol·
L-1)2,可求出c(Ba2+)=1.0×
10-5mol·
再令
Q(BaCO3)=c(Ba2+)c(CO32-)=1.0×
L-1×
c(CO32-)>
KSP(BaCO3),则
c(CO32-)=2.58×
10-9(mol·
L-1)2÷
1.0×
L-1=2.58×
10-4mol·
L-1,所以Na2CO3溶液的浓度至少要大于2.58×
10-4mol/L才能开始转化。
3.(天津市2017-2018学年高三年级第二学期)I.高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。
如图是高铁电池的模拟实验装置:
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_________________________________________;
若维持电流强度为1A,电池工作十分钟,理论消耗Zn_______g(已知F=96500C/mol,小数点后保留1位)。
(2)盐桥中盛有饱和KC1溶液,此盐桥中氯离子向_______移动(填“左”或“右”);
若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向_______移动(填“左”或“右”)。
(3)下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有____。
Ⅱ.工业上湿法制备K2FeO4的工艺流程如图。
(4)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:
___FeCl3+___NaOH+___NaClO=___Na2FeO4+___NaCl+___H2O,其中氧化剂是_______(填化学式)。
(5)加入饱和KOH溶液的目的是_____________________。
(6)已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,此温度下若在实验室中配制5mol/Ll00mLFeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加入_______mL2mol/L的盐酸(忽略加入盐酸体积)。
【答案】FeO42﹣+4H2O+3e﹣=Fe(OH)3↓+5OH﹣0.2右左使用时间长、工作电压稳定2103295NaClO减小高铁酸钾的溶解,促进高铁酸钾晶体析出2.5
【解析】Ⅰ.
(1)根据电池装置,Zn做负极,C为正极,高铁酸钾的氧化性很强,正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3,正极电极反应式为:
FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-,若维持电流强度为1A,电池工作十分钟,通过电子为,则理论消耗Zn为×
×
65g/mol=0.2g;
(2)盐桥中阴离子移向负极移动,盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路,使两溶液保持电中性,起到平衡电荷,构成闭合回路,放电时盐桥中氯离子向右移动,用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动;
(4)其中Fe元素化合价由+3价升高为+6价,共升高3价,Cl元素化合价由+1价降低为-1,价,共降低2价,化合价升降最小公倍数为6,则FeCl3的系数为2、NaClO的系数为3,再根据原子守恒配平后反应方程式为:
2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,所含元素化合价降低的反应物是氧化剂,NaClO是氧化剂;
(5)加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度,减小高铁酸钾的溶解,促进高铁酸钾晶体析出;
(6)溶液中c(Fe3+)=5mol/L,根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×
c3(OH-)=4.0×
10-38,可知开始沉淀时
c(OH-)=2×
10-13mol/L,则溶液中c(H+)=mol/L=0.05mol/L,根据稀释定律,需要盐酸的体积=2.5mL。
4.(2019届河北省隆化县存瑞中学高三第二次调研考试)钴被誉为战略物资,有出色的性能和广泛的应用。
以水钴矿(主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等)为原料制备CoCl2·
6H2O的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
Ⅰ.“酸浸”
(1)钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。
综合考虑成本,应选择的最佳工艺条件为_________、_________;
滤渣①的主要成分为__________。
(2)Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4,化学方程式为______________________________。
Ⅱ.“净化除杂”分三步完成:
(3)除铁:
加入适量Na2SO4固体,析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12,离子方程式为__________。
(4)除钙、镁:
加入适量NaF,当Mg2+恰好完全被除去(离子浓度等于10-5mol·
L-1)时,
c(Ca2+)=_____________mol·
L-1(取两位有效数字)。
已知:
Ksp(MgF2)=7.4×
10-11,Ksp(CaF2)=1.5×
10-10。
(5)除铜:
加入适量Na2S2O3,发生反应2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O=Cu2S↓+S↓+2Na2SO4+2H2SO4,该反应的还原产物为___________。
Ⅲ.“萃取和反萃取”
(6)“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和________(写化学式)。
(7)实验室称取100g原料(含钴11.80%),反萃取时得到浓度为0.036mol·
L-1的CoCl2溶液5L,忽略损耗,钴的产率=______(产率=)。
【答案】12h90℃SiO2(二氧化硅)2Co2O3+4H2SO4(浓)4CoSO4+4H2O+O2↑2Na++6Fe3++4SO42-+12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+2.0×
10-5Cu2S、SNiSO4钴的产率
=
【解析】
(1)根据钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系,推出在12h、90℃时钴的浸出率最高;
根据水钴矿的成分,SiO2是酸性氧化物,不与酸反应,即滤渣①的主要成分是SiO2;
(2)Co2O3中Co的化合价由+3变为+2价,化合价降低,应该是O元素被氧化成氧气,因此反应方程式为2Co2O3+4H2SO4(浓)
4CoSO4+4H2O+O2↑;
(3)根据生成黄钠铁矾,推出离子反应方程式为2Na++6Fe3++4SO42-+12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+12H+;
(4),c(Mg2+)=10-5mol·
L-1代入公式,求
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