高考化学《化学反应与能量》推断题练习题含详细答案解析.docx
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高考化学《化学反应与能量》推断题练习题含详细答案解析
高考化学《化学反应与能量》推断题练习题(含详细答案解析)
1.碳酸锰是制取其他含锰化合物的原料,也可用作脱硫的催化剂等。
一种焙烧氯化铵和菱锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图所示
已知①菱锰矿粉的主要成分是MnCO3,还有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素
②常温下,相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围如表
金属离子
Al3+
Fe3+
Fe2+
Ca2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
3.8
1.5
6.3
10.6
8.8
9.6
沉淀完全的pH
5.2
2.8
8.3
12.6
10.8
11.6
③常温下,Ksp(CaF2)=1.46×10−10,Ksp(MgF2)=7.42×10−11;Ka(HF)=1.00×10−4
回答下列问题:
(1)“混合研磨”的作用为_______________________
(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________________
(3)分析图1、图2,焙烧氯化铵、菱锰矿粉的最佳条件是_____________________________
(4)净化除杂流程如下
①已知几种物质氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>KMnO4>MnO2>Fe3+,则氧化剂X宜选择__________
A.(NH4)2S2O8B.MnO2C.KMnO4
②调节pH时,pH可取的范围为_________________
③常温下加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去,此时溶液中,=______若此时pH为6,c(Mg2+)=amol/L,则c(HF)为______________mol/L(用a表示)
(5)“碳化结晶”过程中不能用碳酸铵代替碳酸氢铵,可能的原因是__________________
【答案】加快反应速率MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O温度为500℃且m(MnCO3):
m(NH4Cl)=1.10B5.2≤pH<8.81.97×10-7CO32-水解程度大于HCO3-,易生成氢氧化物沉淀
【解析】
【分析】
根据流程:
将菱锰矿粉(主要成分是MnCO3,还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)和氯化铵混合研磨后焙烧:
MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O,浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,反应为:
MnO2+2Fe2++4H+═Mn2++2Fe3++2H2O,再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀除去,然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+以CaF2、MgF2沉淀除去,净化液主要溶质主要为MnCl2、NH4Cl,加入碳酸氢铵发生反应:
Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O,炭化结晶,过滤,滤饼干燥后得到MnCO3,滤液为NH4Cl溶液,蒸发结晶得到NH4Cl固体,可循环使用,据此分析作答。
【详解】
(1)“混合研磨”可使物质充分接触,加快反应速率;
(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O;
(3)根据图可知,锰的浸出率随着温度的升高而增大,随着m(NH4Cl):
m(锰矿粉)增大而增到,500℃、m(NH4Cl):
m(锰矿粉)=1.10时,锰的浸出率最高,温度过高,m(NH4Cl):
m(锰矿粉)增大,浸出率变化不大,成本增加,故焙烧温度取500℃、m(NH4Cl):
m(锰矿粉)=1.10即可;
(4)①根据分析,浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入氧化剂X的目的将Fe2+氧化为Fe3+,同时在选择氧化剂时,要尽可能不要引入新的杂质,则氧化剂X宜选择MnO2,答案选B;
②根据分析,再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀除去,然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+以CaF2、MgF2沉淀除去,净化液主要溶质主要为MnCl2、NH4Cl,过程中不能让Mn2+沉淀,结合相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围表,Al3+、Fe3+完全沉淀时的pH值分别为5.2和2.8,Mn2+开始沉淀的PH值为8.8,pH可取的范围为5.2≤pH<8.8;
③≈1.97;若此时pH为6,即c(H+)=10-6mol/L,c(Mg2+)=amol/L,c(F-)=mol/L,HF是弱酸,在溶液中部分电离,已知Ka(HF)==1.00×10−4则c(HF)==×10-7mol/L;
(5)“碳化结晶”过程中,因为碳酸根离子水解程度大,碳酸铵溶液中c(OH−)较大,易产生Mn(OH)2沉淀,故碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液。
2.以氯化钾和硫酸亚铁为原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料,其主要流程如下:
已知:
NH4HCO3溶液呈碱性,30℃以上NH4HCO3大量分解。
(1)NH4HCO3溶液呈碱性的原因是_____________________________________。
(2)写出沉淀池I中反应的化学方程式_____________________________,该反应必须控制的反应条件是________________________________________。
(3)检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是_____________________。
(4)酸化的目的是______________________________。
(5)在沉淀池II的反应中,为使反应物尽可能多地转化为生成物,可在反应过程中加入___。
a.(NH4)2SO4 b.KCl c.丙醇 d.水
(6)N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。
滤液A可做复合肥料,因为其中含有_____________等元素。
【答案】NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度2NH4HCO3 +FeSO4 → FeCO3↓+(NH4)2SO4 +CO2↑+H2O反应温度低于30℃取沉淀池I的滤液,滴加KSCN溶液后滴加氯水,若无红色出现,说明沉淀完全除去溶液中的HCO3-cN、S、K
【解析】
【分析】
FeSO4与NH4HCO3发生双水解反应生成碳酸亚铁、硫酸铵、二氧化碳等,然后过滤得到碳酸亚铁,碳酸亚铁在空气中加热得到氧化铁,因滤液中含有NH4HCO3,向滤液中加入硫酸,可除去,此时溶液中溶质为硫酸铵、硫酸,向溶液中加入足量KCl,此时溶液中因硫酸钾的溶解度较氯化铵低而发生沉淀,然后过滤,得到硫酸钾固体,以此解答。
【详解】
(1)NH4HCO3溶液中铵根离子水解显示酸性,碳酸氢根离子水解显示碱性,的水解程度小于的水解程度,所以NH4HCO3溶液呈碱性,故答案为:
的水解程度小于的水解程度;
(2)碳酸氢根离子和亚铁离子之间发生双水解反应生成碳酸亚铁沉淀,并放出二氧化碳,反映的原理方程式为:
2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O,为防止较高温度下碳酸氢铵的分解,要注意温度的选择,故答案为:
2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O;反应温度低于30℃;
(3)亚铁离子可以被氯气氧化为三价铁离子,亚铁离子遇到硫氰酸钾不显色,但是三价铁遇到硫氰酸钾显示红色,检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是:
取沉淀池I的滤液,滴加KSCN溶液后滴加氯水,若无红色出现,说明沉淀完全,故答案为:
取沉淀池I的滤液,滴加KSCN溶液后滴加氯水,若无红色出现,说明沉淀完全;
(4)沉淀池Ⅰ中,除了生成的碳酸亚铁之外,溶液中含有过量的碳酸氢铵,加入酸,酸化的目的是除去溶液中的,故答案为:
除去溶液中的;
(5)由题目看出在沉淀池II中生成的K2SO4为固体,而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的,要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4的溶解度,故选:
c;
(6)滤液A的成分中含有(NH4)2SO4以及KCl,即其中含有N、S、K元素,属于复合肥料,故答案为:
N、S、K。
3.硝酸铵常用作化肥和化工原料,工业上制备硝酸铵的简要流程如图:
(1)中和器中主要反应的化学方程式为___________
(2)制备硝酸铵采用加压中和法还是常压中和法?
同时说明原因___________
(3)在不同的反应条件下,中和器中硝酸浓度与硝酸铵含量存在如图关系:
[不利用中和热及在不同情况下利用中和热时生产硝铵溶液中NH4NO3的含量1-HNO3和NH3(70℃);2-HNO3和NH3(50℃);3-HNO3(50℃)和NH3(20℃);4-HNO3和NH3(20℃)]
①按图中的数据分析,要使中和器中硝酸铵含量达到90%以上,原料最佳温度和硝酸最佳含量是__________
A.70℃;58%
B.HNO3(50℃),NH3(20℃);56%
C.50℃;56%
D.20℃;58%
②中和器中产品检测时,工作人员发现N2浓度明显高于正常空气带入的N2浓度,试用化学方程式表示中和器中生成N2的最有可能的过程____________、___________
③以下制备硝酸铵分析不正确的是___________
A.硝酸铵制备中应利用反应的中和热用于预热原料和浓缩硝酸铵溶液。
B.采用真空蒸发器有利于获得较高浓度的硝酸铵溶液和较大颗粒的硝酸铵晶体析出。
C.已知NH3与HNO3的气相反应很不彻底,工艺中应尽量使反应在液相中进行,可将硝酸持续匀速地通入预先装有液氨的中和器中反应。
D.充分回收、重复利用蒸发器的蒸气和冷凝液中的产品,可以降低原料损耗。
【答案】NH3+HNO3=NH4NO3采用加压中和法。
原因是加压可以增大反应的速率和提高产率A4HNO3=4NO2+O2+2H2O6NO2+8NH3=7N2+12H2OBC
【解析】
【分析】
(1)氨气属于碱性气体、硝酸具有酸性,所以碱性气体氨气和硝酸反应生成硝酸铵;
(2)压强越大化学反应速率越快,且增大压强可以提高产率;
(3)①要使中和器中硝酸铵含量达到90%以上,硝酸的含量越低越好;
②HNO3易分解生成NO2、O2、H2O,NO2、NH3能发生氧化还原反应生成N2。
【详解】
(1)氨气属于碱性气体、硝酸具有酸性,所以碱性气体氨气和硝酸反应生成硝酸铵,反应方程式为NH3+HNO3=NH4NO3;
(2)压强越大单位体积内活化分子个数越多,则化学反应速率越快,该反应前后气体计量数减小,则增大压强可以提高产率,所以采用加压中和法;
(3)①要使中和器中硝酸铵含量达到90%以上,硝酸的含量越低越好,根据图知,温度为70℃、硝酸含量为58%最好,答案选A;
②HNO3易分解生成NO2、O2、H2O,NO2、NH3能发生氧化还原反应生成N2,发生的反应为4HNO3=4NO2+O2+2H2O、6NO2+8NH3=7N2+12H2O;
③A、中和时放出的热量预热原料能加快化学反应速率,浓缩溶液需要加热,所以硝酸铵制备中应利用反应的中和热用于预热原料和浓缩硝酸铵溶液,从而减少资源浪费,A正确,不符合题意;
B、结晶速率越慢得到的颗粒越大,采用真空蒸发器增大蒸发速率,虽然有利于获得较高浓度的硝酸铵溶液,但得到较小颗粒的硝酸铵晶体析出,B错误,符合题意;
C、将硝酸持续匀速地通入预先装有液氨的中和器中反应,放出的热量会
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