化工流程练习与答案.docx
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化工流程练习与答案
高三化学专题—化工流程练习题
1.硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰制取t其工艺流程如下图所示。
(1)为提高锌灰的浸取率,可采用的方法是____________(填序号)。
①研磨②多次浸取③升高温度④加
压⑤搅拌
(2)步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是_______________(写化学式)。
(3)步骤Ⅲ中可得Cd单质,为避免引入新的杂质,试剂b应为____________。
(4)步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S。
①检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是______________,
②Na2S可由等物质的量的Na2S04和CH4在高温、催化剂条件下制取。
化学反应方式为_________________;
③已知Na2SO4.10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图。
从滤液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法是________________________.
(5)若步骤Ⅱ加入的ZnCO3为bmol,步骤Ⅲ所得Cd为dmol,最后得到VL、物质的量浓度为cmol/L的Na2SO4溶液。
则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为______。
2.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。
其生产工艺如下:
已知:
①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:
温度较低)
②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(条件:
温度较高)
③2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
回答下列问题:
(1)该生产工艺应在(填“温度较高”或“温度较低”)情况下进行;
(2)写出工业上制取Cl2的化学方程式;
(3)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是;
(4)配制KOH溶液时,是在每100mL水中溶解61.6gKOH固体(该溶液的密度为1.47g/mL),它的物质的量浓度为;
(5)在“反应液I”中加KOH固体的目的是:
A.与“反应液I”中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供反应物D.使副产物KClO3转化为KClO
(6)从“反应液II”中分离出K2FeO4后,会有副产品(写化学式)。
(7)该工艺每得到1.98kgK2FeO4,理论上消耗Cl2的物质的量为mol。
3.二氧化氯(ClO2)可用于自来水消毒。
以粗盐为原料生产ClO2的工艺主要包括:
①粗盐精制;②电解微酸性NaCl溶液;③ClO2的制取。
工艺流程如下图:
(1)粗食盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO
等杂质。
除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的试剂X,X是(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。
经检测发现滤液中仍含有一定量的SO
,其原因是。
(已知:
Ksp(BaSO4)=1.1×10-10;Ksp(BaCO3)=5.1×10-9)
(2)上述过程中,将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO2。
电解时生成的气体B是;反应Ⅲ的化学方程式为。
(3)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收得到ClO2溶液。
为测定所得溶液中ClO2的含量,进行了以下实验:
步骤1:
准确量取ClO2溶液10.00mL,稀释成100mL试样。
步骤2:
量取V1mL试样加入到锥形瓶中,调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,摇匀,在暗处静置30分钟。
(已知:
ClO2+I-+H+—I2+Cl-+H2O未配平)
步骤3:
以淀粉溶液作指示剂,用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液V2mL。
(已知:
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
①准确量取10.00mLClO2。
②滴定过程中,至少须平行测定两次的原因是。
③根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的物质的量浓度为mol·L-1(用含字母的代数式表示)。
4.铬是一种银白色的金属,化学性质稳定,用途广泛。
工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬及获得强氧化性Na2Cr2O7,其工艺流程如下图所示:
(1)Na2Cr2O7中铬元素的化合价为,已知Cr(OH)3为两性氢氧化物,写出其电离方程式。
(2)写出利用铝热反应制取铬的化学方程式:
,试剂c通常还可以是(至少写两种)。
(3)酸化过程中,不选用盐酸的原因是。
(4)固体a的主要成分是Na2SO4·10H2O,根据图分析,操作a为、、过滤。
5.将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物,既能减少它对环境的污染,又能实现废电池的资源化利用。
Ⅰ.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:
_________。
Ⅱ.锰回收新方法:
向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸,并不断搅拌至无气泡为止,其主要反应为:
2MnOOH+MnO2+2H2C2O4+3H2SO4==3MnSO4+4CO2↑+6H2O
(2)与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是_________(答1点即可)。
(3)欲以MnSO4溶液为原料制备MnCO3,选用的加料方式___________(填字母),原因是___________。
已知:
Ksp(MnCO3)=2.3×10﹣11、Ksp[Mn(OH)2]=2.1×10﹣13
a.将MnSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b.将MnSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有MnSO4溶液的反应容器中
d.以上三种方式都无法得到MnCO3.
Ⅲ.现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图l所示:
请回答下列问题:
(4)MnxZn1﹣xFe2O4中铁元素化合价为+3,则锰元素的化合价为___________。
(5)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是_________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(6)酸浸时,MnO2与H2SO4、H2O2反应的离子方程式为__________________。
(7)除汞是以氮气为载气吹入滤液中,带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的。
在恒温下不同pH时,KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如图2所示:
①写出pH=10时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式________________。
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高,其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外,还可能是__________________。
6.2Zn(OH)2•ZnCO3是制备活性ZnO的中间体,以锌焙砂(主要成分为ZnO,含少量Cu2+、Mn2+等离子)为原料制备2Zn(OH)2•ZnCO3的工艺流程如下:
请回答下列问题:
(1)当(NH4)2SO4,NH3·H2O的混合溶液中存在c(NH4+)=2c(SO42-)时,溶液呈(填“酸”、“碱”或“中”)性。
(2)“浸取”时为了提高锌的浸出率,可采取的措施是(任写一种)。
(3)“浸取”时加入的NH3·H2O过量,生成MnO2的离子方程式为。
(4)适量S2-能将Cu2+等离子转化为硫化物沉淀而除去,若选择ZnS进行除杂,是否可行?
用计算说明原因:
。
[已知:
Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=1.3×10-36]
(5)“沉锌”的离子方程式为。
(6)“过滤3”所得滤液可循环使用,其主要成分的化学式是。
7.锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途。
已知:
Sn的熔点为231℃;Sn2+易水解、易被氧化;SnCl4极易水解、熔点为-33℃、沸点为114℃。
请按要求回答下列相关问题:
(1)用于镀锡工业的硫酸亚锡(SnSO4)的制备路线如下:
①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用:
__________________及调节溶液pH。
②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、________________________。
③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式:
__________________________。
④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是:
_____________________,证明已洗净。
⑤步骤Ⅴ操作依次为____________、____________、过滤、洗涤、低温干燥。
(2)某化学兴趣小组对用于微电子器件生产的锡粉进行了纯度测定:
①取1.19g试样溶于稀硫酸中(杂质不参与反应),使Sn完全转化为Sn2+;②加入过量的Fe2(SO4)3;③用0.1000mol/LK2Cr2O7溶液滴定(产物中Cr呈+3价),消耗20.00mL。
①写出步骤②加入Fe2(SO4)3发生反应的离子方程式:
____________________;
②此锡粉样品中锡的质量分数为:
__________________。
8.硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造业,以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3,Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
已知:
ⅰ.Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4。
ⅱ.H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。
(1)为了提高硼镁矿粉的浸出率,可采取的措施有(至少答两条)
(2)“浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+和SO42-,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。
“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,H2O2的作用是(用离子方程式表示),MgO除去的杂质离子是。
(3)已知H3BO3与过量的NaOH反应生成Na[B(OH)4],试写出H3BO3在溶液中的电离方程式。
(4)“浸取”后,采用“热过滤”的目的是,母液中的主要溶质有。
(5)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图,且溶液的沸点随压强增大而升高。
为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,____________
(6)测定所得产品的纯度:
取ag硼酸,小心加热使其分解脱去水分(杂质受热不分解),得残留固体bg,则产品的纯度为。
高三化学专题—化工流程练习题
参考答案
1.
(1)①②③⑤;
(2)Fe(OH)3;(3)Zn(或锌);(4)①取最后一次洗涤液少许于试管,滴加几滴BaCl2溶液,若出现浑浊则未洗净,反之则已洗净;②Na2SO4+CH4==Na2S+2H2O+CO2;③蒸发浓缩,
降温结晶,过滤;
(5)65×(cV﹣b﹣d)g。
2.
(1)温度较低
(2)2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
(3)K2FeO4具有强氧化性,可杀菌消毒;还原产物Fe元素为+3价,在水中形成Fe(OH)3胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀。
(4)10mol/L(5)AC(6)KNO3;KCl;(7)15
3.⑴BaCl2BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量的CO
离子时,BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)
⑵H22NaClO3+4HCl==2ClO2+2NaCl+2H2O+Cl2↑
⑶酸式滴定管减少实验误差CV2/2V1
4.
(1)+6、H++CrO2-+H2O⇌Cr(OH)3⇌Cr3++3OH-
(2)2Al+Cr2O3
Al2O3+2Cr、CO、C、H2(任写两种都可)
(3)盐酸中的Cl-会被氧化,产生Cl2
(4)蒸发浓缩、降温结晶
5.
(1)2MnO(OH)+6HCl
2MnCl2+Cl2↑+4H2O
(2)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)c(1分)避免生成Mn(OH)2(4)+2(5)还原剂
(6)MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O
(7)①3Hg+2MnO4-+4H2O=3Hg2++2MnO2+8OH-②Mn2+作了催化剂
6、【答案】
(1)中;
(2)搅拌、适当加热
(3)Mn2++H2O2+2NH3·H2O=MnO2↓+2NH4++2H2O
(4)可行;ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+;K=
=1.2×1012>>1×105
(5)3Zn2++6HCO3—=2Zn(OH)2•ZnCO3↓+5CO2↑+H2O(6)(NH4)2SO4
7.
(1)①防止Sn2+被氧化为Sn4+②漏斗、玻璃棒;
③Sn2++2HCO3-===SnO↓+2CO2↑+H2O;
④取最后一次洗涤后滤液少许于试管中,依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液,观察到无白色沉淀;⑤蒸发浓缩、冷却结晶;
(2)①2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+;②60%。
8、
(1)加热、搅拌、将矿石粉碎或适当提高硫酸的浓度等;
(2)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;Fe3+和Al3+
(3)H3BO3+H2O
[B(OH)4]-+H+
(4)防止硼酸从溶液中析出,影响产量;H3BO3MgSO4
(5)加压升温结晶;(6)
×100%;
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