高考化學一輪復習 課時40 化學工藝流程檢測與評估-人教版高三化學試題

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1、課時40　化學工藝流程 1. 以白云石(化學式表示為MgCO3·CaCO3)為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如下: (1) 根據(jù)流程圖判斷白云石“輕燒”后固體產(chǎn)物的主要成分:　　　　　　　。則“輕燒”溫度應不超過　　　　。 (2) 流程圖中“加熱反應”的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3) 沉淀過程溶液的pH=9.5，此時溶液中c(Mg2+)=　　　　　　　　　(已知Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12)。 (4) 該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是　　　　、　　　　(填化學式)。 (5) 傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取，該工藝采用輕燒白云

2、石的方法，其優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。 2. 堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血，工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下: 已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表: 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 開始沉淀 2.3 7.5 3.4 完全沉淀 3.2 9.7 4.4 回答下列問題: (1) 加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH在　　　　范圍內(nèi)，使溶液中的　　　　(填離子符號)沉淀。

3、(2) 反應Ⅱ中加入NaNO2的目的是　　　　　　，發(fā)生反應的離子方程式為　 。 (3) 反應Ⅱ中加入硫酸的作用是控制體系的pH，若硫酸加入量過小，反應體系酸度太低，容易生成　　　　沉淀;若硫酸加入量過大，不利于產(chǎn)品形成，試從平衡移動的角度分析原因:　 。 (4) 流程圖中的“系列操作”包括　　　　　　，　　　　　　，過濾，洗滌，烘干。 (5) 在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國質(zhì)量標準，產(chǎn)品中不得含有Fe2+及N。為檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+，應使用的試劑為　　　　(填字母)。 A. 氨

4、水 B. KSCN溶液 C. NaOH溶液 D. 酸性KMnO4溶液 3. (2014·海南卷)鋅是一種應用廣泛的金屬，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅。某含鋅礦的主要成分為ZnS(還含少量FeS等其他成分)，以其為原料冶煉鋅的工藝流程如下圖所示: 回答下列問題: (1) 硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學式為　　 　。 (2) 焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸可用于后續(xù)的　　　　操作。 (3) 浸出液“凈化”過程中加入的主要物質(zhì)為　　　　，其作用是　　　　　　　　。 (4) 電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽極采用Pb

5、-Ag合金惰性電極，陽極逸出的氣體是　　 　　。 (5) 改進的鋅冶煉工藝，采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質(zhì)。“氧壓酸浸”中發(fā)生的主要反應的離子方程式為　 。 (6) 我國古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅。明代宋應星著的《天工開物》中有關于 “升煉倭鉛”的記載:“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……冷淀，毀罐取出，……即倭鉛也?！痹摕掍\工藝過程主要反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　。(注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅) 4.

6、某地煤矸石經(jīng)預處理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設計如下: (1) “酸浸”過程中主要反應的離子方程式為　　　　　　　　　、　　　　　　　　　。 (2) “酸浸”時鋁浸出率的影響因素可能有　　　　　　　、　　　　　　　。(寫出兩個) (3) 物質(zhì)X的化學式為　　　　?！皦A溶”時反應的離子方程式為　 。 (4) 已知Fe3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。為了獲得產(chǎn)品Al(OH) 3，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，若

7、只用CaCO3一種試劑，后續(xù)操作過程是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5) 以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl3·6H2O晶體，結(jié)合化學平衡移動原理解釋析出晶體的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 5. (2014·四川卷)污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。某化學研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2，另含有少量頭鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2(反應條件已略去)。

8、 請回答下列問題: (1) 上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了　　　　(填字母)。 A. 廢棄物的綜合利用　　　　　　　　B. 白色污染的減少　　　　　　　　C. 酸雨的減少 (2) 用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，其原因是　 。 (3) 已知:25 ℃、101 kPa時，Mn(s)+O2(g) MnO2(s)　　　　　ΔH=-520 kJ·mol-1 S(s)+O2(g) SO2(g)　 ΔH=-297 kJ·mol-1 Mn(s)+S(s)+2O2(g) MnSO4(s)　 ΔH=-1 065 kJ·mol

9、-1 SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是　 。 (4) MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應式是　　　　　　　　　　。 (5) MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式是　 。 (6) 假設脫除的SO2只與軟錳礦漿中的MnO2反應。按照圖示流程，將a m3(標準狀況)含SO2的體積分數(shù)為b%的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終得到MnO2的質(zhì)量為c kg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時，所引入的錳元素相當于MnO2　　　　k

10、g。 課時40　化學工藝流程 1. (1) CaCO3、MgO　700 ℃ (2) (NH4)2SO4+MgO MgSO4+2NH3↑+H2O (3) 5.61×10-3mol·L-1 (4) (NH4)2SO4　NH3(或NH3·H2O) (5) 減少能源消耗　便于CaCO3分離 【解析】　(1) 該工藝的目的是制備氫氧化鎂,輕燒后,碳酸鎂分解成氧化鎂,除去碳酸鈣,固體產(chǎn)物的主要成分為CaCO3和MgO,根據(jù)熱失重圖可知,溫度應不超過700 ℃。(3) Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=c(Mg2+)×(10-4.5)2=5.61×10-12,可以算出c

11、(Mg2+)=5.61×10-3 mol·L-1。(4) (NH4)2SO4 (在第二個過濾的濾液中)和NH3(在流程圖中直接可以看出)可循環(huán)使用。(5) 傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取,該工藝采用輕燒白云石的方法,其優(yōu)點是減少能源消耗、便于CaCO3分離。 2. (1) 4.4~7.5　Al3+ (2) 氧化Fe2+　2H++Fe2++NFe3++NO↑+H2O (3) Fe(OH)3　過量的硫酸與Fe(OH)SO4電離出來的OH-中和,使電離平衡向右移動 (4) 蒸發(fā)濃縮　冷卻結(jié)晶 (5) D 【解析】　(1) 加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH,把Al3+除去,可調(diào)節(jié)pH

12、在4.47.5的范圍。(2) 該工藝的目的是制備堿式硫酸鐵,加入NaNO2的目的就是氧化Fe2+,方程式為2H++Fe2++NFe3++NO↑+H2O。(3) 若酸度太低,不能抑制Fe3+的水解,所以生成Fe(OH)3沉淀,但過量的硫酸與Fe(OH)SO4電離出來的OH-中和,使電離平衡向右移動。(5) Fe2+能使酸性高錳酸鉀溶液褪色;KSCN與Fe3+發(fā)生顯色反應;C項,有Fe3+,會受干擾,無法檢驗。 3. (1) ZnO　(2) 浸出　(3) 鋅粉　置換出Fe等　(4) O2 (5) 2ZnS+4H++O22Zn2++2S↓+2H2O (6) ZnCO3+2CZn+3CO↑

13、 【解析】　(1) 由于硫化鋅精礦的成分是ZnS,焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行,發(fā)生反應:2ZnS+3O22ZnO+2SO2,因此所產(chǎn)生焙砂的主要成分是ZnO。(2) 焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣主要成分是SO2,可凈化制酸,該酸可用于后續(xù)的浸出操作。(3) 浸出液凈化過程中加入的主要物質(zhì)為鋅粉,其作用是置換出Fe等。(4) 電解沉積過程中的陰極采用鋁板,陽極采用Pb-Ag合金惰性電極,由于電極是惰性電極,所以在陽極是溶液中的OH-放電,電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑,所以陽極逸出的氣體是氧氣。(5) 根據(jù)題意可得“氧壓酸浸”中發(fā)生的主要反應的離子方程式為ZnS+4H++O22Zn2

14、++2S↓+2H2O。(6) 用焦炭煅燒爐甘石的化學方程式為ZnCO3+2CZn+3CO↑。 4. (1) Al2O3+6H+2Al3++3H2O; Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O (2) 鹽酸的濃度、反應溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分攪拌、反應時間(任寫兩個) (3) CO2　Al(OH)3+OH-Al+2H2O (4) 加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2,過濾除去Fe(OH) 3后,再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4,過濾得到Al(OH) 3 (5) AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s) Al3+(aq) +3Cl-(aq) +6H2O(l),通入

15、HCl氣體使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。 【解析】　(1) Al2O3、Fe2O3與鹽酸反應生成鹽和水;SiO2不與鹽酸反應。(2) 鹽酸的濃度、反應溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分攪拌、反應時間等都可以影響“酸浸”時的鋁浸出率。(3) X是二氧化碳氣體,二氧化碳氣體通入Al溶液中可以制取Al(OH)3 。(4) 要依次得到Fe(OH)3、Al(OH)3,所以操作過程是加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2,過濾除去Fe(OH)3后,再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4,過濾得到Al(OH)3。(5) 在常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體,可析出大量Al

16、Cl3·6H2O晶體,不是在加熱的條件下,析出AlCl3·6H2O晶體,所以不能從HCl氣體抑制鋁離子水解平衡方面解釋。只能用溶解平衡移動原理解釋,即AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s) Al3+(aq)+3Cl-(aq)+6H2O(l),通入HCl氣體使溶液中c(Cl-)增大,平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。 5. (1) AC (2) 消耗溶液中的酸,促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀 (3) MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s)　ΔH=-248 kJ·mol-1 (4) Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+ (

17、5) MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH- (6) 【解析】　(1) 白色污染主要是塑料等難降解的物質(zhì)形成的,SO2能形成酸雨,因此脫硫?qū)崿F(xiàn)了廢棄物的綜合利用,同時也減少了酸雨形成,即答案選AC。(2) 由于碳酸錳能消耗溶液中的酸,降低溶液的酸性,從而促進Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀。(3) 已知:熱化學方程式①Mn(s)+O2(g) MnO2(s)　ΔH=-520 kJ·mol-1,②S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH=-297 kJ·mol-1,③Mn(s)+S(s)+2O2(g) MnSO4(s)　ΔH=-1 065 kJ·mol-1,則根據(jù)蓋斯定律可知③-

18、(①+②)即得到SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s)　ΔH=-248 kJ·mol-1。(4) 電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應,則用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,因此陽極是錳離子放電,其陽極電極反應式是Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。(5) 原電池中負極失去電子,發(fā)生氧化反應,正極得到電子,發(fā)生還原反應,因此堿性鋅錳電池放電時,正極是二氧化錳得到電子,則電極反應式是MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-。(6) 實際參加反應的SO2的物質(zhì)的量是mol=0.4ab mol,根據(jù)化學方程式MnO2(s)+SO2(g) MnSO4(s)可知生成硫酸錳的物質(zhì)的量是0.4ab mol。最終生成二氧化錳是c kg,則根據(jù)化學方程式3MnSO4+2KMnO4+2H2O5MnO2+K2SO4+2H2SO4可知,消耗硫酸錳的物質(zhì)的量是× mol,則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時,所引入的錳元素的物質(zhì)的量是× mol-0.4ab mol,相當于二氧化錳的質(zhì)量是×87 g·mol-1=(600c-34.8ab) g= kg。