- 化学与资源开发利用
- 共19748题
工业上制氯化铜无水物时,是将浓盐酸用蒸气加热至80 ℃左右,慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁和SiO2),充分搅拌后使之溶解,制取流程如下:
已知:pH≥9.6时,Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀;pH≥6.4时,Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀;常温时Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38。试回答:
(1)根据常温时Fe(OH)3的Ksp计算,当溶液中的Fe3+完全沉淀(此时溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L),溶液的pH= 。
(2)溶液D制取无水CuCl2时,需在HCl气体中蒸干,原因是
。
(3)粗CuO溶于过量盐酸后,得到的溶液B中加入试剂x将Fe2+氧化为Fe3+,试剂x可以是 (填以下选项序号)。
A.KMnO4溶液 B.氯水 C.NaClO溶液 D.O3
若用H2O2溶液,则反应的离子方程式为 。
(4)溶液C加入试剂y,要调整溶液的pH至3-4,试剂y不能是 (填以下选项序号),原因是 。
A.NaOH溶液 B.Cu(OH)2固体 C.Cu2(OH)2CO3固体 D.CuO固体
(5)将ag粗CuO经过以上一系列操作之后,最终得到bg无水CuCl2(不考虑实验过程中操作引起的损耗),下列说法正确的是 。(NA表示阿伏伽德罗常数)
A.粗CuO中Cu2+数目小于
B.粗CuO中CuO物质的量小于mol
C.粗CuO中所含的铜元素的质量分数为×100℅
D.粗CuO中关于CuO的量无法确定
正确答案
(1)3(2分) (2)HCl抑制CuCl2水解(1分)
(3)BD(2分) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(2分)
(4)A(2分) 将引入新杂质NaCl(1分) (5)ABD(3分)
(1)根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38可知,当溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L时,溶液中c(OH-)=,所以溶液的pH=3。
(2)氯化铜时强酸弱碱盐,水解显酸性,加热促进水解,所以为防止铜离子水解,需要在在HCl气体中蒸干。
(3)除去亚铁离子,需要加入氧化剂,但不能引入新的杂质,氯气的还原产物是氯离子,臭氧的还原产物是水,不会带入杂质,BD正确。AC会引入杂化离子锰离子和钠离子等,不正确。答案选BD。双氧水的还原产物是水,方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(4)y是消耗氢离子,来调节溶液的pH,但不能引入杂质,氢氧化钠能带入杂质离子钠离子,所以不能选择A,其余都是正确的,答案选A。
(5)由于粗氧化铜中含有杂质,所以氧化铜的物质的量小于,A正确。因为在调节溶液pH时,引入了铜离子,所以最终生成的氯化铜的物质的量大于粗氧化铜中氧化铜的物质的量,所以B正确,C不正确。调节溶液pH时,无法确定引入了多少铜离子,所以粗CuO中关于CuO的量无法确定,D正确,答案选ABD。
(10分)近来,我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。具体生产流程如下:
试填空:
⑴ 操作a的名称是 。制硫酸工艺中净化SO2窑气的目的是 。
⑵ 装置B中生成两种酸式盐,它们的化学式分别是 。
⑶ 制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外,还含有SO2、微量的SO3和酸雾。能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是 (选填字母序号)。
⑷ 将一定体积的SO2通入100mL 3.00mol/L的NaOH溶液,使其完全反应(加少量对苯二胺作抗氧化剂),得到钠盐23.0g,计算钠盐的成分及其物质的量。
正确答案
(1)过滤(1分) 防止催化剂中毒(1分)
(2)NH4H2PO4(1分) (NH4)2HPO4(1分)
(3)CD(2分)
(4)0.10molNa2SO3(2分) 0.10molNa2HSO3(2分)
略
(10分)NaH2PO4是一种用途广泛的化工产品。工业上主要是以烧碱(或纯碱)中的磷酸生产,若能用氯化钠取代烧碱或纯碱来制取,则可使生产成本大大降低。但在通常条件下,氯化钠与磷酸之间的复分解反应不能自发进行,有研究者设计了用萃取法制取NaH2PO4的工艺:
萃取时主要反应如下:(S代表萃取剂,萃取剂对HCl的选择性比H3PO4好,主要萃取HCl)
①NaCl+H3PO4 NaH2PO4+HCl
②HCl+S HCl·S △H<0
③H3PO4+S H3PO4·S △H<0
(1)向H3PO4和NaCl溶液中加入萃取剂S后需要不断搅拌,搅拌的作用是 。
(2)向操作I后所得的油层中加入适量氨水的目的是 。
(3)下图是萃取温度对HCl萃取率的影响和H3PO4与NaCl物质的量比对HCl萃取率的影像图。
①当萃取温度低于40时,温度越低,萃取剂黏度越大,不利于HCl的萃取;当温度高于40℃时,HCl萃取率降低的原因是 。
②从H3PO4与NaCl物质的量比对HCl萃取率的影像图中可以看出,适当提高H3PO4与NaCl物质的量比,会促进HCl的萃取。但H3PO4过量太多,会导致HCl的萃取率降低,其原因是 。
(4)萃取法制取NaH2PO4的原理是 。
正确答案
(1)使萃取剂与磷酸和氯化钠溶液充分接触,加快萃取速率。(2分)
(2)使萃取剂S再生循环使用(2分)
(3)①萃取反应是放热反应,温度太高不利于萃取率的提高。(2分)
②磷酸过量越多,磷酸与萃取剂反应而进入有机相也越多,导致HCl的萃取率降低。(2分)
(4)萃取剂将磷酸和氯化钠溶液中的H+和Cl-移出水相,而Na+和H2PO4-则保留在水相中,再通过结晶过程得到NaH2PO4·2H2O产品。(2分)
略
对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法:
(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时候常有气泡冒出,原因是
(用离子方程式表示);
往废电解液中加入NaHCO3时会出现气泡,原因是 (用离子方程式表示)
(2)为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的
(3)耐蚀铝材因为其表面形成坚硬的 (填化学式),这种物质有时候也可以用来作耐火材料,是因为
正确答案
(2) B
(3) Al2O3,氧化铝熔点高
答案:⑴2Al+2OH―+2H2O=2AlO2―+3H2↑;HCO3―+H+=CO2↑+H2O(2) B (3) Al2O3,氧化铝熔点高
解析:(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时候常有气泡冒出,原因是铝也能与碱反应:2Al+2OH―+2H2O=2AlO2―+3H2↑;废电解液中有过量的酸,往废电解液中加入NaHCO3时会出现气泡,原因是;HCO3―+H+=CO2↑+H2O(2)槽液中有AlO2―,AlO2―+2H2O+CO2=Al(OH)3+HCO3―,选 B;(3)耐蚀铝材因为其表面形成坚硬的Al2O3,氧化铝熔点高,常用作耐火材料。
(10分)2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只,锂电池消耗量巨大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钴酸锂(LiCoO2)、导电乙炔黑(一种炭黑)、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下:
(1)上述工艺回收到的产物有 。
(2)废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂,为了安全对拆解环境的要求是_______________。
(3)碱浸时主要反应的离子方程式为_____________________。
(4)酸浸时反应的化学方程式为___________。如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的,但不利之处是_______________。
(5)生成Li2CO3的化学反应方程式为____________。已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小,最后一步过滤时应____________。
正确答案
(1)Al(OH)3、CoSO4、Li2CO3 (1分)
(2)隔绝空气和水分(2分)
(3)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ (2分)
(4)2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O (2分)
有氯气生成,污染较大(1分)
(5)Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓ (1分) 趁热(1分)
略
工业上用硫铁矿为主要原料抽取硫酸,主要设备有沸腾米,接触室和吸引塔。
(1)硫铁矿在进入沸腾炉前需要粉碎,其目的是 。
(2)为了充分利用反应放出的热量,接触室中应安装 (填设备名称);吸引塔中填充许多瓷管,其作用是 。
(3)吸收塔排放的尾气中含有少量的SO,防止污染大气、充分利用原料,在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。
传统的方法是:尾气中的SO通常用足量氨水吸收,然后再用稀硫酸处理,写出上述过程中的化学反应方程式: ,其优点是 。
创新方法是:将尾气中的SO用Na
SO
溶液吸收,然后再加热所得溶液,写出上述过程中的化学反应方程式: ,创新方法与传统方法相比,其优点是 。
(4)在硫酸的工业制法中,下列生产操作及说法生产操作的主要原因二者都正确的是 (填序号)
(5)某硫酸厂若要生产8吨98%的浓硫酸至少需要标准状况下的空气 m( O
空气中的体积分数按20%计算)。
正确答案
略
某化工厂联合生产纯碱、镁、阻燃剂。以白云石(CaCO3·MgCO3)为原料冶炼镁:经高温煅烧生成的氧化物在还原炉中经1200℃用硅铁还原生成镁蒸汽(铁化合价不变),镁蒸汽经冷凝为粗镁;同时以海水为原料制碱和制阻燃剂。具体流程如下:
(1)分别写出A、B、C的化学式 、 、 ;沉淀池中反应的化学方程式是 。
(2)硅铁还原生成镁蒸汽时选择低压和1200℃,试分析选择这种反应条件的原因
。
(3)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应生成碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]沉淀,此时溶液中主要溶质是(写化学式) 。
(4)描述流程中相关操作Ⅰ包括过滤、 、 。
(5)已知:Mg(OH)2(s)→MgO(s)+H2O(g)-81.5kJ;Al(OH)3(s)→0.5Al2O3(s)+1.5 H2O(g)-87.7kJ
①Mg(OH)2能起阻燃作用,其原因是 。
②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比,阻燃效果较好的是 。
(6)某化工厂利用上图所示流程联合生产纯碱、镁、阻燃剂,试分析该生产的优点
。
正确答案
(本题12分)
(1)CO2 MgO CaO (3分,各1分);CO2+NH3+NaCl+H2O→NaHCO3↓+ NH4Cl(1分)
(2)低压有利于镁蒸气的生成及分离;1200℃只有镁为气体,从速率和平衡2个角度都有利于镁的生成(合理即可)(2分)。
(3)CaCl2(1分) (4)洗涤、煅烧(或加热)(2分)
(5)①Mg(OH)2受热分解时吸收大量的热使环境温度下降;同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、覆盖在可燃物表面,产生阻燃作用。(1分) ②Mg(OH)2(1分)
(6)原料易得价廉、原料利用率高、中间产物能有效地循环利用、产品结构的多样化(1分,答对1点即可)
略
(16分)天然气化工是重庆市的支柱产业之一。以天然气为原料经下列反应路线可得工程塑料PBT。
(1)B分子结构中只有一种氢、一种氧、一种碳,则B的结构简式是 ;B的同分异构体中与葡萄糖具有类似结构的是 。(写结构简式)
(2)F的结构简式是 ;PBT属于 类有机高分子化合物。
(3)由A、D生成E的反应方程式为 ,其反应类型为 。
(4)E的同分异构体G不能发生银镜反应,能使溴水褪色,能水解且产物的碳原子数不等,则G在NaOH溶液中发生水解反应的化学方程式是 。
正确答案
(1) ;
(2)HO—CH2—CH2—CH2—CH2—OH;酯(或聚酯)
(3)HC≡CH+2HCHOHOCH3C≡CCH2OH;加成反应
(4)CH2=CH—COOCH3+NaOHCH2=CH—COONa+CH3OH
(1)甲醇在铜作催化剂的条件下可被氧化成甲醛,结合B的化学式,可推断应为三分子甲醛的反应;葡萄糖具有羟基和醛基两种官能团。根据B的化学式不难写出其含有这两种官能团的同分异构。(2)(3)由机理分析,碳碳叁键与羰基在碱性条件下可以反应,A+D→E,明显就是要运用这个机理,结合F,根据碳原子守恒,D中必须含有有三个碳,即丙炔,此反应属于加成反应;E→F应为碳碳叁键的加成反应; F →PBT是通过与二元羧酸的聚合反应,则PBT应为酯。(4)G能在碱性条件下发生水解,说明为酯类物质,又能使溴水褪色,说明含有碳碳双键。不能银镜,说明不是甲酸形成的酯,则只能是丙烯酸和甲醇形成的酯。
物质净化对生产生活很重要的意义。
(1)除去水中的 Ca2+,Mg2+等阳离子,完成此目标可使用____(填材料名称)。
(2)催化还原法可以净化硝酸工业尾气,下列物质中不能用于除去尾气中氮氧化物的是________(填字母序号)。
(3)接触法制硫酸的工艺中,沸腾炉产生的炉气必须经过净化,除去其中的粉尘和______,净化后的炉气进入_____(填设备名称)。
(4)煤的气化技术的主要产物是______,将煤加热以得到焦炉气、煤焦油及焦炭等产品的技术称为___________ 。
正确答案
(1)阳离子交换树脂
(2)C
(3)水蒸气 转化器
(4)CO,H2;煤的干馏
(1)使用阳离子交换树脂,除去水中的Ca2+、Mg2+离子;
(2)该气体具有还原性,排除CO2;选C。
(3)沸腾炉产生的炉气需要净化,除去其中的粉尘、水蒸气,再进入转化器。
(4)煤的气化是在高温下发生,C+H2OCO+H2;煤的干馏得到焦炉气、煤焦油、焦炭等。
【化学-选修2化学与技术】(15分)
如图是现今常规生产发烟硫酸和硫酸的流程图:
(1)在④处二氧化硫被氧化成三氧化硫,④的设备名称是 .该处发生反应的方程式为 .为提高三氧化硫的产率,该处应采用 (填“等温过程”或“绝热过程”)为宜.
(2)在⑦处进行二次催化处理的原因是 .
(3)⑤处气体混合物主要是氮气和三氧化硫.此时气体经过⑥后不立即进入⑦是因为: .
(4)20%的发烟硫酸(SO3的质量分数为20%)1吨需加水 吨(保留2位有效数字)才能配制成98%的成品硫酸.
(5)在②处发生1500℃的“不完全燃烧”,即先混入少量干燥空气,然后在③处于700℃下再继续燃烧.试简述这种燃烧方式对环境保护是有利的原因 .
正确答案
⑴ 接触室;2SO2+O22SO3;等温过程
⑵该反应为可逆反应,二次催化使尚未反应的SO2尽量催化氧化成SO3,可以降低成本提高原料利用率和保护环境
⑶通过吸收塔⑥后,混合气体中SO3含量较多,不利于SO2的催化氧化反应进行。
⑷0.066
⑸在高温下,空气的氮气和氧气反应生成氮氧化物,有污染。低温下,氮氧化物被还原,生成N2,对环境保护有利
试题分析:(1)二氧化硫被氧化成三氧化硫是在接触室内进行的,该处发生反应的方程式为2SO2+O22SO3;为提高三氧化硫的产率,该处应采用等温过程。(2)该反应为可逆反应,在⑦处进行二次催化使尚未反应的SO2尽量催化氧化成SO3,可以降低成本提高原料利用率和保护环境;(3)⑤处气体混合物主要是氮气和三氧化硫,通过吸收塔⑥后,混合气体中SO3含量较多,不利于SO2的催化氧化反应进行,故不立即进入⑦;(4)1吨20%的发烟硫酸中含SO3的质量为0.2t,加水后可生成H2SO40.245t,即硫酸的总质量为1.245t,换算为98%的浓硫酸质量为1.245t÷98%=1.066t,故加入的水的质量为0.066t;(5)因为在高温下,空气的氮气和氧气反应生成氮氧化物,有污染;低温下,氮氧化物被还原,生成N2,对环境保护有利。
某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2) ,现采用酸浸法从矿石中提取铜,其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进人有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进人水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。
已知:①Cu2O+2H+=Cu2++Cu + H2O;②当矿石中三氧化二铁含量太低时,可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜; ③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。
回答下列问题:
(1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为:Cu2O+2H+=Cu2++Cu + H2O
、 (写其中2个)
(2)将有机层和水层分离的操作方法叫 ,实验式完成此操作所用到的一种主要仪器是 。
(3)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用,但可分离出一种重要的硫酸盐晶体,该晶体的化学式是 。
(4)写出电解过程中(两电极都是惰性电极)阴极发生反应的电极反应式
(5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分是
正确答案
(任写出其中两个即给分,每空 3分,共 6分)
(2) 分液 分液漏斗 (各2分,共4分)
(3)FeSO4·7H2O (2分,只写FeSO4得1分)
(4) Cu2+ + 2e- =" Cu " (2分)
(5) H2SO4
略
硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质)。用该烧渣制取药用辅料——红氧化铁的工艺流程如下:
(1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有 。
(2)“酸浸”时间一般不超过20 min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因用离子方程式表示: 。
(3)根据下表数据:
在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于 ,当pH=5时,溶液中c(Al3+)为 mol·L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33)。
(4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,碳酸氢铵与硫酸亚铁反应的离子方程式为 。
若用等物质的量的碳酸铵替代碳酸氢铵,则产品中可能混有的杂质是 。
(5)A的操作是 。
(6)m g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁n g。药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于 (用含m、n的表达式表示)。
正确答案
(1)CO和SO2等(写出一个合理答案也给分) (1分)
(2)4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (3分)
(3)7.11 (2分)
2.0×10-6 (2分)
(4)Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O (3分)
CaO MgO (2分)
(5)洗涤、干燥(只写洗涤也给分) (1分)
(6)(其他合理答案均给分) (2分)
略
抗氧剂亚硫酸钠可利用硫酸工业的炉气和尾气与纯碱反应来制取,生产流程如下图:
已知:①炉气、尾气中含有SO2;②混合反应中还溶解有少量Fe2O3、MgO等矿尘。
(1)煅烧1molFeS2放出热量为853kJ,则FeS2燃烧的热化学方程式为_____________。
(2)“混合反应”中纯碱(Na2CO3)参与反应的化学方程式为_____________(任写一个)。
(3)用NaOH“除杂”时,主要的离子方程式为_____________(任写一个)。
(4)通过“操作Ⅰ”可以得到亚硫酸钠晶体,写出主要操作步骤的名称:__________。
(3)硫酸生产中炉气转化反应为:2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)。研究发现,SO3的体积分数(SO3%)随温度(T)的变化如曲线Ⅰ所示。下列判断正确的是________
A.该反应的正反应为放热反应
B.曲线Ⅰ上A、C两点反应速率的关系是:
C.反应达到B点时,
D.已知V2O5的催化效果比Fe2O3好,若Ⅰ表示用V2O5催化剂的曲线,则Ⅱ是Fe2O3作催化剂的曲线
正确答案
(1)4FeS2(S)+11O2(g)=8SO2(g)+2Fe2O3(s) ,△H= -3412 kJ ·mol -1
(2)SO2+ Na2CO3=Na2SO3+CO2↑
2 SO2+ Na2CO3+H2O=NaHSO3+CO2↑ (写对任意一个均给分)
(3)Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓或Fe2++2OH- = Fe(OH)2↓
或Mg2++2OH- = Mg(OH)2↓或HSO3-+ OH-= SO32- + H2O
(4)加热蒸发、冷却结晶、过滤(洗涤干燥)
(5)AC
略
纯碱(Na2CO3)在工业生产和生活中有重要应用,其实验室制法和工业制法如下:
【实验室制备纯碱】
(1)将饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热,控制温度为30—35℃
(2)搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体,加料完毕,保温30分钟
(3)静置、过滤得NaHCO3晶体
(4)用少量蒸馏水洗涤、抽干
(5)将所得固体转入蒸发皿中灼烧得Na2CO3固体
问题:
①反应将温度需控制在30—35℃,通常采取的加热方法为 ;控制该温度的原因是 ;
②静置后只析出NaHCO3晶体的原因是 。
【工业制备纯碱】
③沉淀池中反应的离子方程式为 ;
④循环(I)、 循环(Ⅱ)中物质的化学式分别为 。
两种制备纯碱的方法中,共同涉及的化学反应方程式为 。
正确答案
①水浴加热(2分)
防止NH4HCO3分解而影响NaHCO3晶体的生成(2分)
②碳酸氢钠溶解度最小(2分)
③Na++NH3+H2O+CO2 = NaHCO3↓+NH4+(3分)
④NaCl、CO2(3分) 2NaHCO3 Na2CO3+ CO2↑+ H2O (3分)
略
工业酒精是含水约4%的液态乙醇。向工业酒精中加入生石灰,会发生如下的化学反应且生成物不溶于乙醇。 CaO + H2O =Ca(OH)2
要在实验室中将工业酒精转化为无水酒精,请回答下列问题:
(1)下列做法中,最不可取的是(填写代号)
加入过量的生石灰后过滤
加入过量的生石灰后蒸馏
加入过量的生石灰后分液
(2)为了防止暴沸应加入 。冷凝管中水从 口进,从 口出。
(3)用酒精灯作热源,在加热的过程中要适当调整酒精灯的上下或左右的位置,目的是 。
(4)在你选择需要加热的实验方法中,需用的玻璃仪器除酒精灯以外,还有
(仪器尽可能答完整)
正确答案
(1)AC (2分)
(2) 几粒沸石 下;上 (每空1分)
(3)使蒸馏烧瓶内的支管口处保持某一恒温 (2分)
(4) 温度计、蒸馏烧瓶、冷凝管、锥形瓶、牛角管 (5分)
略
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