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填空题

(12分)综合利用海水可以制备食盐、纯碱、金属镁、溴等物质,其流程如下图所示:

(1)粗盐中含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等可溶性杂质,为除去这些杂质而得精盐,进行如下操作:①溶解;②加过量的BaCl2溶液;③加过量的NaOH溶液;④加过量的Na2CO3溶液;⑤            ;⑥加适量的盐酸;⑦      

(2)溶液Ⅱ中发生反应的化学方程式是:             

(3)Mg(OH)2沉淀中因混有Ca(OH)2,可选用___  ___  溶液进行洗涤以除之。

(4)高温灼烧六水合氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)所得固体是氧化镁,试写出该反应的化学方程式________             __      

(5)若在母液中通入氯气可提取海水中的溴,反应的离子方程式为:_____    _______。

正确答案

(1)过滤     蒸发结晶(只写“蒸发”给分,只写“结晶”不给分)

(2)NaCl + NH3 + CO2 + H2O=NaHCO3 + NH4Cl(2分,不追究沉淀符号)

(3)MgCl2或写“氯化镁”

(4)MgCl2·6H2OMgO+ 2HCl↑+5H2O↑     (5)Cl2 + 2Br=2Cl+ Br2

(1)考查粗盐的提纯加入碳酸钠溶液之后,溶液中含有硫酸钡、氢氧化镁和碳酸钡以及碳酸钙沉淀,需要通过过滤除去。酸化后通过蒸发结晶即得到氯化钠。

(2)根据生成物碳酸氢钠和氯化铵可知,反应的方程式为NaCl + NH3 + CO2 + H2O=NaHCO3 + NH4Cl,

(3)由于氢氧化镁的溶解度小于氢氧化钙的,所以要除去氢氧化镁中的氢氧化钙,可以加入氯化镁生成氢氧化镁和氯化钙而除去。

(4)氯化镁在溶液中存在水解平衡,水解是吸热的,所以直接加热得不到氯化镁,而是得到氧化镁,方程式为MgCl2·6H2OMgO+ 2HCl↑+5H2O↑。

(5)氯元素的非金属性强于溴元素的,所以氯气能把溴离子氧化生成溴单质,方程式为Cl2 + 2Br=2Cl+ Br2

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(11分)海水中化学资源的利用具有非常广阔的前景。

(1)目前世界上60%的镁是从海水中提取的,其主要步骤如下:

①试剂Ⅰ适宜选用    (填序号)。

A.盐酸           B.石灰乳         C.氯化钠溶液        

②操作Ⅰ的名称是    

③工业上通过电解熔融的MgCl2制备金属Mg,该反应的化学方程式是    

(2)下图是某课外小组在实验室模拟从海水中提取溴的实验装置。

A装置中通入Cl2一段时间后,改通热空气,将Br2吹出至B装置。

①A装置中发生反应生成Br2的离子方程式为    

② B装置中,Br2被SO2还原,B装置中产生的两种主要阴离子的符号为        

③C装置中NaOH溶液的作用是    

正确答案

(1)①B    ②过滤  ③ MgCl2 Mg + Cl2

(2)①Cl2+2Brˉ=== 2Clˉ+Br2      ② SO     Brˉ

③防止Cl2、SO2、Br2对环境污染(答出一点即可)

试题分析:⑴①据题意选项中只有石灰乳与MgSO4反应生成Mg(OH)2沉淀。

②通过过滤将Mg(OH)2沉淀分离出来。

③电解熔融的MgCl2生成Mg和Cl2

⑵①A装置中Cl2与Brˉ发生氧化还原反应生成Br2和Clˉ。

②Br2与SO2在水溶液中反应方程式为Br2+ SO2+2H2O=H2SO4+2HBr,其产生的两种阴离子为SO和Brˉ。

③该装置会带来Cl2、SO2、Br2等有毒气体,用NaOH溶液能吸收这些气体,防止其污染空气。

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(14分)碳酸锶广泛应用于电子工业。以天青石(主要成分为SrSO4)为基本原料制备碳酸锶。

(1)碳还原法制备。

①已知:SrSO4(s) + 4C(s) 4CO(g) + SrS(s)   △H=+a kJ·mol-1     

SrSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + SrS(s)   △H=+b kJ·mol-1     

则:反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H= ___________kJ·mol-1

②SrS是强碱弱酸盐,热水中发生水解的化学反应方程式为_______________________。

③水解所得Sr(OH) 2与NH4HCO3按照物质的量比1:1投料制备SrCO3,则化学反应方程式为__________________________________________________。

(2)湿法制备。(已知:Ksp(SrSO4)=3.2×10-7Ksp(SrCO3)=1.1×10-10。)

①将天青石矿粉与Na2CO3溶液搅拌混匀、加热,发生的离子反应方程式为: ____________。

②当转化完成时,混合液中c(CO32-)= 1.0×10-3mol/L,c(SO42-)=______________mol/L。 

正确答案

(1)① (2分)   ②2SrS+2H2OSr(OH)2+Sr(HS)2(3分)

③Sr(OH)2+NH4HCO3= SrCO3+H2O+NH3·H2O(3分)

(2)①SrSO4 + CO32- = SrCO3 + SO42- (3分)    ②2.91(3分)

(1)①考查盖斯定律的应用。将反应SrSO4(s) + 4C(s) 4CO(g) + SrS(s)和SrSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + SrS(s)相减即得到2C(s) + 2CO2(g)4CO(g),所以C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H= kJ·mol-1

②强碱弱酸盐,水解显碱性,方程式为2SrS+2H2OSr(OH)2+Sr(HS)2

③根据原子守恒可知,反应式为Sr(OH)2+NH4HCO3= SrCO3+H2O+NH3·H2O。

(2)①根据复分解反应的特点可知,方程式为SrSO4 + CO32- = SrCO3 + SO42-

②根据溶度积常数的表达式可知,c(CO32-)︰c(SO42-)=Ksp(SrCO3)︰Ksp(SrSO4),代入有关数据即可得到c(SO42-)=2.91mol/L。

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(15分)甲烷是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一,可用作燃料及制造氢、一氧化碳、甲醛等物质的原料,其中用作制氢合成氨的工艺流程示意图如下:

依据上述流程,完成下列填空:

(1)天然气脱硫时的化学方程式是_______________________________。

(2)n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol,产生H2_____________mol,假设后面几步转化各物质均完全反应,则理论上可制备得到氨气               mol(用含n的代数式表示)

(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是___________

A.相似相容原理         B.勒夏特列原理          C. 酸碱中和原理

(4)分析流程示意图回答,该合成氨工艺主要起始原料是         ,辅助原料有_________。

(5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是             循环,三是N2、H2循环。

正确答案

(1)3H2S + 2Fe(OH)3 ="=" Fe2S3 + 6H2O (2分)

(2)2.7n,  2.5n  (4分)           (3)B (2分)

(4) CH4、H2O、空气;  K2CO3;Fe(OH)3   (每个1分)   (5)K2CO3(aq) (2分)

(1)流程图中已给出反应物是H2S和Fe(OH)3,生成物是Fe2S3和H2O,CH4没有参与反应,所以天然气脱硫时的化学方程式为3H2S + 2Fe(OH)3 ="=" Fe2S3 + 6H2O。

(2)根据方程式CH4+H2O CO+3H2可知,生成CO 0.9n mol,则生成氢气水0.9n mol×3=2.7nmol。二次转化时,又生成0.1nmolCO,所以共计时nmolCO,和水蒸气反应又产生nmol氢气,因此总共生成3.7nmol氢气,所以生成氨气时3.7nmol×2÷3=2.5nmol。

(3)CO2为气体,反应是体积减小的,所以加压有利于平衡右移,依据是勒夏特列原理,答案选B。

(4)根据流程示意图可知,该合成氨工艺主要起始原料是CH4、H2O、空气,而辅助原料是K2CO3、Fe(OH)3

(5)合根据流程示意图可知,循环利用的物质除了氢氧化铁、氮气和氢气外,还有碳酸钾。

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海洋是一个巨大的化学资源宝库,下图是海水加工的示意图:

(1)海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有                         (写出两种)。

(2)下图是从浓缩海水中提取溴的流程图。写出下图中试剂A的化学式             

溶液中发生反应的化学方程式为                      

(3)制备金属镁是通过电解熔融的,而不用MgO,其原因是

                                                                          

(4)食盐也是一种重要的化工原料,氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H2和Cl2。海水中得到的粗盐往往含有一些杂质,必须加入一些化学试剂,使杂质沉淀,处理后的盐水还需进入阳离子交换塔,其原因是          。电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行,阳离子交换膜的作用是         

正确答案

(1)蒸馏法、电渗析法

(2)Cl2  3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2

(3)MgO熔点很高,会消耗大量电能

(4)用试剂处理后的盐水中还含有少量的Mg2+、Ca2+,碱性条件下会生成沉淀,损害离子交换膜;防止H2与Cl2混合发生爆炸,同时防止Cl‾进入阴极室,这样可以获得纯净的NaOH

试题分析:(1)海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有:蒸馏法、电渗析法。

(2)A的作用为把Br‾氧化为Br2,所以A为Cl2;Br2在Na2CO3溶液中发生歧化反应生成NaBr、NaBrO3,化学方程式为:3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2

(3)MgO的沸点大于MgCl2,会消耗大量电能,为节约能源,应电解熔融的MgCl2,而不用MgO

(4))用试剂处理后的盐水,杂质并没有除彻底,还含有少量的Mg2+、Ca2+,碱性条件下会生成沉淀,损害离子交换膜;阳离子交换膜只允许阳离子通过,Cl‾、Cl2与H2不能通过,所以可防止H2与Cl2混合发生爆炸,同时防止Cl‾进入阴极室,这样可以获得纯净的NaOH。

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