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题型:填空题
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填空题

(12分)双氧水、过硫酸钾是工业上常用的氧化剂、消毒剂。工业上以铂为阳极,铅或石墨为阴极,电解NH4HSO4溶液得过硫酸铵【(NH4)2S2O8】溶液,其工艺流程为:

(1)将电解后的溶液送往水解器中在减压条件下水解、蒸馏、浓缩分离,精馏得过氧化氢的水溶液,剩余溶液再循环使用。

①写出电解NH4HSO4溶液的化学方程式             

②写出水解器中(NH4)2S2O8溶液的水解方程式              

③铂价格昂贵,试分析电槽阳极用铂不用铅的原因            

④试分析水解器中使用减压水解、蒸馏的原因              

(2)在电解后的过硫酸铵溶液中加入硫酸氢钾,析出过硫酸钾固体,过硫酸钾具有强氧化性,常被还原为硫酸钾,80℃以上易发生分解。

①将0.40 mol过硫酸钾与0.20 mol硫酸配制成1 L溶液,在80 ℃条件下加热并在t时刻向溶液中滴加入少量FeCl3溶液,测定溶液中各成分的浓度如右图所示(H+浓度未画出)。图中物质X的化学式为         

②已知硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O7)两种盐溶液在银离子催化下可发生反应,得到紫红色溶液。此反应的离子反应方程式                .

正确答案

(1)①2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2(2分)

②(NH4)2S2O8+2H2O = 2NH4HSO4+H2O2(2分

③铅会在阳极失电子生成阳离子进入溶液,且在阳极生成的S2O82-会氧化铅(2分)

④减压水解、蒸馏是为了减少双氧水的分解损失。(2分)

(2)①H2O2  (2分)

②2Mn2+5S2O82+8H2 2MnO4+10SO42+16H(2分)

试题分析:(1)电解和水解的反应式均可根据题中所给反应物和生成物书写,可得①2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2,②(NH4)2S2O8+2H2O = 2NH4HSO4+H2O2。③使用铂的原因是,铅会在阳极失电子生成阳离子进入溶液,且在阳极生成的S2O82-会氧化铅。④减压水解、蒸馏是为了减少双氧水的分解损失。(2)①刚开始,S2O82发生反应,产生H2O2 ,而H2O2 易分解,滴入少量FeCl3溶液,即是滴入了催化剂,加快了H2O2 的分解,故在t时含量迅速降低。故物质X就是H2O2 。②得到紫红色溶液,即有高锰酸根生成,故反应离子式为2Mn2+5S2O82+8H2 2MnO4+10SO42+16H

点评:本题属于常规工艺流程题,需要利用化学反应原理对生产工艺进行分析,其中涉及的化学原理都是常见化学物质的性质,接下来的小题会涉及不同的知识点来解答,要利用到物质的特殊化学性质,学生应当对这部分知识熟练掌握,最后的图像题,还是将图像信息转化为化学的文字信息来理解。

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题型:填空题
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填空题

电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如下表所示:

用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:

已知氯化钙晶体的化学式是:CaCl2·6H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性。

(1)反应器中加入的酸应选用   ① 

(2)脱色槽中应加入的物质X是 ② ;设备A的作用是 ③ ;设备B的名称为  ④ ;设备C的作用是   ⑤ 

(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸收池,下列物质中最适合作为吸收剂的是 ⑥ 

(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是 ⑦     

正确答案

①盐酸

②活性炭

③蒸发浓缩

④过滤器

⑤脱水干燥

⑥C

⑦对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益

实验目的是用电石浆可生产无水CaCl2。所以在反应器中加的酸必为盐酸,此时反应器中是CaCl2、AlCl3、FeCl3、MgCl2溶液,加石灰乳将产生沉淀,氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化镁,过滤除去铁元素、镁元素、铝元素;过滤后所得溶液主要为氯化钙溶液,再经过脱色、过滤处理得到氯化钙溶液,经过蒸发结晶、过滤、脱水干燥得到无水氯化钙产品。

实验目的是用电石浆可生产无水CaCl2。所以在反应器中加的酸必为盐酸;

加活性炭进行脱色处理,过滤处理得到氯化钙溶液,经过蒸发结晶、过滤、脱水干燥得到无水氯化钙产品。

(3)硫化氢气体用碱液吸收,环保,同时石灰乳易得、经济。

(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益;

【考点定位】本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等,难度中等,需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力,注意基础知识的掌握。

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填空题

磷酸盐骨水泥具有良好的生物相容性和生物活性。医药工业利用共沉淀原理,通过控制Ca/P物质的量比n(Ca)/n(P)]制备相应产品[Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2的n(Ca)/n(P)分别为1.67和15]流程如下:

(注:Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2和CaHPO4均难溶于水;Ca(H2 PO4)2溶液pH<7)

下表为n(Ca)/n(P)=1.5时,不同pH值制得滤饼的产率以及分析结果:

(1)流程中强调“滴加速度100mL/45min的作用是                              。流程中调pH选氨水,不选生石灰或石灰乳的理由是                             

(2)从表中数据分析生成Ca3(PO4)2时,“pH=x”中的x的最佳取值为   ,滤饼的化学成分Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2和CaHPO4             

(3)酸性条件下产率偏低的原因是                                        

(4)“高温煅烧”滤饼,化学反应方程式为                                   

(5)如图是生产羟基磷灰石时得到的实验曲线,依据图上信息计算磷的初始浓度为0.70mmol/L,pH=10.0条件下反应前10min内磷的沉淀速率为      

正确答案

(1)使反应物充分接触(2分)  若选择生石灰或石灰乳调节pH会改变n(Ca)/n(P)(2分)

(2)7.2(2分)   CaCO3(2分)

(3)酸性条件下,容易造成钙的流失。(或“酸性条件下,容易造成钙磷流失。”

或“酸性条件下,难溶产物易溶解转化为易溶物质造成钙磷流失”)

或“酸性条件下,Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2和CaHPO4等易转化为可溶的Ca(H2PO4)2,造成钙磷流失”) (2分)

(4)2 CaHPO4+CaCO3 Ca3(PO4)2+H2O+CO2↑ 或Ca5(PO4)3OH+CaHPO42 Ca3(PO4)2+H2O(2分)

(5)0.056mmol•L—1•min—1或5.6×10—5mol/(L•min)等合理表述(3分)

试题分析:(1)强力搅拌是为了溶液混合均匀,滴加速度也是为了使使反应物充分接触;氨水既不含钙,也不含磷,不会会改变n(Ca)/n(P);含钙生石灰、石灰乳调节pH时能改变n(Ca)/n(P);(2)n(Ca)/n(P)=1.50时,pH=7.2;碱性条件下NH4HCO3电离出的CO32与Ca2+反应,生成CaCO3沉淀;(3)酸性条件下,Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2和CaHPO4等易转化为可溶的Ca(H2PO4)2,造成钙磷流失;(4)2 CaHPO4+CaCO3 Ca3(PO4)2+H2O+CO2↑ 或Ca5(PO4)3OH+CaHPO42 Ca3(PO4)2+H2O;(5)读图可知,pH=10.0、前10min内△c=0.70mmol/L×80%=5.6×10—4mol/L,由△c/△t可知,v=5.6×10—5mol/(L•min)。

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填空题

以白云石(化学式表示为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下:

(1)根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份  _____ 。则“轻烧”温度应不超过  _____ 

(2)流程图中“加热反应”的化学方程式为  _     _________________________ 

(3)沉淀过程溶液的pH=9.5,此时溶液中c(Mg2+)=  _______ (已知Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12)。

(4)该工艺中可以循环使用的物质是          (填化学式)。

(5)传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取,该工艺采用轻烧白云石 的方法,其优点是                                          

正确答案

(1)CaCO3、MgO(2分),700℃ (2分)

(2)(NH4)2SO4+MgO  MgSO4+2NH3↑+H2O (2分)

(3)5.61×10-3mol·L-1(2分)   

(4))(NH4)2SO4 (2分)、NH3或NH3·H2O

(5)减少能源消耗(2分)、便于CaCO3分离(2分)(其他合理答案也给分,如:减少CO2排放)

试题分析:(1)从过滤中可以得到CaCO3、来进行判断,可知分解的只是碳酸镁;从表中可以看出,温度低于540℃ 时,物质不分解,高于840℃ 时,碳酸钙和碳酸镁都分解,因此该温度不超过700℃。(2)加热的过程是放出氨气的过程,该过程中因为氧化镁跟水反应很少,因此涉及到的反应应该为:(NH4)2SO4+MgO  MgSO4+2NH3↑+H2O

(3)

(4)(NH4)2SO4 (2分)、NH3或NH3·H2O

(5)减少能源消耗、便于CaCO3分离。

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填空题

用芒硝(Na2SO4 °10H2O)制备纯碱、明矾铵[(NH42Al(SO412H2O]的生产工艺流程如下图:

(1)溶液C中的溶质主要是_____________

(2)明矾铵的溶液呈_____性,明矾铵可用于净水,用离子方程式说明其原理______________________

(3)过程Ⅰ中的反应温度不能超过40℃,其原因是______________________________

(4)运用化学平衡原理解释Na2SO4稍过量的原因                                              

(5)若将Al2(SO43加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,请用离子方程式解释产生该现象的原因是___________________________________________

(6)溶液E中的溶质离子为__________________

(7)已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大,过程Ⅱ中得到明矾铵的系列实验操作是:                          、过滤、洗涤、干燥。

正确答案

(1) NH4HCO3

(2)酸  Al3+  +  3H2OAl(OH)3  +  3H+

(3)NH4HCO3易受热分解

(4)HCO32—(aq)+  Na+(aq)NaHCO3(s),Na+浓度增大平衡向正反应方向移

(5)Al3+ + 3HCO32— =Al(OH)3↓ +  3CO2

(6)NH4+  、SO42—

(7)蒸发浓缩、冷却结晶

试题分析:该题为工业流程题,经过一系列反应,提纯、结晶得到。(1)CO2与氨水反应生成NH4HCO3或(NH4)2CO3;(2)由于Al3+ 与NH4+水解使溶液呈现酸性,明矾铵可用于净水,是因为铝离子水解产生氢氧化铝胶体所致,Al3+  +  3H2OAl(OH)3  +  3H+;(3)NH4HCO3易受热分解,故反应应控制温度;(4)在平衡体系中增加一种反应物的浓度,反应正向进行,提高另外反应物的转化率;(5)双水解反应;(6)A为(NH4)2SO4和剩余的硫酸盐和碳酸盐,B主要为NH4HSO4,D主要为剩余的NH4HSO4、Al2(SO4)3,E为(NH4)2SO4;(7)明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大,故采用降温结晶的方法分离,因滤液浓度低,所以需要浓缩,方法为蒸发浓缩、降温结晶(冷却结晶)。

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