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简答题

过氧化氢是一种重要的化学产品,在工农业生产和日常生活中有着广泛应用,工业采用烷基蒽醌法生产.

生产过氧化氢的工艺:

根据生产过氧化氢原理和工艺,回答下列问题:

(1)该生产过氧化氢的原理中,原子利用率为______

(2)该工艺中有机溶剂为液态烷烃和酯类,能否用乙醇替代呢?______

(3)为了提高经济效益,该工艺氢化反应中,除了加催化剂外,还可采用的措施是______

A.适当加热    B.加压    C.增大工作液中有机溶剂的量

(4)该工艺中“后处理”的目的是______

(5)该工艺中由35%的H2O2得到70%的H2O2可采取操作方法是______

(6)硫酸酸化的过氧化氢溶液可溶解金属铜,试写出该反应的离子方程式______

正确答案

解:(1)工业采用烷基蒽醌法生产过氧化氢的原理:RAQ与有机溶剂形成工作液,氢气和催化剂与工作液作用形成HRAQ,HRAQ进行氧化生成过氧化氢和RAQ,本质为H2+O2=H2O2,为无机中的化合反应,原子利用率为100%,

故答案为:100%;

(2)液态烷烃和酯类与过氧化氢不互溶,过氧化氢溶液与工作液分离通过萃取实现,乙醇为有机物,与与过氧化氢溶液及烷基蒽醌等都互溶,无法通过萃取操作,与工作液分离,所以不可用乙醇替代液态烷烃和酯类,

故答案为:否,因为乙醇与过氧化氢溶液及烷基蒽醌等都互溶,无法萃取,难于与工作液分离;

(3)RAQ与有机溶剂形成工作液,氢气和催化剂与工作液作用形成HRAQ,适当加热,温度高反应速率加快,但过氧化氢易分解,不能温度过高,反应本质为H2+O2=H2O2,加压利于产物的生成,增大工作液中有机溶剂的量,增加成本,不能提高产率,所以不选,

故答案为:AB;

(4)采用烷基蒽醌法生产过氧化氢,RAQ与有机溶剂形成工作液,氢气和催化剂与工作液作用形成HRAQ,HRAQ进行氧化生成过氧化氢和RAQ,通过“后处理”,回收RAQ(及HRAQ)及有机溶剂并循环使用,

故答案为:回收RAQ(及HRAQ)及有机溶剂并循环使用;

(5)因为H2O2的沸点比水高,但受热易分解,浓缩H2O2溶液时,不能加热,不能加压,应进行减压蒸馏,故答案为:减压蒸馏;

(6)铜和硫酸在双氧水的作用下发生反应生成硫酸铜和水,即Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O,故答案为:Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O.

解析

解:(1)工业采用烷基蒽醌法生产过氧化氢的原理:RAQ与有机溶剂形成工作液,氢气和催化剂与工作液作用形成HRAQ,HRAQ进行氧化生成过氧化氢和RAQ,本质为H2+O2=H2O2,为无机中的化合反应,原子利用率为100%,

故答案为:100%;

(2)液态烷烃和酯类与过氧化氢不互溶,过氧化氢溶液与工作液分离通过萃取实现,乙醇为有机物,与与过氧化氢溶液及烷基蒽醌等都互溶,无法通过萃取操作,与工作液分离,所以不可用乙醇替代液态烷烃和酯类,

故答案为:否,因为乙醇与过氧化氢溶液及烷基蒽醌等都互溶,无法萃取,难于与工作液分离;

(3)RAQ与有机溶剂形成工作液,氢气和催化剂与工作液作用形成HRAQ,适当加热,温度高反应速率加快,但过氧化氢易分解,不能温度过高,反应本质为H2+O2=H2O2,加压利于产物的生成,增大工作液中有机溶剂的量,增加成本,不能提高产率,所以不选,

故答案为:AB;

(4)采用烷基蒽醌法生产过氧化氢,RAQ与有机溶剂形成工作液,氢气和催化剂与工作液作用形成HRAQ,HRAQ进行氧化生成过氧化氢和RAQ,通过“后处理”,回收RAQ(及HRAQ)及有机溶剂并循环使用,

故答案为:回收RAQ(及HRAQ)及有机溶剂并循环使用;

(5)因为H2O2的沸点比水高,但受热易分解,浓缩H2O2溶液时,不能加热,不能加压,应进行减压蒸馏,故答案为:减压蒸馏;

(6)铜和硫酸在双氧水的作用下发生反应生成硫酸铜和水,即Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O,故答案为:Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O.

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榴石矿石可以看作CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成,由榴石矿石制取氯化钙和氧化铝的实验步骤如图1:

(1)榴石矿加盐酸溶解后,溶液里除了Ca2+外,还含有的金属离子是______

(2)对溶液I进行操作时,控制溶液pH=9~10(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)

NaOH不能过量,若NaOH过量可能会导致______溶解,______沉淀.

(3)写出向沉淀物A中加入过量氢氧化钠溶液的离子方程式______

(4)①某同学在实验室中用图2装置制取CO2气体并通入溶液Ⅱ中,结果没有沉淀产生,可能的原是______;为了能产生沉淀该同学对图I装置进行了改进,改进的方法为______

②若将二氧化碳气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,混合体系中除存在电离平衡、水解平衡外,还存在溶解平衡,用方程式表示该溶解平衡关系______

正确答案

解:(1)榴石矿加盐酸溶解,CaO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,以沉淀的形式除去,故答案为:Fe3+、Al3+

(2)由(1)知,此时溶液中除了Ca2+外,还含有Fe3+、Al3+杂质,需除去Fe3+、Al3+但不能损失Ca2+,加NaOHFe3++3OH-═Fe(OH)3↓、Al3++3OH-═Al(OH)3↓,除去Fe3+、Al3+,加NaOH需将溶液的pH控制在9~10,若pH过高,会导致生成的Al(OH)3发生反应Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O溶解,Ca(OH)2在pH为12时开始沉淀,所以碱性增强Ca(OH)2会沉淀,同时Ca2+也因转化为沉淀而损失,

故答案为:Al(OH)3;Ca(OH)2

(3)沉淀物A为反应为Fe(OH)3、Al(OH)3,加入过量氢氧化钠溶液发生Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,离子反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;

(4)①实验室通常用稀盐酸与大理石(或石灰石)反应制取二氧化碳,反应的方程式:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,因盐酸易挥发出,盐酸是强酸,通入溶液Ⅱ中的二氧化碳中含有盐酸,溶于水得到稀盐酸可以和难溶于水的碳酸钙反应生成易溶于水的氯化钙,所以没有沉淀产生,在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO2中含有HCl气体的装置,NaHCO3溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量,

故答案为:盐酸挥发,制取的二氧化碳中含有盐酸;在甲与乙之间加一盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶;

②将二氧化碳气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,得到碳酸钙沉淀,碳酸钙的溶解平衡为CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq),

故答案为:CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq).

解析

解:(1)榴石矿加盐酸溶解,CaO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解,反应方程式分别为:MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O.而SiO2不与盐酸反应,以沉淀的形式除去,故答案为:Fe3+、Al3+

(2)由(1)知,此时溶液中除了Ca2+外,还含有Fe3+、Al3+杂质,需除去Fe3+、Al3+但不能损失Ca2+,加NaOHFe3++3OH-═Fe(OH)3↓、Al3++3OH-═Al(OH)3↓,除去Fe3+、Al3+,加NaOH需将溶液的pH控制在9~10,若pH过高,会导致生成的Al(OH)3发生反应Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O溶解,Ca(OH)2在pH为12时开始沉淀,所以碱性增强Ca(OH)2会沉淀,同时Ca2+也因转化为沉淀而损失,

故答案为:Al(OH)3;Ca(OH)2

(3)沉淀物A为反应为Fe(OH)3、Al(OH)3,加入过量氢氧化钠溶液发生Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,离子反应为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,

故答案为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;

(4)①实验室通常用稀盐酸与大理石(或石灰石)反应制取二氧化碳,反应的方程式:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,因盐酸易挥发出,盐酸是强酸,通入溶液Ⅱ中的二氧化碳中含有盐酸,溶于水得到稀盐酸可以和难溶于水的碳酸钙反应生成易溶于水的氯化钙,所以没有沉淀产生,在实验装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加除去CO2中含有HCl气体的装置,NaHCO3溶液能与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,在除去氯化氢的同时增加了二氧化碳的量,

故答案为:盐酸挥发,制取的二氧化碳中含有盐酸;在甲与乙之间加一盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶;

②将二氧化碳气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,得到碳酸钙沉淀,碳酸钙的溶解平衡为CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq),

故答案为:CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq).

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化学在物质制备和环保领域有着重要的运用.

Ⅰ高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途.湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示.

(1)工业上用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如图1所示:

①反应I的化学方程式为______

②反应II的离子方程式为______

③已知25℃时Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,反应II后溶液中c(Fe3+)=4×10-5mol•L-1,则Fe3+完全沉淀时的pH=______

(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂,其处理水的原理为______

(3)干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______

(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池,图2为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出的高铁电池的优点有______

正确答案

解:(1)①反应Ⅰ为氯气溶解于氢氧化钠溶液,发生歧化反应,化学方程式为2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,故答案为:2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O;

②反应Ⅱ为氧化还原反应,+3价铁被氧化成+6价铁,+1价的氯被氧化为-1价,反应的环境为碱性,化学方程式为3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O,故答案为:3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

③已知Ksp=c(Fe3+)×c(OH-3=4.0×10-38,溶液中c(Fe3+)=4×10-5mol•L-1时,c(OH-)=,此时溶液中的c(H+)=mol/L=10-3mol/L,溶液的pH=3,故答案为:3;

(2)高铁酸钾具有很强的氧化性,能杀菌消毒,在水中被还原得到Fe3+,水解生成Fe(OH)3胶体,有吸附性,故答案为:高铁酸钾有强氧化性,能杀菌消毒,在水中被还原生成Fe(OH)3胶体、有吸附性起净水作用;

(3)干法制备K2FeO4的反应的方程式为:Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O,N元素化合价降低,是氧化剂,铁的化合价降低,是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3﹕1,故答案为:3﹕1;

(4)由图可知高铁电池比高能碱性电池放电时间长,工作电压稳定,故答案为:放电时间长、工作电压稳定.

解析

解:(1)①反应Ⅰ为氯气溶解于氢氧化钠溶液,发生歧化反应,化学方程式为2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O,故答案为:2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O;

②反应Ⅱ为氧化还原反应,+3价铁被氧化成+6价铁,+1价的氯被氧化为-1价,反应的环境为碱性,化学方程式为3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O,故答案为:3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O;

③已知Ksp=c(Fe3+)×c(OH-3=4.0×10-38,溶液中c(Fe3+)=4×10-5mol•L-1时,c(OH-)=,此时溶液中的c(H+)=mol/L=10-3mol/L,溶液的pH=3,故答案为:3;

(2)高铁酸钾具有很强的氧化性,能杀菌消毒,在水中被还原得到Fe3+,水解生成Fe(OH)3胶体,有吸附性,故答案为:高铁酸钾有强氧化性,能杀菌消毒,在水中被还原生成Fe(OH)3胶体、有吸附性起净水作用;

(3)干法制备K2FeO4的反应的方程式为:Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O,N元素化合价降低,是氧化剂,铁的化合价降低,是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3﹕1,故答案为:3﹕1;

(4)由图可知高铁电池比高能碱性电池放电时间长,工作电压稳定,故答案为:放电时间长、工作电压稳定.

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某化学课外小组用如图装置制取溴苯.

先向分液漏斗中加入苯和液溴,再将混合液慢慢滴入反应器A(A下端活塞关闭)中.

(1)写出A中反应的化学方程式______. 

(2)观察到A中的现象是______

(3)实验结束时,打开A下端的活塞,让反应液流入B中,充分振荡,目的是______,写出有关的化学方程式______

(4)C中盛放CCl4的作用是______.能证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,可向试管D中加入AgNO3溶液,若产生淡黄色沉淀,则能证明.另一种验证的方法是向试管D中加入______,现象是______

正确答案

解:(1)苯与溴在溴化铁作用下发生取代反应,反应方程式为:C6H6+Br2C6H5Br+HBr;

故答案为:C6H6+Br2C6H5Br+HBr;

(2)溴与铁反应生成溴化铁,反应现象为:反应液微沸有红棕色气体充满A容器,

故答案为:反应液微沸有红棕色气体充满A容器;

(3)溴单质能与氢氧化钠溶液反应而溴苯不能,反应方程式:Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O;

故答案为:除去溶于溴苯中的溴,便于观察溴苯的颜色;Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O;

(4)CCl4 能溶解溴不能溶解溴化氢,四氯化碳能除去溴化氢气体中的溴蒸气;如果苯和液溴发生的是取代反应,则有HBr生成,如果发生的是加成反应,则无HBr生成.也就是说,如果要证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,只需检验有无HBr生成,溴化氢与硝酸银反应生成溴化银淡黄色沉淀或在D中加入石蕊试液,若变红则发生取代反应,

故答案为:除去溴化氢气体中的溴蒸气;石蕊试液;溶液变红色.

解析

解:(1)苯与溴在溴化铁作用下发生取代反应,反应方程式为:C6H6+Br2C6H5Br+HBr;

故答案为:C6H6+Br2C6H5Br+HBr;

(2)溴与铁反应生成溴化铁,反应现象为:反应液微沸有红棕色气体充满A容器,

故答案为:反应液微沸有红棕色气体充满A容器;

(3)溴单质能与氢氧化钠溶液反应而溴苯不能,反应方程式:Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O;

故答案为:除去溶于溴苯中的溴,便于观察溴苯的颜色;Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O;

(4)CCl4 能溶解溴不能溶解溴化氢,四氯化碳能除去溴化氢气体中的溴蒸气;如果苯和液溴发生的是取代反应,则有HBr生成,如果发生的是加成反应,则无HBr生成.也就是说,如果要证明苯和液溴发生的是取代反应,而不是加成反应,只需检验有无HBr生成,溴化氢与硝酸银反应生成溴化银淡黄色沉淀或在D中加入石蕊试液,若变红则发生取代反应,

故答案为:除去溴化氢气体中的溴蒸气;石蕊试液;溶液变红色.

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三聚氰胺(化学式:C3N6H6)是一种重要有机化工原料.下图是我国科技工作者研制的以尿素为原料生产三聚氰胺的工艺--“常压气相一步法联产纯碱新技术”:

已知:以尿素为原料生产三聚氰胺的原理是:6CO(NH22C3N6H6+6NH3+3CO2

请回答:

(1)尿素的结构式为______

(2)已知:产品1是本工艺的主产品,产品2是副产品,X为循环使用的物质,产品3为纯碱.写出各主要成份的化学式:产品1______产品2______X______

(3)联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为:______

(4)为了使母液中析出更多的产品2,常用的方法是______

A、加入固体NaCl  B、加入固体NaHCO3  C、通入CO2气体  D、通入NH3

(5)若生产过程中有4%的尿素损耗,每吨尿素理论上可得副产品纯碱______吨(精确到0.001)

正确答案

解:(1)尿素的分子CO(NH22中含有两个氮原子、1个氧原子、4个氢原子,碳和氧原子间共用2对电子,碳原子和氢原子、氮原子之间共用一对电子,结构式为:,故答案为:

(2)根据生产流程,分离器中分离出产品1为三聚氰胺(C3N3H6);联氨系统沉淀池中加入饱和食盐水和二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,母液主要是氯化铵溶液,利用母液得到产品2氯化铵;X是能够循环利用的二氧化碳,

故答案为:C3N3H6;NH4Cl;CO2

(3)由于联氨系统沉淀池中,加入饱和食盐水和二氧化碳,大大降低了碳酸氢钠的溶度积,析出碳酸氢钠晶体,所以联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为:

CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓,

故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓;

(4)要从母液中析出更多的碳酸氢钠,根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3,可以向溶液中加入氯化钠或者通入二氧化碳气体,

故答案为:A、D;

(5)设生成nmol二氧化碳

根据反应6CO(NH22C3N6H6+6NH3+3CO2

         6×60                          3mol

       1t(1-4%)                        n

n(CO2)=×n[CO(NH22]=0.5×=8mol,

由于氨气与二氧化碳的物质的量是2:1,反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 中二氧化碳和氨气物质的量是1:1,氨气过量,所以应该按照二氧化碳的量计算生成纯碱的质量;根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 及碳原子守恒,生成纯碱的物质的量就等于尿素反应生成的二氧化碳的物质的量,纯碱的质量为:106×8=848g=0.848t,

故答案为:0.848.

解析

解:(1)尿素的分子CO(NH22中含有两个氮原子、1个氧原子、4个氢原子,碳和氧原子间共用2对电子,碳原子和氢原子、氮原子之间共用一对电子,结构式为:,故答案为:

(2)根据生产流程,分离器中分离出产品1为三聚氰胺(C3N3H6);联氨系统沉淀池中加入饱和食盐水和二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,母液主要是氯化铵溶液,利用母液得到产品2氯化铵;X是能够循环利用的二氧化碳,

故答案为:C3N3H6;NH4Cl;CO2

(3)由于联氨系统沉淀池中,加入饱和食盐水和二氧化碳,大大降低了碳酸氢钠的溶度积,析出碳酸氢钠晶体,所以联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为:

CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓,

故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓;

(4)要从母液中析出更多的碳酸氢钠,根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3,可以向溶液中加入氯化钠或者通入二氧化碳气体,

故答案为:A、D;

(5)设生成nmol二氧化碳

根据反应6CO(NH22C3N6H6+6NH3+3CO2

         6×60                          3mol

       1t(1-4%)                        n

n(CO2)=×n[CO(NH22]=0.5×=8mol,

由于氨气与二氧化碳的物质的量是2:1,反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 中二氧化碳和氨气物质的量是1:1,氨气过量,所以应该按照二氧化碳的量计算生成纯碱的质量;根据反应CO2+NH3+NaCl+H2O→NH4Cl+NaHCO3 及碳原子守恒,生成纯碱的物质的量就等于尿素反应生成的二氧化碳的物质的量,纯碱的质量为:106×8=848g=0.848t,

故答案为:0.848.

百度题库 > 高考 > 化学 > 乙酸乙酯的制备

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