- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
(8分)化合物G是冶炼某常见金属的原料,工业上提取G的流程如下图所示(已知晶体E的焰色反应呈黄色):
(1)溶液A为_____________溶液(用化学式表示,下同),赤泥浆C的主要成分有_____________ ,
(2)操作Ⅰ为_____________;操作Ⅱ为_____________ ,
(3)写出由B生产F的离子方程式为_________________________________
(4)苛化试剂与E溶液反应生成溶液A,则苛化试剂是_____________ ,该工艺的优点是_____________(答一条,合理即可)。
正确答案
(8分)
(1)NaOH(1分),Fe2O3(1分)
(2)过滤(1分);灼烧(或加热)(1分)
(3)AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—(2分)
(4)石灰或熟石灰(CaO、Ca(OH)2)(1分)苛化试剂经济(或产物得到了循环利用)(1分)
略
氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料, 防腐等工业。该物质露置于空气中易被氧化为绿色的高价铜盐,在热水中易水解生成氧化铜水合物而呈红色。已知pH为5时,+2价铜已开始以碱式盐的形式沉淀。某兴趣小组去一家回收含铜电缆废料的工厂做社会调查,技术人员向他们展示了处理废料的综合利用方案:
⑴ 加入的A是 ,通入的B是 。
⑵ 反应②的离子方程式是 。为提高Cu2Cl2的产率,常在反应②的溶液中加入适量稀碱溶液,控制pH为3.5。这样做的目的是 。
⑶ 保持各反应物的最佳配比,改变温度,测得Cu2Cl2产率的变化如下图所示。则溶液温度控制在 时,Cu2Cl2的产率已达到94%,当温度高于65℃时,Cu2Cl2产率会下降,其原因可能是 。
正确答案
(1)稀硫酸(2分)空气(2分)
(2)2Cu2++SO32—+2Cl—+H2O=CuCl2↓+SO4—+2H+(2分)
OH-中和了反应生成的H+,有利于反应向右进行,提高Cu2Cl2的产率(1分)
但当OH-浓度偏大时,Cu2+能与OH结合,生成沉淀,反而降低了Cu2Cl2的产率造成产物不纯(1分)
(3)53℃~55℃(皆给1分)温度过高,促进了CuCl2的水解(2分,其他合理答案也给分)
略
(15分)氯碱工业是高耗能产业,为了提高原料的利用率,将电解的Y气体作为燃料电池燃料,为电解池供电;X气体作为钛的冶炼原料,在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中氯碱工业装置中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。如下图所示:
(1)①上图中的节能型氯碱工业部分,X、Y分别是_______、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:__________________________;负极:____________________________;
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_______________、____________。
(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式 。
(3)TiCl4暴露在潮湿空气中冒白烟,白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H2Ti03,写出该反应的化学方程式 。
(4)已知:①Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (g) △H=-641kJ·mol-1
②1/2Ti(s)+Cl2 (g)=1/2TiCl4 (l) △H="-385" kJ·mol-1
写出Mg与TiCl4反应的热化学方程式 ,
反应在氩气氛中进行的理由是 。
正确答案
(1)①Cl2,H2(2分)a%2+4e-+2H2O=4OH- H2-2e-+2OH-=2H2O(2分)③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产品碱液的浓度,降低能耗(其他合理答案也给分)(2分)
(2)2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO(2分)
(3)TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl (2分)
(4)2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s);△H="-512" kJ·mol-1(3分)
Mg和Ti都有强还原性,在氩气中可以防止被氧化(1分)
(1)燃料电池中,通入空气一极为正极,通入燃料气一极为负极。①Y为氢气,氢气产生于电解池的阴极,推知产生电解池阳极的X为氯气;负极:H2-2e-+2OH-=2H2O,水增多,OH-减少,变稀,正极:O2+4e-+2H2O=4OH-,水减少,OH-增多,所以正极附近氢氧化钠溶液浓度变大,即a2、C、FeTiO3,生成为FeCl3、TiCl4和CO (3)依题意,四氯化钛与水反应生成钛酸和氯化氢(4)由盖斯定律知,①×2-②×2得热化学反应方程式及反应热。
工业上以碳素铬铁为原料制取铬铵矾,利用电解法制取金属铬。其工艺流程如下图所示。
已知:FeSO4+Cr=CrSO4+H2↑
(1)碳素铬铁是铁铬合金,粉碎后溶于硫酸和电解阳极液的混合溶液中。该过程中电解阳极液的主要作用是 。
(2)加入(NH4)2SO4的目的是 。
(3)结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是 。
(4)产品铬中含氧呈脆性,为了降低其含氧量,可通过 提高其纯度。
正确答案
(8分)(1)作氧化剂,将铬铁铁元素转化为F3+和Cr3+(2分)
(2)生成铁铵矾和铬铵矾进行分离(2分)
(3)转入净化后的纯铬铵矾溶液进行结晶(2分)
(4)真空处理或氢还原(2分)
试题分析:(1)电解阳极液中含有Cr2O72-,Cr2O72-具有强氧化性,能把铬铁铁元素转化为F3+和Cr3+而溶解。
(2)根据流程图可知,加入(NH4)2SO4后生成铁铵矾晶体和铬铵矾溶液,因此加入硫酸铵的目的就是生成铁铵矾和铬铵矾进行分离。
(3)“绿色化学”的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物,所以结晶后的母液从绿色化学的角度可采用的处理方法是转入净化后的纯铬铵矾溶液进行结晶,提高利用率。
(4)要降低其含氧量,则就应该隔绝空气,所以正确的方法是真空处理或氢还原。
(10分)烧结法制氧化铝生产过程如下:
已知:①铝土矿主要成分为:Al2O3、SiO2、Fe2O3和TiO2。 ②高温烧结时,Al2O3、Fe2O3、TiO2都能发生反应分别生成NaAlO2、Na2Fe2O4和难溶于水的CaTiO3。
请回答下列问题:
(1)Na2Fe2O4遇水便发生水解反应生成Fe(OH)3,写出Na2Fe2O4水解化学反应方程式 ▲ 。
(2)浸出时再加入CaO的目的是 ▲ 。
(3)浸出液中发生的生成Al(OH)3的离子反应方程式 ▲ 。
(4)滤液的主要成分是 ▲ (写化学式);滤液循环使用的优点 ▲ 。(任答一点)
正确答案
(共10分)(1) Na2Fe2O4 + 4H2O ="=" 2NaOH + 2Fe(OH)3↓ (2分)
(2)除去可能溶于水的硅酸盐,提高氧化铝纯度(2分)
(3) AlO2- + CO2 + 2H2O ="=" Al(OH)3↓ + HCO3- (2分)
(4) NaHCO3、Ca(HCO3)2(2分,各1分);减少工业废水排放或节约原料,降低成本(2分)(其它合理答案也给分)
略
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