- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
目前世界上60%的镁是从海水中提取的，某校学生设计从海水中提取镁的实验流程如下图。请思考并回答
I．上述实验过程中涉及的①、②、③反应属于氧化还原反应的是_____________(填序号)。
II．从海水中提取镁的过程中，为实现对镁离子的富集，有三种预设方案：
A．直接往海水中加沉淀剂；
B．加热蒸发海水后，加入沉淀剂；
C．利用晒盐后的苦卤水，加入沉淀剂。
通过分析比较，你认为方案________正确(填序号)，其理由是_________________________。
III．从海水中提取镁的过程中，另一重要的环节是实现对Mg2+的分离。
（1）为了使镁离子完全沉淀下来，若加入足量的试剂甲为澄清的石灰水，其反应的离子方程式为
_________________________。
（2）加入试剂甲后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是______________(填实验操作名称)。
正确答案
I、③
II、C；该方法因Mg2+浓度大，节约能源，成本较低
III、（1）Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓；（2）过滤
南通濒江临海，有较长的海岸线，海洋资源十分丰富。
（1）海水晒盐可获得粗盐，在实验室中粗盐经过溶解、_________、_________可制得精盐。
（2）目前世界上60%的镁是从海水中提取的。其主要步骤如下
①提取Mg的过程中，试剂A可以选用_________，试剂B选用_________，由无水MgCl2制取Mg的反应类型为______________。
②分离出Mg(OH)2后的NaCl溶液中还含有CaCl2、Na2SO4等杂质，为了获得NaCl溶液，在分离后的溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、Na2CO3溶液，过滤，再向滤液中加入适量盐酸。实验中加入过量BaCl2溶液是为了除去_________；加入过量Na2CO3溶液的目的是__________________。
（3）目前海水淡化普遍采用“多级闪急蒸馏法”，证明蒸馏得到的水为淡水的方法是_________。
正确答案
（1）过滤；蒸发
（2）①氢氧化钠或氢氧化钙；盐酸；分解反应
②Na2SO4；除去CaCl2和过量的BaCl2（3）取样并滴加AgNO3溶液，若没有白色沉淀，说明蒸馏海水为淡水
最近，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：
回答下列问题：
（1）操作a的名称是________，实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有__________；在实验室中操作b的名称是________________________。
（2）装置a中生成两种酸式盐，它们的化学式分别是____________________________ 。
（3）依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是__________（结晶水部分不写）。
（4）“热交换器”是利用“废热”预热_____________，除此之外还可利用硫酸工业的“废热”_________。
（5）SO3在______________（填设备名称）中用______________吸收转化为发烟硫酸。
正确答案
（1）过滤，铁架台（含铁圈）、滤纸，蒸发浓缩、冷却结晶；（2）NH4H2PO4 (NH4)2HPO4.
（3）CaSO4 （4）即将参与反应的SO2和O2 发电 （5）吸收塔 98%的浓硫酸
试题分析：（1）分离难溶性固体与液体的方法是过滤。实验室中进行该操作的非玻璃仪器或用品有铁架（含铁圈）、滤纸。磷酸和氨气发生反应可以产生磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵。。H3PO4+3NH3="(" NH4)3PO4. H3PO4+2NH3=(NH4)2HPO4。H3PO4+NH3= NH4H2PO4。这些磷酸的铵盐都容易溶解于水。将其从溶液中分离出来。首先要将溶液蒸发、浓缩，然后冷却、结晶，最后过滤得到。（2）若装置a中生成两种酸式盐，则它们的化学式分别是NH4H2PO4、(NH4)2HPO4。（3）磷灰主要成分是磷酸钙。磷酸钙和硫酸发生反应产生磷酸和硫酸钙。所以猜测固体A中一定含有的物质是磷酸钙，化学式是CaSO4。（4）“热交换器”是利用“废热”预热即将参与反应的SO2和O2 ，除此之外还可利用硫酸工业的“废热”发电。（5）SO3在吸收塔中被吸收的。由于水被浓硫酸吸收时容易形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收。所以通常用98.3%的浓硫酸来吸收形成发烟硫酸。然后再用水稀释成需要的浓度。
(13分)安徽繁昌矿产资源十分丰富，其中峨山镇的随山主产辉铜矿。辉铜矿石主要含有硫化亚铜（Cu2S)、脉石（SiO2)和少量的银。孙村富铁矿业开发集团采用现代湿法炼铜工艺，用酸浸法从矿石中提取铜，其主要工艺流程图如下：
(1)矿泥的主要成分是______.
(2) 反应1中发生的离子方程式是______.
(3) 第一次萃取实验结束时，发现水层1的颜色仍然较蓝，接下来的操作是______
(4) 反萃取剂的作用是______。
(5) 反应2是用惰性电极电解水层2，写出阳极发生的反应方程式__________________
(6) 传统的湿法炼铜工艺是：粉碎矿石，先高温灼烧，加酸溶解产物，然后加人铁屑进一步得到铜。请评价两种工艺的优缺点________________________
正确答案
（1）SiO2、Ag（2分）
（2）2Cu2S+5O2+4H+=4Cu2++2SO42-+2H2O（3分）
（3）在水层1中继续加入有机萃取剂,进行再萃取（ 2分）
（4）使铜离子从有机层进入水层的过程（与题意相符即可,2分）
（5）4OH--4 e-=O2＋2H2O（2分）
（6）现代湿法炼铜工艺：整个过程无有害物质生成,电解能得到较纯的铜。但有机萃取剂的选择较难 传统的湿法炼铜工艺：灼烧时,会产生二氧化硫等有害气体,污染空气。过程中加人铁屑,得到的铜不纯（2分）
略
【化学与技术】
工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：
（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是 ，其中发生反应的化学方程式为 。
（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是 。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：
（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是 ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是 。
（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O
NH3还原法：8NH3＋6NO2催化剂△ 7N2＋12H2O（NO也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是 。
（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的 %。
（6）硝酸铵是一种常用的氮肥，在贮存和使用该化肥时，应注意的事项及理由是：
正确答案
（1）氧化炉，4NH3+5O24NO+6H2O
（2）铁砂网（或铁）。N2、H2被吸附在催化剂表面；在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂
（3）利用余热，节约能源；使NO循环利用，全部转化成HNO3
（4）NH3还原法
（5）53
（6）①不能与碱性肥料混施;硝酸铵溶液呈酸性；
②不能剧烈撞击;硝酸铵易爆炸；
③不能在雨水较多的地区使用 硝酸铵吸收性强，易流失。
（1）工业制硝酸用氨氧化法制硝酸，其方法以氨和空气为原料，用Pt-Rh合金网为催化剂在氧化炉中进行，加热条件下生成NO和水，NO在冷却与O2反应生成NO2，NO2在吸收塔内用水吸收过量空气中O2的作用下转化为硝酸。最高浓度可达50%。制浓硝酸就是把50%HNO3与Mg（NO3）2或浓H2SO4蒸馏而得。方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。
（2）N2和H2合成NH3所用催化剂是铁，由图知②所示N2和H2被吸附在催化剂表面，而图③表示在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂。
（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是利用余热，节约能源；在合成硝酸的吸收塔中不断通入空气，目的是提供充足的氧气，以便使NO循环利用，全部转化成硝酸；
（4）根据“绿色化学”要求，从根本上减少或杜绝污染，尽可能使原料和利用率提高来看，符合绿色的要求。
（5）由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%。
根据氮原子守恒可知：NH3—NO—HNO3，则1mol NH3可得硝酸为
1mol×96%×92%=0.8832mol；由HNO3—NH3—NH4NO3，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8832mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，硝酸所用去的NH3的质量占总消耗NH3的质量分数为1mol/（1mol+0.8832mol）×100%=53.1%.
（6）根据硝酸铵的性质来解答，由于硝酸铵受到撞击时易爆炸。因此硝酸铵不能与易燃物混放；不能用铁锤等物将结块的硝酸铵砸碎；硝酸铵溶液呈酸性，所以不能与碱性肥料混施。
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