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题型:填空题
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填空题

(12分)氧化锌为白色粉末,无臭、无味,广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,为了变废为宝,综合应用资源,经常从锌冶炼、锌制品加工企业回收的废渣(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)来制取氧化锌,其流程如下图所示:

有关氢氧化物沉淀完全的pH见下表

回答下列问题

(1)在酸浸过程中,经常要保持酸过量,而且要通入空气,理由是         

(2)上述工艺流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有         

(3)在“除杂Ⅰ”步骤中,经常使用酸性高锰酸钾溶液,并调节溶液的pH。将溶液调至pH=4的目的是         

(4)在“碳化合成”中,生成的产物之一为碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3],请写出碳化合成步骤的化学方程式         

(5)在“洗涤”过程中,证明沉淀洗涤完全的标志是         

(6)由于本工艺液固分离次数较多,明显的不足是         

正确答案

每空2分,共12分

(1)保证锌渣酸浸充分;通空气起搅拌作用,使反应充分。(2分)

(2)烧杯、玻璃棒、漏斗               (2分,漏写一个得1分,漏写两个得0分)

(3)使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去(2分)

(4)2Na2CO3+2Zn(NO3)2+H2O=4NaNO3+Zn2(OH)2CO3+CO2↑(2分)

(5)取最后一次洗涤液,做焰色反应,若未见黄色火焰,则表示洗涤干净(2分)

(6)锌的损失较大(2分)

本题为工艺流程题,重点考查实验操作。(1)锌渣中加入硝酸将其溶解和氧化,转化为Zn2+、Fe3+、Cu2+、Al3+,鼓入空气可以起到搅拌的作用,让其充分反应,然后通过过滤,除去不溶性杂质;(2)加入Zn粉,可以置换出铜、铁,并能与过量酸反应,调节pH,使铝、铁、铜转化为对应的氢氧化物沉淀;(3)加入Na2CO3,可以与锌结合转化为Zn2(OH)2CO3沉淀过滤、分离。

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填空题

小明家责任田里的庄稼生长不茂盛,叶色淡绿、茎叶细小,同时还出现了不同程度的倒伏现象。请问:

(1)小明家的庄稼缺两种营养元素,它们是________(填“N”“P”“K”或“微量元素”)。

(2)某生产资料公司的化肥价格如下表:

 

在考虑既经济实用又解决问题的条件下,你认为小明应购买的化肥是_____________(填化学式)。

正确答案

(1)N、K (2)NH4HCO3、KCl

根据N、P、K营养元素对农作物生长的作用,易判断该同学家的庄稼

缺氮肥和钾肥。从生产资料公司提供的化肥价格看,花同样多的钱购买化肥,碳铵中氮元素的质量高于尿素中氮元素的质量,氯化钾中钾元素的质量高于硫酸钾中钾元素的质量。因此,该同学应购买NH4HCO3和KCl。

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填空题

(l)火法炼锌是将闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦 炭混合,在鼓风炉中加热到1100~1300℃,使锌蒸馏出来。

①写出火法炼锌的主要反应:

焙烧反应:                                    

鼓风炉中可能发生的反应:                     (任写一个)

②从保护环境和充分利用原料角度看如何处理和利用产生的烟气?

                                                                  

(2)工业上冶炼铝就是电解氧化铝

①冶炼铝的电解槽中的阴极和阳极材料均用石油炼制和煤的干馏产品      (填物质名称)

②氧化铝的熔点很高,在铝的冶炼中要加入冰晶石(Na3AlF),其作用是____          

③工业上冶炼铝时用的原料是Al2O3,而不是AlCl3,其原因是                   

(3)工业上“联合制碱法”中主要反应的化学方程式是                       。其中的CO2来源于             

(4)磁酸钙是制玻璃的原料之一,工业上制玻璃是在玻璃熔炉中进行,其中反应之一为:

,若在上述条件下,把l000ag CaCO3和60ag SiO2混合,则生成的CO2在标准状况下的体积为      (用含a的代数式表示)。

正确答案

(1)① 2ZnS+3O22ZnO+2SO2;2C+O22CO或ZnO+COZn+CO2或2ZnO+C2Zn+CO2

②用氨水吸收烟气中的SO2生成(NH42SO3或NH4HSO3,再让(NH42SO3或NH4HSO3与硫酸反应产生SO2,收集SO2用于生产硫酸。

(2)①石墨(或碳)②降低Al2O3熔化后温度,节约能量;③Al2O3熔化后能导电,AlCl3是共价化合物,熔化后不导电。

(3)NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;合成氨厂。

(4)22.4a

(1)①根据题意“将闪锌矿(主要成分是ZnS)通过浮选焙烧使它转化为氧化锌”反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2;根据题意“再把氧化锌和焦 炭混合,在鼓风炉中加热到1100~1300℃,使锌蒸馏出来”可能发生的反应就有:2C+O22CO或ZnO+COZn+CO2或2ZnO+C2Zn+CO2

②分析题意,必须“从保护环境和充分利用原料角度”,而且

“如何处理和利用产生的烟气”,故用氨水吸收烟气中的SO2生成(NH42SO3或NH4HSO3,再让(NH42SO3或NH4HSO3与硫酸反应产生SO2,收集SO2用于生产硫酸。

(2)①电极材料是石墨碳棒;②电解氧化铝用冰晶石作为助熔剂,其目的是降低Al2O3熔化后温度,节约能量。③从本质上来分析,Al2O3是离子化合物,熔融时发生电离,而AlCl3是共价化合物,熔化后不导电。

(3)NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;合成氨厂。

(4)CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2,据方程式可知CaCO3过量,应用SiO2计算生成CO2的量。

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填空题

(16分)氯碱工业是最基本的化学工业之一,它的产品除应用于化学工业本身外,还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。

⑴以前采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2会与NaOH接触,产物中肯定有NaClO,从而影响产品的纯度。能包含这一过程的总反应方程式为                                     

⑵现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解,即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区,则从阴极区排出的是                                        ,电解时用盐酸控制阳极区的PH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:                                

                                             

(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。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,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。

 ①分析比较图中氢氧化鈉质量分数大小:a%   (填“>”、“<”或“=”) b%, 理由是

                     

②这样设计的主要节(电))能之处在于              (至少写一处)

⑷科研人员为减少火力发电厂对环境的污染,曾经考虑让火力发电厂和氯碱厂进行就近联合。请你判断该方案是否可行?            (填可行或不可行),理由是             

正确答案

(1)NaCl+H2ONaClO+H2

(2)H2和NaOH;  Cl2与水反应:Cl2+ H2O= HClO+HCl,增大HCl的浓度使平衡逆向移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2逸出

(3)①<;在B中右侧为燃料电池正极,氧气被还原产生OH-,同时Na+通过离子膜移到该侧,所以NaOH溶液浓度增大

②燃料电池可以补充电解池消耗的电能(或燃料电池提高了产出碱液的浓度,降低能耗等其他合理答案均可)

(4)可行;将发电厂产生的废气(SO2)与氯碱厂产生的Cl2或NaOH反应,既减少了SO2的排放,又可产生多种化学原料,同时就近联合还能减少电力输送中的损耗(其他合理答案均可)

(1)生成物是次氯酸钠和氢气,所以总反应式为NaCl+H2ONaClO+H2↑。

(2)惰性电极电极氯化钠溶液,阴极是氢离子放电,从而破坏阴极周围水的电离平衡,从而阴极溶液显碱性,即阴极生成物是氢气和氢氧化钠。阳极是氯离子放电生成氯气,由于Cl2与水反应:Cl2+ H2O= HClO+HCl,增大HCl的浓度使平衡逆向移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2逸出。

(2)①根据装置图可知,B中右侧通入空气,所以是正极,氧气被还原产生OH-,同时Na+通过离子膜移到该侧,所以NaOH溶液浓度增大。

②这样设计可以通过燃料电池来补充电解池消耗的电能。

(4)由于发电厂产生的废气(SO2)与氯碱厂产生的Cl2或NaOH反应,既减少了SO2的排放,又可产生多种化学原料,同时就近联合还能减少电力输送中的损耗,所以是可以的。

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氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。

(1)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为: 

①该反应的平衡常数K的表达式为:K=_________。升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3)。分析表中数据,__________(填温度和压强)时H2转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是________________。

③下列关于合成氨说法正确是___________(填字母)

A. 使用催化剂可以提高氮气的转化率

B. 寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向

C. 由于△H<0、△S>0,故合成氨反应一定能自发进行

(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通人空气,另一电极通入氨气。其电池反应为

你认为电解质溶液应显______性(填“酸性”、“中性”、“碱性”),写出负极电极反应式________。

正确答案

(12分)(1)①K=(1分) 减少(1分)  ②200℃、100MPa(2分)

温度低速率慢,而压强太高生产设备条件难以实现(2分) ③B(2分)

(2)碱性(2分)   (2分)

试题分析:(1)①化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,则根据反应的方程式可知,该反应的平衡常数K=。正方应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以K值减小。

②根据表中数据可知,在温度为200℃、压强为100MPa时,氨气的含量最高。由于温度低速率慢,而压强太高生产设备条件难以实现,所以实际工业生产不选用该条件。

③催化剂不能改变平衡状态,只能改变反应速率,A不正确;寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向,B正确;根据方程式可知,该反应的熵值是减小,需要在一定条件下才能自发进行的,C不正确,答案选B。

(2)由于氨气是碱性气体,能和酸反应生成铵盐,所以电解质溶液应显碱性。原电池中负极失去电子,发生氧化反应,则氨气在负极通入,电极反应式是2NH3-6e+6OH=N2+3H2O。

点评:该题是高考中的常见考点和题型,属于中等难度试题的考查,试题综合性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力,提升学生的学科素养。

下一知识点 : 从海水中提取重水——化学交换法
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