- 海水的综合利用
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(16分)钡盐生产中会排出大量的钡泥[主要含有、
、
、
等]。某化工厂主要生产
、
、
,现利用钡泥制取
,其部分工艺流程如下:
(1)酸溶后溶液中,
与
的反应化学方程式为 。
(2)酸溶时通常控制反应温度不超过70℃,且不使用浓硝酸,其原因是
、 。
(3)该厂结合本厂生产实际选用的X为 (填化学式);“中和Ⅰ”会使溶液中 (填离子符号)的浓度减少(“中和Ⅰ”引起的溶液体积变化可忽略)。
(4)上述流程中洗涤的目的是 。
正确答案
(共16分)
(1)Ba(FeO2)2 +8HNO3 ="=" Ba(NO3)2 + 2Fee(NO3)3 + 4H2O (4分)
(2)防止反应速率过快、浓硝酸易挥发和分解(每空2分,凡合理答案均可)
(3)BaCO3 (2分) Fe3+、H+(4分)
(4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染 (2分,凡合理答案均可)
略
[化学一选修2:化学与技术](15分)已知:
①工业上用硫酸与-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)反应,生成Li2SO4、MgSO4等,最终制备金属锂。
②氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂。用-锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下图:
请回答:
(1)沉淀Y的主要成分的化学式是____________。
(2)流程中使用了不同浓度的Na2CO3溶液,从物质溶解度大小的角度解释其使用的原因____________
(3 )操作1涉及的实验方法是__________________。
(4 )写出用铝粉还原法制取金属锂的化学反应方程式。________________________
(5) LiCl溶液加热蒸干后,所得固体在熔融状态下电解制备锂。电解时产生的氯气中混有少量氧气,产生氧气的原因是__________________
(6) 目前电池通常使用金属锂的优点是__________________
正确答案
(1) Li2CO3(2分)
(2) CaCO3的溶解度小于Li2CO3,加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2+,又不生成Li2CO3沉淀;(2分)加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li +转化生成Li2CO3沉淀。(2分)
(3) 过滤 洗涤(2分) (4)2Al+3Li2O6Li + Al2O3 (2分)
(5)LiCl溶液在加热蒸干过程中有部分LiOH生成,LiOH受热分解为Li2O,熔融的Li2O电解生成氧气。(3分)
(6)锂的质量轻,负电位高、比能量高;锂电池为可充电绿色环保电池。(2分,其它合理答案也给分)
本题以工业制锂为载体考查了沉淀溶解平衡,水解、原电池和电解等相关原理
(1)硫酸锂和碳酸钠饱和溶液反应,生成碳酸锂沉淀和硫酸钠,根据Y灼烧的产物是氧化锂可知, Y是碳酸锂。
(2)X是氢氧化镁和碳酸钙沉淀,由于CaCO3的溶解度小于Li2CO3,加稀Na2CO3溶液既能除去溶液中的Ca2+,又不生成Li2CO3沉淀;而后来加饱和Na2CO3溶液的目的是使Li +转化生成Li2CO3沉淀。
(3)从溶液中分离出固体的方法应是过滤,过滤后晶体必须洗涤。
(4)在加热的条件下,铝可以发生铝热反应,方程式为2Al+3Li2O6Li + Al2O3。
(5)混有O2的原因必须从反应物特征入手寻找,由于加热蒸干LiCl溶液可获得固体,但是由于LiCl受热易水解成LiOH,LiOH受热分解产生的Li2O电解时会产生O2。
(6)锂的质量轻,负电位高、比能量高,且锂电池为可充电绿色环保电池。
(20分)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式A ____________________ B _______________________
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、_______、沉淀、_______、_______、冷却结晶、_______、烘干
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是__________________________
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体,其原因是____________________________________
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是__________________________(填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是:___________________________________
(5)氨碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为:__________________________________________滤液D加石灰水前先要加热,原因是___________________________________________
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:____________________________
(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)
正确答案
(20分)
(1)Ca(OH)2或CaO Na2CO3 (2分)
(2)溶解 过滤 蒸发 过滤 (每空1分)
(3)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大 (每空2分)
(4)NH4Cl,(1分)加硝酸酸化,加硝酸银,有白色沉淀,该阴离子是氯离子(2分)
(5)NH4++OH-=NH3↑+H2,(2分) 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀(2分)
(6) (3分)
略
氨是一种重要的化工原料,氨的合成与应用是当今重要研究内容之一。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起始物质的量之比为1∶3)。
回答下列有关问题:
(1)利用表中数据推断得出合成氨的反应是__________反应(填“放热”、“吸热”或“无热量变化”)。
(2)根据表中数据,在200℃和100MPa时,平衡体系中NH3的物质的量分数最高,而实际工业生产不选用该条件的主要原因是___________________________________。
(3)一定条件下,对在密闭容器中进行的合成氨反应达平衡后,其他条件不变时,若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后,与原平衡相比,请将有关物理量的变化的情况填入下表中(填“增大”、“减小”或“可能增大也可能减小”):
(4)将1molH2和1molN2通入一体积不变的密闭容器中,在一定温度和催化剂作用下,反应达到平衡,测得NH3的物质的量为0.3mol,此时若移走0.5molH2和0.5molN2,则反应达到新的平衡时,NH3的物质的量为_____________(选填答案编号)。
正确答案
(1)(1分)放热。
(2)(2分)压强过大,需要的动力越大,对材料的强度和设备制造的要求也越高。
(3)(3分)
(4)(2分)C。
略
从含铜、银、金和铂的块状金属废料中提取铂、金、银的一种工艺如下:
根据以上工艺回答下列问题:
(1)电解时,以_____________为阳极,纯铜为阴极,CuSO4溶液为电解液,则阴极的电极反应方程式为
(2)AgCl溶于氨水后所得的溶液含有的一种阳离子,在碱性条件下,也可用葡萄糖将其还原为银,写出该反应的离子方程式:
(3)写出步骤④的离子方程式:
(4)金和浓硝酸反应的化学方程式为:Au +6HNO3(浓)Au(NO3)3+3NO2↑+ 3H2O,因该反应正向进行的程度极小,所以金几乎不溶于浓硝酸,但金却可以溶于王水,试简要解释之:
(5)写出反应⑤的化学反应方程式
____________________________________________________________________________
正确答案
(共15分)
(1)金属废料(1分)、Cu2+ + 2e→ Cu(2分)
(2)2Ag(NH3)2+ + 2OH—+CH2OH(CHOH)4CHO→CH2OH(CHOH)4COO+ NH4+ + 2Ag↓+ 3NH3 + H2O(水浴加热)(3分)
(3)2AuCl4+ 3SO2 + 6 H2O =" 2Au" + 8Cl
+ 3SO42
+ 12H+(3分)
(4)王水中含有大量的Cl,Au3+与Cl—可生成AuCl4
,使该平衡中Au3+浓度降低,平衡正移,金即可溶于王水。(3分)
(5)3(NH4)2 PtCl6 ="=" 3Pt + 2N2 +18HCl + 2NH3(435℃)(3分)
略
(14分)硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下:
(1)以N2和H2为原料合成氨气。反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
①下列措施可以提高H2的转化率是(填选项序号) 。
a.选择适当的催化剂 b.增大压强
c.及时分离生成的NH3 d.升高温度
②一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应。若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的理是原来的,则N2的转化率a1= ;
若容器压强恒定,达到平衡状态时,N2的转化率为a2,则a2 a1(填“>”、“<”或“=”)。
(2)以氨气、空气为主要原料制硝酸。
①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是 。
②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H>0
该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如右图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是(填选项序号) 。
a.在t1~t2时,可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b.在t2时,采取的措施可以是升高温度
c.在t3~ t4时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d.在t5时,容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值
(3)硝酸厂常用如下2种方法处理尾气。
①催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是 。
②碱液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。
若每9.2gNO2和Na2FCO3溶液反应时转移电子数为0.1mol,则反应的离子方程式是 。
正确答案
(1)①(2分)bc
②(2分)12.5%
(2分)>
(2)①(2分)4NH3+5O2 4NO+6H2O
②(2分)ab
(3)①(2分)4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) △H=-103.9kJ/mol
②(2分)2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2
略
(10分)氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程示意图如下所示,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上电极反应为__________________,与电源负极相连的电极附近,溶液pH_________(选填“不变”、“升高”或“下降”)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为_________
_______________________________________________________________。
(3)如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是_________。
a. Ba(OH)2 b. Ba(NO3)2 c. BaCl2
(4)为了有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为_________(选填a、b、c)
a. 先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b. 先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c. 先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过_________、冷却、_________(填写操作名称)除去NaCl。
正确答案
(1)2Cl--2e-="=" Cl2↑ (1分) 升高(1分)
(2)Ca2++CO32-="=" CaCO3 ↓ (1分) Mg2++2OH-="=" Mg(OH)2↓ (1分)
(3)ac(2分) (4)bc(2分)
(5)加热蒸发 (1分) 过滤(1分)
略
(10分)分子筛可用于物质的分离提纯。某种型号的分子筛的工业生产流程可简单表示如下:
(1)在加NH3·H2O调节pH的过程中,若pH控制不当会有Al(OH)3生成。已知常温下,Al(OH)3浊液的pH=3,其Ksp=1×10-36,则其中c(Al3+)= ▲ 。
(2)生产流程中所得滤液的主要成分为 ▲ (写化学式)。
(3)假设生产流程中铝元素和硅元素均没有损耗,钠原子的利用率为10%,试通过计算确定该分子筛的化学式(写出计算过程)。
(4)分子筛的孔道直径为4Å称为4A型分子筛;当Na+被Ca2+取代时就制得5A型分子筛,当Na+被K+取代时就制得3A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4.65Å)和异丁烷(分子直径为5.6Å)应该选用 ▲ 型的分子筛。
正确答案
共10分。
(1)0.001 mol·L-1(2分) (2)Na2SO4、(NH4)2SO4 (2分)
(3)n[Al2(SO4)3] =" 34.2" g / 342 g·mol-1 =" 0.1" mol,n(Na2SiO3) =" 122" g / 122 g·mol-1 =" 1" mol
n(Al2O3) =" 0.1" mol,n(SiO2) =" 1" mol,n(Na2O) =" 0.1" mol,n(H2O) =" 0.6" mol(2分)
n(Na2O) ∶n(Al2O3) ∶n(SiO2) ∶n(H2O) =" 0.1" mol∶0.1 mol∶ 1mol∶0.6 mol =
= 1∶1∶10∶6
化学式:Na2O ·Al2O3 ·10SiO2 ·6H2O或Na2(Al2Si10O24)·6H2O(2分)
(4)5A(2分)
略
(15分)高纯氧化铁(α—Fe2O3)是现代电子工业的重要材料。实验室用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO,还含有SiO2等杂质)为原料制备高纯氧化铁的步骤如下:
回答下列问题:
(1)上述实验所涉及的反应中,有一个反应既属于化合反应,又属于氧化还原反应。写出该反应的离子方程式: 。
(2)实验室欲用18.4mol·L-1的浓硫酸配制100mL 5.0mol·L-1的硫酸
溶液,所用的玻璃仪器胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒外,还有
(填写仪器名称)。
(3)某同学用右图所示装置进行过滤操作。
①请指出其中的错误之处: ;
②过滤后,洗涤过滤器中少量沉淀的方法是 。
(4)某同学用下图所示装置(尾气吸收装置未画出)实验向溶液Y中通入NH3和CO2
①下列为实验室制备NH3和CO2的备选药品:
a.NH4Cl b.CaCO3(块状) c.Ca(OH)2 d.NaOH
e.浓氨水 f.稀盐酸 g.稀硫酸
则上述装置A处的试管中所放药品的最佳选择为 和 (用药品序号填空);装置D处药品的最佳选择为 和 (用药品序号填空)。
②下列各项制备实验中,也可利用装置D处仪器完成的是 (填序号)。
E.Zn与稀硫酸反应制备H2
③写出上述装置A处的试管中所发生反应的化学方程式 。
④若通入一定量的NH3和CO2后,装置C处的溶液中只含有S、N、H、O四种元素。用pH试纸测定该溶液pH的方法是 ;若该溶液呈中性,则溶液中的NH+4和SO2-4的物质的量浓度间的数量关系为 。(离子的浓度用符号[NH+4]和[SO2-4]表示)
正确答案
略
(8分)江苏连云港开发硅产业比较发达,粗硅提纯经常用“三氯氢硅法”。将干燥的硅粉加入合成炉中,与通入的干燥氯化氢气体在280~330℃有氯化亚铜催化剂存在下进行氯化反应,反应气体旋风分离除去杂质,再用氯化钙冷冻盐水将气态三氯氢硅冷凝成液体,经粗馏塔蒸馏和冷凝,除去高沸物和低沸物,再经精馏塔蒸馏和冷凝,得到精制三氯氢硅液体。纯度达到七个“9”以上,杂质含量小于1×10-7,硼要求在0.5×10-9以下。提纯后的三氯氢硅送入不锈钢制的还原炉内,用超纯氢气作还原剂,在1050~1100℃还原成硅,并以硅芯棒为载体沉积而得多晶硅成品。其反应式如下:
Ⅰ H2+Cl2 =" 2HCl"
Ⅱ Si(粗)+3HCl(g)= SiHCl3(l)+H2(g)
Ⅲ SiHCl3(l) +H2(g) = Si(纯)+3HCl(g)
据以上材料回答问题:
(1)电炉中发生反应后排出气体X的成份 (填化学式)。
(2)目前提倡“低碳类经济”,CO2的吸收转化成有机物可有效实现碳循环,是节能减排的有效措施。某物质y的核磁共振氢谱只有一个峰,与CO2可催化加聚生成自然降解的
塑料聚碳酸酯,其反应方程式 则Y的结构简式为 。
(3)在上述流程中可以循环使用的物质是 。(填名称)
(4)SiH4化学性质比较活泼,它在空气中自燃,有强还原性,在碱存在下迅速水解,由SiH4为原料进行氮化来制备Si3N4纳米材料,则你认为该材料中最大可能存在的杂质
(填化学式)。
(5)已知化学键如表
则下述反应 SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)
该反应的反应热 △H= kJ·mol-1
正确答案
(1)CO(1分)
(2)(1分)
(3)氯化氢 氢气(2分)
(4)SiO2 或 SiO2·nH2O(2分)
(5)+236(2分)
略
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