- 塑料、纤维和橡胶
- 共4297题
磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下:
已知:2LiAl(SiO3)2 + H2SO4(浓) Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓
(1)从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3,如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式 。
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是: (填化学式)。
(3)向滤液Ⅱ中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是
。
(4)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式 。
(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+。试写出该电池放电时的正极反应: 。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有4480mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为 。
正确答案
(1)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ (2分)
(2)Mg(OH)2、CaCO3(共4分,对一个得2分,答错不得分,但不倒扣分)
(3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(2分)
(4)2FePO4+ Li2CO3+2C 2LiFePO4+3CO↑(2分)
(5)FePO4+Li++e-=LiFePO4(2分);1.4g(2分)
试题分析:(1)由已知化学方程式可知,滤渣Ⅰ的主要成分是Al2O3·4SiO2·H2O,要通过灼烧沉淀生成氧化铝,故沉淀为氢氧化铝,则必须加入过量的弱碱,如氨水;(2)锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐),故用氢氧化钠先中和过量的浓硫酸,再调高pH值,使镁离子变成氢氧化镁沉淀析出,钙离子则通过加入碳酸钠,生成碳酸钙沉淀析出,故滤渣Ⅱ的主要成分是Mg(OH)2、CaCO3;(3)由表中数据可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,故通过热水洗涤可减少碳酸锂的损失;(4)因加入过量碳粉,故碳粉必定不能完全反应,因此生成一氧化碳,而非二氧化碳,根据得失电子守恒进行配平;(5)电池放电时,正极发生还原反应,电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4;当电解饱和食盐水时,阳极为氯离子在放电,产生氯气,阴极为氢离子在放电,产生氢气,当两极共有4480mL气体产生,即0.1mol氯气和0.1mol氢气,转移0.2mol电子,相当于消耗0.2mol的锂,质量为1.4g。
点评:化工生产跟人类的生活息息相关,它是化学在现实生活中的最有用的应用,近年来化工生产在高考中的分量逐渐增大,考生在备考过程中应注意联系实际,学以致用。难度较大。
硫酸亚锡(SnSO4)可用于镀锡工业.某小组设计SnSO4制备路线为:
查阅资料:
Ⅰ.酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化.
Ⅱ.SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡
(1)锡原子的核电荷数为50,与碳元素同处ⅣA族,锡位于周期表的第 周期(1分)
(2)操作Ⅰ是 过滤、洗涤等(2分)
(3)溶解SnCl2粉末需加浓盐酸,原因是
(4)加入Sn粉的作用有两个:①调节溶液pH ②
(5)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,得到该沉淀的离子反应方程式是
(6)酸性条件下,SnSO4与双氧水去反应的离子方程式是
(7)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):
①将试样溶于盐酸中,发生的反应为:Sn+2HCl═SnCl2+H2↑;
②加入过量的FeCl3;
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定②生成的Fe2+,再计算锡粉的纯度,请配平方程式:
FeCl2 + K2Cr2O7 + HCl = FeCl3 + KCl + CrCl2+
正确答案
32.(16分)(1)第五周期(1分); (2)蒸发浓缩、冷却结晶(2分);
(3) 抑制Sn2+ 的水解(2分); (4)防止Sn2+ 被氧化(2分);
(5)SnCl2 + Na2CO3=" SnO↓+" CO2↑+ 2NaCl(3分,未写↓和↑符号共扣1分,未配平扣1分)
(6)Sn2+ + H2O2 +2H+ = Sn4 + + 2H2O (3分,未配平扣1分)
(7)③ 6 1 14 6 2 2 7 H2O(3分,化学式H2O给1分,系数全对2分)
试题分析: 解:(1)锡元素与碳元素属于同一主族,处于ⅣA族,原子核电荷数为50,则:50-2-8-8-18=14,故Sn处于第五周期。
(2)由流程图可知,操作Ⅰ是从溶液中得到含结晶水的晶体,只能采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到。
(3)由信息可知,SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡,存在水解平衡SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl,加入盐酸,使该平衡向左移动,抑制Sn2+水解。
(4)由信息可知,Sn2+易被氧化,加入Sn粉除调节溶液pH外,还防止Sn2+被氧化;
(5)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,反应方程式为:SnCl2 + Na2CO3=" SnO↓+" CO2↑+ 2NaCl。
(6)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,双氧水有强氧化性,将Sn2+易被氧化为Sn4+,自身被还原为水,离子方程式为:Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O。
(7)反应物中有H元素,所以在酸性条件下生成物必为H2O,所以根据的是电子守恒配平的方程式为:6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl═6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O
(12分)双氧水、过硫酸钾是工业上常用的氧化剂、消毒剂。工业上以铂为阳极,铅或石墨为阴极,电解NH4HSO4溶液得过硫酸铵【(NH4)2S2O8】溶液,其工艺流程为:
(1)将电解后的溶液送往水解器中在减压条件下水解、蒸馏、浓缩分离,精馏得过氧化氢的水溶液,剩余溶液再循环使用。
①写出电解NH4HSO4溶液的化学方程式
②写出水解器中(NH4)2S2O8溶液的水解方程式 。
③铂价格昂贵,试分析电槽阳极用铂不用铅的原因 。
④试分析水解器中使用减压水解、蒸馏的原因 。
(2)在电解后的过硫酸铵溶液中加入硫酸氢钾,析出过硫酸钾固体,过硫酸钾具有强氧化性,常被还原为硫酸钾,80℃以上易发生分解。
①将0.40 mol过硫酸钾与0.20 mol硫酸配制成1 L溶液,在80 ℃条件下加热并在t时刻向溶液中滴加入少量FeCl3溶液,测定溶液中各成分的浓度如右图所示(H+浓度未画出)。图中物质X的化学式为 。
②已知硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O7)两种盐溶液在银离子催化下可发生反应,得到紫红色溶液。此反应的离子反应方程式 .
正确答案
(1)①2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2(2分)
②(NH4)2S2O8+2H2O = 2NH4HSO4+H2O2(2分
③铅会在阳极失电子生成阳离子进入溶液,且在阳极生成的S2O82-会氧化铅(2分)
④减压水解、蒸馏是为了减少双氧水的分解损失。(2分)
(2)①H2O2 (2分)
②2Mn2++5S2O82-+8H2O 2MnO4-+10SO42-+16H+(2分)
试题分析:(1)电解和水解的反应式均可根据题中所给反应物和生成物书写,可得①2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2,②(NH4)2S2O8+2H2O = 2NH4HSO4+H2O2。③使用铂的原因是,铅会在阳极失电子生成阳离子进入溶液,且在阳极生成的S2O82-会氧化铅。④减压水解、蒸馏是为了减少双氧水的分解损失。(2)①刚开始,S2O82-发生反应,产生H2O2 ,而H2O2 易分解,滴入少量FeCl3溶液,即是滴入了催化剂,加快了H2O2 的分解,故在t时含量迅速降低。故物质X就是H2O2 。②得到紫红色溶液,即有高锰酸根生成,故反应离子式为2Mn2++5S2O82-+8H2O 2MnO4-+10SO42-+16H+
点评:本题属于常规工艺流程题,需要利用化学反应原理对生产工艺进行分析,其中涉及的化学原理都是常见化学物质的性质,接下来的小题会涉及不同的知识点来解答,要利用到物质的特殊化学性质,学生应当对这部分知识熟练掌握,最后的图像题,还是将图像信息转化为化学的文字信息来理解。
电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如下表所示:
用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:
已知氯化钙晶体的化学式是:CaCl2·6H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性。
(1)反应器中加入的酸应选用 ① 。
(2)脱色槽中应加入的物质X是 ② ;设备A的作用是 ③ ;设备B的名称为 ④ ;设备C的作用是 ⑤ 。
(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸收池,下列物质中最适合作为吸收剂的是 ⑥ 。
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是 ⑦ 。
正确答案
①盐酸
②活性炭
③蒸发浓缩
④过滤器
⑤脱水干燥
⑥C
⑦对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益
实验目的是用电石浆可生产无水CaCl2。所以在反应器中加的酸必为盐酸,此时反应器中是CaCl2、AlCl3、FeCl3、MgCl2溶液,加石灰乳将产生沉淀,氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化镁,过滤除去铁元素、镁元素、铝元素;过滤后所得溶液主要为氯化钙溶液,再经过脱色、过滤处理得到氯化钙溶液,经过蒸发结晶、过滤、脱水干燥得到无水氯化钙产品。
实验目的是用电石浆可生产无水CaCl2。所以在反应器中加的酸必为盐酸;
加活性炭进行脱色处理,过滤处理得到氯化钙溶液,经过蒸发结晶、过滤、脱水干燥得到无水氯化钙产品。
(3)硫化氢气体用碱液吸收,环保,同时石灰乳易得、经济。
(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益;
【考点定位】本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等,难度中等,需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力,注意基础知识的掌握。
锶(Sr)为第五周期第II A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值,用工业碳酸锶粉末(含少量钡、铁的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下图所示。
已知:SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。请回答:
(1)操作①加快反应速率的措施有 (任写一种方法)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为 。
(2)加入少量30% H2O2溶液的发生反应的离子方程式为 。
(3)步骤③中调节溶液pH至8—10,宜选用的试剂为_______(填序号):
A.氨水 B.氢氧化钠 C. 氢氧化锶粉末 D.碳酸钠晶体
所得滤渣的主要成分是Fe(OH)3和 (填化学式)。
(4)工业上用热风吹干六水氯化锶,选择的适宜温度范围是 。
A.50~60℃ B.70~80℃ C.80~100℃ D.100℃以上
(5)若滤液中Ba2+ 浓度为1×10-5mol/L,依下表数据推算出滤液中Sr2+物质的量浓度不大于 mol/L。
正确答案
(16分)
(1)(共5分)升高温度、或增大盐酸浓度、或充分搅拌等(合理均可,2分)
SrCO3+2H+=Sr2++CO2↑+H2O (3分)
(2)(共3分)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(3)(共4分)C(2分) BaSO4(2分)
(4)(共2分) A
(5)(共2分)0.03(或3×10-2)
[计算过程:c(SO42-)=1.1×10-10÷10-5 mol•L-1=1.1×10-5 mol•L-1,c(Sr2+)=3.3×10-7÷1.1×10-5 mol•L-1=3×10-2 mol•L-1]
试题分析:(1)根据影响化学反应速率的因素,升高温度、或增大盐酸浓度、或充分搅拌等都能加快反应速率;盐酸的酸性比碳酸强,因此碳酸锶与盐酸能发生复分解反应,同主族元素具有相似性,镁、钙、锶、钡都是第IIA族,碳酸镁微溶、碳酸钙难溶、碳酸钡难溶,由此推断碳酸锶难溶于水,应保留化学式,则该反应为SrCO3+2H+=Sr2++CO2↑+H2O;
(2)铁的化合物溶于盐酸时可能生成亚铁离子和铁离子,双氧水具有强氧化性,是绿色氧化剂,可以将亚铁离子氧化为铁离子,即2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++H2O,便于除铁;
(3)氨水与氢离子容易结合成铵根离子,虽然能消耗氢离子,升高溶液的pH,但是引入的铵根离子是新的杂质,故A选项错误;氢氧化钠也能消耗氢离子,达到调节溶液pH的目的,但是引入的钠离子是新的杂质,故B选项错误;氢氧化锶能消耗氢离子,将溶液pH调至8~10,且引入的锶离子是目标产物需要的离子,故C选项正确;碳酸钠能消耗氢离子,但是会引入钠离子,故D选项错误;由于钡的化合物溶于盐酸产生钡离子,加入过量硫酸时,硫酸根离子与钡离子结合生成硫酸钡沉淀,则滤渣的主要成分是氢氧化铁和硫酸钡;
(4)由于SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水,为了减少目标产物的损失,不能使温度达到61℃或61℃以上,故只有A选项正确;
(5)由于BaSO4(s)Ba2++SO42—,Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)•c(SO42—),则滤液中c(SO42—)= 1.1×10—10÷1×10-5 mol/L =1.1×10—5mol/L,由于SrSO4(s)
Ba2++SO42—,为了防止锶离子沉淀,则Qc(SrSO4)=c(Sr2+)•c(SO42—)≤Ksp(SrSO4),则滤液中c(Sr2+)≤3.3×10—7÷1.1×10-5 mol/L =3.0×10—2mol/L。
铬酸铅俗称铬黄,不溶于水。广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业。实验室模拟工业上用铬污泥(含有Cr2O3、Fe2O3、A12O3、SiO2等)制备铬黄的工艺流程如下:
(1)将铬污泥粉碎的目的是 ,操作a的名称为 ;
(2)废渣的主要成分是A1(OH)3和Fe(OH)3。已知25℃时,A1(OH)3的Ksp=1.3×10-33,则该温度下反应Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡常数为 (保留两位有效数字);
(3)写出加入30%H2O2过程中发生的离子反应方程式: ;
(4)实验室洗涤铬黄沉淀的方法: ;
(5)写出浓盐酸与A12O3反应的离子方程式: 。
正确答案
(14分)(1)增大接触面积,提高浸取率(2分) 过滤(2分)
(2)7.7×10-10(2分)
(3)2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O(3分)
(4)加蒸馏水浸没铬黄沉淀,等蒸馏水流尽后,再重复操作1~2次(3分)
(5)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O(2分)
试题分析:(1)铬污泥含有固体反应物,固体粉碎的目的是增大固体反应物的表面积,增大化学反应速率,提高铬等元素的浸取率;氧化铬、氧化铁是碱性氧化物,易溶于过量的浓盐酸,得到含有CrCl3、FeCl3的溶液,氧化铝是两性氧化物,溶于过量的浓盐酸,得到含有AlCl3的溶液,二氧化硅是酸性氧化物,不溶于盐酸,则操作a为过滤,目的是除去SiO2;(2)溶液a中加入适量Na2CO3调pH8.5~9.5时,碳酸根离子与氢离子容易反应生成二氧化碳和水,碳酸根离子与铁离子容易发生双水解反应,生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳,碳酸根离子与铝离子容易发生双水解反应,生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳,再次过滤所得废渣的主要成分是A1(OH)3和Fe(OH)3,碳酸根离子水解促进铬离子水解,但是铬离子的水解没有进行到底,导致滤液中主要成分是NaCrO2、NaCl等的溶液;由于25℃时H2OH++OH-,则Kw=1.0×10-14;由于Al(OH)3(s)
Al3++3OH-,则Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)•c3(OH-)=1.3×10-33;由于Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+,则K=
=
=
=
≈7.7×10-10;
(3)pH=8.5~9.5时,溶液呈碱性,CrO2-变为CrO42-是氧化反应,铬元素的化合价由+3价升为+6价,由此推断H2O2是该反应的氧化剂,氧元素由—1价降为—2价,则还原产物是水,根据电子、电荷、原子个数守恒原理配平,该过程的离子方程式为2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O;(4)洗涤沉淀时,一般是向沉淀中加蒸馏水至浸没铬黄沉淀,等蒸馏水流尽后,再重复操作1~2次;(5)氧化铝是两性氧化物,盐酸是强酸溶液,二者反应生成氯化铝和水,氯化铝是易溶易电离的盐,则该反应为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。
过氧化钙(CaO2)难溶于水,在常温下稳定,在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气,因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面。下图是以大理石(主要杂质是氧化铁)等为原料制取过氧化钙(CaO2)的流程。
请回答下列问题:
(1)用氨水调节pH至8——9的目的是 。
(2)若测得滤液C中c(CO32-)=10-3mol/L,则Ca2+ (填“是”或“否”)沉淀完全。(已知c(Ca2+)≤10-5mol/L可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.96×10-9)
(3)若在滤液C中,加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3,则酸化后溶液中,c(NH4+) c(NO3-)(填“≥”、“≤”、“<”、“>”或“=”)。
(4)在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应,写出该反应的化学方程式: ,一段时间后,再加入氢氧化钠溶液,当调节溶液pH至9——11,才出现大量沉淀。用化学方程式和简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9——11的原因 。
正确答案
(1)除去Fe3+ ; (2)是 ;(3)<;
(4)CaCl2+H2O2CaO2+2HCl(或CaCl2+H2O2+2NaOH = CaO2↓+2NaCl+2H2O); 加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向,有利于CaO2沉淀的生成。
试题分析:根据图示信息,可得出:滤液A的成分有硝酸钙和硝酸铁以及剩余的硝酸,当pH至8-9范围段内时,三价铁可易形成沉淀,所以滤渣B是氢氧化铁,滤液B是硝酸钙,和碳酸铵之间可以发生复分解反应生成碳酸钙和硝酸铵,过滤,沉淀碳酸钙用盐酸溶解然后蒸发结晶可以得到氯化钙晶体,再失水成为无水氯化钙,双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸.
(1)用氨水调节pH至8-9,三价铁可易形成沉淀,从而分离出硝酸钙溶液,故答案为:除去Fe3+;
(2)若测得滤液C中c(CO32-)=10-3 mol/L,Ksp(CaCO3)=4.96×10-9;Ksp=Ca2++CO32-=10-3 mol/L×c(Ca2+)=4.96×10-9 ,c(Ca2+)=4.96×10-6 mol/L,已知c(Ca2+)≤10-5mol/L可视为沉淀完全,所以此时钙离子沉淀完全;故答案为:是;
(3)若在滤液C中,加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3,铵根离子水解,则酸化后溶液中c(NH4+)<c(NO3-);故答案为:<;
(4)双氧水可以和氯化钙反应生成过氧化钙和盐酸,即CaCl2+H2O2=CaO2↓+2HCl,加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向,有利于CaO2沉淀的生成;
磷酸盐骨水泥具有良好的生物相容性和生物活性。医药工业利用共沉淀原理,通过控制Ca/P物质的量比n(Ca)/n(P)]制备相应产品[Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2的n(Ca)/n(P)分别为1.67和15]流程如下:
(注:Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2和CaHPO4均难溶于水;Ca(H2 PO4)2溶液pH<7)
下表为n(Ca)/n(P)=1.5时,不同pH值制得滤饼的产率以及分析结果:
(1)流程中强调“滴加速度100mL/45min的作用是 。流程中调pH选氨水,不选生石灰或石灰乳的理由是 。
(2)从表中数据分析生成Ca3(PO4)2时,“pH=x”中的x的最佳取值为 ,滤饼的化学成分Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2和CaHPO4和 。
(3)酸性条件下产率偏低的原因是 。
(4)“高温煅烧”滤饼,化学反应方程式为 。
(5)如图是生产羟基磷灰石时得到的实验曲线,依据图上信息计算磷的初始浓度为0.70mmol/L,pH=10.0条件下反应前10min内磷的沉淀速率为 。
正确答案
(1)使反应物充分接触(2分) 若选择生石灰或石灰乳调节pH会改变n(Ca)/n(P)(2分)
(2)7.2(2分) CaCO3(2分)
(3)酸性条件下,容易造成钙的流失。(或“酸性条件下,容易造成钙磷流失。”
或“酸性条件下,难溶产物易溶解转化为易溶物质造成钙磷流失”)
或“酸性条件下,Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2和CaHPO4等易转化为可溶的Ca(H2PO4)2,造成钙磷流失”) (2分)
(4)2 CaHPO4+CaCO3 Ca3(PO4)2+H2O+CO2↑ 或Ca5(PO4)3OH+CaHPO4
2 Ca3(PO4)2+H2O(2分)
(5)0.056mmol•L—1•min—1或5.6×10—5mol/(L•min)等合理表述(3分)
试题分析:(1)强力搅拌是为了溶液混合均匀,滴加速度也是为了使使反应物充分接触;氨水既不含钙,也不含磷,不会会改变n(Ca)/n(P);含钙生石灰、石灰乳调节pH时能改变n(Ca)/n(P);(2)n(Ca)/n(P)=1.50时,pH=7.2;碱性条件下NH4HCO3电离出的CO32—与Ca2+反应,生成CaCO3沉淀;(3)酸性条件下,Ca5(PO4)3OH和Ca3(PO4)2和CaHPO4等易转化为可溶的Ca(H2PO4)2,造成钙磷流失;(4)2 CaHPO4+CaCO3 Ca3(PO4)2+H2O+CO2↑ 或Ca5(PO4)3OH+CaHPO4
2 Ca3(PO4)2+H2O;(5)读图可知,pH=10.0、前10min内△c=0.70mmol/L×80%=5.6×10—4mol/L,由△c/△t可知,v=5.6×10—5mol/(L•min)。
以白云石(化学式表示为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下:
(1)根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份 _____ 。则“轻烧”温度应不超过 _____ 。
(2)流程图中“加热反应”的化学方程式为 _ _________________________ 。
(3)沉淀过程溶液的pH=9.5,此时溶液中c(Mg2+)= _______ (已知Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12)。
(4)该工艺中可以循环使用的物质是 、 (填化学式)。
(5)传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取,该工艺采用轻烧白云石 的方法,其优点是 、 。
正确答案
(1)CaCO3、MgO(2分),700℃ (2分)
(2)(NH4)2SO4+MgO MgSO4+2NH3↑+H2O (2分)
(3)5.61×10-3mol·L-1(2分)
(4))(NH4)2SO4 (2分)、NH3或NH3·H2O
(5)减少能源消耗(2分)、便于CaCO3分离(2分)(其他合理答案也给分,如:减少CO2排放)
试题分析:(1)从过滤中可以得到CaCO3、来进行判断,可知分解的只是碳酸镁;从表中可以看出,温度低于540℃ 时,物质不分解,高于840℃ 时,碳酸钙和碳酸镁都分解,因此该温度不超过700℃。(2)加热的过程是放出氨气的过程,该过程中因为氧化镁跟水反应很少,因此涉及到的反应应该为:(NH4)2SO4+MgO MgSO4+2NH3↑+H2O
(3)
(4)(NH4)2SO4 (2分)、NH3或NH3·H2O
(5)减少能源消耗、便于CaCO3分离。
用芒硝(Na2SO4 °10H2O)制备纯碱、明矾铵[(NH4)2Al(SO4)2°12H2O]的生产工艺流程如下图:
(1)溶液C中的溶质主要是_____________
(2)明矾铵的溶液呈_____性,明矾铵可用于净水,用离子方程式说明其原理______________________
(3)过程Ⅰ中的反应温度不能超过40℃,其原因是______________________________
(4)运用化学平衡原理解释Na2SO4稍过量的原因
(5)若将Al2(SO4)3加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,请用离子方程式解释产生该现象的原因是___________________________________________
(6)溶液E中的溶质离子为__________________
(7)已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大,过程Ⅱ中得到明矾铵的系列实验操作是: 、 、过滤、洗涤、干燥。
正确答案
(1) NH4HCO3
(2)酸 Al3+ + 3H2OAl(OH)3 + 3H+
(3)NH4HCO3易受热分解
(4)HCO32—(aq)+ Na+(aq)NaHCO3(s),Na+浓度增大平衡向正反应方向移
(5)Al3+ + 3HCO32— =Al(OH)3↓ + 3CO2↑
(6)NH4+ 、SO42—
(7)蒸发浓缩、冷却结晶
试题分析:该题为工业流程题,经过一系列反应,提纯、结晶得到。(1)CO2与氨水反应生成NH4HCO3或(NH4)2CO3;(2)由于Al3+ 与NH4+水解使溶液呈现酸性,明矾铵可用于净水,是因为铝离子水解产生氢氧化铝胶体所致,Al3+ + 3H2OAl(OH)3 + 3H+;(3)NH4HCO3易受热分解,故反应应控制温度;(4)在平衡体系中增加一种反应物的浓度,反应正向进行,提高另外反应物的转化率;(5)双水解反应;(6)A为(NH4)2SO4和剩余的硫酸盐和碳酸盐,B主要为NH4HSO4,D主要为剩余的NH4HSO4、Al2(SO4)3,E为(NH4)2SO4;(7)明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大,故采用降温结晶的方法分离,因滤液浓度低,所以需要浓缩,方法为蒸发浓缩、降温结晶(冷却结晶)。
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