微测22无机化工流程题

考前顶层设计 化学微测22 无机化工流程题1．(2017唐·山一模)下图表示从废旧普通锌锰电池内容物中回收制备KMnO4等物质的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。(1)KMnO4稀溶液是一种常用消毒剂，其消毒机理与下列物质相似的是__________(填选项字母)。A．双氧水B．75%酒精C．苯酚D．84消毒液(NaClO溶液)(2)①黑色固体混合物水浸时为提高浸出速率，常采用的措施为__________________________答(出两条即可)。②滤渣水洗灼烧后固体是一种黑色的化合物，操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4和KCl，该过程中发生反应的化学方程式为。③图中产物A是一种难溶于水的黑色固体，其化学式为__________________。(3)测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定。－3溶液，需要使用的①配制250mL0.1000molL·1标准Na22SO玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、量筒和__________、__________；②取上述制得的KMnO4产品0.7000g，酸化后用0.1000molL·－1标准Na223溶液进行滴定，滴定至终点记录实验消耗Na223SOSO溶液的体积，重复步骤②，三次平行实验数据如下表。实验次数123消耗Na223溶液体积/mL19.3020.9821.02SO(有关离子方程式为： MnO－4＋S2O23－＋H＋===SO24－＋Mn2＋＋1考前顶层设计 化学H2O，未配平)将0.1000mol·L－1标准Na2S2O3溶液盛装在__________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中进行滴定。计算该 KMnO4产品的纯度为__________。答案 (1)AD(2)①加热、将固体混合物粉碎、搅拌 ②3MnO2＋KClO3＋熔融6KOH=====3K2MnO4＋KCl＋3H2O ③MnO2(3)①玻璃棒 250mL容量瓶 ②碱式 75.84%解析 普通锌锰电池中存在 MnO2、石墨，由于其不溶于水，而电池中其余为可溶物，所以水浸、过滤后滤渣是MnO2和C，水洗除去固体表面残留溶质，灼烧去除 C，剩余固体只有 MnO2。MnO2固体与KClO3、KOH高温熔融时发生氧化还原反应，问题中提示生成K2MnO4和KCl。再将熔块溶解并通入CO2、分离得到KMnO4，因此操作b中发生反应生成KMnO4，同时得到的黑色固体是MnO2。(1)KMnO4的消毒作用是利用了KMnO4的强氧化性杀灭病菌，与选项中AD相似，B选项75%酒精的消毒原理是利用酒精使病毒蛋白质发生变性，C选项苯酚也是利用苯酚使病毒蛋白质发生变性，则二者消毒的原理均与KMnO4不同，正确答案为AD。(2)①水浸是使废电池中的可溶物充分溶解，单位时间提高浸出率就是提高溶解速率，所以可以采用加热、搅拌、粉碎固体使其颗粒更小等措施加速固体的溶解。②结合上述解析，该反应基本物质关系为KClO3＋MnO2＋KOH―→24＋KCl，配平之后即可：3MnO2＋KClO3＋KMnO熔融6KOH=====3K2MnO4＋KCl＋3H2O。(3)①配制溶液时缺少玻璃棒和mL容量瓶。②Na2S2O3溶液由于S2O23－水解呈碱性，所以应当放在碱式滴定管中。从滴定消耗Na2S2O3体积看，第一次实验明显存在较大误差，应当舍去，滴定过程中发生反应有关离子方程式为：8MnO－4＋5S2O23－＋14H＋===10SO24－＋8Mn2＋＋7H2O，n(KMnO4)＝2考前顶层设计化学××20.98＋21.02－3＝×－3，4L8/50.1000mol/L23.3610molKMnO纯度＝3.36×10－3mol×158g·mol－1/0.7000g＝0.7584＝75.84%。2．(2017济·宁二模)稀土元素的物理性质和化学性质极为相似，常见化合价为＋3价。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，所以稀土元素又被称为冶金工业的维生素。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的 pH如下表：开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH3＋2.73.7FeY3＋6.08.2②在元素周期表中，铍元素和铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。请回答下列问题：写出钇矿石与氢氧化钠共熔时的化学方程式：。(2)欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得 Be(OH)2沉淀。则①最好选用盐酸和________两种试剂，再通过必要的操作即可实现(填选项字母)。a．NaOH溶液 b．氨水c．CO2 d．HNO33考前顶层设计 化学②写出 Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式为。(3)已知10－2.7＝2×10－3、10－3.7＝2×10－4，则25℃时，反应Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋的平衡常数K＝________。如何检验Fe3＋是否沉淀完全________(回答操作方法，不需设计所用仪器 )。(4)①写出生成草酸钇沉淀的化学方程式为________________________；②若H2C2O4和湿润的KClO3混合加热到60℃可制得国际公认的高效含氯消毒剂ClO2，写出反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比________。在热水中ClO2会发生反应生成 Cl2和HClO2，写出反应的化学方程式 。答案 (1)4Y2FeBe2Si2O10＋32NaOH＋O2===8Y(OH)3＋2Fe2O38Na2SiO3＋8Na2BeO2＋4H2O(2)①b ②BeO22－＋4H＋===Be2＋＋2H2O(3)8×10－4 取少量滤液，滴加几滴 KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若观察不到血红色，则说明 Fe3＋沉淀完全(说明：用NaOH溶液鉴别不得分)(4)①2Y(OH)3(s)＋ 3H2C2O4(aq)===Y2(C2O4)3(s)＋ 6H2O(l)△1∶16ClO2＋2H2O=====Cl2＋4HClO2＋3O2(其他合理答案也给分)解析 (1)根据流程图可知钇矿石 (Y2FeBe2Si2O10)与氢氧化钠共熔后加水溶解以及过滤后的滤液和液渣成分分别为 Na2SiO3、Na2BeO2、Y(OH)3、Fe2O3，则共熔时发生反应的化学方程式为：4Y2FeBe2Si2O10＋32NaOH＋O2===8Y(OH)3＋2Fe2O3＋8Na2SiO3＋8Na2BeO2＋4H2O；(2)周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。①欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，则根据Na2BeO2和NaAlO2的性质相似推断：加过量的盐酸，硅酸钠反应生成硅酸沉淀， Na2BeO2则反应生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀铍离子，答案选b；②Na22与BeO4考前顶层设计 化学足量盐酸发生反应生成氯化铍， 其反应的离子方程式为：BeO22－＋4H===Be2＋＋2H2O；(3)当开始沉淀时为建立水解平衡，pH＝2.7，则＋－2.7mol/L，反应3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋的平衡常c(H)＝10Fe3＋－2.73cH10－4数K＝cFe3＋＝10－5＝8×10；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若观察不到血红色，则说明Fe3＋沉淀完全；(4)①草酸与Y(OH)3反应生成草酸钇沉淀的化学方程式为：2Y(OH)3(s)＋3H2C2O4(aq)===Y2(C2O4)3(s)＋6H2O(l)；②H2C2O4和KClO3混合加热到60℃可制得ClO2的反应方程式为H224＋CO2KClO3===2ClO2↑＋CO2↑＋K2CO3＋H2O，其中KClO3是氧化剂，CO2和K2CO3是氧化产物，则氧化剂和氧化产物的物质的量之比为1∶1；在热水中ClO2会发生反应生成 Cl2和HClO2，其反应的化学△方程式为6ClO2＋2H2O=====Cl2＋4HClO2＋3O2。3．(2017·武汉5月调研)草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CoC2O4的工艺流程如下：(1)“550℃焙烧”的目的是____________________。(2)“浸出液”的主要成分是 ____________________。(3)“钴浸出”过程中 Co3＋转化为 Co2＋，反应的离子方程式为。(4)“净化除杂1”过程中，先在40～50℃加入H2O2，其作用是______________________________用(离子方程式表示 )；再升温至80～85℃，加入Na2CO3溶液，调pH至4.5，“滤渣1”主要成分是________。(5)“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去，若所得滤液中c(Ca2＋)＝1.0×10－5mol/L，则滤液中c(Mg2＋)为________[已5考前顶层设计 化学知Ksp(MgF2)＝7.35×10－11、Ksp(CaF2)＝1.05×10－10]。(6)为测定制得样品的纯度，现称取 1.00g样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液，再用过量稀硫酸酸化，用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定，达到滴定终点时，共用去KMnO4溶液26.00mL，则草酸钴样品的纯度为________。答案(1)除去碳和有机物(2)NaAlO2(3)2Co3＋＋SO32－＋H2O===2Co2＋＋SO42－＋2H＋(4)2Fe2＋＋2H＋＋H223＋＋2H2OO===2FeFe(OH)3(5)7.0×10－6mol/L(6)95.55%解析 (1)含钴废料中的碳及有机物在 550℃焙烧时可以生成二氧化碳等被除去。(2)含钴废料中的Al2O3能够被氢氧化钠溶解，因此浸出液中主要含有偏铝酸钠。(3)“钴浸出”过程中Co3＋可以被亚硫酸钠还原为Co2＋，反应的离子方程式为2Co3＋＋SO23－＋H2O===2Co2＋＋SO24－＋2H＋。(4)在钴浸出过程中铁离子被亚硫酸钠还原为亚铁离子，在“净化除杂1”过程中，先在40～50℃加入H2O2，可以将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；再升温至80～85℃，加入Na2CO3溶液，调pH至4.5，将铁离子沉淀为氢氧化铁。(5)根据Ksp(CaF2)＝1.05×10－10，若所得滤液中c(Ca2＋)＝×－5，则c(F－)＝KspCaF2＝2＋1.010mol/LcCa1.05×10－10mol/L，则c(Mg2＋)＝KspMgF27.35×10－11mol/L1.0×10－5c2F－＝1.05×10－101.0×10－57.0×10－6mol/L。(6)设草酸钴的质量为x，根据方程式：5H2C2O42MnO－4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，由草酸根守恒可得：5CoC2O4～5(NH4)2C2O4～5H2C2O4～2MnO－45×147g 2mol6考前顶层设计化学x0.026L×0.1000mol/L5×147g2molx＝0.026L×0.1000mol/L，解得x＝0.9555g，样品纯度＝0.9555g×100%＝95.55%。1g4．(2017·保定一模)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3价、＋4价两种价态，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。请回答下列问题：(1)雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO－2、NO－3(二者物质的量之比为1∶1)，该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(2)可采用电解法将上述吸收液中的NO－2转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示。Ce4＋从电解槽的________(填字母序号)口流出。②写出阴极的电极反应式____________________。(3)铈元素在自然界中主要以氟碳矿形式存在。主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳铈矿提取 CeCl3的一种工艺流程如下：7考前顶层设计 化学①焙烧过程中发生的主要反应方程式为__________________。②有同学认为酸浸过程中用稀硫酸和H22替换盐酸更好，他的O理由是______________________。③Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分别为a、b，则Ce(BF43＋)(s)3KCl(aq)3KBF4(s)＋CeCl3(aq)平衡常数为________(用a、b的代数式表示)。④加热CeCl·和NH4Cl的固体混合物可得固体无水，其中NH36H2O4Cl的作用是。CeCl3_________________________答案 (1)2∶1(2)①a ②2NO－2＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O高温(3)①4CeFCO3＋O2=====3CeO2＋CeF4＋4CO2 ②不释放氯气，减少对环境的污染a④NH4Cl固体分解产生的HCl可以③3b抑制CeCl3的水解解析(1)雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成 NO－2、NO－3(二者物质的量之比为 1∶1)，反应的方程式为3H2O＋2NO＋4Ce4＋===4Ce3＋＋NO－2＋NO－3＋6H＋，因此该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶2＝2∶1。(2)①电解池中阳极失去电子，则Ce3＋在阳极失去电子转化为Ce4＋，因此Ce4＋从电解槽的a口流出。②阴极是NO－2得到电子转化为氮气，则阴极的电极反应式为2NO－2＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。(3)①根据流程图可知焙烧过程中CeFCO3与氧气反应生成CeO2、CeF4、CO2，反应方程式为高温4CeFCO3＋O2=====3CeO2＋CeF4＋4CO2。②酸浸过程中盐酸被氧化8考前顶层设计 化学生成氯气，氯气是大气污染物，因此酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换盐酸可以不释放氯气，减少对环境的污染。③根据方程式可知反应的平衡常数K＝cCe3＋＝cCe3＋·c3BF4－a3＋3＋·34bcKcKcBF－生的HCl可以抑制CeCl3的水解，所以加热CeCl·和NH4Cl36H2O的固体混合物可得固体无水 CeCl3。5．(2017·淄博一模)硫酸工业中，作为催化剂的V2O5对反应Ⅰ的催化循环过程经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，图示如下：(1)下列分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：化学键S===O(SO2)S===O(SO3)O===O(O2)能量/kJ535472496则反应Ⅰ的H＝__________kJ/mol。反应Ⅲ的化学方程式为。(2)从废钒催化剂中回收 V2O5的过程如下：VO2＋离子可由钒同价态的简单阳离子完全水解得到，该水解反应的离子方程式________________。②“沉钒”时为使钒元素的沉淀率达到98%，至少应调节溶液中的c(NH＋4)为______________[25℃，Ksp(NH4VO3)＝1.6×10－3，溶液体积变化忽略不计]。(3)采用脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx，获得(NH424)SO9考前顶层设计 化学的稀溶液。cNH＋4①向此稀溶液中再加入少量(NH4)2SO4固体，cSO24－将__________(填“变大”“不变”或“变小” )。cNH＋4②常温下，0.05mol/L(NH4)2SO4溶液的pH＝a，则cNH3·H2O＝__________(用含a的代数式表示，NH3·H2O的Kb＝1.7×10－5)答案 (1)－98 2V2O4·SO3＋O2 2V2O5＋2SO3(2)①V4＋＋H2O===VO2＋＋2H＋10.8molL·(3)①变大 ②1.7×10(9－a)解析 (1)①反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能，则1反应Ⅰ的 H＝(2×535＋2×496－3×472)kJ/mol＝－98kJ/mol；②反应Ⅱ生成V24·3，方程式为SO2＋V2O524·3，反应OSOVOSOⅢV·与氧气反应生成V2O5和SO，方程式为2V·＋2O4SO332O4SO3O22V2O5＋2SO3。(2)①水解生成VO2＋，V的化合价为＋4价，可由V4＋水解生成，方程式为V4＋＋H2O===VO2＋＋2H＋；②溶液中c(VO3－)＝0.1mol/L，为使钒元素的沉淀率达到98%，则沉淀后c(VO3－)＝0.002mol/L，由Ksp43＝×－3可知c(NH＋1.6×10－3(NHVO)1.610)0.002mol/L＝0.8mol/L。(3)采用脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx，获得(NH424的稀溶液。①在(NH424溶液中存在水解反应，NH4＋＋)SO)SOH2ONH·2O＋H＋，往(NH4)2SO4溶液中再加入少量(NH4)2SO43H固体，水解平衡向正方向进行，但铵根的水解率减小，所以cNH＋4－将cSO4变大；②在(NH4)2SO4溶液中存在水解反应，NH＋＋H2O·4NH3H2O＋，pH＝a，c(H＋－amol/L，则Kh＝cNH3·H2O×cH＋＋H)＝10＋＝cNH3·H2O×cH＋cOH－1.0×10－14cNH4wcNH4＋K＋×cOH－＝Kb＝×－5，因此3·2＝cNH41.710cNHHO10考前顶层设计 化学cH＋10－a(9－a)。－1.7×10－56．(2017·坊二模潍)金属钛被誉为“21世纪金属”。工业上用钛矿石(FeTiO3，含少量FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制得海绵钛的流程如下。回答下列问题：要提高酸浸时钛矿石的溶解速率，请提供可行的措施____________________，酸浸时主要反应的化学方程式为____________________。(2)副产品中含有杂质[Al2(SO4)3]。要将副产品进一步提纯，请结合下图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程：将副产品溶于稀硫酸中，加入足量的铁粉，充分搅拌后，用NaOH溶液调节反应液的 pH约为 5，过滤沉淀后得到 FeSO4溶液，__________，过滤，用冰水洗涤，低温干燥，得到FeSO4·7H2O晶体。(3)高温时，由 TiO2转化为 TiCl4的化学方程式为11考前顶层设计 化学______________________。在一定条件下，将足量 TiO2(s)和固体炭放入密闭容器中，再通入Cl2进行反应至平衡，当改变外界条件时，TiCl4(g)体积分数φ(TiCl4)变化的趋势如图所示，由图判断：①该反应的 H__________0(填“>”或“<”)。②在750℃、100MPa和800℃、200MPa下Cl2的转化率分别为α、α，则α121__________α2(填“>”“或<“”＝”)。(4)常温下，H2TiO3的沉淀溶解平衡为H2TiO