非选择题专项训练：工艺流程题
1.(2017全国Ⅲ)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:
回答下列问题:
(1)步骤①的主要反应为 FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的计量数比为 。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是 。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是 ,滤渣2的主要成分是 及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变 (填“大”或“小”),原因是 (用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到 (填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃ b.60℃ c.40℃ d.10℃
步骤⑤的反应类型是 。
(5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为 。
答案:(1)2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 (2)Fe Al(OH)3
--+(3)小 2CrO2Cr2O24+2H7+H2O
(4)d 复分解反应 (5)147𝑚2×100%
1
190𝑚
解析:(1)根据反应的化学方程式可知Fe由+2价升至+3价,Cr由+3价升至+6价,1个FeO·Cr2O3共升高1价+3×2价=7价,N由+5价降至+3价,降低2价,根据化合价升降总值相等配平反应的
化学方程式,则FeO·Cr2O3前的计量数为2,NaNO3前的计量数为7,即两者的计量数之比为2∶7;陶瓷中的SiO2在高温下可以与Na2CO3反应生成Na2SiO3,因此不能使用陶瓷容器。(2)由步骤①知,生成的Na2CrO4和NaNO2均能溶于水,Fe2O3难溶于水,故滤渣1中含量最多的金属为铁。调滤液1的pH使铝杂质会转化为Al(OH)3沉淀,则滤渣2的主要成分是Al(OH)3和含硅杂质。
-2-(3)最终获得的产品为K2Cr2O7,CrO24在酸性条件下会转化为Cr2O7,故需要将滤液2的pH变小。(4)在滤液3中加入KCl发生反应:Na2Cr2O7+2KClK2Cr2O7↓+2NaCl,该反应为复分解反应。从溶解度曲线知,K2Cr2O7比Na2Cr2O7更难溶,当温度降至10 ℃时,得到的K2Cr2O7更多。(5)由铬元素守恒可得出产率为𝑚
1×40%×294152
𝑚2
×100%=
190𝑚2
×100%。 147𝑚1
2.硼泥主要由MgO和SiO2组成,含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3等杂质。用硼泥生产氢氧化镁的工艺流程如下图所示:
已知某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示: 氢氧化物 Mg(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 开始沉淀时的pH 9.3 7.6 2.7 3.7
(1)MgO的电子式为 。
(2)滤渣2的主要成分是 ,向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液,发生反应的离子方程式为 。 (3)加入NaOH调节溶液pH=12.0时,发生反应的离子方程式为 。
(4)利用Mg(OH)2与含SO2的烟气反应生成MgSO4,可以使烟气脱硫,该反应的化学方程式为 。
(5)若取a吨硼泥为原料,最后得到b吨Mg(OH)2产品(假设生产过程中镁元素无损失),则硼泥中MgO的质量分数为 (用含有a、b的代数式表示)。
·2-答案:(1)Mg2+[··O·]
····
完全沉淀时的pH 10.8 9.6 3.7 4.7 (2)Fe(OH)3、Al(OH)3 Al(OH)3+OH-
AlO-2+2H2O
(3)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓ (4)2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O (5)29𝑎
解析:(2)加工业硫酸时,只有SiO2不反应,所有金属元素均以离子形式存在于滤液1中;加H2O2后,溶液中的阳离子为Mg2+、Al3+、Fe3+,根据已知的沉淀表格,可知pH调至6.0时,Al3+、Fe3+均已经完全转化为氢氧化物沉淀,所以滤渣2的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3;因Al(OH)3为两性氢氧化物,所以继续加过量NaOH,Al(OH)3会溶解。
20𝑏
(3)经过前几步操作,滤液2中金属阳离子只有Mg2+,根据已知的沉淀表格,调pH=12.0时,Mg2+会转化成Mg(OH)2沉淀。
(4)已知条件是Mg(OH)2与SO2反应生成MgSO4,由得失电子守恒,可知反应物还有一种氧化剂,应该是O2;再由原子守恒,可知生成物中还有H2O;最后配平即可。 (5)设a吨硼泥原料中含MgO的质量为x吨,则 MgO~Mg(OH)2 40 58 x b
40𝑥=𝑏解得x=29 𝑥
的质量分数为
𝑎5820𝑏
所以硼泥中MgO=
20𝑏29𝑎=
20𝑏
29𝑎3.(2018天津理综)下图中反应①是制备SiH4的一种方法,其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题:
(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H-除外): , Mg在元素周期表中的位
置: ,Mg(OH)2的电子式: 。
(2)A2B的化学式为 。反应②的必备条件是 。上图中可以循环使用的物质有 。
(3)在一定条件下,由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料 (写化学式)。
(4)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物,写出该反应的化学方程式: 。
(5)用Mg制成的格氏试剂(RMgBr)常用于有机合成,例如制备醇类化合物的合成路线如下:
RBrRMgBr(R:烃基;R':烃基或H)
依据上述信息,写出制备
答案:(1)r(H+)所需醛的可能的结构简式: 。 第三周期ⅡA族····
····-2+[H·O·]Mg[·O·H]-
····
(2)Mg2Si 熔融,电解 NH3、NH4Cl
(3)SiC
(4)2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O (5)CH3CH2CHO、CH3CHO
解析:此题属于无机化工流程图题,采用“各个击破法”解题。
(1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子(H-除外)是Cl-、Mg2+、N3-、H+,根据规律,离子半径由小到大的顺序是r(H+)··-·-[H·O·]Mg2+[··O·H]。 ····
··
··
(2)根据元素守恒,A2B的化学式应为Mg2Si。反应②是电解熔融的无水氯化镁制备金属镁。根
据流程图可知可以循环使用的物质有NH3和NH4Cl。
(3)本步是根据信息推断反应产物, SiH4和CH4发生归中反应生成H2和SiC。 (4)本步是信息方程式书写,类似“钙基固硫”, 发生反应的化学方程式为2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O。
(5)依据信息,可以由CH3CHO和CH3CH2MgBr或CH3CH2CHO和CH3MgBr
发生反应得到。
4.(2019成都高三诊断)最新研究表明As2O3在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取As2O3设计流程如下:
已知:H3AsO3为弱酸,热稳定性差。
(1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法 ;“碱浸”中H3AsO3转化成Na3AsO3的离子方程式为 。 (2)“氧化”时常在向混合液中通入O2时对体系加压,目的是 。 (3)“沉砷”过程中有如下反应: ①Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0
-②5Ca2++OH-+3AsO3Ca5(OH)(AsO4)3↓ ΔH>0 4
沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为 ,高于85 ℃时,沉砷率下降的原因是 。
(4)“还原”过程中获得H3AsO3的反应化学方程式
为 ;“操作A”为 、过滤;滤液Ⅱ的主要成分是 。
(5)若每步均完全反应,“氧化”和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2体积分别为x L、y L,则废水中n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)= (写出含x、y的计算式)。
-答案:(1)搅拌或多次浸取 H3AsO3+3OH-AsO33+3H2O
(2)增大O2溶解度,增大反应速率
(3)85 ℃ 高于85 ℃,随着温度升高,反应①中c(Ca2+)、c(OH-)减小,温度对平衡移动的影响①大于②,使反应②中平衡逆向移动,Ca5(OH)(AsO4)3沉淀率下降 (4)H3AsO4+H2O+SO2H3AsO3+H2SO4 加热 H2SO4 (5)2x∶(y-2x)
5.(2019广东惠州高三模拟)由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下:
(1)写出KIO3在日常生活中的一个重要应用 。 (2)检验“含碘废水”中是否含有单质I2的常用试剂是 (写试剂名称)。 (3)通入SO2的目的是将I2还原为I-,该反应的离子方程式为 。
(4)工艺中五种物质的制备反应,其中不涉及氧化还原反应的步骤是“制 ”。 (5)“制KI(aq)”时,该温度下水的离子积为KW=1.0×10-13,Ksp[Fe(OH)2]=9.0×10-15。 为避免0.9 mol·L-1 FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-,起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于 。
(6)“制KIO3(aq)”反应的离子方程式为 。
(7)KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶体的操作步骤为 。
答案:(1)食盐添加剂,补充碘,预防碘缺乏病 (2)淀粉溶液
---+2++
(3)SO2+I2+2H2OSO22CuI↓+2SO24+2I+4H(或2SO2+I2+2Cu+4H2O4+8H) (4)KI(aq) (5)6.0
-(6)5Cl2+I2+12OH-2IO-3+10Cl+6H2O
(7)蒸发浓缩,降温结晶
6.(2019福州高三检测)溴酸镉[Cd(BrO3)2]常用于生产颜料和荧光粉。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备[Cd(BrO3)2]的流程如下:
已知:Cd(SO4)2溶于水。
(1)Cd(BrO3)2中Cd的化合价为 价。
(2)酸浸时,为了提高镉的浸取率可以采取的措施有 (写出一种即可)。
(3)还原镉时,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,其发生反应的离子方程式为 。
(4)用H2O2溶液氧化时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(5)已知几种金属离子的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表,调pH时,应调整的pH范围为 ,滤渣2的主要成分为 (填化学式)。
金属离子 Fe3+ Al3+ Fe2+ Cd2+ 开始沉淀的pH 1.5 3.0 6.3 7.4 完全沉淀的pH 2.8 5.0 8.3 9.4
(6)实际工业生产中,有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2+的含量,其原理是Cd2++2NaR2Na++CdR2,其中NaR为阳离子交换树脂。常温下,将沉镉后的溶液(此时溶液pH=6)经过阳离子交换树脂后,测得溶液中的Na+比交换前增加了0.046 g·L-1,则该条件下Cd(OH)2的Ksp= 。
(7)已知镉铁矿中CdO2的含量为72%,整个流程中镉元素的损耗率为8%,则2 t该镉铁矿可制得Cd(BrO3)2(相对分子质量为368) kg。 答案:(1)+2 (2)将矿石粉碎、适当升高浸取时的温度、延长浸取的时间、增大浸取液的浓度、充分搅拌等 (3)3Cd4++CH3OH+H2O3Cd2++CO2↑+6H+ (4)1∶2
(5)5.0≤pH<7.4 Fe(OH)3和Al(OH)3 (6)1.0×10-19 (7)3 385.6