1.(2017广西南宁二模)利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr,其次是Fe、Al、Ca和Mg。
-1-1
(1)实验室用18.4 mol·L的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L的硫酸,需量取浓硫酸 mL;配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需 。
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有 。(答出两点)
3+
(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr转化为Cr2错误！未找到引用源。,写出此反应的离子方程式: 。
(4)常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下: 阳离子 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH Fe 2.7 3.7 3+3+
3+
3+
2+
2+
Mg — 11.1 2+Al — 3+Cr — 3+5.4(>8溶解) 9(>9溶解)
加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2错误！未找到引用源。转化为Cr错误！未找到引用源。。滤液Ⅱ中阳离子主要有 ;但溶液的pH不能超过8,其理由是 。
n++
(5)钠离子交换树脂的反应原理为M+nNaRMRn+nNa,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是 。
(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式: 。
〚导学号40414161〛
2.(2017陕西西安一模)研究发现:一节电池烂在地里,能够使一平方米的土地失去利用价值。废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量重金属上。将废旧锌锰电池回收处理,既能减少它对环境的污染,又能实现废电池的资源化利用。
(1)回收填料中的二氧化锰和氯化铵。已知:废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。回收物质的流程如图所示。
①操作中先将电池填料研碎的目的是 。
②操作1和操作2的名称都是 ,该操作中玻璃棒的作用是 。 ③灼烧滤渣1的目的是 。
(2)回收二氯化锰:将废旧锌锰电池处理,得到含锰混合物,向该混合物加入浓盐酸并加热。 ①写出MnO(OH)与浓盐酸反应的化学方程式: 。
②锰回收新方法:向废旧锌锰电池内的混合物中加入一定量的稀硫酸和稀草酸(H2C2O4),并不断搅拌至无CO2产生为止,写出MnO(OH)参与反应的化学方程式: 。与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是 (答1点即可)。 (3)废电池的锌皮可用于回收制作ZnSO4·7H2O。过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:常温
3+3+
下,加入稀硫酸和H2O2,铁溶解变为Fe,加碱调节pH为4,使溶液中的Fe转化为Fe(OH)3沉淀,此时
1
溶液中c(Fe)= mol·L。继续加碱调节pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn浓度
-1
为0.1 mol·L)。部分难溶电解质的溶度积常数(Ksp)如下表: 化合物 Zn(OH)2 10 -173+-12+
Fe(OH)2 10
-17Fe(OH)3 2.6×10 -39Ksp近似值 〚导学号40414162〛
3.(2017贵州遵义二模)镁被称为“国防金属”,镁及其合金用途很广,目前世界上60%的镁从海水中提取。从海水中提取镁的流程如下:
请根据上述流程图和镁及化合物的性质回答下列问题:
(1)用贝壳煅烧生石灰的化学方程式为 。 (2)氢氧化镁溶于盐酸的离子方程式为 。 (3)简述由MgCl2·6H2O制无水MgCl2,加热时通HCl气体的主要原因是 。 (4)Mg(OH)2煅烧可得熔点很高的MgO,MgO的电子式为 。 (5)MgCl2和AlCl3的熔点均较低,而MgO和Al2O3的熔点都很高。为什么冶炼金属镁是电解MgCl2,而冶炼金属铝则电解Al2O3? 。
-12+
(6)某MgCl2溶液的浓度为0.01 mol·L,在该溶液中滴加NaOH溶液至pH=10,此时溶液中的Mg是否
2+-11
沉淀完全? (填“是”或“否”),此时c(Mg)= 。[已知:Mg(OH)2的Ksp=1.8×10] 4.(2017湖南邵阳二模)三盐(3PbO·PbSO4·H2O)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,200 ℃以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。以200 t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。
已知:PbSO4和PbCO3的溶解度和溶度积Ksp如下表。
化合物 溶解度/g PbSO4 -4-8PbCO3 -7-131.03×10 1.81×10 1.82×10 1.46×10
Ksp (1)步骤①转化的目的是 ,
滤液1中的溶质为Na2CO3和 (填化学式)。
(2)步骤③酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是 (任写一条)。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为 。
2+-5
(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为 。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb)=1.82×10
-1-1
mol·L,则此时c(S错误！未找到引用源。)= mol·L。
(4)步骤⑦洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤完全的方法是 。
(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为 ,若得到纯净干燥的三
盐99.0 t,假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为 。〚导学号40414163〛
2
5.(2017广东茂名一模)硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。利用硼精矿(主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如图1:
图1
图2
已知:偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水,不溶于醇,在碱性条件下稳定存在。回答下列问题: (1)写出加快硼精矿溶解速率的措施 (写一种)。 (2)操作1为 ,滤渣主要成分为 。
(3)除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:①能将硅、铝以沉淀除去;② 。 (4)氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为 ;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1,其化学方程式为 。
(5)如图2在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式 。
(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应的离子方程式: 。 〚导学号40414164〛 6.(2017福建福州一中四模)下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:
(1)脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去是 。
(2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是 (填选项)。 A.Cl2 B.H2O2 C.KMnO4 D.O3
(3)流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有 。
(4)合成氨反应的原料气中V(N2)∶V(H2)=1∶3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示:
H2S,该反应的化学方程式
3
平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系
则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是 (用“>”“<”或“=”表示);A点H2的平衡转化率为 。
题型十 工艺流程题
1.答案 (1)65 250 mL容量瓶、胶头滴管
(2)升高温度(加热)、搅拌(答案合理即可)
3++
(3)2Cr+3H2O2+H2OCr2错误！未找到引用源。+8H
+2+2+
(4)Na、Ca、Mg pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成Al错误！未找到引用源。,最终影响Cr(Ⅲ)回收与再利用
2+2+
(5)Ca、Mg
(6)3SO2+2Na2CrO4+12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH
-1-1
解析 (1)设需要浓硫酸的体积为V mL,则18.4 mol·L×V mL=250 mL×4.8 mol·L,解得V≈65。
3+
(2)为了提高酸浸的浸出率,可以延长浸取时间、加快溶解速率等。(3)H2O2具有强氧化性,能氧化Cr
3+3+3+2+2+
为Cr2错误！未找到引用源。。(4)硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr,其次是Fe、Al、Ca和Mg,加入过氧化氢氧化铬离子为Cr2错误！未找到引用源。,加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2错误！未
3+3+
找到引用源。转化为Cr错误！未找到引用源。。溶液pH=8,Fe、Al沉淀完全,滤液Ⅱ中阳离子主要
+2+2+
是Na、Ca和Mg;超过pH=8,氢氧化铝是两性氢氧化物会溶解于强碱溶液中,影响铬离子的回收利用。(5)钠离子交换树脂交换的离子是钙离子和镁离子。(6)二氧化硫具有还原性,被Na2CrO4氧化为S错误！未找到引用源。,Na2CrO4被还原为CrOH(H2O)5SO4,依据原子守恒写出反应的化学方程式:3SO2+2Na2CrO4+12H2O2CrOH(H2O)5SO4↓+Na2SO4+2NaOH。
2.答案 (1)①增大接触面积,加快反应速率 ②过滤 引流 ③除去炭粉
(2)①2MnO(OH)+6HCl(浓)
2MnCl2+Cl2↑+4H2O
②2MnO(OH)+H2C2O4+2H2SO42MnSO4+2CO2↑+4H2O 工艺流程简单;生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度;反应过程无有毒有害物质生成,不造成二次污染;废物资源化等(答1点即可)
-9
(3)2.6×10 6
解析 (1)废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等,其中氯化铵、氯化锌可溶于水。炭粉和二氧化锰不溶于水。将电池填料溶解、过滤,滤渣1为炭粉和二氧化锰的混合物,经洗涤、烘干、灼烧,炭粉与氧气反应生成二氧化碳,剩余的固体为二氧化锰;滤液1为氯化铵和氯化锌的混合液,蒸发结晶、过滤得氯化铵晶体。①操作中先将电池填料研碎的目的是增大接触面积,加快反应速率。②操作1和操作2为分离固体和液体混合物的操作,名称是过滤,玻璃棒的作用是引流。③灼烧滤渣1的目的是除去炭粉。(2)①MnO(OH)与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水,利用化
4
合价升降法配平,该反应的化学方程式为2MnO(OH)+6HCl(浓)2MnCl2+Cl2↑+4H2O。②MnO(OH)与稀
硫酸和稀草酸(H2C2O4)反应生成硫酸锰、二氧化碳和水,利用化合价升降法配平,该反应的化学方程式为2MnO(OH)+H2C2O4+2H2SO42MnSO4+2CO2↑+4H2O。与使用浓盐酸回收锰相比,新方法的优点是工艺流程简单;生成CO2和H2O不影响MnSO4纯度;反应过程无有毒有害物质生成,不造成二次污染;废物资源
--10-13+3--39
化等。(3)常温下,溶液的pH为4,c(OH)=1×10 mol·L,又Ksp=c(Fe)·c(OH)=2.6×10,此时
3+-9-12+2--172+-1
溶液中c(Fe)=2.6×10 mol·L。Ksp=c(Zn)·c(OH)=10,若Zn浓度为0.1 mol·L,则c(OH-)=10-8 mol·L-1,c(H+)=10-6 mol·L-1,pH=6。 3.答案 (1)CaCO3
+
CaO+CO2↑
2+
(2)Mg(OH)2+2HMg+2H2O (3)抑制MgCl2水解
2+2-(4)Mg错误！未找到引用源。]
(5)MgO和MgCl2均为离子化合物,熔融时均能电解制镁,但MgO熔点很高,电解时能耗高,所以工业上是电解熔融MgCl2冶炼镁,而AlCl3是共价化合物,液态时难导电,所以工业上是电解熔融Al2O3冶炼铝
-3-1
(6)否 1.8×10 mol·L
解析 (1)贝壳的主要成分是CaCO3,煅烧CaCO3生成CaO和CO2。(2)氢氧化镁属于碱,与盐酸发生复分
2+2+
解反应。(3)在HCl气体氛围中,可以防止Mg水解。(4)MgO是离子化合物,其电子式为Mg错误！未
2-找到引用源。]。(5)MgO和MgCl2均为离子化合物,熔融时均能电解制镁,但MgO熔点很高,电解时能耗高,所以工业上是电解熔融MgCl2冶炼镁,而AlCl3是共价化合物,液态时难导电,所以工业上是电解
--1-4-1
熔融Al2O3冶炼铝。(6)溶液中c(OH)=错误！未找到引用源。 mol·L=1.0×10 mol·L,此时的c(Mg2+)=错误！未找到引用源。 mol·L-1=1.8×10-3 mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,因此Mg2+没有完全沉淀。
4.答案 (1)将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率 Na2SO4
+
(2)适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案) 3Pb+8H+2N错误！未找
2+
到引用源。3Pb+2NO↑+4H2O
-3
(3)HNO3 1.00×10
(4)取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全(或其他合理答案)
(5)4PbSO4+6NaOH
3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O 51.75%
解析 (1)步骤①用纯碱溶液浸润铅泥,将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率,滤液1中的溶质为过量的Na2CO3和反应生成的Na2SO4。(2)步骤③酸溶时,可以通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小
+
沉淀粒径来提高酸溶速率;铅与硝酸反应的离子方程式为3Pb+8H+2N错误！未找到引用源。
2+
3Pb+2NO↑+4H2O。(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为HNO3;根据
2+-5-1
Ksp(PbSO4)=1.82×10-8=c(Pb2+)×c(S错误！未找到引用源。),c(Pb)=1.82×10 mol·L,则此时c(S
-3-1
错误！未找到引用源。)=1.00×10 mol·L。(4)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子,用盐酸酸化的氯化钡检验,其检验方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全。(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH
3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O,若得到纯净干燥的三盐99.0 t,则含有的铅元
素质量为m(Pb)=99.0 t×错误！未找到引用源。×100%=82.8 t,则铅泥中铅元素的质量分数为错误！未找到引用源。×100%=51.75%。
5.答案 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等(答1点即可)
(2)过滤 Fe(OH)3
5
(3)提供碱性溶液抑制NaBO2水解 (4)-1价 2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO
--(5)B错误！未找到引用源。+6H2O+8eB错误！未找到引用源。+8OH
2+-(6)4Cu+B错误！未找到引用源。+8OH4Cu+B错误！未找到引用源。+6H2O
解析 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。(2)根据以上分析,操作1为过滤,滤渣主要成分为Fe(OH)3。(3)已知NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:①能将硅、铝以沉淀除去;②提供碱性溶液抑制NaBO2水解。(4)根据化合价代数和为0,则氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为-1价;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4和MgO,则化学方程式为2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO。(5)在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室B错误！未找到引用源。得电子发生还原反应生成B错误！未找
--到引用源。,则电极反应式为B错误！未找到引用源。+6H2O+8eB错误！未找到引用源。+8OH。(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,则反应的离子方程
2+-式为4Cu+B错误！未找到引用源。+8OH4Cu+B错误！未找到引用源。+6H2O。
6.答案 (1)3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O
(2)3∶2 BD (3)N2和H2
(4)KA>KB=KC 66.7%
解析 (1)由流程可知,利用Fe(OH)3与H2S反应生成硫化铁和水从而除去H2S,反应的化学方程式为
-3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O。(2)由流程得知利用空气中的氧气氧化硫化铁生成硫单质,氧气得4e,
-硫化铁失2×3e,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2;氯气有毒,高锰酸钾会引入新杂质,故选BD。(3)因为合成氨是可逆反应,不能完全转化,因此N2和H2也需要循环利用。(4)因为平衡常数只随温度变化,由图像变化趋势可知随温度升高,氨气含量减小,说明平衡逆向移动,所以温度越高平衡常数越小,又A、B、C三点温度为B=C>A,所以A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KA>KB=KC;V(N2)∶V(H2)=1∶3,又A点氨气平衡含量为50%,所以设氮气转化的物质的量为x mol,则
N2+3H22NH3 开始/mol 1 3 0 转化/mol x 3x 2x 平衡/mol 1-x 3-3x 2x
则错误！未找到引用源。×100%=50%,解得x=错误！未找到引用源。,所以H2的转化率=错误！未找到引用源。×100%≈66.7%。
6
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