化学工艺流程综合题.docx

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1、.必考大题押题训练3 3化学工艺流程综合题1硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na BO10H2O)时的废渣，其主要成分是MgO ，还247含有 Na 2B 4O7、 CaO 、 Fe2O3 、 FeO 、 MnO 、 SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)Na 2B 4O710H 2O 中 B 的化合价为 _ 。(2)NaB O易溶于水，也较易发生水解：BO2 7HO4HBO(硼酸 ) 2OH7723(硼2443酸 在 常 温 下 溶 解 度 较 小 ) 。 写 出 加 入 硫 酸 时 Na

2、2B 4O7发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ：_ 。(3) 滤渣 B 中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式：_ 。(4) 加入 MgO 的目的是 _ 。(5) 已知 MgSO 4、 CaSO 4 的溶解度如下表：温度 ( )40506070溶解度 (g)MgSO430.933.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193“操作 A ”是将 MgSO 4 和 CaSO 4 混合溶液中的CaSO 4 除去，根据上表数据，简要说明“操作A ”步骤为 _。(6)Na 2B 4O710H 2O 失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英

3、砂一起反应可制备;.有机化学中的“万能还原剂 NaBH 4” (该过程 B 的化合价不变)。写出 NaBH 4 的电子式： _。“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力，其定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H 2 的还原能力。NaBH 4 的有效氢含量为_(计算结果保留两位小数 )。在碱性条件下，在阴极上电解NaBO 2 也可制得硼氢化钠，写出阴极室的电极反应式：_ 。解析： (1)Na 2B4O710H 2O 中，钠的化合价1 价，氧的化合价2 价，设 B 的化合价为x 价，根据元素化合价代数和为 0 计算：2 ( 1) 4x ( 2) 7 0，x 3。(2)在 Na 2B4O

4、 7溶液中加入硫酸，会促进水解，反应生成硼酸，化学方程式为Na2B 4O7 H 2SO4 5H 2 ONa 2SO4 4H 3BO 3 。(3)NaClO 溶液在加热条件下将溶液中的Mn 2 氧化成 MnO 2，生成黑色固体的离子方程式为ClO Mn 2 H 2O=MnO2 Cl 2H 。(4) 加入 MgO 的目的是调节溶液的 pH 值，使 Fe3 转化为氢氧化铁沉淀除去。(5) 温度对 MgSO 4、CaSO 4 的溶解度有影响，温度越高， CaSO 4 溶解度越小， 故可以采用蒸发浓缩、趁热过滤的方法除去CaSO 4。(6) NaBH 4 属于离子化合物，电子式为。 每克含氢还原剂的还原

5、能力相当于多少克 H 2的还原能力，则 NaBH 4变化为 H ，电子转移8e ，电子转移和H 2变化为 H 电子转移相同，设NaBH 4 的质量为1 g，相当于 H 2 质量为 x，1 g837.8 g mol 1x 在阴极上电解NaBO也可制得硼氢化钠，则阴极室BO得2 g mol 12，解得 x 0.21 。g22电子发生还原反应生成2。BH 4，则电极反应式为BO24 8OH 6H O 8e =BH答案： (1) 3(2)Na 2B 4O7 H 2SO4 5H 2O=Na 2SO4 4H 3BO 3(3)ClO Mn 2 H 2O=MnO 2 Cl 2H (4) 调节溶液的 pH 值，

6、使 Fe3 转化为氢氧化铁沉淀除去(5) 蒸发浓缩、趁热过滤;.(6) 0.21 BO 2 6H 2O 8e=BH 4 8OH2砷为第 A 族元素，金属冶炼过程中产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。 .冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸 (H 3AsO 3) 的形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：已知： As2S3 与过量的 S2存在以下反应：22AsS3As2S3(s) 3S (aq)3 (aq) ；亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。(1) 亚 砷 酸 中 砷 元 素 的 化 合 价 为 _ ； 砷 酸 的 第 一 步 电 离 方 程 式 为_ 。(2)“一级沉砷”中 Fe

7、SO4 的作用是 _ ；“二级沉砷”中 H 2O2 与含砷物质反应的化学方程式为_ 。(3)沉淀 X 为_( 填化学式 )。 .冶炼废渣中的砷元素主要以As2 3S 的形式存在， 可用古氏试砷法半定量检测 (As 的最低检出限为 3.0 10 6 g)。步骤 1：取 10 g 废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入H 2SO4 共热，生成 AsH 3 气体。步骤 2：将 AsH 3 气体通入 AgNO 3 溶液中，生成银镜和As 2O3。步骤 3：取 1 g 废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。(4)AsH 3 的电子式为 _ 。(5)步骤 2 的离子方程式为 _ 。(6)固体废弃物的排放标准中，

8、砷元素不得高于4.0 10 5gkg 1，请通过计算说明该排放 的 废 渣 中 砷 元 素 的 含 量 _( 填 “ 符 合 ” 或 “ 不 符 合 ” ) 排 放 标 准 ， 原 因 是;._ 。解析： (1) 亚砷酸 (H 3AsO 3)中，氧元素化合价为2 价，氢元素化合价为1 价，砷元素化合价设为x， 1 3x ( 2) 30， x 3；第 A 族非金属元素形成的最高价含氧酸中磷、砷形成的含氧酸都是弱酸， 在水溶液中分步电离， 第一步电离方程式为H3AsO 4H HAsO。 (2)“ 一级沉砷 ” 中 FeSO的作用是除去过量的S2，使244As S 3S2232平衡逆向进行， 提高沉

9、砷效果； “ 二级沉砷 ” 中 H 2O 2与含砷物质发生氧化还原2AsS3反应，亚砷酸被氧化为砷酸，反应的化学方程式为HAsO H O =H AsO H O。 (3)3322342分析流程可知，加入CaO 和水反应生成Ca(OH) 2，Ca(OH) 2和砷酸反应生成Ca3(AsO 4 )2 沉淀、和 Fe3反应生成Fe(OH) 32结合244沉淀，CaSO4形成 CaSO沉淀，所以沉淀 X 为 CaSO。(4)AsH 3 和 NH3 分子结构相同为共价化合物，砷原子和三个氢原子形成三个As H 键，电子式为。(5) 将 AsH 3气体通入 AgNO 3 溶液中，生成银镜和 As2 O3，结合

10、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式：12Ag 2AsH 3 3H 2O=12Ag As2O 3 12H 。 (6)As的最低检出限为3.0 10 6 g，取 1 g 废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10 g 废渣样品最后生成银镜和As2O3。则 10 g 废渣含砷量最少为 3.0 106 g，含砷量为3.0 10 6 g10 g 1 000 g kg 1 3.0 10 4 g kg 1 4.0 10 一 5 g kg 1，不符合排放标准。答案： (1) 3H 3AsO 4H H2AsO 4(2) 沉淀过量的2，使 As2O3(s) 3S2(aq)2AsS2S3 (aq) 平衡左移，提高沉

11、砷效果H3 AsO 3 H2O2=H 3AsO 4 H 2O(3)CaSO 4(4)(5)12Ag 2AsH 3 3H 2O=12Ag As2O 3 12H6 g(6) 不符合因为该废渣砷含量最少为 (3.0 101 3.0 1041，10 g) 1 000gkggkg大于排放标准4.0 10 5 g kg 13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(Y 2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。;.

12、已知：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pHFe32.73.7Y 36.08.2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：(1) 写出钇矿石与氢氧化钠共熔时的化学方程式：_ 。(2) 欲从 Na SiO和 Na BeO的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则2322最好选用盐酸和 _两种试剂，再通过必要的操作即可实现。(填字母 )a NaOH 溶液b氨水c CO 2d HNO 3写出 Na 2BeO 2与足量盐酸发生反应的离子方程式：_ 。2.7 2 10 33.7 4时，反应 Fe3 3H 2OFe(

13、OH) 3(3) 已知 10、 10 2 10 ，则 25 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) 写出生成草酸钇沉淀的化学方程式：_ 。若H2C 2O4 和湿润的KClO 3 混合加热到60 可制得国际公认的高效含氯消毒剂ClO 2，反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比为_；在热水中ClO 2 会发生反应生;.成 Cl 2 和 HClO 2，写出反应的化学方程式： _ 。解析：(1)根据流程图可知钇矿石 (Y 2FeBe2Si 2O10)与氢氧化钠共熔后水溶解以及过滤后的滤液和滤渣成分分别为Na 2Si

14、O 3、 Na2BeO 2、 Y(OH) 3 、 Fe2O 3，则共熔时发生反应的化学方程 式为4Y 2FeBe2Si2O 10 32NaOH O2=8Y(OH) 3 2Fe2O3 8Na2SiO 3 8Na2BeO 2 4H 2O。 (2) 欲从Na 2SiO 3 和 Na 2BeO 2 的混合溶液中制得Be(OH) 2 沉淀，则根据 Na 2BeO 2的性质和 NaAlO2类比推断：加过量的盐酸， NaSiO反应生成硅酸沉淀，Na BeO2则反应232生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀Be2。 Na 2BeO2 与足量盐酸发生反应生成氯化铍，其反应的离子方程式为BeO24H=Be2 2H

15、O。 (3) 当开始沉淀时为建立水解平衡，22pH 2.7，则 c(H 2.7mol L1，反应Fe3 3H 23的平衡常数 K) 10OFe(OH) 3Hc3 H 10 2.7 310 5 8 10 4；取少量滤液，滴加几滴 KSCN溶液，观察溶液是否变为红c Fe3色，若观察不到红色，则说明Fe3沉淀完全。(4) 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) 3H C O4(aq)=Y2(CO ) (s) 6HO(l) 。 HC O和 KClO3混2224 32224合加热到 60 可制得 ClO2，反应方程式为H CO 2KClO=2ClO2 CO2 K

16、CO322432HO，其中 KClO3是氧化剂， CO2和 K CO3是氧化产物，则氧化剂和氧化产物的物质的量22之比为1 1；在热水中 ClO 2 会发生反应生成Cl 2 和 HClO2 ，其反应的化学方程式为6ClO 2 2H 2O=Cl 2 4HClO 2 3O 2。答案： (1)4Y 2FeBe 2Si2O10 32NaOH O2=8Y(OH) 3 2Fe2 O3 8Na2SiO 3 8Na 2BeO 2 4H 2O(2) b22 2H 2O BeO 2 4H =Be(3)8 104 取少量滤液， 滴加几滴 KSCN 溶液， 观察溶液是否变为红色，若观察不到红色，则说明Fe3 沉淀完全

17、 (说明：用 NaOH 溶液鉴别不得分 )(4) 2Y(OH) 3(s)3H 2C2 O4(aq)=Y 2(C 2O4)3(s) 6H 2O(l) 1 1 6ClO 2 2H 2O=Cl 2 4HClO 2 3O24硒 (Se)和碲 (Te)有许多优良性能，被广泛用于冶金、化工、医药卫生等领域。工业上以铜阳极泥 (含有 Cu 、Cu 2S、Cu 2Se、Cu 2Te 等 )为原料制备硒和碲的一种生产工艺如下图所示：;.已知：“酸浸”过程中TeO 2 与硫酸反应生成TeOSO 4。(1) 焙烧时通入氧气使铜阳极泥沸腾，目的是_ 。(2)SeO 2 与 SO2 的混合烟气可用水吸收制得单质Se，该

18、反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。已知 25 时， 亚硒酸 (H 2SeO3 )的 Ka1 2.5 103，Ka2 2.6 10 7，NaHSeO 3溶液的pH_7(填“ ”“ 或”“” )，理由是_ 。(3) “浸出液”的溶质成分除了 TeOSO 4 外，还有 _，上述整个流程中可以循环使用的物质是 _ 。(4) “还原”步骤中生成 Te 的化学方程式为 _ ； Te 也可以通过碱性环境 下 电 解 Na 2TeO 3 溶 液 获 得 ， 其 阴 极 的 电 极 反 应 式 为_ 。(5) 粗硒中硒的含量可用如下方法测定： Se 2H 2SO4(浓 )=2SO 2 SeO2 2H

19、2O； SeO2 4KI 4HNO 3=Se 2I 2 4KNO 3 2H 2O； I 2 2Na 2S2O3=Na 2S4O6 2NaI 。通过用 Na 2S2O3 标准溶液滴定反应中生成的I 2 来计算硒的含量。实验中准确称量0.120 0 g 粗硒样品，滴定中消耗12 2 3溶液 24.00 mL ，则粗硒样品中硒0.200 0 mol L Na S O的质量分数为 _。解析： (1)阳极泥沸腾时与O2 接触面积加大，加快反应速率。(2)SeO 2 与 SO 2 的混合烟气可用水吸收制得单质Se，反应的化学方程式为SeO2 2SO2 2H 2O=Se2H 2 SO4，氧化;.产物是 H

20、SO、还原产物是 Se，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2 1；HSeO的水324K 14解常数K bw1.0 10 4.0 10 12 7， HSeO 3的电离平衡常数为 2.6 10，电离大于 K a12.5 103水解，所以 NaHSeO 3 溶液的 pH7 。(3) 根据元素守恒， “ 浸出液 ” 的溶质成分除了TeOSO 4外，还有 CuSO；整个流程中可以循环使用的物质是H SO 。 (4) “ 还原 ” 步骤中 SO2与424TeOSO4反应生成Te 的化学方程式为2SO TeOSO 3H2O=Te 3H2SO ； NaTeO生24423成 Te 发生还原反应，阴极2得电子生成

21、 Te，阴极反应式为2=TeTeO3TeO33H 2O 4e6OH 。 (5) 设 Se 的质量为 x，根据关系式：4Na S O3 2I2SeOSe2224 mol79 g0.024 L 0.200 0mol1xLx 0.094 8 g则粗硒样品中硒的质量分数为0.094 8 g 100% 79% 。0.120 0 g答案： (1)增大氧气与铜阳极泥的接触面积，加快反应速率Kw1.0 10 1412(2)2 1HSeO 3 的水解常数Kb Ka12.5 10 3 4.0 10K bKa2，故，由于NaHSeO 3 溶液的 pH7(3)CuSO 4H 2SO4(4)2SO 2 TeOSO4 3

22、H 2O=Te 3H 2SO42TeO3 3H 2O 4e =Te 6OH(5)79%5CoCl 26H 2O 是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为Co 2O3、Co(OH) 3，还含有少量Fe2O 3、 Al 2O3、 MnO 等 制取 CoCl 26H 2 O 的工艺流程如下：;.已知：浸出液含有的阳离子主要有H 、Co 2、 Fe2 、 Mn 2 、 Al 3 等；部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 见下表： (金属离子浓度为 0.01 mol L1)沉淀物Fe(OH) 3Fe(OH) 2Co(OH) 2Al(OH) 3Mn(OH) 2开始沉淀2.77.67.64.07.

23、7完全沉淀3.79.69.25.29.8 CoCl 26H 2O 熔点为 86 ，加热至 110 120 时，失去结晶水生成无水氯化钴。回答下列问题：(1) 写出浸出过程中 Co 2O3 发生反应的离子方程式：_ 。(2)写出 NaClO3 发生反应的主要离子方程式：_ ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO 3 时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式：_ 。(3)“加 Na CO3调 pH 至 a”，过滤所得到的沉淀成分为_ 。2(4) “ 操 作 1” 中 包 含 3 个 基 本 实 验 操 作 ， 它 们 依 次 是 _ 、_ 和 过 滤 。 制 得 的CoCl 26H

24、2O在 烘 干 时 需 减 压 烘 干 的 原 因 是_ 。(5) 萃取剂对金属离子的萃取率与pH 的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_ ；其使用的最佳pH 范围是 _(填字母 )。;.A 2.0 2.5B 3.0 3.5C 4.0 4.5D 5.0 5.5(6) 为测定粗产品中CoCl 26H 2O 含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO 3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl 26H 2O 的质量分数大于100% ，其原因可能是_( 答一条即可 )。解析： (1)Co 2O3 和 Na 2SO3 在酸性条件下发生氧化还原反应，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应的离子方程式为Co 2 322223 SO3 4H=2Co SO42HO。 (2)NaClO的O作用是将 Fe2氧化成 Fe