【优化探究】2023高考化学总复习 专题讲座三 无机化工生产流程题的突破策略课时作业

课时作业(十二)　无机化工生产流程题的突破策略1．(2014年高考江苏卷)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。(1)酸浸时反应的化学方程式为________________；滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是_________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是________；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：加入H2SO4酸浸时粉煤灰中的Al2O3与H2SO4反应，SiO2不反应形成滤渣，故滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2；CaCO3可中和H2SO4生成微溶于水的CaSO4，是滤渣Ⅱ的主要成分；若溶液的pH偏高，c(OH－)偏大，Al3＋水解会生成氢氧化铝沉淀，使溶液中的铝含量降低；亚硫酸盐热分解时空气中的氧气能将其氧化为SO，使热分解放出的SO2量减小；生成的金属氧化物减少，溶液的pH减小。答案：(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2(2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CaSO4＋3CO2↑(3)溶液中的部分SO被氧化成SO　减小2．纯净的过氧化钙(CaO2)难溶于水和乙醇，常温下较为稳定。CaO2·8H2O在0℃时稳定，加热至130℃时逐渐变为无水CaO2。在实验室可用钙盐制取CaO2·8H2O，再经脱水制得CaO2。其制备过程如下：根据以上信息，回答下列问题：(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是_______________________________________________________________________________________________________。\n(2)操作A的步骤为___________________________________________________。(3)检验“水洗”已经洗净的方法是_________________________________________________________________________________________________________。(4)测定产品中CaO2含量的实验步骤是(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O)：第一步：准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的bgKI晶体，再滴入适量2mol·L－1的H2SO4溶液，充分反应。第二步：向上述锥形瓶中加几滴淀粉溶液。第三步：逐滴加入浓度为cmol·L－1的Na2S2O3溶液至反应完全，消耗Na2S2O3溶液VmL。①第三步反应完全时的现象为____________________________________________；②产品中CaO2的质量分数为________(用字母表示)；③某同学经实验测得产品中CaO2的质量分数偏高，造成偏高的原因是(测定过程中由操作产生的误差忽略不计，用离子方程式表示)____________________________________。解析：(4)②根据反应的离子方程式：CaO2＋4H＋＋2I－===Ca2＋＋2H2O＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O，可得CaO2　～　2S2O72g　　　　2molm　　　　cV×10－3molm＝＝3.6cV×10－2g则CaO2的质量分数为：×100%＝%答案：(1)CaCl2＋H2O2＋2NH3·H2O＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl(2)向滤液中加入适量HCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥(3)取少许最后一次的洗涤液，向其中加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若不产生白色沉淀，则说明已经洗净(4)①溶液蓝色褪去　②%　③4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O3．镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：\n回答下列问题：(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是________________________________________________________________________。(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、________(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：其中装置A的作用是_________________________________________________。(4)写出过程④中发生反应的化学方程式______________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)石灰乳原料丰富，成本低(2)MgCl2　过滤　洗涤(3)制备干燥的HCl气体(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑4．美日科学家因研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂长期使用，催化剂会被杂质(如铁、有机物等)污染而失去活性，成为废催化剂，故需对其回收再利用。一种由废催化剂制取氯化钯(PdCl2)的工艺流程如下：(1)甲酸在反应中的作用是__________(填“氧化剂”或“还原剂”)。(2)加浓氨水时，钯元素转变为可溶性[Pd(NH3)4]2＋，此时铁元素的存在形式是________________________________________________________________________(写化学式)。\n(3)王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合而成的，钯在王水中溶解的过程中有化合物A和一种无色、有毒气体B生成。①气体B的化学式为_________________________________________________；②经测定，化合物A由三种元素组成，有关元素的质量分数为Pd：42.4%，H：0.8%。则A的化学式为_________________________________________________________。(4)700℃“焙烧1”的目的是__________________________________________，500℃“焙烧2”的目的是____________________________________________。解析：(1)根据框图上的信息可知，加入甲酸后PdO转化成了Pd，则甲酸的作用是还原剂。(2)铁元素被王水氧化后的价态一定是＋3价，在加浓氨水后转化为Fe(OH)3。(3)王水中的硝酸被还原后生成的无色、有毒气体应该是NO，根据元素守恒可知化合物A由H、Pd、Cl三种元素组成，三种元素原子的物质的量之比为：∶∶＝0.8∶0.4∶1.6＝2∶1∶4，故化合物A的化学式为H2PdCl4。(4)根据信息可知，废催化剂中除了含有钯元素之外，还含有活性炭、铁、有机物等杂质，活性炭和有机物可以通过焙烧除去，故700℃“焙烧1”的目的是除去活性炭和有机物；550℃“焙烧2”的对象是Pd(NH3)2Cl2，产物是PdCl2，故550℃“焙烧2”的目的是脱氨或将Pd(NH3)2Cl2转变为PdCl2。答案：(1)还原剂　(2)Fe(OH)3(3)①NO　②H2PdCl4(4)除去活性炭及有机物　脱氨[或将Pd(NH3)2Cl2转变为PdCl2]5．我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。下图表示其冶炼加工的流程：冶炼中的主要反应：Cu2S＋O22Cu＋SO2(1)烟气中的主要废气是________，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是________________________________________________________________________。(2)电解法精炼铜时，阳极是________(填“纯铜板”或“粗铜板”)；粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽________(填“阳极”或“阴极”)的槽底，阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。(3)在精炼铜的过程中，电解质溶液中c(Fe2＋)、c(Zn2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。\n几种物质的溶度积常数(Ksp)见下表：物质Fe(OH)2Fe(OH)3Zn(OH)2Cu(OH)2Ksp8.0×10－16mol3·L－34.0×10－38mol4·L－43.0×10－17mol3·L－32.2×10－20mol3·L－3①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度的Fe2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是________。②一种方案是先加入过量的H2O2，再调节pH到4左右，加入H2O2的目的是________________________________________________________________________。加入H2O2后发生反应的离子方程式为___________________________________。答案：(1)SO2　制硫酸(2)粗铜板　阳极　Cu2＋＋2e－===Cu(3)①Fe3＋　②将Fe2＋氧化为Fe3＋　2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O6．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。(1)写出反应①的化学方程式：__________________________________________。(2)反应①的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂________________________________________________________________________。(3)如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有________________________________________________________________________。(4)钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为________。(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2＋CH42CO＋2H2，CH4＋H2OCO＋3H2。含甲烷体积分数为80%的aL(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3\n制钼，理论上能生产钼的质量为________。解析：(5)根据反应方程式知，1mol甲烷完全反应生成4mol还原性气体，而：3CO＋MoO3Mo＋3CO2,3H2＋MoO3Mo＋3H2O,3mol还原性气体理论上生成1mol钼。n(CH4)＝×80%，n(H2＋CO)＝×80%×90%×4mol＝，n(Mo)＝×mol＝mol，m(Mo)＝mol×96g·mol－1≈4.11ag。答案：(1)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2(2)H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、(NH4)2SO4等](3)烧杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4(5)4.11ag7．(2013年高考广东卷)银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃](1)电解精炼银时，阴极反应式为________；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为________________________。(2)固体混合物B的组成为________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为__________________________。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO＋____Al2O3____CuAlO2＋____↑。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是____________________________________________________________________________________、过滤、洗涤和干燥。解析：(1)电解精炼Ag时，粗银作阳极，纯银作阴极，含有Ag＋的电解质溶液作为电解液，所以阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，滤渣A与稀HNO3反应生成NO，NO被O2\n氧化生成NO2，方程式为2NO＋O2===2NO2。(2)NaOH溶液与Al2(SO4)3、CuSO4反应生成Al(OH)3沉淀和Cu(OH)2沉淀，若NaOH过量，Al(OH)3沉淀溶解，离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(3)由于在反应前后，Cu的化合价降低，CuO作氧化剂，所以失电子的只能是O2－，被氧化成O2，利用得失电子守恒配平。(4)4Cu～4CuO～2Al2O3～2Al2(SO4)3～4CuAlO2即2Cu～Al2(SO4)3～2CuAlO2n(Cu)＝＝50mol所以可完全转化生成50molCuAlO2，至少需要Al2(SO4)3的体积为＝25.0L。(5)由于胆矾带有结晶水，为防止失去结晶水，应采取加热浓缩、冷却结晶的方法。答案：(1)Ag＋＋e－===Ag　2NO＋O2===2NO2(2)Al(OH)3、Cu(OH)2　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(3)4　2　4　O2(4)50　25(5)蒸发浓缩、冷却结晶