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1、专题九 物质的制备与化学工艺流程综合题型研究1. (2013中山最后一模)镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:已知:NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。已知实验温度时的溶解度:NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O。KspNi(OH)2=5.010-16,Ksp(NiC2O4)=4.010-10。回答下列问题:(1) 酸溶后所留残渣的主要成分为 (填物质名称)。 (2) 用NiO调节溶液的pH,析出沉淀的成分为 (填化学
2、式)。 (3) 写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式: 。 (4) 写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式: , 该反应的平衡常数为 。 (5) 沉淀可被电解所得产物之一氧化,写出氧化反应的离子方程式: 。 (6) 如何检验Ni(OH)3已洗涤干净? 。 2. (2013南海模拟)菱镁矿是碱性耐火材料的主要原料,其主要的化学成分是MgCO3,同时含有杂质:SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等;目前以菱镁矿为主要原料制备MgSO4的方法如下:Fe3+Al3+Mg2+开始沉淀2.13.79.0沉淀完全3.25.212.4已知:常温下,Fe3+、A3l、Mg2+开始形成氢氧化物沉淀
3、和沉淀完全时的pH如上表。MgSO47H2O在7080时失去3个结晶水,300时失去全部的结晶水。(1) 用平衡原理解释菱镁矿粉粹后加热生成的氧化镁可以溶解在硫酸铵溶液中的原因: 。 (2) 在该工业流程中,可以循环使用的物质是 。 (3) 步骤中氨气和硫酸恰好完全反应,取此时所得的溶液10.00mL配成250mL溶液,配制溶液过程中除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、酸式滴定管外,还需要的玻璃仪器有 ;经检测所配制的溶液pH=1,c(S2- 4O)=1.05molL-1,试求算所配制溶液中N4H水解的平衡常数K(写出计算过程,计算结果保留三位有效数字)。 (4) 在加热条件下杂质中的三氧化二铁溶于硫酸
4、铵的离子方程式为 。 (5) 蒸发结晶过程中需要使用6070水浴加热的方式,其原因是 。 3. (2013六校模拟)轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品,以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁MgCO3Mg(OH)23H2O的工艺流程如下:物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.911.1已知生成氢氧化物沉淀的pH如右上表。(1) “氧化”一步中发生反应的离子方程式为 。 (2) “调节pH”一步应调节溶液的pH=9.8,能除去的杂质是 。 (
5、3) “热解”一步温度控制在75左右,其原因是 。 写出此反应的离子方程式: 。 (4) 从“过滤2”步骤中得到的滤液中能回收的盐类物质主要有 (填化学式)。 (5) 取1.96g轻质碳酸镁于锥形瓶中,用同一浓度的盐酸进行滴定反应,数据如下:实验序号轻质碳酸镁用量/g盐酸开始读数/mL盐酸终止读数/mL11.961.0011.0121.9611.1022.0331.9622.1032.09依据上述实验数据,算出盐酸的物质的量浓度为 (结果保留三位有效数字)。 4. (2013中山一模改编)将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO42H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、
6、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。下图是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。(1) 本工艺中所用的原料除CaSO42H2O、CaCO3、H2O外,还需要 等原料。 (2) 写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式: 。 (3) 过滤操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有C2- 3O的操作方法是 。 (4) 写出蒸氨过程中的化学方程式: 。 (5) 氯化钙结晶水合物(CaCl26H2O)是目前常用的无机储热材料,选择的依据是 (填字母)。 a. 熔点较低(29熔化) b. 能导电 c. 能制冷 d. 无毒5. (2013珠海一模)现从锌制品加工企业回
7、收的废渣(含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质)来制取氧化锌,流程如下:有关氢氧化物完全沉淀的pH见下表:沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2pH5.23.29.76.78.0(1) 在酸浸过程中,要提高浸出率,可以采取 措施(任写一种)。 (2) 上述流程中多处涉及“过滤”,实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。 (3) 在“除杂”步骤中,将溶液调至pH=4的目的是 。在“除杂”后,溶液的pH约为6,则此步过滤时滤渣中含有 。 (4) 在“碳化合成”中,生成的产物之一为碱式碳酸锌Zn2(OH)2CO3,同时放出CO2,请写出该反应
8、的化学方程式: 。 (5) 从滤液中提取NaNO3晶体的操作步骤为 。 (6) 在实验室如何洗涤过滤出的碱式碳酸锌? 。 6. (2013广州二模)硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造行业,以硼镁矿(2MgOB2O3H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:已知:H3BO3在20、40、60、100时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe3+、A3l、Fe2+和M2g以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4。(1) 由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,故应
9、分批加入稀硫酸。该反应的化学方程式为 。 (2) “浸出液”显酸性,含H3BO3和Mg2+、S2- 4O,还含有Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO,除去的杂质离子是 。H2O2的作用是 (用离子方程式表示)。 (3) “浸取”后,采用“热过滤”的目的是 。 (4) “母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如右图,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩、 。 7. (2012江门模拟)无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上由铝土矿(Al
10、2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下:(1) 氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为 。 (2) 用Na2SO3溶液可除去冷却器排出尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为 。在标准状况下,吸收112 L Cl2需要 mol Na2SO3。 (3) 为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度,称取无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,经洗涤、灼烧、冷却、称重。试写出测定无水AlCl3产品纯度的过程中有关反应的离子方程式: 、 。 (4) 工业上另一种由铝灰为原料制备无水AlCl3工艺中,最后一步是由AlCl36H2O脱去结晶水制备无
11、水AlCl3,实现这一步的操作方法是 。 (5) 工业上铝土矿经提纯后可冶炼铝,写出在950970 和Na3AlF6作用下进行电解制铝反应的化学方程式: 。 第三篇 化学工艺流程AA9专题九 物质的制备与化学工艺流程综合题型研究1. (1) 碳粉 (2) Fe(OH)3、Al(OH)3(3) NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O42H2O+2NaCl(4) NiC2O42H2O+2OH-Ni(OH)2+C22- 4O+2H2O 8.0105(5) 2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-(6) 取少量最后一次洗涤液于试管中,加入少量AgNO3溶液,若无白色沉淀生成
12、,证明沉淀已洗涤干净2. (1) 因N4H+H2ONH3H2O+H+,MgO+2H+Mg2+H2O,氧化镁消耗氢离子,铵根离子水解平衡向右移动,不断提供H+使MgO不断溶解(2) (NH4)2SO4(3) 250mL容量瓶由题意可知,因c(S2- 4O)=1.05molL-1,则配制得到的c(NH4)2SO4=1.05molL-1,所以不考虑水解时c(N4H)=2.10molL-1,溶液中c(H+)=0.10molL-1c(NH3H2O)。则N4H+H2ONH3H2O+H+c(开始)/molL-12.10 0 0c(平衡)/molL-12.10-0.100.100.10c=324(NHH O)
13、(H ) (NH )cc c=0.100.10 2.00=5.0010-3(4) Fe2O3+6N4H6NH3+2Fe3+3H2O(5) 避免加热蒸发过程中MgSO47H2O失去部分或全部的结晶水3. (1) ClO-+2H+2Fe2+2Fe3+Cl-+H2O(2) Fe3+、Mn2+(3) 温度太低,反应速率慢;温度太高,NH4HCO3会分解 2Mg2+4HC- 3O+2H2OMgCO3Mg(OH)23H2O+3CO2(4) NaCl、NH4Cl(5) 4.00molL-14. (1) KCl、NH3(2) CaSO42H2O+C2- 3OCaCO3+S2- 4O+2H2O(3) 取少量滤液
14、于试管中,滴加盐酸,若产生气泡,证明滤液中含有C2- 3O(4) CaO+2NH4Cl+5H2OCaCl26H2O+2NH3(5) ad5. (1) 适当提高反应液的温度、充分搅拌或适当增加酸的浓度等(任写一种)(2) 烧杯、玻璃棒、漏斗(3) 使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去 Al(OH)3、Cu、Zn(4) 2Na2CO3+2Zn(NO3)2+H2O4NaNO3+Zn2(OH)2CO3+CO2 (5) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(6) 往漏斗中加入少量蒸馏水,浸没沉淀,让其自然滤出,重复操作23次6. (1) CaCO3(粉末)+H2SO4CaSO4+H2O+CO2(2) Fe3+、Fe2+、Al3+H2O2+2H+2Fe2+2Fe3+2H2O(3) 防止温度下降时H3BO3从溶液中析出(4) 加压升温结晶7. (1) Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO(2) S2- 3O+Cl2+H2OS2- 4O+2Cl-+2H+ 5(3) Fe3+3OH-Fe(OH)3 Al3+4OH-Al- 2O+2H2O (4) 在干燥的HCl气流中加热(5) 2Al2O3(熔融)4Al+3O2
