题型突破03 工艺流程题-【好题汇编】备战2024-2025学年高一化学上学期期末真题分类汇编(北京专用)
2024-11-27
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内容正文:
题型突破03 工艺流程题
1.(23-24高一上·北京顺义·期末)含氯消毒剂应用广泛。
(1)“84”消毒液是一种常用消毒剂,工业上用氯气制备“84”消毒液的离子方程式 。
(2)二氧化氯是一种高效消毒剂,工业制备ClO2的反应为:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl。
①该反应的氧化剂为 。
②工业上还可以用氯酸钠(NaClO3)和硫酸酸化的H2O2反应制备ClO2,请写出该反应的化学方程式 。
(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的消毒剂和漂白剂。Mathieson法制备亚氯酸钠的流程如图:
①反应Ⅰ中的还原产物为 (写化学式)。
②写出反应Ⅱ的化学方程式 。
2.(22-23高一上·北京怀柔·期末)某工厂的废水中含有大量的、较多的和少量的。为了减少污染并变废为宝,某实验小组设计了如下流程制备绿矾()并回收金属铜。已知加入试剂②时,固体H部分溶解同时有气体生成。
(1)操作I和II的名称为
(2)加入试剂①的作用是为了除去,写出加入试剂①的离子方程式
(3)固体H的成分
(4)试剂②为 (填标号)
A.稀硫酸 B.稀盐酸 C.硫酸亚铁溶液
3.(22-23高一上·北京通州·期末)电路板广泛用于计算机、手机等电子产品中。某兴趣小组拟制作带有“化学”标志的电路板并对废液进行回收利用。
Ⅰ、制作电路板
小组同学取一小块覆铜板,用油性笔在铜板上写出“化学”标志,然后浸入溶液中,一段时间后,取出覆铜板并用水洗净,获得带有图案的印刷电路板和废液(如下图所示)。
(1)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为 。
(2)取少量废液于试管中, (填操作和现象),则废液中含有。
Ⅱ、回收废液
(3)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下。请根据流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂均为过量)
ⅰ、腐蚀废液中加入药品①后,发生反应的离子方程式为 。
ⅱ、④所代表的物质是 (用化学式表示)。
ⅲ、操作方法a、b、c中是过滤的是 (填序号)。
ⅳ、若取溶液⑤加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀, (补全实验现象),此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是 。
ⅴ、试剂⑥是时,发生反应的化学方程式是 。
4.(22-23高一上·北京西城·期末)某废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、、FeO、、CuO和可燃性有机物,为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收Cu、Al、绿矾等。回答下列问题:
(1)碱浸时发生反应的化学方程式为 。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ中使用的仪器除烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器是 。
(3)加入试剂a后发生的化学反应中有一个属于化合反应,其离子方程式为 。
(4)滤液Ⅱ经过结晶法制取绿矾晶体,绿矾在空气中容易被部分氧化。现取被部分氧化的绿矾晶体8.22g溶于稀盐酸后,加入足量的溶液,过滤得沉淀9.32g;再通入112mL(标准状况)氯气恰好将其中的完全氧化。
①为确定绿矾未被全部氧化,可选择的最佳试剂是 (填标号)。
A.溶液 B.KSCN溶液
C.NaOH溶液 D.溶液
②推测晶体中 。
5.(23-24高一上·北京海淀·期末)硝酸是一种重要的化工原料,某工厂利用氨催化法制备硝酸的工艺流程如下。
(1)合成塔用于制备氨气,其中发生反应的化学方程式为 。
(2)原料气在氧化炉中不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示)。900℃时发生的主要反应的化学方程式为 。
(3)结合化学用语说明吸收塔中通入空气的目的 。
(4)工业制硝酸的尾气中含有NO、NO2,通常用NaOH溶液吸收,发生的反应有:
反应I:
反应Ⅱ:
①反应I生成时,转移电子的物质的量为 mol。
②当尾气中NO2的含量小于50%时,向NaOH溶液中加入H2O2能提升氮氧化物的去除率,原因是 。
(5)上述工业流程中体现绿色化学理念的设计是 (写出1条)。
6.(23-24高一上·北京石景山·期末)用一定浓度的溶液清洗银镜发生的反应为:。现欲从洗银废液中回收金属Ag和重新获得溶液,设计如下路线:
(1)试剂X是 。
(2)洗银废液中加入过量试剂X发生的反应有 (用离子方程式表示)。
(3)固体W中含有 (用化学式表示)。
(4)试剂Y是 。
(5)溶液②阳离子的检验方法是 。
(6)用离子方程式表示溶液①溶液的反应原理 。
7.(22-23高一上·北京房山·期末)铁泥(主要成分为含少量、Fe及杂质;杂质与酸不反应,且难溶于水)是一种常见的工业废料,为了减少污染并变废为宝,工程师设计了如下两种不同的工艺(部分步骤已略去),用于生产铁红或七水合硫酸亚铁。
(1)过程Ⅰ中
①分离出杂质的操作是 。
②与硫酸反应的离子方程式为 。
(2)制备铁红
①过程Ⅱ加入的目的是 。
②过程Ⅲ中,加入氨水后,可观察到的现象为 。
③过程Ⅳ得到铁红的化学方程式为 。
(3)制备
①过程Ⅴ中,用离子方程式说明加入铁屑的主要目的是 。
②过程Ⅰ中加入硫酸至固体不再溶解,则经过程Ⅴ反应后所得溶液中的物质的量最多为 mol。
8.(22-23高一上·北京顺义·期末)从硒鼓废料中回收硒的工艺流程如图。
已知:
ⅰ.硒(34Se)、碲(52Te)与氧同主族;
ⅱ.硒鼓废料中主要成分为硒(含少量碲、碳、铜等)。煅烧过程中,回收料中的硒、碲被氧化成SeO2和TeO2;
ⅲ.部分物质的物理性质。
物质
熔点
沸点
溶解度
SeO2
340℃(315℃升华)
684℃
易溶于水
TeO2
733℃(450℃升华)
1260℃
微溶于水
(1)Te元素在元素周期表的位置是 ,稳定性:H2Se H2S(填“>”、“<”或“=”)。
(2)过程①所得滤渣的主要成分是 。
(3)根据表中数据,过程②最适宜的分离方法是 。
(4)过程③发生反应的化学方程式是 。
9.(22-23高一上·北京延庆·期末)电子工业中,常用溶液腐蚀铜(原理为:)制造印刷线路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新得到溶液,可以采用下列步骤:
(1)上述过程中属于过滤操作的是 (填序号)。
(2)加入物质A生成单质的离子方程式是 。
(3)滤渣为混合物,物质B是 (用化学式表示),作用是 。
(4)写出③中通入反应的离子方程式为 。
(5)检验溶液中所含金属离子的实验操作和现象为: 。
(6)若加入A的物质的量为amol,整个操作过程中生成的物质的量为bmol,若不考虑空气中氧气参与反应,请计算③至少消耗的物质的量为 mol。(用含a、b的代数式表示)
10.(23-24高一上·北京昌平·期末)硫酸渣是硫酸生产过程中产生的固体废料,主要化学成分有、、等。
I.研究人员可利用硫酸渣制备高纯度硫酸亚铁晶体,流程如下图所示:
已知:是难溶于水的酸性氧化物。
(1)操作1是 。
(2)步骤ii中涉及反应的离子方程式有 、 。
(3)步骤iii中的的作用是 。
(4)取少量高纯度晶体配成溶液, (操作和现象),证明该晶体中不含。
Ⅱ.研究人员还可利用硫酸渣与含氯废气(和HCl混合气)来制备絮凝剂聚合氯化铁,流程如下图所示:
已知:聚合氯化铁的一种形式为。
(5)写出以下物质中加点元素的化合价: , 。
(6)下列关于步骤iv中含氯废气作用的说法中,不正确的是 。
a.盐酸中作用是使FeO、溶解
b.氯气参与反应的离子方程式为
c.盐酸与氯气中的氯元素均转移到中
(7)补全步骤v中涉及到反应的化学方程式 。
。
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题型突破03 工艺流程题
1.(23-24高一上·北京顺义·期末)含氯消毒剂应用广泛。
(1)“84”消毒液是一种常用消毒剂,工业上用氯气制备“84”消毒液的离子方程式 。
(2)二氧化氯是一种高效消毒剂,工业制备ClO2的反应为:2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl。
①该反应的氧化剂为 。
②工业上还可以用氯酸钠(NaClO3)和硫酸酸化的H2O2反应制备ClO2,请写出该反应的化学方程式 。
(3)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的消毒剂和漂白剂。Mathieson法制备亚氯酸钠的流程如图:
①反应Ⅰ中的还原产物为 (写化学式)。
②写出反应Ⅱ的化学方程式 。
【答案】(1)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
(2) NaClO3 2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
(3) ClO2 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O
【详解】(1)工业上用氯气和NaOH反应制备“84”消毒液,离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;
(2)①2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl中,NaClO3→ClO2,Cl元素化合价降低,NaClO3作氧化剂;
②工业上还可以用氯酸钠(NaClO3)和硫酸酸化的H2O2反应制备ClO2,Cl元素化合价降低,NaClO3作氧化剂,则H2O2作还原剂,生成O2,根据得失电子守恒配平,反应的化学方程式为2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O;
(3)①反应Ⅰ中,NaClO3和SO2在酸性条件下反应生成NaHSO4和ClO2,NaClO3→ClO2,Cl元素化合价降低,NaClO3被还原,则还原产物为ClO2;
②反应Ⅱ中,ClO2、H2O2在碱性条件反应得到NaClO2,ClO2→NaClO2,Cl元素化合价降低,ClO2作氧化剂,则H2O2作还原剂,转化为O2,根据得失电子守恒配平,反应的化学方程式为2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O。
2.(22-23高一上·北京怀柔·期末)某工厂的废水中含有大量的、较多的和少量的。为了减少污染并变废为宝,某实验小组设计了如下流程制备绿矾()并回收金属铜。已知加入试剂②时,固体H部分溶解同时有气体生成。
(1)操作I和II的名称为
(2)加入试剂①的作用是为了除去,写出加入试剂①的离子方程式
(3)固体H的成分
(4)试剂②为 (填标号)
A.稀硫酸 B.稀盐酸 C.硫酸亚铁溶液
【答案】(1)过滤
(2)Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
(3)Fe和Cu
(4)A
【分析】加入试剂②时,固体H部分溶解同时有气体生成,生成物中有Cu,说明加入一种不与Cu反应的酸,再根据产物绿矾的阴离子是SO,为了不引入新杂质,可知加入的试剂②是稀硫酸,则固体H中含有Fe和Cu,则加入的试剂①是铁粉(Fe),进一步可知溶液G中是FeSO4、Na2SO4和H2SO4的混合溶液,溶液K是FeSO4溶液。
【详解】(1)操作I和II后都出现了固体和溶液,说明操作I和II的名称为过滤;
(2)由分析可知加入的试剂①是Fe,所以该离子方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4;
(3)由分析可知固体H的成分Fe和Cu;
(4)由分析可知试剂②为稀硫酸,故答案为:A。
3.(22-23高一上·北京通州·期末)电路板广泛用于计算机、手机等电子产品中。某兴趣小组拟制作带有“化学”标志的电路板并对废液进行回收利用。
Ⅰ、制作电路板
小组同学取一小块覆铜板,用油性笔在铜板上写出“化学”标志,然后浸入溶液中,一段时间后,取出覆铜板并用水洗净,获得带有图案的印刷电路板和废液(如下图所示)。
(1)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为 。
(2)取少量废液于试管中, (填操作和现象),则废液中含有。
Ⅱ、回收废液
(3)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下。请根据流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂均为过量)
ⅰ、腐蚀废液中加入药品①后,发生反应的离子方程式为 。
ⅱ、④所代表的物质是 (用化学式表示)。
ⅲ、操作方法a、b、c中是过滤的是 (填序号)。
ⅳ、若取溶液⑤加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀, (补全实验现象),此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是 。
ⅴ、试剂⑥是时,发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)滴加几滴KSCN溶液,溶液出现红色
(3) 2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ Cu ab 迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2FeCl2+Cl2=2FeCl3
【分析】腐蚀废液加入过量铁粉,经过反应①和操作a过滤分离,得到溶液③为含亚铁离子的溶液;同时生成的Cu和过量的Fe为滤渣,滤渣中加入稀盐酸经过反应②和操作b分离出Cu,生成的氯化亚铁溶液⑤,与溶液③合并,通入氯气经过反应⑦,亚铁离子被氯气氧化生成氯化铁溶液,进一步得到氯化铁晶体,据此分析解答。
【详解】(1)覆铜板上制作出“化学”图案过程中是因为铁离子氧化金属铜,则发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。
(2)检验铁离子一般用KSCN溶液,则取少量废液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为红色,则废液中含有。
(3)ⅰ、腐蚀废液中加入药品铁后,铁离子、铜离子被还原,发生反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。
ⅱ、根据以上分析可知④所代表的物质是铜,化学式为Cu。
ⅲ、根据以上分析可知操作方法a、b、c中是过滤的是ab。
ⅳ、若取氯化亚铁溶液加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
ⅴ、试剂⑥是时,亚铁离子被氧化,发生反应的化学方程式是2FeCl2+Cl2=2FeCl3。
4.(22-23高一上·北京西城·期末)某废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、、FeO、、CuO和可燃性有机物,为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收Cu、Al、绿矾等。回答下列问题:
(1)碱浸时发生反应的化学方程式为 。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ中使用的仪器除烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器是 。
(3)加入试剂a后发生的化学反应中有一个属于化合反应,其离子方程式为 。
(4)滤液Ⅱ经过结晶法制取绿矾晶体,绿矾在空气中容易被部分氧化。现取被部分氧化的绿矾晶体8.22g溶于稀盐酸后,加入足量的溶液,过滤得沉淀9.32g;再通入112mL(标准状况)氯气恰好将其中的完全氧化。
①为确定绿矾未被全部氧化,可选择的最佳试剂是 (填标号)。
A.溶液 B.KSCN溶液
C.NaOH溶液 D.溶液
②推测晶体中 。
【答案】(1)
(2)漏斗
(3)
(4) D
【分析】废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、、FeO、、CuO和可燃性有机物,焙烧主要除去可燃性有机物;碱浸时,和Al参与反应得到含偏铝酸盐的溶液,其反应为、;滤渣Ⅰ主要含Fe、Cu、、FeO、CuO,加入硫酸酸浸,再加入过量铁粉,过滤,得到硫酸亚铁溶液和Fe、Cu的混合物,再用硫酸酸浸过滤得到Cu;
【详解】(1)碱浸时,和Al参与反应得到含偏铝酸盐的溶液,其反应为、;
故答案为:、;
(2)如图流程中,操作Ⅰ、Ⅱ均为过滤,需要的玻璃仪器为:玻璃棒、漏斗、烧杯;
故答案为:漏斗;
(3)滤渣1经硫酸酸浸后得到含硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸的混合液,加入过量试剂a为Fe粉,其发生的反应为、、,其属于化合反应的是;
故答案为:;
(4)①绿矾晶体为,其中被氧化为,若绿矾未被全部氧化,则绿矾中还含有;
A.加入双氧水,因绿矾中存在铁离子,使双氧水催化分解,产生氧气,也具有氧化性,无法判断绿矾部分被氧化,故A不选;
B.KSCN溶液只能检验,故B不选;
C.部分氧化的绿矾中含有,加入NaOH有红褐色沉淀生成,不能观察到亚铁离子与NaOH的反应,故C不选;
D.溶液不能氧化,加入溶液若溶液颜色变浅或者褪色,则说明绿矾晶体中存在,未被完全氧化,故D选;
故答案为:D;
②取被部分氧化的绿矾晶体8.22g溶于稀盐酸后,加入足量的溶液,过滤得沉淀9.32g,该沉淀为,物质的量为;通入112mL(标准状况)氯气恰好将其中的完全氧化,根据反应,可知原绿矾晶体中,根据化合物呈电中性,可知,即,解得,所以;
故答案为:
5.(23-24高一上·北京海淀·期末)硝酸是一种重要的化工原料,某工厂利用氨催化法制备硝酸的工艺流程如下。
(1)合成塔用于制备氨气,其中发生反应的化学方程式为 。
(2)原料气在氧化炉中不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示)。900℃时发生的主要反应的化学方程式为 。
(3)结合化学用语说明吸收塔中通入空气的目的 。
(4)工业制硝酸的尾气中含有NO、NO2,通常用NaOH溶液吸收,发生的反应有:
反应I:
反应Ⅱ:
①反应I生成时,转移电子的物质的量为 mol。
②当尾气中NO2的含量小于50%时,向NaOH溶液中加入H2O2能提升氮氧化物的去除率,原因是 。
(5)上述工业流程中体现绿色化学理念的设计是 (写出1条)。
【答案】(1)
(2)
(3)使NO全部转化成HNO3,4NO+3O2+2H2O=4HNO3
(4) 1 图中信息可知,氮氧化物的吸收率随二氧化氮含量增大而增大,当混合气体中二氧化氮含量α小于50%时,加入H2O2,能氧化NO生成NO2,NO2含量越大使氮氧化物吸收率增大
(5)氨分离器中的氮气和氢气混合气体循环使用
【分析】合成塔中合成氨,分离出氨气后的氮气和氢气混合气体循环使用,氧化炉中氨气催化氧化生成一氧化氮,通入空气,在吸收塔中一氧化氮转化为硝酸,最后进行尾气吸收,据此作答。
【详解】(1)工业合成氨是氮气和氢气在高温高压催化剂作用下生成氨气,反应的化学方程式为:,故答案为:。
(2)900°C时氨气被氧化产生NO,发生主要反应的化学方程式为:,故答案为:。
(3)吸收塔中通入空气的目的是:使NO全部转化成HNO3,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,故答案为:使NO全部转化成HNO3,4NO+3O2+2H2O=4HNO3。
(4)①反应:,NO中氮元素化合价+2升高到+3价,NO2中氮元素化合价+4价降低到+3价,电子转移总数1,反应I生成时,转移电子的物质的量为1mol,故答案为:1;
②图中分析可知氮氧化物吸收率随二氧化氮含量增大而增大,当α小于50%时,加入H2O2能氧化NO生成NO2,NO2含量增大提升氮氧化物的吸收率,故答案为:图中信息可知,氮氧化物的吸收率随二氧化氮含量增大而增大,当混合气体中二氧化氮含量α小于50%时,加入H2O2,能氧化NO生成NO2,NO2含量越大使氮氧化物吸收率增大。
(5)上述工业流程中体现绿色化学理念的设计是物质的循环利用、尾气处理等措施,由此可知上述工业流程中体现绿色化学理念的设计是氨分离器中的氮气和氢气混合气体循环使用,故答案为:氨分离器中的氮气和氢气混合气体循环使用。
6.(23-24高一上·北京石景山·期末)用一定浓度的溶液清洗银镜发生的反应为:。现欲从洗银废液中回收金属Ag和重新获得溶液,设计如下路线:
(1)试剂X是 。
(2)洗银废液中加入过量试剂X发生的反应有 (用离子方程式表示)。
(3)固体W中含有 (用化学式表示)。
(4)试剂Y是 。
(5)溶液②阳离子的检验方法是 。
(6)用离子方程式表示溶液①溶液的反应原理 。
【答案】(1)Fe
(2),
(3)Fe和Ag
(4)盐酸或稀硫酸
(5)取少量溶液②于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红,滴加少量氯水后,溶液变红
(6)
【分析】洗银废液(Fe3+、Fe2+、Ag+、 )中加入Fe粉,Fe3+、Ag+与Fe反应生成Fe2+、Ag,过滤,固体W中含有Fe和Ag,加过量盐酸或稀硫酸,Fe溶解生成亚铁离子,过滤得到银单质,溶液②中主要含有Fe2+,溶液①中加H2O2时Fe2+被氧化为Fe3+,以此解答该题。
【详解】(1)根据分析可知,洗银废液中含有Fe3+、Fe2+、Ag+、,向其中加入试剂X为过量的Fe。
(2)洗银废液中加入过量试剂Fe发生的反应有:,。
(3)根据分析可知,固体W中含有Fe和Ag。
(4)根据分析可知,试剂Y是盐酸或稀硫酸。
(5)溶液②阳离子为Fe2+,检验方法是:取少量溶液②于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红,滴加少量氯水后,溶液变红。
(6)溶液①中加H2O2时Fe2+被氧化为Fe3+,离子方程式为:。
7.(22-23高一上·北京房山·期末)铁泥(主要成分为含少量、Fe及杂质;杂质与酸不反应,且难溶于水)是一种常见的工业废料,为了减少污染并变废为宝,工程师设计了如下两种不同的工艺(部分步骤已略去),用于生产铁红或七水合硫酸亚铁。
(1)过程Ⅰ中
①分离出杂质的操作是 。
②与硫酸反应的离子方程式为 。
(2)制备铁红
①过程Ⅱ加入的目的是 。
②过程Ⅲ中,加入氨水后,可观察到的现象为 。
③过程Ⅳ得到铁红的化学方程式为 。
(3)制备
①过程Ⅴ中,用离子方程式说明加入铁屑的主要目的是 。
②过程Ⅰ中加入硫酸至固体不再溶解,则经过程Ⅴ反应后所得溶液中的物质的量最多为 mol。
【答案】(1) 过滤 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(2) 将二价铁氧化为三价铁 产生红褐色沉淀 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
(3) 2Fe3++Fe=3Fe2+ 1.6
【分析】根据题干工艺流程图可知,过程I发生的反应有:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、Fe+2H+=Fe2++H2↑,过滤除去不与酸反应且不溶性杂质,得到溶液,进行过程II时发生的反应为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,溶液中的Fe2+全部转化为了Fe3+,过程III即向Fe3+的溶液中加入氨水,故产生红褐色沉淀Fe(OH)3,反应原理为:Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,过滤后洗涤得到纯净的Fe(OH)3,经过一系列转化得到铁红,过程V中加入Fe,发生的反应为:2Fe3++Fe=3Fe2+,经过过程V后溶液中的溶质只有FeSO4一种,根据质量守恒即可进行计算,据此分析解题。
【详解】(1)①由分析可知,分离出杂质的操作是过滤,故答案为:过滤;
②Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,故答案为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)①过程I中生成二价铁,加入过氧化氢可以将二价铁氧化为三价铁;
②过程Ⅲ中发生的反应为:Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3,故加入氨水后,可观察到的现象为:产生红褐色沉淀,故答案为:产生红褐色沉淀;
③过程Ⅲ生成的氢氧化铁在加热的条件下分解为铁红,方程式为:2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O;
(3)①由分析可知,过程V中的溶液中含有Fe3+,加入铁屑的主要目的是将Fe3+转化为Fe2+,发生的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+;
②过程I中加入800mL 2mol·L-1硫酸至固体不再溶解,则经过程V反应后所得溶液中只含有FeSO4一种溶质,根据质量守恒可知,n(Fe2+)=n()=n(H2SO4)= 0.8L×2mol·L-1=1.6mol,故Fe2+的物质的量最多为1.6mol。
8.(22-23高一上·北京顺义·期末)从硒鼓废料中回收硒的工艺流程如图。
已知:
ⅰ.硒(34Se)、碲(52Te)与氧同主族;
ⅱ.硒鼓废料中主要成分为硒(含少量碲、碳、铜等)。煅烧过程中,回收料中的硒、碲被氧化成SeO2和TeO2;
ⅲ.部分物质的物理性质。
物质
熔点
沸点
溶解度
SeO2
340℃(315℃升华)
684℃
易溶于水
TeO2
733℃(450℃升华)
1260℃
微溶于水
(1)Te元素在元素周期表的位置是 ,稳定性:H2Se H2S(填“>”、“<”或“=”)。
(2)过程①所得滤渣的主要成分是 。
(3)根据表中数据,过程②最适宜的分离方法是 。
(4)过程③发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1) 第五周期第ⅥA族 <
(2)TeO2、CuO
(3)控制温度在315~450℃间,使SeO2升华分离
(4)SeO2+2H2SO3=Se+2H2SO4
【分析】硒鼓废料的主要成分为硒(含少量碲、碳、铜等),450℃煅烧、冷却,Se转化为SeO2、Te转化为TeO2、C转化为CO2、Cu转化为CuO;SeO2易溶于水,TeO2微溶于水,加水溶解后,SeO2转化为H2SeO3,部分TeO2溶于水生成H2TeO3,其余的TeO2和CuO成为滤渣;酸性溶液加热后H2SeO3、H2TeO3分解生成SeO2、TeO2;加热到315℃时SeO2升华,用H2SO3吸收并还原为Se。
【详解】(1)Te元素与氧元素同主族,则其在元素周期表的位置是第五周期第ⅥA族;Se与S元素同主族,且在S的下方,非金属性S>Se,则稳定性:H2Se<H2S。答案为:第五周期第ⅥA族;<;
(2)过程①中,加水溶解后,SeO2、部分TeO2分别转化为H2SeO3、H2TeO3,CuO不溶于水,则所得滤渣的主要成分是TeO2、CuO。答案为:TeO2、CuO;
(3)根据表中数据,SeO2、TeO2都易升华,则过程②最适宜的分离方法是控制温度在315~450℃间,使SeO2升华分离。答案为:控制温度在315~450℃间,使SeO2升华分离;
(4)过程③中,H2SO3能将SeO2还原为Se,发生反应的化学方程式是SeO2+2H2SO3=Se+2H2SO4。答案为:SeO2+2H2SO3=Se+2H2SO4。
【点睛】同主族元素从上到下,非金属性依次减弱,氢化物的热稳定性依次减弱。
9.(22-23高一上·北京延庆·期末)电子工业中,常用溶液腐蚀铜(原理为:)制造印刷线路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新得到溶液,可以采用下列步骤:
(1)上述过程中属于过滤操作的是 (填序号)。
(2)加入物质A生成单质的离子方程式是 。
(3)滤渣为混合物,物质B是 (用化学式表示),作用是 。
(4)写出③中通入反应的离子方程式为 。
(5)检验溶液中所含金属离子的实验操作和现象为: 。
(6)若加入A的物质的量为amol,整个操作过程中生成的物质的量为bmol,若不考虑空气中氧气参与反应,请计算③至少消耗的物质的量为 mol。(用含a、b的代数式表示)
【答案】(1)①②;
(2);
(3) HCl; 除去粉中的;将铁转化成氯化亚铁;
(4);
(5)取待测液少许于试管中,滴加溶液,变红色;
(6)。
【分析】电子工业中,常用溶液腐蚀铜,制造印刷线路板,则腐蚀废液中主要为氯化铜、氯化铁和氯化亚铁,加入过量A,产生滤液和滤渣,滤液通入氯气生成氯化铁,说明滤液为氯化亚铁,则A为单质铁,则滤渣为铁和铜;加入过量B,得到单质铜和氯化亚铁,说明B为稀盐酸,据此分析。
【详解】(1)操作①、②后均有固体和滤液,则说明①②操作为过滤;答案为:①②;
(2)由上述分析可知,物质A是铁单质,铁与铜离子发生置换反应,故反应的离子方程式为:;答案为:;
(3)由上述分析可知,物质B是HCl;HCl的作用是使铜和铁单质分离,同时生成氯化亚铁溶液,故答案为:HCl;除去粉中的;将铁转化成氯化亚铁;
(4)由上述分析可知,滤液是氯化亚铁溶液,二价铁离子被氯气氧化成三价铁离子,故反应的离子方程式为:;答案为:;
(5)检验三价铁离子,可以取待测液少许于试管中,滴加溶液,变红色,说明有三价铁离子存在,故答案为:取待测液少许于试管中,滴加溶液,变红色;
(6)物质A是铁单质,amol的铁单质由0价,最终转化为三氯化铁中的三价铁离子,共失去3amol的电子,得电子的物质为盐酸和氯气,题干要求计算至少消耗的量,故不考虑原溶液中的铜离子和铁离子,根据氢气的量,盐酸共得2bmol电子,则氯气得电子的物质的量为:(3a-2b)mol,故需要氯气的物质的量为:()mol;答案为:。
10.(23-24高一上·北京昌平·期末)硫酸渣是硫酸生产过程中产生的固体废料,主要化学成分有、、等。
I.研究人员可利用硫酸渣制备高纯度硫酸亚铁晶体,流程如下图所示:
已知:是难溶于水的酸性氧化物。
(1)操作1是 。
(2)步骤ii中涉及反应的离子方程式有 、 。
(3)步骤iii中的的作用是 。
(4)取少量高纯度晶体配成溶液, (操作和现象),证明该晶体中不含。
Ⅱ.研究人员还可利用硫酸渣与含氯废气(和HCl混合气)来制备絮凝剂聚合氯化铁,流程如下图所示:
已知:聚合氯化铁的一种形式为。
(5)写出以下物质中加点元素的化合价: , 。
(6)下列关于步骤iv中含氯废气作用的说法中,不正确的是 。
a.盐酸中作用是使FeO、溶解
b.氯气参与反应的离子方程式为
c.盐酸与氯气中的氯元素均转移到中
(7)补全步骤v中涉及到反应的化学方程式 。
。
【答案】(1)过滤
(2)
(3)防止蒸馏过程中被空气中的氧气氧化为
(4)加入KSCN溶液,无现象
(5) +4 +3
(6)bc
(7)
【分析】I.硫酸渣浆液加入过量稀硫酸进行酸浸时,有和与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁,不与稀硫酸反应,过滤得到沉淀二氧化硅和含有硫酸铁、硫酸亚铁的滤液1,向滤液1中加入过量铁粉将铁离子还原为亚铁离子,过滤除去过量的铁粉得到溶液,通入防止蒸馏过程中被空气中的氧气氧化为,经蒸发浓缩等步骤得到高纯度晶体;
Ⅱ.硫酸渣浆液中通入含氯废气,和稀盐酸反应生成和,和稀盐酸反应生成和,和反应生成,和稀盐酸不发生反应,经过滤除杂后,得到沉淀和滤液2,滤液2为溶液,蒸发浓缩得到溶液,加入溶液,可得聚合氯化铁。
【详解】(1)由分析可知,操作1为过滤操作;
(2)步骤ii中涉及反应有过量铁粉将铁离子还原亚铁离子以及铁粉和滤液中硫酸反应生成亚铁离子和氢气,故离子方程式有:和;
(3)由于易被空气中的氧气氧化为,所以步骤iii中的的作用是防止蒸馏过程中被空气中的氧气氧化为;
(4)可利用与KSCN溶液反应会生成血红色络合物原理来证明高纯度晶体溶液中是否含,所以操作为:加入KSCN溶液,无现象,则证明该晶体中不含;
(5)根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0,可得中元素的化合价为+4;中元素的化合价为+3;
(6)a.盐酸中作用是使、溶解生成和,故a正确;
b.和反应生成的离子方程式为:,故b错误;
c.从步骤v可知盐酸与氯气中的氯元素还转移到了氯化钠中,故c错误;
故选bc;
(7)根据元素守恒可得化学方程式为:。
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