内容正文:
专题08 工艺流程综合题
1.【答案】(1)、 (2)① 二氧化碳 ② 84% (3)和溶液均能与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaCO3,二者现象相同,无法区分 (4)① 试管中产生白色沉淀 ② (5)① 受热均匀、温度稳定且易控 ② 无明显现象或气泡逐渐消失 ③ 有白色沉淀生成 ④
2.【答案】(1)保护环境(或其他合理答案) (2)溶液中含有CuSO4或溶液中含有Cu2+ (3)① Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ② Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (4)① 过滤 ② 玻璃棒和漏斗 ③ FeSO4 (5)用磁铁将Fe吸出(或其他合理答案)
3.【答案】(1) (2)① ② (3) (4)高 (5)偏小 (6)d (7)① ② 11.2
4.【答案】(1)① ② (2)① ② ③ (3)① 蒸发浓缩 ② 过滤 (4)
5.【答案】(1)盐 (2) (3) (4)① 过滤 ② 漏斗、玻璃棒 (5)CO2 (6)取少量样品溶于水中,先加入足量稀HNO3,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,证明样品中含有NaCl
6.【答案】(1)① ① ② ② ③ ③ (2)① ② 71:2 (3)AB (4)取少量电解步骤结束后的液体,滴加足量的稀硝酸后再滴加AgNO3溶液,若能观察到有白色沉淀生成,说明存在Cl- (5) (6)5:3
7.【答案】(1)① ② ③ ④ B (2)① 烧杯、漏斗、玻璃棒 ② ABC ③ 加足量的稀硝酸至无气泡,再加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则含有NaCl
8.【答案】(1)① 增大反应接触面积,提高反应速率 ② (2)作为分解的催化剂,加速的分解 (3)、 (4) (5)取最后一次洗涤液,先加盐酸,再加入,无白色沉淀,则洗涤干净
9.【答案】(1)① ② S、Fe (2)取少量滤液于试管中,加入盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若产生白色沉淀则说明滤液中含有 (3)① 2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 ② > I->CuI (4)减少CuI溶解损失,并利用乙醇易挥发的特性便于快速干燥 (5)95.5%
10.【答案】(1)① ② (2)① 过滤 ② 玻璃漏斗、玻璃棒、烧杯 (3)① 浓硫酸 ② 排净装置中空气,防止空气中二氧化碳干扰实验 ③ EABCD ④
11.【答案】(1)① 过滤 ② (2)① ② 焰色试验 (3)作氮肥 (4)① NaCl、 ② 溶于水电离出能够自由移动的阴、阳离子 (5)ac (6)充分加热
12.【答案】(1)① 硫酸钡()和泥沙 ② 漏斗、烧杯 (2)① ② 、 (3)① ② ③ 蒸发结晶 (4)否(或不能),除杂过程中引入了和(或产品中氯化钠并非完全来自粗盐)
13.【答案】(1)① 、③ (2)CO2或NaCl (3)CD (4)和作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性 (5)① NaCl溶液 ② 产生白色沉淀,溶液由红色变为无色 (6)溶质质量分数相同的条件下,碳酸钠溶液的温度越高,pH越大,碱性越强
14.【答案】(1)Ca(ClO)2 (2)① 检验H2的纯度 ② 安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口有白雾产生 (3)① 10 ② 26.5 (4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O (5)2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
15.【答案】(1)-1 (2) (3) (4)反应掉“酸溶”后过量的硫酸、将Fe3+转化为Fe2+(或防止溶液中的Fe2+被空气氧化,任写两条) (5) (6)① 30.6 ② “还原”过程中加入了Fe粉(FeCO3中Fe元素不全是来自废催化剂,合理即可)
16.【答案】(1)① 过滤 ② 将炉渣粉碎,增大反应物间接触面积,提高反应速率 (2)① 15% ② 1300℃ ③ NaOH的沸点为1390℃,高于最佳共熔温度(1300℃),氢氧化钠沸腾挥发,氢氧化钠含量减少,使 含量升高 (3) (4)① MgO ② 冷却结晶 ③ 过滤 (5) (6)80%
17.【答案】(1) (2)还原性 (3)① ② 、 (4)① 还原剂 ② ③ 中处于价,具有强氧化性,可将氧化为
18.【答案】(1)① ② ③ 、 (2)① ② (3)蒸发结晶 (4)取少量晶体于试管中,加入适量的蒸馏水进行溶解,先滴加盐酸,无明显现象,再滴加溶液,若未产生白色沉淀,则说明不含,反之则有
19.【答案】(1)B (2)2mol (3)① 除去反应过程中过量的 ② BCD (4)室温下,氯酸钾在水中的溶解度明显小于其它晶体 (5)① 蒸发浓缩、冷却结晶 ② KCl、
20.【答案】(1) (2)适当提高硫酸浓度 (3)、 (4) (5)随着反应的进行,易与过多的形成可溶的,产率下降 (6)60 min后反应时间延长,CuCl被空气中的氧化,CuCl产率下降 (7)① 边搅拌边向溶液中滴加和混合溶液,至溶液蓝色褪去 ② 用乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
21.【答案】(1) (2)向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,待水流尽,重复2~3次 (3)向洗涤液中滴加BaCl₂溶液,若无白色沉淀产生,则洗净,反之未洗净 (4)① 蒸发浓缩 ② 冷却结晶 ③ 减少FeSO₄溶解损失,防止Fe²⁺被氧化
试卷第1页,共3页
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专题08 工艺流程综合题
1.(2025-2026高一上·广东揭阳·期中)碳酸钠和碳酸氢钠在化工生产和日常生活中的应用非常广泛。回答下列问题:
Ⅰ.侯德榜的“联合制碱法”将制碱技术提升至全新高度。该工艺以氯化钠为原料,用于制取纯碱,其主要流程如图所示(部分物质已省略)。
(1)“沉淀池”析出沉淀后过滤,滤液中主要离子有 。
(2)物质X可循环利用,其名称是 。实验室模拟实验并检验产品纯度:加热10.00 g的和混合物,一段时间后,质量减少了3.10 g且不再改变,则混合物中碳酸氢钠的质量分数为 。
Ⅱ.鉴别和。
查阅资料:碳酸钙难溶于水,碳酸氢钙可溶于水。
(3)甲同学提出可以用澄清石灰水鉴别和的溶液,乙同学认为该方案不可行,原因是 。
(4)丙同学认为可以用鉴别和,设计实验如下:
实验
现象
原因分析或离子方程式
ⅰ.取溶液于试管中,向试管中加入1 mL饱和溶液
与生成
ⅱ.取溶液于另一试管中,向试管中加入1 mL饱和溶液
试管中产生白色沉淀和少量气泡
反应的离子方程式:
根据实验现象和结论,用鉴别和,现象区别不明显,用鉴别和具有一定局限性。
(5)丁同学提出利用二者热稳定性的差异,设计如图实验装置进行实验(加热及夹持装置省略),将分别装有和的试管同时放入甘油浴加热(甘油沸点为290℃),试管A和试管B中均为饱和溶液。
①使用甘油浴进行加热的优点是 。
②实验刚开始时,可观察到试管A、B中均有气泡产生,一段时间后,将试管A和试管B中的现象填入下表。
试管编号
试管A
试管B
现象
③试管B中发生反应的化学方程式为 。
2.(2025-2026高一上·河北邯郸·期中)某同学设计了一种从含铜电缆的废料(主要成分为铜、塑料绝缘材料等)中回收铜的方案,其部分流程如图所示。
请回答下列问题:
(1)处理“灼烧”步骤中产生的废气的目的是 (任写1点)。
(2)“酸浸”后的溶液呈蓝色的原因是 。
(3)写出“置换”步骤中发生反应的化学方程式: 、 。
(4)“操作M”的名称为 ,该步骤需要使用的玻璃仪器有烧杯、 ;溶液a中的溶质为 (写化学式)。
(5)固体b的主要成分为Cu,还含有少量的Fe,请设计一种简单的实验方案将Cu和Fe分离: 。
3.(2025-2026高一上·河南新乡·期中)菠菜中含有比较丰富的铁元素,某研究小组设计如下实验方案测定其含量。
【铁元素的分离】
(1)在坩埚中将500 g菠菜高温灼烧,使之完全灰化。用足量的酸充分溶解,过滤(滤渣中不含铁元素),将滤液在100 mL容量瓶中定容,得到溶液A.则溶液A中铁元素的存在形式是、 。
【铁元素的测定】
研究小组提出如下三种测量方案。
ⅰ、沉淀法
取10 mL溶液A,向其中加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤沉淀、灼烧、称量。
(2)写出生成红褐色沉淀的方程式: 、 。
该方案误差较大。
ⅱ、比色法
取10 mL溶液A,实验流程如下所示。
(3)加入溶液的目的是 (用离子方程式表达)。
(4)溶液的颜色越深,光的透过能力越差,即透光率越小,含铁量越 (填“高”或“低”)。
(5)若不加入溶液,则测出菠菜中铁元素的含量 (填“偏大”或“偏小”)。
ⅲ、高锰酸钾滴定法(实验流程如图示)
(6)另取10 mL溶液A,向其中加入足量X,X可能是 (填字母)。
a.Na b.Mg c.Fe d.Cu
(7)写出酸性条件下,与反应的离子方程式: 。若恰好完全反应时,消耗 标准溶液10.00 mL,则500 g菠菜中铁元素的质量为 mg。
4.(2025-2026高一上·天津红桥·期中)根据下列“侯氏制碱法”工艺流程图回答:
(1)流程I是对粗盐水的提纯,其中加入试剂1的离子反应方程式为 ,试剂2为,目的是除去和 ;
(2)著名的“侯氏制碱法”第一步反应是向饱和氨化盐水中通入二氧化碳,该反应可表示为:有关物质的溶解度数据如下(g/100 g水):
NaCl
10℃
35.8
8.15
33.0
45℃
37.0
14.0
50.0
现在45℃时,向434 g饱和食盐水中通入适量氨气,再向其中通入二氧化碳后,按上述反应进行完全.试计算并回答下列问题。
①反应完全后45℃时析出的晶体的化学式是 。
②过滤除去晶体后再降温至10℃,此时析出的晶体是(填化学式) 和 。
(3)流程II过滤后得到的滤液中,为使充分沉淀析出并分离,根据NaCl和溶解度曲线,需采用的操作为 、冷却结晶、 、洗涤、干燥。
(4)由于灼烧不充分,产品纯碱中会混有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定产品纯碱中碳酸氢钠的质量分数,加热前产品纯碱的质量,加热后固体的质量为,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为(用、的代数式表示) 。
5.(2025-2026高一上·山东潍坊·期中)我国科学家侯德榜发明了联合制碱法,又称“侯氏制碱法”,对世界制碱工业做出了卓越贡献。“侯氏制碱法”的工艺流程如下。
回答下列问题:
(1)的物质类别是 (填“盐”、“碱”或“氧化物”)。
(2)“合成反应”中发生反应的化学方程式为 。
(3)粗盐水中含大量,“除杂”时依次加入过量的。加入的目的是 (用离子方程式说明)。
(4)“分离”操作的名称为 ,若在实验室中模拟该操作,用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(5)循环的物质是 (填化学式)。
(6)制得的纯碱可能含少量,检验是否含有该杂质的方法是 。
6.(2025-2026高一上·湖南郴州·期中)氯碱工业是最基本的化学工业之一,它的产品除应用于化学工业本身外,还广泛应用于其他工业中。氯碱工业部分工艺流程如图所示。
已知:粗盐中含有少量,,杂质离子;产品是漂白液的主要成分;产品是一种强酸。
请回答下列问题:
(1)精制时为了除去粗盐中的杂质离子,可以选择的试剂为:
: (填标号,下同);: ;: 。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
(2)写出电解时发生反应的离子方程式: ,标准状况下,气体和气体的密度之比为 。
(3)气体,可以在气体中安静地燃烧。关于物质的燃烧,下列说法正确的是 (填标号)。
A.燃烧一定伴有发光发热现象 B.燃烧一定是氧化还原反应 C.燃烧一定要有参与
(4)请设计实验检验电解步骤结束后的液体中是否存在(已知电解时产生的气体和气体从溶液中全部逸出): 。
(5)产品和产品严禁混合使用,原因是 (用化学方程式表示)。
(6)制取产品时易发生副反应生成。将气体通入强碱中充分反应,测得反应后的溶液中溶质只有,,,且。则该反应中被还原的和被氧化的的物质的量之比为 。
7.(2025-2026高一上·江苏徐州·期中)钠元素在自然界中以多种化合物的形式存在,钠及其化合物在生产和生活领域有着广泛的应用。
(1)、、是重要的化工原料,具有多种用途。
①可在呼吸面具和潜水艇中作为氧气的来源,请写出与反应的化学方程式 。
②将一定量的固体投入到含有下列离子的溶液中:、、、,反应完毕后,溶液中上述离子数目几乎不变的有 (填离子符号),上述离子中有一种离子数目明显减少,减少的原因是 (用离子方程式表示)。
③查阅资料知:在一定条件下可以转化为,亚硝酸钠外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂。误食会导致血红蛋白中的转化为而中毒,误食后可服用维生素解毒。下列分析不正确的是 (填序号)。
A.发生还原反应 B.是还原剂
C.维生素C具有还原性 D.还原性:维生素
(2)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的主要工艺流程如下图所示(部分物质已略去)。
①操作①需要的玻璃仪器有 。
②下列联合制碱法流程说法正确的是 (填字母)。
A.可以循环使用
B.副产物可用作肥料
C.溶液中一定含有、、
③该工艺制得的纯碱中往往会含有杂质,为检验杂质的存在,简单的检验方案是:取少量试样溶于水后, 。
8.(2025-2026高一上·江苏南通·期中)用软锰矿(主要成分为,含少量、、)制备高纯的工艺流程如图所示:
(1)“酸浸”后的溶液中的主要含有、、、、。
①“酸浸”时一般先将软锰矿进行粉碎,其目的是 。
②写出“酸浸”时和发生反应的离子方程式 。
(2)“氧化”过程中发现,使用的的物质的量远大于理论用量,原因是 。
(3)“除杂”过程是通过调节pH值,使杂质离子形成沉淀。滤渣的成分是 。
(4)“沉锰”时,发生反应的离子方程式为 。
(5)“沉锰”后过滤得到的需洗涤,判断已洗涤干净的实验方法是 。
9.(2025-2026高一上·山东烟台·期中)碘化亚铜()不溶于水和乙醇,在空气中相对稳定,广泛用作有机合成催化剂。以硫化铜矿(主要成分为、)为原料生产的工艺流程如下。
已知:微溶于水,易溶于乙醇,遇淀粉变蓝。
回答下列问题:
(1)参与反应的化学方程式为 ;“氧化酸浸”过程中被氧化的元素为 (填元素符号)。
(2)“滤液”中溶质主要成分为,检验的方法是 。
(3)向“合成”后的溶液中加入淀粉,溶液呈蓝色;向上述反应后的溶液中滴加溶液,蓝色又褪去。“合成”反应的离子方程式为 ;上述反应条件下,、、还原性由强到弱的顺序为 。
(4)“洗涤”时选择乙醇的目的是 。
(5)已知荧光强度比值与在一定浓度范围内的关系如图。取粗产品,经预处理,将其中元素全部转化为并定容至。取样测得荧光强度比值为,则产品中的纯度为 (已知:纯度=)。
10.(2025-2026高一上·山东烟台·期中)过碳酸钠()是一种新型氧系固态漂白剂。通过和制备的流程如下。
回答下列问题:
(1)工业上常用煅烧的方法得到,该反应的化学方程式为 ;可由与稀反应制得,该反应的离子方程式为 。
(2)“操作”名称为 ;完成此操作需要的玻璃仪器有 。
(3)用如图装置测定的化学式(不考虑过碳酸钠样品含有杂质)。
①装置Ⅱ中的试剂为 ;装置Ⅴ中试剂的作用为 。
②装置接口的连接顺序为 (用ABCDE字母表示)。
③若实验操作准确,装置Ⅲ增重,则的化学式为 。
11.(2025-2026高一上·河南洛阳·期中)我国化学家侯德榜将制取纯碱和合成氨联合起来,发明了联合制碱法,也称侯氏制碱法,为世界制碱工业做出了巨大贡献。实验室模拟联合制碱法的主要流程如图所示(部分物质已略去)。
回答下列问题
(1)操作①的名称为 。饱和NaCl溶液中通入两种气体后发生反应的化学方程式为 。
(2)固体溶于水的电离方程式为 。检验固体中金属阳离子的实验操作为 (填操作名称)。
(3)“联合制碱法”可得到副产品,其用途为 。
(4)流程图中的物质与纯碱、氯化铵属于同类物质,且都是电解质的是 (填化学式),其溶液能导电的原因是 。
(5)上述流程中发生的化学反应,不涉及的反应类型为 (填标号)。
a.置换反应 b.分解反应 c.氧化还原反应
(6)为测定和混合物中的质量分数,请补充实验方案:取m g混合物, ,得n g固体,计算得的质量分数为。
12.(2025-2026高一上·山东德州·期中)海水晒制的粗盐中除外,还含有、、以及泥沙等杂质,某兴趣小组设计了如下实验流程对粗盐进行精制。(已知:所用试剂为NaOH溶液、溶液、溶液和盐酸)
请回答:
(1)沉淀A为 ;操作用到玻璃仪器除玻璃棒外,还需要的是 。
(2)加入溶液发生反应的离子方程式为 ;加入试剂②后除去的金属阳离子为 。
(3)溶液C中加入试剂③涉及的离子方程式为 、 。操作b的名称是 。
(4)根据图中所给数据,能否计算出粗盐中氯化钠的质量分数,若能,请写出计算的表达式;若不能,请说明理由?(不考虑实验误差) 。
13.(2025-2026高一上·广东茂名·期中)纯碱是一种重要的化工原料,广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产。某化学兴趣小组对纯碱的制备、性质及用途等开展项目式学习。
任务一:了解纯碱的制备——“侯氏制碱法”
我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的主要过程如下图所示(部分物质已略去)。
(1)①~③所涉及的操作方法中,包含过滤的是 (填序号)。
(2)上述联合制碱法流程中可以循环使用的一种物质是 (填化学式)。
(3)下列试剂可以鉴别溶液和溶液的是______。
A.
B. NaOH溶液
C. 溶液
D. 稀盐酸
任务二:探究纯碱的性质——溶液是碱性
【查阅资料】①溶液呈碱性,是因为溶液中存在较多的。
②在水中全部解离出和。
③溶液呈中性,对溶液的酸碱性没有影响。
【提出猜想】
(4)猜想一:单独起作用,产生较多的,使溶液呈碱性。
猜想二:与作用,产生较多的,使溶液呈碱性。
猜想三: 。
【实验探究】
(5)填下表
实验操作
实验现象
实验结论
(1)向试管中加入一定量的蒸馏水,滴入2滴酚酞溶液
溶液无明显变化
猜想一不成立
(2)向试管中加入一定量的
溶液无明显变化
猜想二不成立
(3)①向试管中加入一定量的溶液,滴入2滴酚酞溶液②往①所得溶液中逐滴加入溶液至过量
①溶液由无色变红色②
猜想三成立
【解释与结论】
同学们和老师交流,得知和作用,产生较多的和另一种阴离子。
任务三:探究纯碱的用途——用于生产洗涤剂
【查阅资料】可用于生产洗涤剂。溶液呈碱性,可清洗油污,溶液碱性越强,去油污效果越好。
【实验探究】兴趣小组继续对影响溶液去油污效果的因素进行探究。用不同温度的水,配制溶质质量分数分别为、和的溶液,并测定溶液pH,记录数据如表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
溶质质量分数
溶液温度
20
40
60
20
50
60
20
40
70
溶液pH
10.90
11.18
11.26
11.08
11.27
11.30
11.22
11.46
11.50
【解释与结论】
(6)实验①、②、③对比,可得出的结论是 。
14.(2025-2026高一上·辽宁辽阳·期中)次氯酸盐具有漂白作用和消毒作用。一种生产次氯酸钠和次氯酸钙的工艺流程如图所示。
已知:气体X在常温常压下是一种黄绿色气体;20℃时氯化钠的溶解度为36 g。
请回答下列问题:
(1)漂白粉的有效成分为 (填化学式)。
(2)在空气中点燃H2,然后把导气管伸入盛有气体X的集气瓶中。
①点燃H2前需要进行的操作是 。
②H2在气体X中燃烧的实验现象是 。
(3)20℃时,2.21 kg饱和食盐水(不含未溶解的NaCl)中所含NaCl的物质的量为 mol,溶质的质量分数为 %(计算结果保留三位有效数字)。
(4)写出反应1的离子方程式: 。
(5)写出反应2的化学方程式: 。
15.(2025-2026高一上·山西大同·期中)氢化铝钠(NaAlH4)是有机合成中的一种重要还原剂。以废催化剂(成分为Al2O3、Fe2O3和少量其他杂质,杂质不参与反应)为原料制备NaAlH4和FeCO3的一种工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)NaAlH4中H元素的化合价为 。
(2)写出“浸取”步骤中发生反应的离子方程式: 。
(3)“转化1”生成NaAlH4和的化学方程式为 。
(4)“还原”时,加入足量铁粉的目的是 (写两条)。
(5)“转化2”反应的离子方程式为 。
(6)若实验室用100g废催化剂模拟上述流程,忽略流程中的各种损失,最终得到32.4g NaAlH4和81.2g FeCO3,则废催化剂中Al2O3的质量分数为 %,不能根据得到的FeCO3的质量计算出废催化剂中Fe2O3的质量分数,原因是 。
16.(2025-2026高一上·广东揭阳·期中)一种从高钛型炉渣(主要含、、、)中回收钛白粉(),再利用碳热合成法制备TiN多孔陶瓷材料,并制备4A分子筛的工艺流程如下:
已知:①NaOH的熔点为328℃,沸点为1390℃;
②4A分子筛是一种碱金属硅铝酸盐,化学式是。
回答下列问题:
(1)“操作Ⅰ”的名称是 。高钛型炉渣“高温共熔”前需要研磨的目的是 。
(2)“高温共熔”时残渣中转化为,残渣中含量与共熔温度和NaOH加入量的关系如图,则该步骤的最佳NaOH加入量为 ,最佳共熔温度为 。高于最佳共熔温度,残渣中含量升高的原因是 。
(3)“沉降结晶”时析出晶体,离子方程式为 。
(4)滤渣Ⅰ的主要成分是 ,滤渣Ⅰ经过一系列操作可得到,“一系列操作”主要包括加入足量盐酸,然后经过蒸发浓缩、 、 、洗涤。
(5)滤渣煅烧脱水之后与足量炭黑压块烘干置于1600℃下烧结,制备多孔TiN陶瓷,写出“高温烧结”的化学方程式: 。
(6)实验室模拟“高温烧结”过程:取脱水后的固体80g,与足量炭粉混合,在气氛中高温反应,最终得到TiN 49.6g,该反应产率是 。
17.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)工业废水中常含有剧毒的重铬酸根离子(),需处理达标后方可排放。绿矾()因其成本低、效果好,被广泛用于处理含铬酸性废水。回答下列问题:
(1)中的化合价为 。
(2)处理含铬废水过程中体现出绿矾的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)检测发现,经绿矾处理后的酸性废水中含有较多的、,据此推测绿矾处理含铬酸性废水的反应的离子方程式为 。进一步加碱调控溶液使、沉淀,沉淀的主要成分为 (填化学式)。
(4)查阅资料发现,高铁酸钾(,其中元素为价)是新型绿色水处理剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钾的一种工艺流程如下图所示(部分步骤已略去)。
已知:在碱性溶液中的溶解度:
①过程Ⅱ为碱性条件下制备,该过程中是 (填“氧化剂”或“还原剂”)。
②过程Ⅲ中,发生反应的化学方程式为 。
③可将氨氮废水中的转化为除去。从价态角度分析,能处理氨氮废水的原因是 。
18.(2025-2026高一上·福建宁德·期中)某化学兴趣小组欲从粗盐(主要成分是NaCl,还含有、、及泥沙等杂质)中提纯NaCl,并探究相关问题。
(1)粗盐提纯初步操作
将粗盐溶解后,先向溶液中加入过量的溶液,目的是除去 (填离子符号);再加入过量的NaOH溶液,发生反应的离子方程式为 ;然后加入过量的溶液,除去 (填离子符号)。
(2)过滤与酸化处理
将上述操作后的混合物进行过滤,除去不溶性杂质(包括泥沙和生成的沉淀)。向滤液中加入适量的稀盐酸,发生反应的离子方程式为 和 ,直至溶液呈中性。
(3)获得氯化钠晶体
除杂后的溶液通过 (填实验操作方法)得到较纯净的氯化钠晶体。
(4)拓展探究
兴趣小组为验证提纯效果,需设计实验检测晶体中是否残留有可溶性杂质。请你帮忙设计一个包含实验步骤、现象及结论的实验方案: 。
19.(2025-2026高一上·江苏镇江·期中)以电石渣[主要成分为和]为原料制备的流程如下:
已知:①易溶于水和乙醇。②可溶于水和碱溶液,难溶于乙醇,其固体在高温下易分解。③氯化过程装置如图-1所示,相关物质的溶解度随温度变化如图-2所示。
(1)提高转化为的转化率的可行措施有 (填序号)。
A.适当加快通入速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使完全溶解
(2)氯化过程中生成的总反应:,以上反应,每消耗,转移电子的物质的量为 。
(3)如图-1烧杯中过量溶液的作用是 ,反应后的溶液 (填字母)。
A.呈酸性 B.呈碱性 C.有氧化性 D.有漂白性
(4)向滤液中加入稍过量固体可将转化为的原因是 。
(5)从转化后的滤液中获得晶体操作为 、过滤、用乙醇洗涤、干燥。所得晶体中混有的杂质可能为 (填化学式)。
20.(2025-2026高一上·江苏镇江·期中)以低品位铜矿(主要成分为CuS、和铁的氧化物等)为原料制备氯化亚铜(CuCl)步骤如下:
已知:为白色晶体,微溶于水,难溶于乙醇,在潮湿的空气中易被氧化,易与形成可溶的。
Ⅰ.氧化浸取。铜元素全部转化为,铁元素全部转化为,锰元素转化为。
(1)CuS参加反应生成单质S的化学方程式为 。
(2)为提高铜元素的浸出率,从改变反应物浓度的角度,可以 。
Ⅱ.除铁、锰
(3)依次用氨水沉铁、用氨水-混合溶液沉锰。向除去铁元素后的溶液中滴加氨水-混合溶液,反应至充分转化为沉淀,过滤,所得滤渣的主要成分为和 (写化学式)。
Ⅲ.还原。溶液、NaCl溶液和溶液反应生成沉淀。
(4)还原过程中氧化剂为 (写化学式)。
(5)如图所示,已知,和其他条件相同时,后,随着的增大产率降低的原因是 。
(6)如图所示,其他条件相同时,60min后CuCl产率随反应时间延长而降低的原因是 。
Ⅳ.用硫酸铜溶液制备高纯CuCl
(7)补充完整实验方案:取一定体积溶液于烧杯中, ,过滤, 得高纯产品。(实验中必须使用的试剂和设备:和混合溶液,乙醇,真空干燥箱)
21.(2025-2026高一上·江苏常州·期中)一种利用废铜渣(主要成分,及少量、等杂质)制备铜单质的流程如下:
已知:转化后的化学反应方程式为。
(1)酸浸过程,得到的滤渣为 。
(2)沉铁过程,得到的氢氧化铁洗涤之后重复利用。洗涤沉淀的方法是 。(洗涤剂:蒸馏水)
(3)“转化”后检验是否洗涤干净的方法:取最后一次洗涤液, (填写实验操作与现象),则证明洗涤干净。
(4)可以利用得到的氢氧化铁制备。
已知:易溶于水,不溶于乙醇,在空气中极易被氧化;加热至70~73℃失去3分子水,至80~123℃失去6分子水,至156℃以上转变成碱式硫酸铁。
系列操作之后,得到溶液,溶液在氮气环境中 、 、过滤,醇洗,干燥得到晶体。用乙醇洗涤晶体而不选用蒸馏水的原因是 。(已知晶体的溶解度如图所示)
试卷第1页,共3页
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专题08 工艺流程综合题
1.(2025-2026高一上·广东揭阳·期中)碳酸钠和碳酸氢钠在化工生产和日常生活中的应用非常广泛。回答下列问题:
Ⅰ.侯德榜的“联合制碱法”将制碱技术提升至全新高度。该工艺以氯化钠为原料,用于制取纯碱,其主要流程如图所示(部分物质已省略)。
(1)“沉淀池”析出沉淀后过滤,滤液中主要离子有 。
(2)物质X可循环利用,其名称是 。实验室模拟实验并检验产品纯度:加热10.00 g的和混合物,一段时间后,质量减少了3.10 g且不再改变,则混合物中碳酸氢钠的质量分数为 。
Ⅱ.鉴别和。
查阅资料:碳酸钙难溶于水,碳酸氢钙可溶于水。
(3)甲同学提出可以用澄清石灰水鉴别和的溶液,乙同学认为该方案不可行,原因是 。
(4)丙同学认为可以用鉴别和,设计实验如下:
实验
现象
原因分析或离子方程式
ⅰ.取溶液于试管中,向试管中加入1 mL饱和溶液
与生成
ⅱ.取溶液于另一试管中,向试管中加入1 mL饱和溶液
试管中产生白色沉淀和少量气泡
反应的离子方程式:
根据实验现象和结论,用鉴别和,现象区别不明显,用鉴别和具有一定局限性。
(5)丁同学提出利用二者热稳定性的差异,设计如图实验装置进行实验(加热及夹持装置省略),将分别装有和的试管同时放入甘油浴加热(甘油沸点为290℃),试管A和试管B中均为饱和溶液。
①使用甘油浴进行加热的优点是 。
②实验刚开始时,可观察到试管A、B中均有气泡产生,一段时间后,将试管A和试管B中的现象填入下表。
试管编号
试管A
试管B
现象
③试管B中发生反应的化学方程式为 。
【答案】(1)、 (2)① 二氧化碳 ② 84% (3)和溶液均能与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaCO3,二者现象相同,无法区分 (4)① 试管中产生白色沉淀 ② (5)① 受热均匀、温度稳定且易控 ② 无明显现象或气泡逐渐消失 ③ 有白色沉淀生成 ④
【解析】(1)侯氏制碱法中,沉淀池内发生反应析出沉淀后,滤液的主要溶质是,因此主要离子为、;
(2)煅烧炉中分解生成、CO2和H2O,其反应的方程式为 ,因此物质X是CO2;
设混合物中的质量为x,根据反应的质量差计算: ,由,解得x=8.4 g,则混合物中的质量分数为;
(3)和溶液均能与澄清石灰水反应生成白色沉淀CaCO3,;,二者现象相同,无法区分;
(4)钙离子和碳酸根离子反应生成白色沉淀碳酸钙;根据现象可写出其反应的离子方程式为;
(5)甘油作为热浴介质,能使试管均匀受热,避免局部温度过高,甘油沸点较高(290℃),可提供较高且稳定的加热温度,便于实验条件的控制;
试管A连接的是固体,热稳定性强,加热不分解,初始气泡是装置内空气受热排出,后续无反应,因此无明显变化;
试管B连接的是固体,受热分解 ,通入饱和液中,与、H2O反应生成溶解度更小的,因此析出白色沉淀,其反应的化学方程式为。
2.(2025-2026高一上·河北邯郸·期中)某同学设计了一种从含铜电缆的废料(主要成分为铜、塑料绝缘材料等)中回收铜的方案,其部分流程如图所示。
请回答下列问题:
(1)处理“灼烧”步骤中产生的废气的目的是 (任写1点)。
(2)“酸浸”后的溶液呈蓝色的原因是 。
(3)写出“置换”步骤中发生反应的化学方程式: 、 。
(4)“操作M”的名称为 ,该步骤需要使用的玻璃仪器有烧杯、 ;溶液a中的溶质为 (写化学式)。
(5)固体b的主要成分为Cu,还含有少量的Fe,请设计一种简单的实验方案将Cu和Fe分离: 。
【答案】(1)保护环境(或其他合理答案) (2)溶液中含有CuSO4或溶液中含有Cu2+ (3)① Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ② Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (4)① 过滤 ② 玻璃棒和漏斗 ③ FeSO4 (5)用磁铁将Fe吸出(或其他合理答案)
【解析】含铜电缆的废料(主要成分为铜、塑料绝缘材料等),铜在空气中灼烧生成氧化铜,氧化铜和足量稀硫酸反应生成硫酸铜和水,加入过量铁粉,铁和过量的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,又和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,过滤得到铜、少量铁和硫酸亚铁溶液,以此分析解答。
(1)塑料绝缘材料灼烧会产生有毒气体,处理“灼烧”步骤中产生的废气的目的是保护环境。
(2)由分析可知,“酸浸”后的溶液中含有CuSO4(或溶液中含有Cu2+),所以溶液呈蓝色。
(3)由分析可知,“置换”步骤中铁和过量的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,化学方程式为:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,且铁也会和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,化学方程式为:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(4)由分析可知,“操作M”的名称为过滤,该步骤需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗;溶液a中的溶质为FeSO4。
(5)固体b的主要成分为Cu,还含有少量的Fe,Fe单质具有磁性,Cu单质没有,要将Cu和Fe分离,可以用磁铁将Fe吸出。
3.(2025-2026高一上·河南新乡·期中)菠菜中含有比较丰富的铁元素,某研究小组设计如下实验方案测定其含量。
【铁元素的分离】
(1)在坩埚中将500 g菠菜高温灼烧,使之完全灰化。用足量的酸充分溶解,过滤(滤渣中不含铁元素),将滤液在100 mL容量瓶中定容,得到溶液A.则溶液A中铁元素的存在形式是、 。
【铁元素的测定】
研究小组提出如下三种测量方案。
ⅰ、沉淀法
取10 mL溶液A,向其中加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤沉淀、灼烧、称量。
(2)写出生成红褐色沉淀的方程式: 、 。
该方案误差较大。
ⅱ、比色法
取10 mL溶液A,实验流程如下所示。
(3)加入溶液的目的是 (用离子方程式表达)。
(4)溶液的颜色越深,光的透过能力越差,即透光率越小,含铁量越 (填“高”或“低”)。
(5)若不加入溶液,则测出菠菜中铁元素的含量 (填“偏大”或“偏小”)。
ⅲ、高锰酸钾滴定法(实验流程如图示)
(6)另取10 mL溶液A,向其中加入足量X,X可能是 (填字母)。
a.Na b.Mg c.Fe d.Cu
(7)写出酸性条件下,与反应的离子方程式: 。若恰好完全反应时,消耗 标准溶液10.00 mL,则500 g菠菜中铁元素的质量为 mg。
【答案】(1) (2)① ② (3) (4)高 (5)偏小 (6)d (7)① ② 11.2
【解析】菠菜中铁元素的存在形式是、,可以采用不同方法测定。一种方法是向其中加入足量NaOH溶液,反应产生沉淀;与足量NaOH溶液反应先产生沉淀,会被氧化生成沉淀,然后灼烧沉淀分解产生,根据反应产生的进行计算;第二种方法是采用比色法,先用溶液将氧化为,然后向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,使溶液显红色,检测其透光率,再根据数据进行处理;第三种方法是向溶液中加入足量Cu,使反应转化为,再用酸性标准溶液滴定,根据反应消耗标准溶液的体积,结合电子守恒计算的物质的量,进而可得Fe元素的含量;
(1)根据分析,溶液A中铁元素的存在形式是、;
(2)溶液A中含有的与反应产生,红褐色沉淀,离子方程式为;
溶液中含有的先与反应产生,白色沉淀,发生反应,不稳定,会被氧化为红褐色的,反应的方程式为;
(3)具有还原性,在酸性条件下会被氧化为,被还原为水,该反应的离子方程式为;
(4)溶液的颜色越深,光的透过能力越差,即透光率越小,含铁量越高;
(5)由于不能与KSCN溶液反应使溶液变红色,因此若不加溶液,就不能完全转化为,使得溶液的颜色变浅,导致测出菠菜中铁元素的含量偏小;
(6)具有还原性,会被酸性溶液氧化为,而不能被酸性溶液氧化,因此要测定菠菜中Fe元素的含量,应该先将溶液中还原为,同时不能引入新的Fe元素,也不能降低溶液中Fe的含量。Na与水反应产生碱(NaOH),与、分别结合形成沉淀),以及Mg具有强的还原性(可以将铁元素置换出来),均会导致溶液中Fe元素含量减少,因此会影响Fe元素的测定;与会发生反应,导致溶液中铁元素增加;而Cu与会发生反应,又不影响Fe元素的含量,故合理选项是d;
(7)酸性溶液与发生氧化还原反应,该反应的离子方程式为;根据氧化还原反应中电子得失数目相等可知,与反应的物质的量关系为:,则500g菠菜中含有铁元素的物质的量,故该500 g菠菜中含有铁元素的质量为。
4.(2025-2026高一上·天津红桥·期中)根据下列“侯氏制碱法”工艺流程图回答:
(1)流程I是对粗盐水的提纯,其中加入试剂1的离子反应方程式为 ,试剂2为,目的是除去和 ;
(2)著名的“侯氏制碱法”第一步反应是向饱和氨化盐水中通入二氧化碳,该反应可表示为:有关物质的溶解度数据如下(g/100 g水):
NaCl
10℃
35.8
8.15
33.0
45℃
37.0
14.0
50.0
现在45℃时,向434 g饱和食盐水中通入适量氨气,再向其中通入二氧化碳后,按上述反应进行完全.试计算并回答下列问题。
①反应完全后45℃时析出的晶体的化学式是 。
②过滤除去晶体后再降温至10℃,此时析出的晶体是(填化学式) 和 。
(3)流程II过滤后得到的滤液中,为使充分沉淀析出并分离,根据NaCl和溶解度曲线,需采用的操作为 、冷却结晶、 、洗涤、干燥。
(4)由于灼烧不充分,产品纯碱中会混有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定产品纯碱中碳酸氢钠的质量分数,加热前产品纯碱的质量,加热后固体的质量为,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为(用、的代数式表示) 。
【答案】(1)① ② (2)① ② ③ (3)① 蒸发浓缩 ② 过滤 (4)
【解析】粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、,要除去这些杂质,所选试剂分别是碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液和氯化钡溶液,Na₂CO₃溶液在BaCl₂溶液之后加入,其作用除了除去Ca2+外,还要除去过量的,则试剂1、试剂2依次为BaCl2、Na2CO3;然后过滤,滤液主要成分为NaCl溶液,滤渣为CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2;往食盐水中先通氨气、后通二氧化碳,得到NaHCO3沉淀和氯化铵,煅烧过滤所得的NaHCO3,利用碳酸氢钠的热不稳定性,经煅烧分解从而获得纯碱;
(1)流程I是对粗盐水的提纯,其中加入试剂1 BaCl2会与硫酸根离子反应生成硫酸钡,反应的离子反应方程式为;试剂2为,目的是除去和过量的;
(2)①45℃时,NaHCO3溶解度为14.0 g/100 g水,434 g饱和食盐水最多溶解NaCl的质量,则水的质量为434g-117.21g=316.79g,根据质量守恒理论上可生成NaHCO3的质量:;而316.79g水形成的饱和NaHCO3溶液中溶质的质量为,生成的NaHCO3(168.30 g)远大于溶解度,故析出NaHCO3;质量为168.30g-44.36g=123.94g;
② 降温至10℃时,溶解度变化: NaHCO3:8.15 g/100g水,316.79g水中最多溶解,析出NaHCO3:38.90g-25.82g13.08g;NH4Cl:33.0 g/100 g水,316.79 g水中最多溶解,45℃时NH4Cl溶质,析出NH4Cl:158.4g-104.54g53.86g。总析出晶体质量:13.08g+53.86g66.94g,且晶体为NaHCO3和NH4Cl的混合物;
(3)要使NH4Cl沉淀充分析出并分离,需结合NaCl和NH4Cl的溶解度曲线分析:NH4Cl的溶解度随温度升高显著增大,而NaCl的溶解度随温度变化较小。首先进行蒸发浓缩,可减少溶剂,使溶液接近饱和;随后冷却结晶,由于NH4Cl溶解度随温度降低明显减小,会大量析出晶体,而NaCl溶解度变化小不易析出。通过蒸发浓缩、冷却结晶操作,能使NH4Cl充分沉淀,之后再进行过滤、洗涤、干燥即可分离;答案为蒸发浓缩;过滤;
(4)加热Na2CO3,NaHCO3的混合物,发生分解反应:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,加热前产品纯碱的质量m1g,加热后固体质量为m2g,则分解产生CO2,H2O的质量为(m1-m2)g。根据反应方程式可知:每有284份NaHCO3发生分解反应,产生CO2,H2O的质量和为62,现在反应后减少质量为(m1- m2)g,则纯碱样品中含有NaHCO3的质量为 m(NaHCO3)=,则纯碱样品中 NaHCO3的质量分数为:
=。
5.(2025-2026高一上·山东潍坊·期中)我国科学家侯德榜发明了联合制碱法,又称“侯氏制碱法”,对世界制碱工业做出了卓越贡献。“侯氏制碱法”的工艺流程如下。
回答下列问题:
(1)的物质类别是 (填“盐”、“碱”或“氧化物”)。
(2)“合成反应”中发生反应的化学方程式为 。
(3)粗盐水中含大量,“除杂”时依次加入过量的。加入的目的是 (用离子方程式说明)。
(4)“分离”操作的名称为 ,若在实验室中模拟该操作,用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(5)循环的物质是 (填化学式)。
(6)制得的纯碱可能含少量,检验是否含有该杂质的方法是 。
【答案】(1)盐 (2) (3) (4)① 过滤 ② 漏斗、玻璃棒 (5)CO2 (6)取少量样品溶于水中,先加入足量稀HNO3,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,证明样品中含有NaCl
【解析】在粗盐水中加入试剂除去杂质离子,得到氯化钠,制成饱和食盐水,通入氨气氨化,再通入二氧化碳碳酸化,分离得到碳酸氢钠晶体,煅烧得到碳酸钠、二氧化碳和水。
(1)是由钠离子和碳酸根离子组成的化合物,属于盐类;
(2)这是侯氏制碱法的核心反应,氨气先溶于水形成氨水,再与二氧化碳反应生成碳酸铵,然后与氯化钠发生复分解反应,生成碳酸氢钠和氯化铵,方程式为;
(3)明确粗盐水除杂的先后顺序及各试剂作用,前序步骤加入过量除去,但是引入了,需除去过量的和原溶液中的,故离子方程式为;
(4)从反应混合物中分离晶体,使用过滤操作;需要的玻璃仪器包括烧杯、漏斗、玻璃棒;
(5)在侯氏制碱法中,二氧化碳是核心反应物之一,为了降低成本和提高效率,可以循环使用,在加热分解生成时,会释放出气体(反应为),这部分可收集并重新通入反应系统中,这体现了绿色化学理念,减少废物排放;
(6)纯碱中含有,与生成白色沉淀,影响的检验,需先加足量稀,除去,再加入溶液,若产生白色沉淀,证明含。
6.(2025-2026高一上·湖南郴州·期中)氯碱工业是最基本的化学工业之一,它的产品除应用于化学工业本身外,还广泛应用于其他工业中。氯碱工业部分工艺流程如图所示。
已知:粗盐中含有少量,,杂质离子;产品是漂白液的主要成分;产品是一种强酸。
请回答下列问题:
(1)精制时为了除去粗盐中的杂质离子,可以选择的试剂为:
: (填标号,下同);: ;: 。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
(2)写出电解时发生反应的离子方程式: ,标准状况下,气体和气体的密度之比为 。
(3)气体,可以在气体中安静地燃烧。关于物质的燃烧,下列说法正确的是 (填标号)。
A.燃烧一定伴有发光发热现象 B.燃烧一定是氧化还原反应 C.燃烧一定要有参与
(4)请设计实验检验电解步骤结束后的液体中是否存在(已知电解时产生的气体和气体从溶液中全部逸出): 。
(5)产品和产品严禁混合使用,原因是 (用化学方程式表示)。
(6)制取产品时易发生副反应生成。将气体通入强碱中充分反应,测得反应后的溶液中溶质只有,,,且。则该反应中被还原的和被氧化的的物质的量之比为 。
【答案】(1)① ① ② ② ③ ③ (2)① ② 71:2 (3)AB (4)取少量电解步骤结束后的液体,滴加足量的稀硝酸后再滴加AgNO3溶液,若能观察到有白色沉淀生成,说明存在Cl- (5) (6)5:3
【解析】海水晒盐得到粗盐和母液,粗盐精制得到精盐,制成氯化钠饱和溶液,电解饱和食盐水生成气体X为氯气、气体Y为氢气和强碱Z为氢氧化钠,氯气和氢氧化钠溶液反应得到产品A为漂白液、有效成分为次氯酸钠,氢气和氯气反应反应得到产品B为氯化氢。
(1)除杂时要注意不能引入新的杂质,可以加入①将Ca2+转化为CaCO3沉淀除去,加入②将转化为Mg(OH)2沉淀,加入③将转化为BaSO4沉淀除去。
(2)由分析可知,电解NaCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为: ,标准状况下,气体X(Cl2)和气体Y(H2)的密度之比为摩尔质量之比71:2。
(3)由分析可知,气体X为Cl2,气体Y为H2,燃烧一定伴有发光发热现象且一定是氧化还原反应,H2可以在Cl2中燃烧,说明燃烧不一定要有O2参与,故选AB。
(4)检验Cl-的方法为:取少量电解步骤结束后的液体,滴加足量的稀硝酸后再滴加AgNO3溶液,若能观察到有白色沉淀生成,说明存在Cl-。
(5)由分析可知A含NaClO,B为HCl,二者严禁混合使用,原因是NaClO和HCl反应生成NaCl和Cl2,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为:。
(6)将气体Cl2通入强碱NaOH溶液中充分反应,测得反应后的溶液中溶质只有,,,该反应中Cl元素由0价下降到-1价,又由0价上升到+1价和+5价,且,根据得失电子守恒和原子守恒配平Cl2和NaOH反应的化学方程式为:,每消耗 8 mol Cl2,有5mol Cl2被还原,3 mol Cl2被氧化,被还原的Cl2和被氧化的Cl2的物质的量之比为5:3。
7.(2025-2026高一上·江苏徐州·期中)钠元素在自然界中以多种化合物的形式存在,钠及其化合物在生产和生活领域有着广泛的应用。
(1)、、是重要的化工原料,具有多种用途。
①可在呼吸面具和潜水艇中作为氧气的来源,请写出与反应的化学方程式 。
②将一定量的固体投入到含有下列离子的溶液中:、、、,反应完毕后,溶液中上述离子数目几乎不变的有 (填离子符号),上述离子中有一种离子数目明显减少,减少的原因是 (用离子方程式表示)。
③查阅资料知:在一定条件下可以转化为,亚硝酸钠外观酷似食盐且有咸味,是一种常用的发色剂和防腐剂。误食会导致血红蛋白中的转化为而中毒,误食后可服用维生素解毒。下列分析不正确的是 (填序号)。
A.发生还原反应 B.是还原剂
C.维生素C具有还原性 D.还原性:维生素
(2)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的主要工艺流程如下图所示(部分物质已略去)。
①操作①需要的玻璃仪器有 。
②下列联合制碱法流程说法正确的是 (填字母)。
A.可以循环使用
B.副产物可用作肥料
C.溶液中一定含有、、
③该工艺制得的纯碱中往往会含有杂质,为检验杂质的存在,简单的检验方案是:取少量试样溶于水后, 。
【答案】(1)① ② ③ ④ B (2)① 烧杯、漏斗、玻璃棒 ② ABC ③ 加足量的稀硝酸至无气泡,再加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则含有NaCl
【解析】饱和氯化钠溶液中先通入氨气,使溶液呈碱性,再通入二氧化碳气体,生成碳酸氢钠,由于碳酸氢钠在水中溶解度较小,部分以固体形式析出,过滤后得碳酸氢钠固体和含碳酸氢钠滤液;碳酸氢钠固体受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳;母液中通入氨气生成副产物氯化铵,据此分析;
(1)①Na2O2与H2O反应,生成NaOH和O2,化学方程式为:;
②Na2O2固体投入到溶液中发生,产物NaOH与反应,发生,所以溶液中 、、数目都因此变化,只有未变,上述离子中数目明显减少,减少的原因是发生反应;
③A.反应过程Fe元素化合价升高,亚铁离子为还原剂,NaNO2为氧化剂,则NaNO2被还原,发生还原反应,A正确;
B.反应过程Fe元素化合价升高,亚铁离子为还原剂,NaNO2为氧化剂,B错误;
C.NaNO2为氧化剂,则维生素C具有还原性,C正确;
D.根据氧化剂先和还原性强的物质发生反应,还原性:维生素C>Fe2+,D正确;
故选B;
(2)① 由分析知,操作① 为过滤,需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
②A.开始通入二氧化碳反应,最后碳酸氢钠受热分解生成的CO2可循环使用,A正确;
B.副产物NH4Cl是氮肥,可用作植物生长所需的肥料,B正确;
C.溶液B中主要是氯化钠、氯化铵饱和溶液,一定含有、、,C正确;
故答案为:ABC;
③ 该工艺制得的纯碱中往往会含有杂质NaCl,可以用硝酸酸化的硝酸银检验氯离子,简单的检验方案是:取少量试样溶于水后,加足量的稀硝酸至无气泡,再加硝酸银,产生白色沉淀,则含有NaCl。
8.(2025-2026高一上·江苏南通·期中)用软锰矿(主要成分为,含少量、、)制备高纯的工艺流程如图所示:
(1)“酸浸”后的溶液中的主要含有、、、、。
①“酸浸”时一般先将软锰矿进行粉碎,其目的是 。
②写出“酸浸”时和发生反应的离子方程式 。
(2)“氧化”过程中发现,使用的的物质的量远大于理论用量,原因是 。
(3)“除杂”过程是通过调节pH值,使杂质离子形成沉淀。滤渣的成分是 。
(4)“沉锰”时,发生反应的离子方程式为 。
(5)“沉锰”后过滤得到的需洗涤,判断已洗涤干净的实验方法是 。
【答案】(1)① 增大反应接触面积,提高反应速率 ② (2)作为分解的催化剂,加速的分解 (3)、 (4) (5)取最后一次洗涤液,先加盐酸,再加入,无白色沉淀,则洗涤干净
【解析】软锰矿(主要成分为MnO2,含少量FeO、Fe2O3、Al2O3),加稀硫酸酸浸,金属氧化物转化为金属阳离子,二氧化锰被二氧化硫还原为Mn2+,加入过氧化氢将二价铁氧化为三价,调节pH,使铁、铝生成氢氧化物沉淀除去,过滤,滤液中的Mn2+与碳酸氢根反应生成碳酸锰和二氧化碳;据此作答。
(1)将软锰矿进行粉碎,可以增大固液反应物接触面积,提高反应速率;依据分析,二氧化锰被二氧化硫还原为Mn2+,二氧化硫变为硫酸根,则离子方程式为:;
(2)过氧化氢将二价铁氧化为三价铁,产生的Fe3+会催化过氧化氢分解生成水与氧气,导致使用的H2O2的物质的量远大于理论用量;
(3)依据分析,滤渣的成分为:;
(4)“沉锰”时,Mn2+与碳酸氢根反应生成碳酸锰和二氧化碳,则离子方程式为:;
(5)“沉锰”后的滤液中有硫酸根,则判断MnCO3已洗涤干净的实验方法是,检验最后一次洗涤液中是否有硫酸根,若无,则沉淀洗涤干净;具体操作为:取最后一次洗涤液,先加盐酸,再加入BaCl2,无白色沉淀,则洗涤干净。
9.(2025-2026高一上·山东烟台·期中)碘化亚铜()不溶于水和乙醇,在空气中相对稳定,广泛用作有机合成催化剂。以硫化铜矿(主要成分为、)为原料生产的工艺流程如下。
已知:微溶于水,易溶于乙醇,遇淀粉变蓝。
回答下列问题:
(1)参与反应的化学方程式为 ;“氧化酸浸”过程中被氧化的元素为 (填元素符号)。
(2)“滤液”中溶质主要成分为,检验的方法是 。
(3)向“合成”后的溶液中加入淀粉,溶液呈蓝色;向上述反应后的溶液中滴加溶液,蓝色又褪去。“合成”反应的离子方程式为 ;上述反应条件下,、、还原性由强到弱的顺序为 。
(4)“洗涤”时选择乙醇的目的是 。
(5)已知荧光强度比值与在一定浓度范围内的关系如图。取粗产品,经预处理,将其中元素全部转化为并定容至。取样测得荧光强度比值为,则产品中的纯度为 (已知:纯度=)。
【答案】(1)① ② S、Fe (2)取少量滤液于试管中,加入盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若产生白色沉淀则说明滤液中含有 (3)① 2Cu2++4I-=2CuI↓+I2 ② > I->CuI (4)减少CuI溶解损失,并利用乙醇易挥发的特性便于快速干燥 (5)95.5%
【解析】硫化铜矿(主要成分为、)为原料,加入稀硫酸、双氧水氧化酸浸得到硫单质和滤液,滤液中加入氧化铜作用后除铁得到氢氧化铁沉淀和滤液,滤液再加入氢氧化钠沉铜得到氢氧化铜沉淀,沉淀加入稀硫酸酸溶得到硫酸铜溶液,加入KI合成,过滤、加入乙醇洗涤、干燥得到粗品;
(1)与双氧水、硫酸反应生成硫酸铜、硫和水,参与反应的化学方程式为;“氧化酸浸”过程中中硫元素由-2价升为0价,被氧化的元素为S,此过程中FeS与双氧水、硫酸反应生成硫酸铁、硫和水,FeS中Fe元素由+2价升至+3价、硫元素由-2价升为0价,被氧化的元素为Fe、S;
(2)“滤液”中溶质主要成分为,检验的方法是取少量滤液于试管中,加入盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若产生白色沉淀则说明滤液中含有;
(3)合成反应中,I-被Cu2+氧化为I2,自身还原为CuI,反应为2Cu2++4I-=2CuI↓+I2,I2遇淀粉变蓝,说明还原性I->CuI;
加入后蓝色褪去,说明还原I2为I-,还原性> I-;故答案为2Cu2++4I-=2CuI↓+I2;> I->CuI;
(4)“洗涤”时选择乙醇的目的是减少CuI溶解损失,并利用乙醇易挥发的特性便于快速干燥;
(5)取样1mL测得荧光强度比值为10.7,此时溶液中c(Cu2+)=,该溶液中c(Cu2+)=,则产品中CuI的纯度为。
10.(2025-2026高一上·山东烟台·期中)过碳酸钠()是一种新型氧系固态漂白剂。通过和制备的流程如下。
回答下列问题:
(1)工业上常用煅烧的方法得到,该反应的化学方程式为 ;可由与稀反应制得,该反应的离子方程式为 。
(2)“操作”名称为 ;完成此操作需要的玻璃仪器有 。
(3)用如图装置测定的化学式(不考虑过碳酸钠样品含有杂质)。
①装置Ⅱ中的试剂为 ;装置Ⅴ中试剂的作用为 。
②装置接口的连接顺序为 (用ABCDE字母表示)。
③若实验操作准确,装置Ⅲ增重,则的化学式为 。
【答案】(1)① ② (2)① 过滤 ② 玻璃漏斗、玻璃棒、烧杯 (3)① 浓硫酸 ② 排净装置中空气,防止空气中二氧化碳干扰实验 ③ EABCD ④
【解析】制备:和混合加入稳定剂在50℃反应后经过静置30min、无水乙醇结晶、过滤分离、无水乙醇洗涤、干燥得到过碳酸钠;
化学式测定:首先向装置通入经过Ⅴ中氢氧化钠处理过的空气,排净装置中空气,防止空气中二氧化碳干扰实验,Ⅰ中过碳酸钠和稀硫酸反应生成二氧化碳气体,经过Ⅱ中浓硫酸干燥后,二氧化碳在Ⅲ中被碱石灰吸收,装置Ⅳ防止空气中二氧化碳、水进入Ⅲ中干扰实验结果,装置连接顺序为EABCD。
(1)煅烧分解生成、水和二氧化碳,化学方程式为;与稀反应生成过氧化氢和硫酸钡,离子方程式为。
(2)据分析,“操作”名称为过滤,所需玻璃仪器有玻璃漏斗、玻璃棒、烧杯。
(3)① 由分析可知,装置I为过碳酸钠和稀硫酸制备二氧化碳,二氧化碳为酸性氧化物,与碱反应,因此干燥二氧化碳只能用酸性物质,故装置II中为浓硫酸;装置V的目的是排净装置中空气,防止空气中二氧化碳干扰实验;
② 由分析可知,装置接口的连接顺序为EABCD;
③ 若实验操作准确,装置Ⅲ增重0.44 g,则,根据碳守恒,,则,则,则化学式为。
11.(2025-2026高一上·河南洛阳·期中)我国化学家侯德榜将制取纯碱和合成氨联合起来,发明了联合制碱法,也称侯氏制碱法,为世界制碱工业做出了巨大贡献。实验室模拟联合制碱法的主要流程如图所示(部分物质已略去)。
回答下列问题
(1)操作①的名称为 。饱和NaCl溶液中通入两种气体后发生反应的化学方程式为 。
(2)固体溶于水的电离方程式为 。检验固体中金属阳离子的实验操作为 (填操作名称)。
(3)“联合制碱法”可得到副产品,其用途为 。
(4)流程图中的物质与纯碱、氯化铵属于同类物质,且都是电解质的是 (填化学式),其溶液能导电的原因是 。
(5)上述流程中发生的化学反应,不涉及的反应类型为 (填标号)。
a.置换反应 b.分解反应 c.氧化还原反应
(6)为测定和混合物中的质量分数,请补充实验方案:取m g混合物, ,得n g固体,计算得的质量分数为。
【答案】(1)① 过滤 ② (2)① ② 焰色试验 (3)作氮肥 (4)① NaCl、 ② 溶于水电离出能够自由移动的阴、阳离子 (5)ac (6)充分加热
【解析】根据工艺流程可知,饱和氯化钠溶液先通入溶解性大的氨气形成饱和氨盐水后,再通入二氧化碳气体,发生反应生成氯化铵和溶解度较小的碳酸氢钠固体,化学方程式为,得到的碳酸氢钠固体受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水,从而制备得到纯碱,化学方程式为 ,另一方面得到的母液主要溶质为氯化铵,加入氯化钠粉末,可以析出氯化铵固体。据此分析解答。
(1)操作①为分离固液的操作,为过滤;由分析可知,饱和氯化钠溶液通入氨气和二氧化碳,发生反应生成氯化铵和溶解度较小的碳酸氢钠固体,化学方程式为;
(2)是强电解质,在水溶液中完全电离为和,因此电离方程式为;检验中的的实验操作为焰色反应,显黄色;
(3)含有N元素,可用于作氮肥;
(4)纯碱、氯化铵属于盐类,流程图中还属于盐类的有、,电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物,、都是电解质;其溶液能导电的原因是溶于水电离出能够自由移动的阴、阳离子;
(5) 属于分解反应,流程中的化学反应不涉及置换反应和氧化还原反应;
(6)由题意,取m g混合物,经过某实验操作,对得到的固体称重为n g,可得该实验操作为“充分加热”,用“差量法”来计算的质量分数。分析该反应可知固体的质量差为CO2和H2O的质量,由此得出 ,解得,所以的质量分数为,符合题意。
12.(2025-2026高一上·山东德州·期中)海水晒制的粗盐中除外,还含有、、以及泥沙等杂质,某兴趣小组设计了如下实验流程对粗盐进行精制。(已知:所用试剂为NaOH溶液、溶液、溶液和盐酸)
请回答:
(1)沉淀A为 ;操作用到玻璃仪器除玻璃棒外,还需要的是 。
(2)加入溶液发生反应的离子方程式为 ;加入试剂②后除去的金属阳离子为 。
(3)溶液C中加入试剂③涉及的离子方程式为 、 。操作b的名称是 。
(4)根据图中所给数据,能否计算出粗盐中氯化钠的质量分数,若能,请写出计算的表达式;若不能,请说明理由?(不考虑实验误差) 。
【答案】(1)① 硫酸钡()和泥沙 ② 漏斗、烧杯 (2)① ② 、 (3)① ② ③ 蒸发结晶 (4)否(或不能),除杂过程中引入了和(或产品中氯化钠并非完全来自粗盐)
【解析】根据除去粗盐中的泥沙、CaCl2、MgCl2、Na2SO4杂质,即除去镁离子、钙离子和硫酸根离子和泥沙,镁离子用氢氧根离子沉淀,硫酸根离子用钡离子沉淀,钙离子用碳酸根离子沉淀,过滤分离沉淀与溶液,加碳酸钠要放在加氯化钡之后,可以将过量的钡离子沉淀,最后再用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子,据此来解答。
(1)溶液要在溶液之后加入,故试剂① 是溶液,则沉淀A是和泥沙。“操作a”是过滤操作,除玻璃棒外所需的主要玻璃仪器是漏斗、烧杯。
(2)加入NaOH溶液时去除Mg2+,离子方程式:。加入试剂②(Na2CO3)所沉淀除去的金属阳离子是、。
(3)溶液C中加入试剂③(盐酸)所涉及的离子方程为:和,操作b是使NaCl结晶的过程,名称是“蒸发结晶”。
(4)不能,因为除杂过程中引入了和,故无法作出准确计算。
本题主要考查了粗盐提纯过程中的除杂方面的知识,综合性强,对学生的基础知识要求高,难度中等。
13.(2025-2026高一上·广东茂名·期中)纯碱是一种重要的化工原料,广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产。某化学兴趣小组对纯碱的制备、性质及用途等开展项目式学习。
任务一:了解纯碱的制备——“侯氏制碱法”
我国化学家侯德榜发明了联合制碱法,对世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的主要过程如下图所示(部分物质已略去)。
(1)①~③所涉及的操作方法中,包含过滤的是 (填序号)。
(2)上述联合制碱法流程中可以循环使用的一种物质是 (填化学式)。
(3)下列试剂可以鉴别溶液和溶液的是______。
A.
B. NaOH溶液
C. 溶液
D. 稀盐酸
任务二:探究纯碱的性质——溶液是碱性
【查阅资料】①溶液呈碱性,是因为溶液中存在较多的。
②在水中全部解离出和。
③溶液呈中性,对溶液的酸碱性没有影响。
【提出猜想】
(4)猜想一:单独起作用,产生较多的,使溶液呈碱性。
猜想二:与作用,产生较多的,使溶液呈碱性。
猜想三: 。
【实验探究】
(5)填下表
实验操作
实验现象
实验结论
(1)向试管中加入一定量的蒸馏水,滴入2滴酚酞溶液
溶液无明显变化
猜想一不成立
(2)向试管中加入一定量的
溶液无明显变化
猜想二不成立
(3)①向试管中加入一定量的溶液,滴入2滴酚酞溶液②往①所得溶液中逐滴加入溶液至过量
①溶液由无色变红色②
猜想三成立
【解释与结论】
同学们和老师交流,得知和作用,产生较多的和另一种阴离子。
任务三:探究纯碱的用途——用于生产洗涤剂
【查阅资料】可用于生产洗涤剂。溶液呈碱性,可清洗油污,溶液碱性越强,去油污效果越好。
【实验探究】兴趣小组继续对影响溶液去油污效果的因素进行探究。用不同温度的水,配制溶质质量分数分别为、和的溶液,并测定溶液pH,记录数据如表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
溶质质量分数
溶液温度
20
40
60
20
50
60
20
40
70
溶液pH
10.90
11.18
11.26
11.08
11.27
11.30
11.22
11.46
11.50
【解释与结论】
(6)实验①、②、③对比,可得出的结论是 。
【答案】(1)① 、③ (2)CO2或NaCl (3)CD (4)和作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性 (5)① NaCl溶液 ② 产生白色沉淀,溶液由红色变为无色 (6)溶质质量分数相同的条件下,碳酸钠溶液的温度越高,pH越大,碱性越强
【解析】侯氏制碱法是依据离子反应发生的原理进行的,利用溶解度差异产生NaHCO3固体;在饱和食盐水中依次通入氨气和二氧化碳,生成NaHCO3沉淀和NH4Cl,过滤分离NaHCO3晶体,通过加热分解NaHCO3获得纯碱(Na2CO3);滤液A中主要含NH4Cl,向其中加入氯化钠促进NH4Cl结晶,过滤分离NH4Cl晶体,所得溶液B主要含NaCl,据此作答;
(1)操作① 过滤分离NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液,② 加热分解NaHCO3获得纯碱(Na2CO3),③ 过滤分离NH4Cl晶体和NaCl溶液,则① ~③ 所涉及的操作方法中,包含过滤的是① 和③ ;
(2)煅烧NaHCO3分解产生Na2CO3、CO2和H2O,CO2可再通入饱和食盐水中参与反应循环利用;在加入NaCl使NH4Cl分离后得到的溶液B主要为高浓度NaCl溶液,可继续返回第一步参与反应,因此能循环利用的物质为CO2和NaCl;
(3)A.向NaHCO3和Na2CO3溶液中加入Ca(OH)2均有CaCO3白色沉淀生成,不能用来鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液,A不符合题意;
B.Na2CO3不与NaOH反应,NaHCO3能与NaOH反应,但无明显现象,不能用来鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液,B不符合题意;
C.向两种溶液中分别加入少量CaCl2溶液,Na2CO3会产生CaCO3白色沉淀,而NaHCO3不会发生反应,因此能用来鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液,C符合题意;
D.向NaHCO3溶液中逐滴加入稀盐酸,产生气泡速率快;向Na2CO3溶液中逐滴加入稀盐酸,产生气泡速率慢,能用来鉴别NaHCO3和Na2CO3溶液,D符合题意;
故答案选CD;
(4)由于碳酸钠在水中全部电离生成钠离子和碳酸根离子,则猜想三为碳酸根离子和水作用,产生较多的OH-,使溶液呈碱性;
(5)为了验证猜想二与作用,产生较多的,则需加入含的试剂,根据已知,对溶液的酸碱性没有影响,为避免阴离子的影响,因选择NaCl溶液;CaCl2与Na2CO3反应:,生成碳酸钙白色沉淀,由于消耗了,所以溶液红色褪去,说明猜想三成立;
(6)根据实验① 、② 、③ ,在溶质质量分数相同,温度逐渐升高的情况下,溶液的pH也在逐渐增大,则可得出结论:溶质质量分数相同的条件下,碳酸钠溶液的温度越高,pH越大,碱性越强,去油污效果越好。
14.(2025-2026高一上·辽宁辽阳·期中)次氯酸盐具有漂白作用和消毒作用。一种生产次氯酸钠和次氯酸钙的工艺流程如图所示。
已知:气体X在常温常压下是一种黄绿色气体;20℃时氯化钠的溶解度为36 g。
请回答下列问题:
(1)漂白粉的有效成分为 (填化学式)。
(2)在空气中点燃H2,然后把导气管伸入盛有气体X的集气瓶中。
①点燃H2前需要进行的操作是 。
②H2在气体X中燃烧的实验现象是 。
(3)20℃时,2.21 kg饱和食盐水(不含未溶解的NaCl)中所含NaCl的物质的量为 mol,溶质的质量分数为 %(计算结果保留三位有效数字)。
(4)写出反应1的离子方程式: 。
(5)写出反应2的化学方程式: 。
【答案】(1)Ca(ClO)2 (2)① 检验H2的纯度 ② 安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口有白雾产生 (3)① 10 ② 26.5 (4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O (5)2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
【解析】电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠,气体X在常温常压下是一种黄绿色气体,气体X是氯气。氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,氯气和石灰乳反应生成次氯酸钙。
(1)漂白粉是氯气和石灰乳反应的产物,漂白粉的成分是次氯酸钙和氯化钙,有效成分为Ca(ClO)2;
(2)在空气中点燃H2,然后把导气管伸入盛有气体X的集气瓶中。
① 不纯的氢气点燃易爆炸,点燃H2前需要进行的操作是检验H2的纯度。
②H2在气体Cl2中燃烧生成氯化氢,实验现象是安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶口有白雾产生。
(3)20℃时氯化钠的溶解度为36 g ,2.21 kg饱和食盐水(不含未溶解的NaCl)中所含NaCl的物质的量为,溶质的质量分数为%。
(4)反应1是氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,反应的离子方程式为;
(5)反应2是氯气和石灰乳反应生成次氯酸钙、氯化钙、水,反应的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
15.(2025-2026高一上·山西大同·期中)氢化铝钠(NaAlH4)是有机合成中的一种重要还原剂。以废催化剂(成分为Al2O3、Fe2O3和少量其他杂质,杂质不参与反应)为原料制备NaAlH4和FeCO3的一种工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)NaAlH4中H元素的化合价为 。
(2)写出“浸取”步骤中发生反应的离子方程式: 。
(3)“转化1”生成NaAlH4和的化学方程式为 。
(4)“还原”时,加入足量铁粉的目的是 (写两条)。
(5)“转化2”反应的离子方程式为 。
(6)若实验室用100g废催化剂模拟上述流程,忽略流程中的各种损失,最终得到32.4g NaAlH4和81.2g FeCO3,则废催化剂中Al2O3的质量分数为 %,不能根据得到的FeCO3的质量计算出废催化剂中Fe2O3的质量分数,原因是 。
【答案】(1)-1 (2) (3) (4)反应掉“酸溶”后过量的硫酸、将Fe3+转化为Fe2+(或防止溶液中的Fe2+被空气氧化,任写两条) (5) (6)① 30.6 ② “还原”过程中加入了Fe粉(FeCO3中Fe元素不全是来自废催化剂,合理即可)
【解析】向废催化剂中加入足量氢氧化钠溶液浸取,向废催化剂中加入足量NaOH溶液浸取,Al2O3与NaOH反应生成Na[Al(OH)₄],Fe₂O₃不反应,过滤所得滤液成分为Na[Al(OH)₄]、过量NaOH;加入足量二氧化碳后,Na[Al(OH)₄]与二氧化碳反应生成沉淀;过滤得到,将 灼烧生成;电解熔融的后生成和Al,Al与纯净的反应生成,与NaH反应生成和NaCl。滤渣Ⅰ为Fe₂O₃和不溶性杂质;滤渣Ⅰ加稀硫酸酸溶,Fe₂O₃反应生成Fe₂(SO₄)₃,过滤除去不溶性杂质,滤液中含Fe₂(SO₄)₃、过量H₂SO₄,加入足量铁粉,将硫酸铁还原为硫酸亚铁,再加入碳酸氢铵溶液反应得到碳酸亚铁沉淀:。
(1)NaAlH4中,Na为+1价,Al为+3价,设H为价,可得:,解得,H为-1价;
(2)将废催化剂加入足量氢氧化钠溶液浸取,与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为:;
(3)与NaH反应生成和NaCl,反应的化学方程式为:
(4)反应掉“酸溶”后过量的硫酸、将转化为(或防止溶液中的被空气氧化);
(5)硫酸亚铁和碳酸氢铵溶液反应得到碳酸亚铁沉淀,反应的离子方程式为:
(6),
根据铝元素守恒,,
,
废催化剂中的质量分数为:;
“还原”过程中加入了铁粉,铁粉会转化为,最终进入,使中铁元素不全是来自废催化剂。因此不能根据得到的的质量计算出废催化剂中的质量分数。
16.(2025-2026高一上·广东揭阳·期中)一种从高钛型炉渣(主要含、、、)中回收钛白粉(),再利用碳热合成法制备TiN多孔陶瓷材料,并制备4A分子筛的工艺流程如下:
已知:①NaOH的熔点为328℃,沸点为1390℃;
②4A分子筛是一种碱金属硅铝酸盐,化学式是。
回答下列问题:
(1)“操作Ⅰ”的名称是 。高钛型炉渣“高温共熔”前需要研磨的目的是 。
(2)“高温共熔”时残渣中转化为,残渣中含量与共熔温度和NaOH加入量的关系如图,则该步骤的最佳NaOH加入量为 ,最佳共熔温度为 。高于最佳共熔温度,残渣中含量升高的原因是 。
(3)“沉降结晶”时析出晶体,离子方程式为 。
(4)滤渣Ⅰ的主要成分是 ,滤渣Ⅰ经过一系列操作可得到,“一系列操作”主要包括加入足量盐酸,然后经过蒸发浓缩、 、 、洗涤。
(5)滤渣煅烧脱水之后与足量炭黑压块烘干置于1600℃下烧结,制备多孔TiN陶瓷,写出“高温烧结”的化学方程式: 。
(6)实验室模拟“高温烧结”过程:取脱水后的固体80g,与足量炭粉混合,在气氛中高温反应,最终得到TiN 49.6g,该反应产率是 。
【答案】(1)① 过滤 ② 将炉渣粉碎,增大反应物间接触面积,提高反应速率 (2)① 15% ② 1300℃ ③ NaOH的沸点为1390℃,高于最佳共熔温度(1300℃),氢氧化钠沸腾挥发,氢氧化钠含量减少,使 含量升高 (3) (4)① MgO ② 冷却结晶 ③ 过滤 (5) (6)80%
【解析】炉渣在碱性条件下各氧化物与氢氧化钠反应,但MgO为碱性氧化物不与氢氧化钠反应,经过操作Ⅰ(过滤)后,将滤渣MgO与滤液分离;滤液Ⅰ中含有、、,加入盐酸后结晶为,经后续操作后最终得到TiN。
(1)经题干分析可知,操作Ⅰ将固液分离,故操作Ⅰ为过滤;在“高温共熔”前需要将炉渣研磨,可将炉渣的颗粒直径降低,增大反应物的接触面积,提高反应速率;
(2)由图像可知反应的最佳温度和氢氧化钠加入量分别为1300℃和15%;高于最佳共熔温度,温度高于氢氧化钠沸点后,氢氧化钠含量降低,反应物减少导致含量升高;
(3)由题干信息可知,溶液加入盐酸后转变为,故离子方程式为;
(4)经过题干分析可知,滤渣Ⅰ为不与氢氧化钠反应的MgO;将滤液结晶的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤;
(5)由题干信息可知,与炭黑和氮气在1600℃高温条件下发生反应产生TiN,故该反应的化学方程式为;
(6)已知的质量为80 g,即=1 mol,依据反应方程式可求得TiN理论产量为=62 g,则产率==80%。
17.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)工业废水中常含有剧毒的重铬酸根离子(),需处理达标后方可排放。绿矾()因其成本低、效果好,被广泛用于处理含铬酸性废水。回答下列问题:
(1)中的化合价为 。
(2)处理含铬废水过程中体现出绿矾的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)检测发现,经绿矾处理后的酸性废水中含有较多的、,据此推测绿矾处理含铬酸性废水的反应的离子方程式为 。进一步加碱调控溶液使、沉淀,沉淀的主要成分为 (填化学式)。
(4)查阅资料发现,高铁酸钾(,其中元素为价)是新型绿色水处理剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钾的一种工艺流程如下图所示(部分步骤已略去)。
已知:在碱性溶液中的溶解度:
①过程Ⅱ为碱性条件下制备,该过程中是 (填“氧化剂”或“还原剂”)。
②过程Ⅲ中,发生反应的化学方程式为 。
③可将氨氮废水中的转化为除去。从价态角度分析,能处理氨氮废水的原因是 。
【答案】(1) (2)还原性 (3)① ② 、 (4)① 还原剂 ② ③ 中处于价,具有强氧化性,可将氧化为
【解析】过程I是氯气和NaOH溶液反应制备NaClO,过程II利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得,过程III中与KOH反应生成固体和NaOH;
(1)O元素的化合价为−2价,根据离子中各元素化合价代数和等于离子所带电荷数知,中的化合价为+6价,故答案为+6。
(2)处理含铬废水时,(Cr为+6价)转化为Cr3+(Cr为+3价),Cr元素化合价降低,发生还原反应;则FeSO4中Fe2+转化为Fe3+,Fe元素化合价升高,发生氧化反应,所以绿矾体现还原性,故答案为还原性。
(3)经绿矾处理后的酸性废水中含有较多的、,据此推测绿矾处理含铬酸性废水时,与Fe2+发生氧化还原反应生成、,离子方程式为;加碱调控溶液使、沉淀,则沉淀的主要成分为、;故答案为;、。
(4)① 过程Ⅱ为碱性条件下制备,中Fe的化合价为+3价,反应后生成(Fe为+6价),Fe元素化合价升高,发生氧化反应,做还原剂,故答案为还原剂。
② 过程Ⅲ中,与KOH反应生成固体,反应的化学方程式为,故答案为。
③中Fe的化合价为+6价,具有强氧化性,可将氨氮废水中的转化为除去,所以能处理氨氮废水,故答案为中处于价,具有强氧化性,可将氧化为。
18.(2025-2026高一上·福建宁德·期中)某化学兴趣小组欲从粗盐(主要成分是NaCl,还含有、、及泥沙等杂质)中提纯NaCl,并探究相关问题。
(1)粗盐提纯初步操作
将粗盐溶解后,先向溶液中加入过量的溶液,目的是除去 (填离子符号);再加入过量的NaOH溶液,发生反应的离子方程式为 ;然后加入过量的溶液,除去 (填离子符号)。
(2)过滤与酸化处理
将上述操作后的混合物进行过滤,除去不溶性杂质(包括泥沙和生成的沉淀)。向滤液中加入适量的稀盐酸,发生反应的离子方程式为 和 ,直至溶液呈中性。
(3)获得氯化钠晶体
除杂后的溶液通过 (填实验操作方法)得到较纯净的氯化钠晶体。
(4)拓展探究
兴趣小组为验证提纯效果,需设计实验检测晶体中是否残留有可溶性杂质。请你帮忙设计一个包含实验步骤、现象及结论的实验方案: 。
【答案】(1)① ② ③ 、 (2)① ② (3)蒸发结晶 (4)取少量晶体于试管中,加入适量的蒸馏水进行溶解,先滴加盐酸,无明显现象,再滴加溶液,若未产生白色沉淀,则说明不含,反之则有
【解析】(1)加入过量BaCl2溶液,硫酸根与钡离子结合生成硫酸钡沉淀,目的是除去;加入过量NaOH溶液,目的是除去Mg2+,因为NaOH与Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀,离子方程式是:;加入过量溶液,目的是除去Ca2+和过量的Ba2+;
(2)滤液中含有过量的NaOH和过量的Na2CO3,向滤液中加入适量稀盐酸,稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,离子方程式分别为、;
(3)除杂后的溶液通过蒸发结晶得到较纯净的氯化钠晶体;
(4)硫酸根能与钡离子结合产生硫酸钡沉淀,检测晶体中是否残留有可溶性杂质的方法:取少量晶体于试管中,加入适量的蒸馏水进行溶解,先滴加盐酸,无明显现象,再滴加溶液,若未产生白色沉淀,则说明不含,反之则有。
19.(2025-2026高一上·江苏镇江·期中)以电石渣[主要成分为和]为原料制备的流程如下:
已知:①易溶于水和乙醇。②可溶于水和碱溶液,难溶于乙醇,其固体在高温下易分解。③氯化过程装置如图-1所示,相关物质的溶解度随温度变化如图-2所示。
(1)提高转化为的转化率的可行措施有 (填序号)。
A.适当加快通入速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使完全溶解
(2)氯化过程中生成的总反应:,以上反应,每消耗,转移电子的物质的量为 。
(3)如图-1烧杯中过量溶液的作用是 ,反应后的溶液 (填字母)。
A.呈酸性 B.呈碱性 C.有氧化性 D.有漂白性
(4)向滤液中加入稍过量固体可将转化为的原因是 。
(5)从转化后的滤液中获得晶体操作为 、过滤、用乙醇洗涤、干燥。所得晶体中混有的杂质可能为 (填化学式)。
【答案】(1)B (2)2mol (3)① 除去反应过程中过量的 ② BCD (4)室温下,氯酸钾在水中的溶解度明显小于其它晶体 (5)① 蒸发浓缩、冷却结晶 ② KCl、
【解析】电石渣加水打成浆状,加入进行“氯化”,与浆状的反应生成和,过滤掉滤渣后加入KCl进行“转化”,将转化为。
(1)A.适当加快通入速率,会让来不及反应就被带出反应体系,导致转化为的转化率降低,A不符合题意;
B.充分搅拌浆料增大反应接触机会,可提高转化为的转化率,B符合题意;
C.加水使完全溶解会大幅降低反应物浓度,减慢反应速率,不利于氯气的转化为,C不符合题意;
故选B。
(2)该反应的6 mol Cl2中,有1 mol失电子生成转移,有5 mol得电子生成转移,按照此反应以上反应,故每消耗,转移电子的物质的量为。
(3)图-1的三颈烧瓶中是石灰浆与氯气反应,未反应的氯气进入烧杯中被吸收,故烧杯中过量溶液的作用是除去反应过程中过量的。
吸收反应方程式为,NaOH过量故反应后的溶液显碱性,NaClO具有强氧化性和漂白性,综上选BCD。
(4)根据描述稍过量固体可将转化为,方程式表示为,复分解反应需要有气体、沉淀、或弱电解生成,结合图-2可知,反应的原因是室温下,氯酸钾在水中的溶解度明显小于其它晶体。
(5)一般获得晶体的方法是通过冷却结晶,从转化后的滤液中获得晶体操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用乙醇洗涤、干燥。
根据(4)分析,所得晶体中混有的杂质可能为KCl、。
20.(2025-2026高一上·江苏镇江·期中)以低品位铜矿(主要成分为CuS、和铁的氧化物等)为原料制备氯化亚铜(CuCl)步骤如下:
已知:为白色晶体,微溶于水,难溶于乙醇,在潮湿的空气中易被氧化,易与形成可溶的。
Ⅰ.氧化浸取。铜元素全部转化为,铁元素全部转化为,锰元素转化为。
(1)CuS参加反应生成单质S的化学方程式为 。
(2)为提高铜元素的浸出率,从改变反应物浓度的角度,可以 。
Ⅱ.除铁、锰
(3)依次用氨水沉铁、用氨水-混合溶液沉锰。向除去铁元素后的溶液中滴加氨水-混合溶液,反应至充分转化为沉淀,过滤,所得滤渣的主要成分为和 (写化学式)。
Ⅲ.还原。溶液、NaCl溶液和溶液反应生成沉淀。
(4)还原过程中氧化剂为 (写化学式)。
(5)如图所示,已知,和其他条件相同时,后,随着的增大产率降低的原因是 。
(6)如图所示,其他条件相同时,60min后CuCl产率随反应时间延长而降低的原因是 。
Ⅳ.用硫酸铜溶液制备高纯CuCl
(7)补充完整实验方案:取一定体积溶液于烧杯中, ,过滤, 得高纯产品。(实验中必须使用的试剂和设备:和混合溶液,乙醇,真空干燥箱)
【答案】(1) (2)适当提高硫酸浓度 (3)、 (4) (5)随着反应的进行,易与过多的形成可溶的,产率下降 (6)60 min后反应时间延长,CuCl被空气中的氧化,CuCl产率下降 (7)① 边搅拌边向溶液中滴加和混合溶液,至溶液蓝色褪去 ② 用乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
【解析】低品位铜矿先进行氧化浸取,将、中的铜元素转化为,铁元素转化为,锰元素转化为;除铁、锰过程通过调节pH沉淀,再用氨水-混合溶液沉淀;随后通过还原步骤将还原为沉淀;最后进行后续处理,得到产品,据此分析。
(1)根据题目,氧化浸取过程中,被氧化,被氧化为单质,被还原为,同时,溶液中存在,提供和,故方程式为;
(2)根据氧化浸取的反应,和需要与、充分接触才能完全反应,提高反应物浓度可以加快反应速率,使反应更完全,故可增大硫酸的浓度(即增加的量),提供更多的和,促进反应进行;
(3)在氧化浸取后,溶液中主要含有、、等离子,先用氨水沉铁,与氨水反应生成沉淀,加入氨水-混合溶液沉锰,与反应生成沉淀,以及氧化浸取过程中生成的硫沉淀;
(4)还原步骤中,、、反应生成,反应方程式可表示为,在此反应中,被还原为,从+4价被氧化为+6价,因此,氧化剂是;
(5)由题已知:易与形成可溶的,随着增大,溶液中浓度增大,,易与过多的形成可溶的,产率下降;
(6)已知易被氧化,所以随着反应时间增长,生成的沉淀与空气接触的时间就越久,越容易被氧气氧化,使得产率下降;
(7)补充完整的实验方案为:取一定体积溶液于烧杯中,边搅拌边缓慢加入一定量的和混合溶液,直至溶液蓝色褪去后进行过滤,然后用乙醇洗涤沉淀2~3次,置于真空干燥箱中干燥,得到高纯产品。
21.(2025-2026高一上·江苏常州·期中)一种利用废铜渣(主要成分,及少量、等杂质)制备铜单质的流程如下:
已知:转化后的化学反应方程式为。
(1)酸浸过程,得到的滤渣为 。
(2)沉铁过程,得到的氢氧化铁洗涤之后重复利用。洗涤沉淀的方法是 。(洗涤剂:蒸馏水)
(3)“转化”后检验是否洗涤干净的方法:取最后一次洗涤液, (填写实验操作与现象),则证明洗涤干净。
(4)可以利用得到的氢氧化铁制备。
已知:易溶于水,不溶于乙醇,在空气中极易被氧化;加热至70~73℃失去3分子水,至80~123℃失去6分子水,至156℃以上转变成碱式硫酸铁。
系列操作之后,得到溶液,溶液在氮气环境中 、 、过滤,醇洗,干燥得到晶体。用乙醇洗涤晶体而不选用蒸馏水的原因是 。(已知晶体的溶解度如图所示)
【答案】(1) (2)向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,待水流尽,重复2~3次 (3)向洗涤液中滴加BaCl₂溶液,若无白色沉淀产生,则洗净,反之未洗净 (4)① 蒸发浓缩 ② 冷却结晶 ③ 减少FeSO₄溶解损失,防止Fe²⁺被氧化
【解析】由题干中已知信息可知,废铜渣中主要含有铁、铜、硅三种元素,酸浸过程中将铁、铜元素转变为金属离子,二氧化硅不与硫酸反应,且不溶于水,即为滤渣;加入氨水调节pH值可使铁离子转变为沉淀,同时保证铜离子不被沉淀;通入二氧化硫后将铜离子转化为,经转化步骤后,得到单质铜。
(1)酸浸使用稀硫酸处理废铜渣(主要成分CuO,含少量Fe₂O₃、SiO₂),CuO 和Fe₂O₃会与酸反应生成CuSO₄和Fe₂(SO₄)₃进入溶液,SiO₂不溶于酸,因此滤渣为SiO₂;
(2)沉铁过程是加入NaOH使Fe³⁺沉淀为Fe(OH)₃,防止沉淀表面粘有可溶性离子,采用洗涤方法除去沉淀表面的可溶性离子,洗涤沉淀的通用方法:向盛有沉淀的漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流尽后,重复操作2~3次;
(3)“转化”后得到Cu粉,可能附着等可溶性杂质,故检验方法:取最后一次洗涤液,滴加BaCl₂溶液,无白色沉淀产生,说明已洗净;
(4)从Fe(OH)₃出发,需先加酸溶解,再加铁粉还原Fe³⁺ → Fe²⁺,得到FeSO₄溶液,将溶液在 N₂ 环境中蒸发浓缩(避免高温氧化)冷却结晶(利用溶解度随温度下降而降低);用乙醇洗涤的原因:FeSO₄在乙醇中溶解度小,可减少溶解损失;乙醇易挥发,便于快速干燥,同时避免Fe²⁺接触水被氧化。
试卷第1页,共3页
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