[[优化探究]2016届高考化学总复习课时作业:3专题讲座 无机化工生产流程题的突破策略]

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Al 2O 3、SiO 2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CaCO 3调节溶液的pH 至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al 2(SO4) 3转化为Al 2(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SO 2量总是小于吸收的SO 2量，其主要原因是________；与吸收SO 2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H 2SO 4酸浸时粉煤灰中的Al 2O 3与H 2SO 4反应，SiO 2不反应形成滤渣，故滤渣Ⅰ的主要成分是SiO 2；CaCO 3可中和H 2SO 4生成微溶于水的CaSO 4，是滤渣Ⅱ的主要成分；若溶液的pH 偏高，c (OH) 偏大，Al 3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 24，使热分解放出的SO 2量减小；生成的金属－

氧化物减少，溶液的pH 减小。

答案：(1)Al2O 3＋3H 2SO 4===Al2(SO4) 3＋3H 2O SiO 2

(2)CaSO4 3CaCO 3＋2Al 3＋3SO 24＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋3CaSO 4＋3CO 2↑ ＋－

2(3)溶液中的部分SO 23被氧化成SO 4 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。CaO 2·8H 2O 在0 ℃时稳定，加热至130 ℃时逐渐变为无水CaO 2。在实验室可用钙盐制取CaO 2·8H 2O ，再经脱水制得CaO 2。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CaO 2·8H 2O 的化学方程式是_______________________________ ________________________________________________________________________。

(2)操作A 的步骤为___________________________________________________。

(3)检验“水洗”已经洗净的方法是______________________________________

___________________________________________________________________。

2(4)测定产品中CaO 2含量的实验步骤是(已知：I 2＋2S 2O 23===2I＋S 4O 6) ： －－－

第一步：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入适量2 mol·L －1的H 2SO 4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c mol·L －1的Na 2S 2O 3溶液至反应完全，消耗Na 2S 2O 3溶液V mL。 ①第三步反应完全时的现象为____________________________________________； ②产品中CaO 2的质量分数为________(用字母表示) ；

③某同学经实验测得产品中CaO 2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：CaO 2＋4H ＋2I ===Ca2＋2H 2O ＋I 2，I 2＋2S 2O 23===2I＋－＋－－＋S 4O 26，可得 －

CaO 2 ～ 2S 2O 23 －

72 g 2 mol

m cV ×103 mol －

72 g×cV ×103 molm ＝2 mol－

＝3.6 cV ×102 g －

则CaO 2的质量分数为：

3.6cV ×1023.6cV 100%% a a －

答案：(1)CaCl2＋H 2O 2＋2NH 3·H 2O ＋6H 2O===CaO2·8H 2O ↓＋2NH 4Cl

(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

3.6cV ＋－(4)①溶液蓝色褪去 ② ③4H ＋4I ＋O 2===2I2＋2H 2O a

3．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 、Mg 2、Cl 、Br 等) 中模拟工业生产来提＋＋－－

取镁，主要过程如下：

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

电解

(4)MgCl2(熔融)=====Mg ＋Cl 2↑

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) 。

(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

0.842.456.8由H 、Pd 、Cl 三种元素组成，＝0.8∶0.4∶1.6110635.5

＝2∶1∶4，故化合物A 的化学式为H 2PdCl 4。

(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) 2Cl 2，产物是PdCl 2，故550 ℃“焙烧2”的目的是脱氨或将Pd(NH3) 2Cl 2转变为PdCl 2。

答案：(1)还原剂 (2)Fe(OH)3

(3)①NO ②H 2PdCl 4

(4)除去活性炭及有机物 脱氨[或将Pd(NH3) 2Cl 2转变为PdCl 2]

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：

高温

冶炼中的主要反应：Cu 2S ＋O 2=====2Cu ＋SO 2

(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。 ＋＋

几种物质的溶度积常数(K sp ) 见下表：

质的量浓度的Fe 2、Zn 2、Fe 3、Cu 2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H 2O 2，再调节pH 到4左右，加入H 2O 2的目的是________________________________________________________________________。

加入H 2O 2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 Cu 2＋2e ===Cu ＋－

(3)①Fe 3 ②将Fe 2氧化为Fe 3 ＋＋＋

2Fe 2＋2H ＋H 2O 2===2Fe3＋2H 2O ＋＋＋

6．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________。

高温

(5)工业上制备还原性气体CO 和H 2的反应原理为CO 2＋CH 4=====2CO ＋2H 2，CH 4＋高温

H 2O=====CO ＋3H 2。含甲烷体积分数为80%的a L(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H 2) 还原MoO 3制钼，理论上能生产钼的质量为________。

解析：(5)根据反应方程式知，1 mol 甲烷完全反应生成4 mol 还原性气体，而：3CO ＋高温高温

MoO 3=====Mo ＋3CO 2, 3H 2＋MoO 3=====Mo ＋3H 2O,3 mol 还原性气体理论上生成1 mol 钼。n (CH4) ＝a ×72%a La ×80%×90%×4 mol ＝，n (Mo)＝－×80%，n (H2＋CO) ＝22.45.622.4 L·mol

a ×72%10.72a 0.72a －mol ＝mol ，m (Mo)＝mol ×96 g·mol 1≈4.11a g。 5.6316.816.8

高温

答案：(1)2MoS2＋7O 2=====2MoO 3＋4SO 2

(2)H2SO 4、Na 2SO 3[或Na 2SO 4、(NH4) 2SO 4等]

(3)烧杯、漏斗、玻璃棒

(4)Na2MoO 4

(5)4.11a g

7．(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HNO 3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：

高温

CuO ＋____Al2O 3=====____CuAlO2＋____↑。

(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0 kg 废料中的铜可完全转化为________mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L －1的Al 2(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HNO 3反应生成NO ，NO 被O 2氧化生成NO 2，方程式为2NO ＋O 2===2NO2。

(2)NaOH溶液与Al 2(SO4) 3、CuSO 4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 ===AlO2＋2H 2O 。

(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O 2，被氧－－－＋－＋化成O 2，利用得失电子守恒配平。

(4)4Cu～4CuO ～2Al 2O 3～2Al 2(SO4) 3～4CuAlO 2

即2Cu ～Al 2(SO4) 3～2CuAlO 2

5.0×103 g×63.5%n (Cu)＝＝50 mol 63.5 g·mol 所以可完全转化生成50 mol CuAlO2，

50 mol2至少需要Al 2(SO4) 3的体积为－＝25.0 L。 1.0 mol·L (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 ＋O 2===2NO2

(2)Al(OH)3、Cu(OH)2

Al(OH)3＋OH ===AlO2＋2H 2O

(3)4 2 4 O 2

(4)50 25

(5)蒸发浓缩、冷却结晶 －－＋－