1、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)62x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)62x。滤渣的主要成分为_(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
2、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，故滤渣的主要成分是SiO2；CaCO3可中和H2SO4生成微溶于水的CaSO4，是滤渣的主要成分；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)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2OSiO2(2)CaSO43CaCO32Al33SO
3、3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2(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。CaO28H2O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CaO28H2O，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CaO28H2O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_。(4)测定产品中CaO2含量的实验步骤是(已知：I22S2O=2IS4O)：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
4、molL1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c molL1的Na2S2O3溶液至反应完全，消耗Na2S2O3溶液V mL。第三步反应完全时的现象为_；产品中CaO2的质量分数为_(用字母表示)；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)根据反应的离子方程式：CaO24H2I=Ca22H2OI2，I22S2O=2IS4O，可得CaO22S2O72 g2 molmcV103 molm3.6 cV102 g则CaO2的质量分数为：100%答案：(1)CaC
5、l2H2O22NH3H2O6H2O=CaO28H2O2NH4Cl(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)溶液蓝色褪去%4H4IO2=2I22H2O3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：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)从过程得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的C
6、a(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的实验装置图：其中装置A的作用是_。(4)写出过程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)MgCl24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
7、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)42，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13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。气体B的化学式为_；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
8、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：0.80.41.6214，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)NOH2PdCl4(4)
9、除去活性炭及有机物脱氨或将Pd(NH3)2Cl2转变为PdCl25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：Cu2SO22CuSO2(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(Ksp)见下表：物质Fe(OH)2Fe(OH)3Z
10、n(OH)2Cu(OH)2Ksp8.01016 mol3L34.01038 mol4L43.01017 mol3L32.21020 mol3L3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_。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Cu22e=Cu(3)Fe3将Fe2氧化为Fe32Fe22HH2O2=2Fe32H2O6钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，
11、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)写出反应的化学方程式：_。(2)反应的尾气可以再利用，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CO2CH42CO2H2，CH4H2OCO3H2。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
12、率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3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：3COMoO3Mo3CO2,3H2MoO3Mo3H2O,3 mol还原性气体理论上生成1 mol 钼。n(CH4)80%，n(H2CO)80%90%4 mol，n(Mo) mol mol，m(Mo) mol96 gmol14.11a g。答案：(1)2MoS27O22MoO34SO2(2)H2SO4、Na2SO3或Na2SO4、(NH4)2SO4等(3)烧杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4(5)4.11a g7(2013年
13、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5.0 kg废料中的铜可完全转化为_mol CuAlO2，至少需
14、要1.0 molL1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Age=Ag，滤渣A与稀HNO3反应生成NO，NO被O2氧化生成NO2，方程式为2NOO2=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)3OH=AlO2H2O。(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)4Cu4CuO2Al2O32Al2(SO4)34CuAlO2即2CuAl2(SO4)32CuAlO2n(Cu)50 mol所以可完全转化生成50 mol CuAlO2，至少需要Al2(SO4)3的体积为25.0 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)Age=Ag2NOO2=2NO2(2)Al(OH)3、Cu(OH)2Al(OH)3OH=AlO2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸发浓缩、冷却结晶
