1、题组层级快练(四十二)1(8分)随着不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。工业主要以二氧化钛为原料冶炼金属钛。.二氧化钛可由以下两种方法制备：方法1：可用含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3，其中Ti元素化合价为4)制取，其主要流程如图所示：(1)由滤液获得绿矾晶体的操作过程是_。(2)甲溶液中除含TiO2之外还含有的金属阳离子有_。(3)已知10 kg该钛铁矿中铁元素的质量分数为33.6%，能够得到绿矾晶体22.24 kg，试计算最少加入铁粉的质量_。方法2：
2、TiCl4水解生成TiO2xH2O过滤、水洗除去其中的Cl，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。(4)TiCl4水解生成TiO2xH2O的化学方程式为_。检验TiO2xH2O中Cl是否被除净的方法是_。.二氧化钛可用于制取钛单质(5)TiO2制取单质Ti，涉及的步骤如下：TiO2TiCl4Ti反应的化学方程是_，该反应成功需要的其他条件及原因是_。答案(1)冷却、结晶、过滤(2)Fe3、Fe2(3)1.12 kg(4)TiCl4(x2)H2O(过量)TiO2xH2O4HCl取最后一次洗涤液少量，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl已除净(5)
3、TiCl42Mg2MgClTi稀有气体保护，防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用2(2014新课标全国)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况。其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。部分物质的相关性质如下：熔点/沸点/备注白磷44280.5PH3133.887.8难溶于水，有还原性SiF49086易水解回答下列问题：(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的_%。(2)以磷灰石为原
4、料，湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为_。现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸_ t。(3)如图(b)所示，热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是_(填化学式)。冷凝塔1的主要沉积物是_，冷凝塔2的主要沉积物是_。(4)尾气中主要含有_，还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液，可除去_；再通入次氯酸钠溶液，可除去_。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是_。答案(1)69(2)Ca5F(PO4)35H2SO4=3H3PO45CaSO4HF
5、049(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)SiF4、COSiF4、HF、H2SPH3(5)产品纯度高(浓度大)解析(1)由图(a)知，用于生产含磷肥料的磷矿石占磷矿石使用量的4%96%85%80%69%。(2)Ca5F(PO4)3与硫酸反应时生成磷酸、硫酸钙与HF，相应的化学方程式为Ca5F(PO4)35H2SO4=3H3PO45CaSO4HF。由P2O52H3PO4知，1 t磷矿石最多可制取85%的商品磷酸的质量为t0.49 t。(3)300 时，SiO2、过量焦炭与磷灰石作用，生成白磷、CO、SiF4、CaSiO3，炉渣为CaSiO3。由各物质的熔、沸点数据及冷凝塔2得到白磷知，冷凝塔
6、1得到的是液态白磷，冷凝塔2的主要沉积物是固态白磷。(4)尾气中主要的物质是CO、SiF4，尾气通入Na2CO3溶液中，SiF4因水解被除去，HF、H2S是酸性气体，与CO发生反应被除去；剩余气体通入NaClO溶液时，PH3可被氧化除去。(5)热法磷酸首先得到的是单质磷，磷燃烧主要得到P2O5，P2O5再与水反应可得到磷酸，故热法磷酸的优点是能得到高纯度的磷酸。3(2014山东)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：(1)由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为_。通过冷却结晶析出大量K2
7、Cr2O7的原因是_。(2)向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是_。(3)固体A主要为_(填化学式)。固体B主要为_(填化学式)。(4)用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液_(填“”“”或“”)中，既能提高产率又可使能耗最低。答案(1) Na2Cr2O72KCl=2NaClK2Cr2O7低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随温度的降低，K2Cr2O7溶解度明显减小(合理即得分)(2)除去Fe3(3)NaClK2Cr2O7(4)解析结合图像读懂流程图是关键。(1)(2)Na2Cr2O7结晶后的母液中含有Fe3，加碱液调节pH4，目的就是要以Fe(OH)3的形式除去Fe3，则过滤
8、后得到纯的Na2Cr2O7(母液)；加入KCl并加热至沸腾，冷却结晶得到K2Cr2O7，反应方程式为Na2Cr2O72KCl=2NaClK2Cr2O7；通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是低温下K2Cr2O7溶解度远小于其他组分，随着温度的降低，K2Cr2O7的溶解度明显减小。(3)母液中含有K2Cr2O7和NaCl，蒸发浓缩得到的固体A是NaCl，因为高温下K2Cr2O7的溶解度大；母液中的主要成分是K2Cr2O7，冷却结晶得到固体B是K2Cr2O7。(4)固体A表面附着K2Cr2O7，应将洗涤液转移到母液中，这样，既能提高产率(回收了K2Cr2O7)，又可使能耗降低。4(2014山东
9、济南一模)氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品应用广泛。请回答下列问题：(1)氯碱工业是利用电解食盐水生产_为基础的工业体系。(2)电解前，为除去食盐水中的Mg2、Ca2、SO等杂质离子，加入下列试剂的顺序合理的是_(填选项字母)。a碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡b碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠c氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡d氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠(3)“盐泥”是电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下：成分NaClMg(OH)2CaCO3BaSO4其他不溶物质量分数(%)1520152051030401015利用盐泥生产MgSO47H2O晶体的工艺流程如下图所示。回答下列问题：酸洗过程
10、中加入的酸为_，加入的酸应适当过量，控制pH为5左右，反应温度在50 左右。持续搅拌使之充分反应，以使Mg(OH)2充分溶解并转化为MgSO4，在此过程中同时生成CaSO4。其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是_。过滤所得滤渣的主要成分为_。根据图分析，蒸发结晶过滤所得晶体A主要成分为_。真空干燥MgSO47H2O晶体的原因是_。答案(1)烧碱、氯气(氢气)(2)d(3)稀硫酸硫酸能与碳酸钙反应，此碳酸钙不是块状的、搅拌过程中除去附着在碳酸钙表面的硫酸钙，使碳酸钙与硫酸充分接触，碳酸钙转化为硫酸钙BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物质NaCl防止失去结晶水解析(2)因为除杂必须加入过量试剂，所以
11、除去SO后过量的Ba2，用碳酸钠除去，所以Na2CO3应该在BaCl2之后加入(3)依据目的生产MgSO47H2O晶体，及后面的叙述生成MgSO4、CaSO4，可知加入的是稀硫酸；碳酸钙与硫酸反应可以从接触面积方面回答；硫酸镁的溶解度随温度的升高而增大，且此操作的目的是把滤液中的NaCl除去。5海水是宝贵的自然资源。利用海水可以得到一系列产品，也可以进行废气处理。(1)利用氯碱工业产品处理含SO2的烟气的流程如下：“吸收装置”中发生反应的离子方程式是_。上述流程中循环利用的物质是_。(2)利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧排放的SO2造成的一系列环境问题。其工艺流程如图所示：天然海水吸收含硫的烟
12、气后，需要用氧气进行氧化处理，其反应原理的化学方程式是_；氧化后的海水需要加入氢氧化钠，与之混合后才能排放，该操作的主要目的是_。(3)从海水中提纯粗盐后的母液中含有K、Na、Mg2等阳离子，对母液进行一系列的加工可制得金属镁。从离子的反应的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是_。要利用MgCl26H2O制得无水氯化镁，应采取的措施是_。电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。下列物质中可以用作镁蒸气冷却剂的是_(填选项字母)AArBCO2C空气 DO2E水蒸气答案(1)SO2OH=HSONaCl(2)2H2SO3O2=2H2SO4使氢氧化钠与硫酸发生中和反应(3)
13、沉淀Mg2或抑制Mg(OH)2在HCl气流中脱水，抑制MgCl2水解A解析(2)SO2溶于水生成H2SO3，亚硫酸与氧气反应生成硫酸，结合加入物质NaOH的性质碱，分析操作目的；(3)上述选项只有Ar在高温下不与Mg反应。6海洋是巨大的资源宝库。请结合氯碱工业、镁工业、溴工业流程图，回答有关问题。(1)操作的名称为_，操作的名称为_，操作的名称为_。(2)由物质A制备镁的化学方程式为_；氯碱工业中生成的物质C的化学式为_，生成物质D的电极反应式为_。(3)步骤1、步骤2能否互换？_，其原因是_。(4)已知常温时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp1.81011，为使粗盐水中c(Mg2)降到1.81
14、05molL1，则需调节溶液的pH最低至_。(5)溴吸收塔中发生反应的离子方程式为_。答案(1)过滤蒸发结晶蒸馏(2)MgCl2(熔融)MgCl2H22Cl2e=Cl2(3)不能互换后，无法除去过量的Ba2(4)11(5)SO2Br22H2O=4HSO2Br7(2013泰安质量检测)煤是重要的能源，也是化工生产的重要原料。(1)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中，可能导致的环境污染问题是_。(2)下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图。废气脱硫过程中，主要反应的化学方程式为_、_。在煤中直接添加一种物质，可有效减少煤燃烧产生的SO2，则该物质是_。石膏在工业生产中的用途是_(写出一
15、种即可)(3)煤经过_(填加工方法，下同)可以得到焦炉气、煤焦油和焦炭。煤焦油经过_可得到芳香族化合物。答案(1)酸雨、粉尘污染(2)SO2CaCO3CaSO3CO22CaSO3O2=2CaSO4CaCO3或CaO或Ca(OH)2用于医疗(或制作建筑材料、制作模型等其他合理答案)(3)干馏分馏解析(1)煤燃烧产生的废气中含有SO2，会导致酸雨形成；产生的固体小颗粒会导致粉尘污染。(2)废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO4与O2的反应。煤燃烧时加入CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可以减少SO2的产生。石膏可以用于医疗、建筑、制作模型等。(3)煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油和
16、焦炭；煤焦油分馏可得到芳香族化合物。8海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如表所示：成分含量(mgL1)成分含量(mgL1)Cl18 980Ca2400Na10 560HCO142SO2 560Br64Mg21 272(1)电渗析法淡化海水的示意图如图所示，其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。阳极的主要电极反应式是_。在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有_和CaCO3，生成CaCO3的离子方程式是_。淡水的出口为_(填“a”“b”或“c”)。(2)利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下。提取溴的过程中，经过两次BrBr2转化的目的是_，吸收塔中发生反应的离子方程式是_。用平衡移动原理解释通空气的目的是_。从MgCl2溶液中得到MgCl26H2O晶体的主要操作是_、_、过滤、洗涤、干燥。依据上述流程，若将10 m3海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl2的体积为_L(忽略Cl2的溶解、忽略Br的损失)。答案(1)2Cl2e=Cl2Mg(OH)2Ca2OHHCO=CaCO3H2Ob(2)富集溴元素SO2Br22H2O=4H2BrSO通入空气将溴蒸气带出，使Br2(g)Br2(aq)或Br2H2OHBrHBrO平衡向右移动加热浓缩冷却结晶179.2