1、专题七 化工工艺流程(建议用时：40分钟)1(2020湖北华师一附中等八校联考)下图是某工业生产过程，请回答下列问题。溶解度表(单位：g/100 g水)：温度/010203040608090100氯化铵29.433.337.241.445.855.265.671.377.3硫酸铵70.67375.47881889598103硫酸钾7.49.311.11314.818.221.422.924.1氯化钾2831.234.237.240.145.851.353.956.3(1)该工业生产过程的目标产品是_(填化学式)。(2)过滤操作所得固体中，除CaCO3 外还有一种物质，该物质的用途有_(试举一例
2、)。(3)根据溶解度表，转化中适宜的温度是_。A010 B2030 C4060 D90100 过滤操作所得滤渣是_。(4)我国著名的化学家也利用了转化的反应原理制备了一种重要的碱，该制备过程的化学方程式为_。(5)氯化钙结晶水合物(CaCl26H2O)进行脱水处理可制得常用的干燥剂，根据如图选择的最佳脱水方法是_。A氯化氢气流中加热到174 B直接加热至174 C直接加热至260 D氯化氢气流中加热到260 (6)上述工业流程实现了绿色化学的理念，其中_(填化学式)实现了循环利用，副产品_(填化学式)可转化为原料，整个流程基本实现了污染物零排放。解析： (1)根据流程图可知，本工业生产过程的目
3、标产品是CaCl26H2O。(2)CaSO4 是一种微溶于水的物质，故另一种固体物质应为CaSO4，其用途有做石膏模型、加入水泥中调节水泥的硬化速率、做建筑材料等。(3)转化发生反应：(NH4)2SO42KCl=K2SO42NH4Cl，根据表中数据可知，90100 时，硫酸铵、氯化钾、氯化铵的溶解度相对而言比硫酸钾大得多，溶液中容易析出硫酸钾晶体，故D正确；过滤操作所得滤渣是K2SO4(或K2SO4 和KCl)。(4)我国著名化学家侯德榜利用了转化的反应原理制备了NaHCO3，该制备过程是在饱和食盐水中先通入足量的氨，再通入足量的二氧化碳产生碳酸氢钠沉淀，化学方程式为NH3H2ONaClCO2
4、=NH4ClNaHCO3。(5)无水氯化钙可用作干燥剂，2.19 g CaCl26H2O的物质的量为0.01 mol，而0.01 mol无水氯化钙的质量为1.11 g，故最佳脱水的方法是直接加热至260 。(6)蒸氨过程中NH3 可循环利用，副产品CaCO3 可转化为原料氧化钙和二氧化碳。答案：(1)CaCl26H2O(2)做石膏模型(或加入水泥中调节水泥的硬化速率或做建筑材料)(3)DK2SO4(或K2SO4 和KCl)(4)NH3H2ONaClCO2=NH4ClNaHCO3(5)C(6)NH3CaCO32铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。(1)铅能形成多种氧化物，如碱性氧化物P
5、bO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4 的Pb3O4，向盛有PbO2 的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿色气体，其反应的化学方程式为_。(2)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等)和H2SO4 为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：过程1中分离提纯的方法是_，滤液2中的溶质主要是_(填物质的名称)。过程1中，在Fe2催化下，Pb和PbO2 反应生成PbSO4 的化学方程式是_。(3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4 的电解液，电解Na2PbCl4 溶液生成Pb的装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式：_
6、。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_。电解过程中，Na2PbCl4 电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向_极室(填“阴”或“阳”)加入_(填化学式)。解析：(1)向盛有PbO2 的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿色气体，则该气体为氯气，根据氧化还原反应的规律及元素守恒可知，产物还有PbCl2 和水，其化学方程式为PbO24HCl(浓)=PbCl2Cl22H2O。(2)过程1中得到了滤液和不溶物PbSO4，则过程1的操作方法为过滤；PbSO4 与氢氧化钠反应生成物除了PbO以外，还应有硫酸钠，则滤液2中的溶质主要是硫酸钠，在Fe2催化下，Pb和PbO2 在稀硫酸作用下发生归中反应生成P
7、bSO4 的化学方程式为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。(3)电解时阴极上PbCl得电子生成Pb，其电极反应式为PbCl2e=Pb4Cl。电解过程中，惰性电极a(阳极)上水失电子发生氧化反应，其电极反应式为2H2O4e=O24H，为平衡电荷，生成的H会通过阳离子交换膜移向阴极。电解过程中，阴极的电极反应为PbCl2e=Pb4Cl，则可在阴极补充PbO生成PbCl，使Na2PbCl4 电解液浓度恢复。答案：(1)PbO24HCl(浓)=PbCl2Cl22H2O(2)过滤硫酸钠PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(3)PbCl2e=Pb4ClH阴PbO3最新研究表明As2O3
8、在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取As2O3，设计流程如下：已知：H3AsO3为弱酸，热稳定性差。(1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法：_；“碱浸”中H3AsO3转化成Na3AsO3的离子方程式为_。(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压，目的是_。(3)“沉砷”过程中有如下反应：Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)H05Ca2(aq)OH(aq)3AsO(aq)Ca5(OH)(AsO4)3(s)H0沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为_，高于85 时，沉砷率下降的原因是_。(4)“还原”过程中获得H3AsO3的化学方程式为_；“操作A”为_、过滤；滤液的主要
9、溶质是_。(5)若每步均完全反应，“氧化”和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L，则废水中n(H3AsO3)n(H3AsO4)_(写出含x、y的计算式)。解析：工业废料(含H3AsO3、H3AsO4)加入氢氧化钠溶液“碱浸”，与氢氧化钠反应生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液，通入氧气，将Na3AsO3氧化为Na3AsO4，向溶液中加入石灰乳，得到Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，将 Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4，通入二氧化硫与H3AsO4溶液混合：H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4，还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O
10、3，据此分析解答。(1)反应物接触时间越长，反应越充分，所以“碱浸”时可采用搅拌或多次浸取使其充分反应，提高原料浸取率；H3AsO3与氢氧化钠溶液发生酸碱中和反应，离子方程式为H3AsO33OH=AsO3H2O。(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压，可以增大O2的溶解度，加快反应速率。(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，发生的主要反应有Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)H0，高于85 ，随着温度升高，反应中 c(Ca2)、c(OH)减小，温度对平衡移动的影响反应大于反应，使反应中平衡逆向移动，沉砷率下降。(4)“还原”过程中二氧化硫将H3As
11、O4还原为H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，化学方程式为H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4；还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，所以“操作A”为加热、过滤；由化学方程式可知，滤液 的主要溶质是H2SO4。(5)“氧化”过程中将Na3AsO3氧化为Na3AsO4，关系式为2H3AsO32Na3AsO3O2；“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，关系式为H3AsO4SO2；已知消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L，体积比等于物质的量之比，即n(O2)n(SO2)xy，由关系式可知，n(H3AsO3)2n(O2)2x，则废水中原有的 n(H3
12、AsO4)y2x，则废水中n(H3AsO3)n(H3AsO4)2x(y2x)。答案：(1)搅拌(或多次浸取或其他合理答案)H3AsO33OH=AsO3H2O(2)增大O2的溶解度，加快反应速率(3)85 随着温度升高，反应中c(Ca2)、c(OH)减小，温度对平衡移动的影响反应大于反应，使反应中平衡逆向移动，沉砷率下降(4)H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4加热H2SO4(5)2x(y2x)4(2019高考名校联考信息优化卷)硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产，常温下能与水反应，易溶于异丙胺(沸点为33 )。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5H2O，含少量杂质Fe3O
13、4)制取NaBH4，其工艺流程如下：回答下列问题：(1)NaBH4的电子式为_。(2)“碱溶”时Mg2B2O5发生反应的化学方程式是_。(3)滤渣的成分是_。(4)高温合成中，加料之前需将反应器加热至100 以上并通入氩气，该操作的目的是_；原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠用到的实验用品有_、_、玻璃片和小刀。(5)操作2的名称为_。流程中可循环利用的物质是_。(6)在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4，装置如图所示，电解总反应的离子方程式为_。(7)NaBH4常用作还原剂，H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时，1 g NaBH4的还原能力相当于_
14、g H2的还原能力(B元素化合价不变，氧化产物中氢元素化合价相同，计算结果保留两位小数)。解析：(1)NaBH4的电子式为。(2)由流程图可知，“碱溶”时Mg2B2O5与NaOH反应转化为NaBO2，发生反应的化学方程式是Mg2B2O52NaOHH2O=2NaBO22Mg(OH)2。(3)硼镁矿中Fe3O4不溶于浓NaOH溶液，以滤渣的形式析出，另外，“碱溶”时生成的Mg(OH)2也以滤渣的形式析出，所以滤渣的成分为Mg(OH)2和Fe3O4。(4)Na的性质活泼，能与水和空气中的氧气反应，结合题干中硼氢化钠在常温下能与水反应，所以加料之前须先排除水蒸气和空气(或氧气)的干扰。(5)NaBH4
15、易溶于异丙胺且异丙胺的沸点较低，结合流程图可知，操作2是蒸馏NaBH4的异丙胺溶液，回收异丙胺，异丙胺可循环利用。(6)由“在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4”可知，电解总反应的离子方程式为BO2H2OBH2O2。(7)NaBH4和氢气做还原剂时氧化产物中氢元素都为1价，则1 g NaBH4的还原能力相当于0.21 g H2的还原能力。答案：(1) (2)Mg2B2O52NaOHH2O=2NaBO22Mg(OH)2(3)Fe3O4和Mg(OH)2(4)除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子滤纸(5)蒸馏异丙胺(6)BO2H2OBH2O2(7)0.215锌是一种常用金属，工
16、业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等)湿法制取金属锌的流程如图所示，回答下列问题。已知：Fe的活泼性强于Ni。(1)ZnFe2O4可写成ZnOFe2O3，则ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式为_。(2)“净化”操作分为两步：将溶液中少量的Fe2氧化，下列试剂中可选用的是_(填字母)。A新制氯水B30%H2O2溶液CFeCl3溶液 DKMnO4溶液加入ZnO，调节溶液pH为3.36.7，加热到60 左右并不断搅拌，加热搅拌的主要目的是_。(3)“净化”生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_。(4)“净化
17、”中加入过量Zn的目的是_。解析：(1)根据ZnFe2O4可写成ZnOFe2O3可知，ZnFe2O4与硫酸反应的化学方程式为ZnFe2O44H2SO4=ZnSO4Fe2(SO4)34H2O。(2)将溶液中少量的Fe2氧化，应选用氧化性较强且不会引入新杂质的物质，新制氯水的还原产物为氯离子，会引入新的杂质，氯化铁无法将Fe2氧化，且会引入新的杂质，KMnO4的还原产物为二价锰离子，会引入新的杂质，因此应选用过氧化氢。加热搅拌的目的是促进Fe3水解转化为Fe(OH)3沉淀，并使过量的过氧化氢分解除去。(3)因为Fe(OH)3胶体具有吸附性，故“净化”生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质。(4)结合流程图可知，“净化”中加入过量Zn的目的是使Cu2、Ni2转化为Cu、Ni而除去。答案：(1)ZnFe2O44H2SO4=ZnSO4Fe2(SO4)34H2O(2)B促进Fe3水解转化为Fe(OH)3沉淀，并使过量的过氧化氢分解除去(3)氢氧化铁胶体具有吸附性(4)使Cu2、Ni2转化为Cu、Ni而除去
