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專題七 化學(xué)與技術(shù),【高考這樣考】 (2015全國(guó)卷ⅠT36)氯化亞銅(CuCl)廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水，可溶于氯離子濃度較大的體系，在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料，采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下：,回答下列問題： (1)步驟①中得到的氧化產(chǎn)物是________，溶解溫度應(yīng)控制在60～70℃，原因是___________________________。 (2)寫出步驟③中主要反應(yīng)的離子方程式____________________。,(3)步驟⑤包括用pH=2的酸洗、水洗兩步操作，酸洗采用的酸是________(寫名稱)。 (4)上述工藝中，步驟⑥不能省略，理由是__________________。 (5)步驟②、④、⑤、⑧都要進(jìn)行固液分離。工業(yè)上常用的固液分離設(shè)備有________(填字母)。 A.分餾塔 B.離心機(jī) C.反應(yīng)釜 D.框式壓濾機(jī),(6)準(zhǔn)確稱取所制備的氯化亞銅樣品mg，將其置于過量的FeCl3溶液 中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用amolL-1的K2Cr2O7溶 液滴定到終點(diǎn)，消耗K2Cr2O7溶液bmL，反應(yīng)中 被還原為 Cr3+，樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。,【解析】(1)反應(yīng)中銅被氧化為二價(jià)銅離子，所以氧化產(chǎn)物為銅離子。溫度太低反應(yīng)太慢，溫度太高銨鹽會(huì)分解，所以反應(yīng)控制在60～70℃。 (2)反應(yīng)③中二價(jià)銅離子氧化亞硫酸根，生成硫酸根和氯化亞銅：2Cu2++ +2Cl-+H2O====2CuCl↓+ +2H+。 (3)因?yàn)楫a(chǎn)物為硫酸銨，為了不增加雜質(zhì)，用硫酸酸洗最好。,(4)CuCl難溶于醇，在潮濕空氣中易水解氧化，所以醇洗可以除去其表面水分，防止其水解氧化。 (5)分餾塔是用于分離互溶液體的設(shè)備，離心機(jī)可利用離心力使液體中的固體沉降，達(dá)到固液分離的目的，反應(yīng)釜為發(fā)生反應(yīng)的設(shè)備，框式壓濾機(jī)可以使物料中的水通過擠壓而排出，達(dá)到固液分離的目的。,(6)根據(jù)題意，CuCl與K2Cr2O7發(fā)生氧化還原反應(yīng)，K2Cr2O7被還原為Cr3+，則bmLamolL-1K2Cr2O7溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是ab10-323 mol=6ab10-3mol，Cu+會(huì)被氧化為Cu2+，根據(jù)得失電子守恒，CuCl的物質(zhì)的量是6ab10-3mol，則樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(6ab10-3mol99.5 gmol-1)/mg100%=0.597ab/m100%。,答案：(1)CuSO4(或Cu2+) 溫度低溶解速度慢、溫度過高銨鹽分解 (2)2Cu2++ +2Cl-+H2O====2CuCl↓+ +2H+ (3)硫酸 (4)醇洗有利于加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化 (5)B、D (6)0.597ab/m100%,【考綱要求】 1.化學(xué)與資源的開發(fā)、利用。 (1)了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義。 (2)了解我國(guó)無(wú)機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。 (3)了解海水的綜合利用，了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。 (4)了解化學(xué)對(duì)廢舊物資再生與綜合利用的作用。,2.化學(xué)與材料的制造、應(yīng)用： (1)了解社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步對(duì)材料的要求，了解化學(xué)對(duì)材料科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用。 (2)了解金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子合成材料、復(fù)合材料和其他新材料的特點(diǎn)，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。 (3)了解用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處理的原理。 (4)了解我國(guó)現(xiàn)代材料研究和材料工業(yè)的發(fā)展情況，了解新材料的發(fā)展方向。,3.化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)： (1)了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。 (2)了解合成氨的主要原理、原料、重要設(shè)備、流程和意義，認(rèn)識(shí)催化劑的研制對(duì)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重大意義。 (3)了解精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)、精細(xì)化工在社會(huì)發(fā)展中的作用。 (4)了解化學(xué)肥料、農(nóng)藥等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。,【考查特點(diǎn)】 化學(xué)與技術(shù)在高考題中的考查主要結(jié)合新科技成果、社會(huì)熱點(diǎn)、環(huán)境問題、新材料、新能源等材料，以非選擇題的形式命題。主要特點(diǎn)有： (1)考查“化學(xué)與資源的開發(fā)利用”：水處理，海水資源的開發(fā)利用，煤、石油和天然氣的綜合利用?？疾閷?shí)驗(yàn)的基本操作及基本概念等知識(shí)。,(2)考查“化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”：合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)、硫酸工業(yè)、氯堿工業(yè)、純堿的生產(chǎn)等，題目中與化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)聯(lián)系密切。 (3)考查“化學(xué)與材料的制造和利用”：金屬的冶煉、玻璃的制造以及高分子材料等?？疾槲镔|(zhì)的性質(zhì)及電化學(xué)、化學(xué)平衡理論等知識(shí)。,1.合成氨工業(yè)和二氧化硫的催化氧化條件選擇的比較： (1)溫度：兩反應(yīng)均為_____反應(yīng)，但400～500℃時(shí)催化劑活性最高。 (2)壓強(qiáng)：兩反應(yīng)均為氣體體積_____的可逆反應(yīng)，SO2的催化氧化在 常壓下進(jìn)行，合成氨工業(yè)采用10～30 MPa的高壓。 (3)濃度：SO2的催化氧化使用適當(dāng)過量的_____以提高SO2的轉(zhuǎn)化率， 合成氨采用循環(huán)操作。,放熱,減小,空氣,(4)催化劑：均使用催化劑，SO2的催化氧化以____為催化劑，合成氨 采用以觸煤為主的催化劑。,V2O5,2.常考的幾種工業(yè)流程： (1)海水的綜合利用。,MgCl2,Cl2,(2)侯氏制堿法。,CO2,Na2CO3,NH3,NH4Cl,3.硫酸制備中的必記知識(shí)點(diǎn)：,沸騰爐,接觸室,吸收塔,SO3+H2O ====H2SO4,考點(diǎn)一 化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 【典例1】(2014上海高考)在精制飽和食鹽水中加入碳酸氫銨可制備小蘇打(NaHCO3)，并提取氯化銨作為肥料或進(jìn)一步提純?yōu)楣I(yè)氯化銨。 完成下列填空： (1)寫出上述制備小蘇打的化學(xué)方程式：_____________________。,(2)濾出小蘇打后，母液提取氯化銨有兩種方法： ①通入氨，冷卻、加食鹽，過濾 ②不通氨，冷卻、加食鹽，過濾 對(duì)兩種方法的評(píng)價(jià)正確的是________。(選填編號(hào)) a.①析出的氯化銨純度更高 b.②析出的氯化銨純度更高 c.①的濾液可直接循環(huán)使用 d.②的濾液可直接循環(huán)使用,(3)提取的NH4Cl中含少量Fe2+、 ，將產(chǎn)品溶解，加入H2O2，加熱至沸，再加入BaCl2溶液，過濾，蒸發(fā)結(jié)晶，得到工業(yè)氯化銨。 加熱至沸的目的是________________________________________。 濾渣的主要成分是________________、________________。 (4)稱取1.840 g小蘇打樣品(含少量NaCl)，配制成250 mL溶液，取出25.00 mL用0.100 0 molL-1鹽酸滴定，消耗鹽酸21.50 mL。 實(shí)驗(yàn)中所需的定量?jī)x器除滴定管外，還有_____________________。 選甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因是___________________。 樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。(保留3位小數(shù)),(5)將一定質(zhì)量小蘇打樣品(含少量NaCl)溶于足量鹽酸，蒸干后稱量固體質(zhì)量，也可測(cè)定小蘇打的含量。若蒸發(fā)過程中有少量液體濺出，則測(cè)定結(jié)果________________。(選填“偏高”“偏低”或“不受影響”),【破題關(guān)鍵】 (1)制堿的原理是利用了NaHCO3的溶解度較小，易從溶液中以沉淀的形式析出。 (2)溶液中通入氨氣后會(huì)增大 的濃度。 (3)溶液中Fe2+的除去，一般是先將其氧化為Fe3+，再加熱煮沸或調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+水解生成沉淀而除去。,(4)甲基橙的變色范圍為3.1～4.4，酚酞的變色范圍為8.2～10。 (5)常用的定量?jī)x器有滴定管、天平、量筒和容量瓶。 (6)解決固體混合物的質(zhì)量變化問題可以采用差量法。,【解析】(1)利用NaHCO3在溶液中溶解度較小，碳酸氫銨與氯化鈉反 應(yīng)生成NaHCO3和NH4Cl。 (2)通入氨后增大c( )，①析出的氯化銨純度更高；不通氨后的 溶液是飽和食鹽水，②的濾液可直接循環(huán)使用。 (3)H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，加熱促進(jìn)Fe3+的水解，使其生成Fe(OH)3沉 淀而除去； 與Ba2+生成BaSO4沉淀，則濾渣中含有Fe(OH)3和 BaSO4。,(4)稱取1.840 g小蘇打樣品需要電子天平，配制250 mL溶液需要 250 mL容量瓶。小蘇打與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉，溶液顯中性，而酚 酞在pH大于8時(shí)才顯紅色，不能確定滴定終點(diǎn)。n(HCl)= 0.100 0 molL-121.50 mL10-3LmL-1=2.15010-3mol，n(NaHCO3)=2.15010-3mol，250 mL溶液中含有n(NaHCO3)= 2.15010-2mol，質(zhì)量是1.806 g，樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.806 g/1.840 g=0.982。,(5)碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和CO2，最終得到的固體是氯化鈉，根據(jù)差量法可以計(jì)算出碳酸氫鈉的質(zhì)量，即 2NaHCO3====Na2CO3+H2O+CO2↑ 固體質(zhì)量減少量 168 g 62 g m Δm 若蒸發(fā)過程中有少量液體濺出，則最終生成的氯化鈉質(zhì)量偏少，因此根據(jù)差量法可知固體減少的質(zhì)量偏大，即Δm偏大，則碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大，因此測(cè)定結(jié)果偏高。,答案：(1)NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl (2)a、d (3)使Fe3+完全水解為Fe(OH)3 Fe(OH)3 BaSO4 (4)電子天平、250 mL容量瓶 選用酚酞作為指示劑，不能確定滴定終點(diǎn) 0.982 (5)偏高,【互動(dòng)探究】 (1)寫出第(3)小題中涉及反應(yīng)的離子方程式。 提示：2Fe2++H2O2+2H+====2Fe3++2H2O，F(xiàn)e3++3H2O Fe(OH)3↓+ 3H+，Ba2++ ====BaSO4↓。,(2)第(4)小題的滴定，在讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，若起始平視讀數(shù)，結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù)，測(cè)定結(jié)果會(huì)偏大還是偏小？ 提示：俯視讀數(shù)會(huì)使標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏小，因而使測(cè)量結(jié)果偏小。,【方法歸納】化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 (1)增大反應(yīng)速率的措施。 升高溫度；使用催化劑；將原料粉碎，增大與空氣的接觸面積。 (2)逆流原理的應(yīng)用。 沸騰爐中原料從爐頂落下，熱空氣從爐底吹入，使原料與助燃?xì)怏w充分接觸，反應(yīng)進(jìn)行徹底；吸收塔中使用大量耐酸瓷環(huán)(片)，濃硫酸從塔頂噴下，三氧化硫氣體從塔底吹入，提高吸收效率。,(3)熱交換原理的應(yīng)用。 由于2SO2+O2 2SO3是放熱反應(yīng)，在接觸室內(nèi)使用熱交換器，用反 應(yīng)中放出的熱量預(yù)熱剛進(jìn)入接觸室的原料氣，達(dá)到節(jié)約能源、降低生 產(chǎn)成本的目的。 (4)循環(huán)操作原理的應(yīng)用。 由于2SO2+O2 2SO3是可逆反應(yīng)，尾氣中還有一定量的SO2和O2，通 過一定措施將這部分氣體送回接觸室，提高原料利用率，同時(shí)減少?gòu)U 氣排放。,【題組過關(guān)】 1.(2015山東高考)工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NOx氣體(含NO、NO2)制備NaNO2、NaNO3，工藝流程如下： 已知：Na2CO3+NO+NO2====2NaNO2+CO2,(1)中和液所含溶質(zhì)除NaNO2及少量Na2CO3外，還有______(填化學(xué)式)。 (2)中和液進(jìn)行蒸發(fā)Ⅰ操作時(shí)，應(yīng)控制水的蒸發(fā)量，避免濃度過大，目的是__________________________。蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸汽中含有少量的NaNO2等有毒物質(zhì)，不能直接排放，將其冷凝后用于流程中的______________(填操作名稱)最合理。,(3)母液Ⅰ進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)加入稀HNO3的目的是____________________。 母液Ⅱ需回收利用，下列處理方法合理的是________。 a.轉(zhuǎn)入中和液 b.轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅰ操作 c.轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液 d.轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作 (4)若將NaNO2、NaNO3兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比設(shè)為2∶1，則生產(chǎn)1.38噸NaNO2時(shí)，Na2CO3的理論用量為________噸(假定Na2CO3恰好完全反應(yīng))。,【解析】(1)NO2與堿液反應(yīng)可生成NaNO3。 (2)濃度過大時(shí)，NaNO3可能會(huì)析出；NaNO2有毒，不能直接排放，回收后可用于流程中的溶堿。 (3)NaNO2在酸性條件下易被氧化，加入稀硝酸可提供酸性環(huán)境；母液Ⅱ的溶質(zhì)主要是NaNO3，所以回收利用時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液，或轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作，故c、d合理。,(4)1.38噸NaNO2的物質(zhì)的量為1.3810669 gmol-1=2104mol，則生成NaNO3的物質(zhì)的量為1104mol，根據(jù)鈉原子守恒可知，Na2CO3的理論用量為1/2(2104+1104)mol106 gmol-1=1.59106g =1.59噸。,答案：(1)NaNO3 (2)防止NaNO3的析出 溶堿 (3)將NaNO2轉(zhuǎn)化為NaNO3 c、d (4)1.59,2.(2015昆明一模)侯氏制堿法的生產(chǎn)流程可表示如下，請(qǐng)回答下列問題：,(1)沉淀池中加入(或通入)有關(guān)物質(zhì)的順序?yàn)開_________→________ →________。 (2)寫出上述流程中X、Y的化學(xué)式：X________，Y________。 (3)寫出沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。 (4)侯氏制堿法的生產(chǎn)流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)主要為________、________。,(5)從沉淀池中取出沉淀的操作是________，為了進(jìn)一步提純NaHCO3晶體，可采用________法。 (6)若在煅燒爐中燃燒的時(shí)間較短，NaHCO3將分解不完全?，F(xiàn)若取10.5 g NaHCO3固體，加熱一段時(shí)間后，剩余固體的質(zhì)量為7.4 g，如果把此剩余固體全部加入200 mL 1 molL-1的鹽酸中，充分反應(yīng)后溶液中H+的物質(zhì)的量濃度為________(溶液體積變化忽略不計(jì))。,【解析】(1)制取碳酸氫鈉時(shí)先要得到含氨的飽和食鹽水，所以應(yīng)先通入氨氣，氨氣極易溶于水，能形成較大濃度的堿性溶液，有利于二氧化碳的吸收，生成更多的碳酸氫鈉。 (2)碳酸氫鈉加熱分解生成二氧化碳?xì)怏w，即X為二氧化碳，由反應(yīng)流程得知：母液中主要副產(chǎn)物是氯化銨，故Y是NH4Cl。 (3)氨氣、二氧化碳、水和飽和氯化鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NH3+H2O+CO2+NaCl====NH4Cl+NaHCO3。 (4)由此流程可知：CO2和NaCl能被重復(fù)利用。,(5)分離固體與液體采用過濾的方法，從溶液中得到固體采用重結(jié)晶的方法。 (6)若取10.5 g NaHCO3固體，其物質(zhì)的量= =0.125 mol，加熱一段時(shí)間后，剩余固體的質(zhì)量為7.4 g。依據(jù)化學(xué)方程式存在的質(zhì)量變化計(jì)算： 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O Δm 2 1 62 0.1 mol 0.05 mol 10.5 g-7.4 g,反應(yīng)后NaHCO3的物質(zhì)的量=0.125 mol-0.1 mol=0.025 mol，生成 Na2CO3的物質(zhì)的量為0.05 mol。由NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑可 知，NaHCO3消耗氯化氫的物質(zhì)的量0.025 mol； 由Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑可知，Na2CO3消耗氯化氫的物質(zhì) 的量0.1 mol。 剩余氯化氫的物質(zhì)的量=0.200 L1 molL-1-0.025 mol-0.1 mol =0.075 mol，剩余溶液中c(H+)= =0.375 molL-1。,答案：(1)飽和食鹽水 NH3 CO2 (2)CO2 NH4Cl (3)NH3+H2O+CO2+NaCl====NH4Cl+NaHCO3 (4)CO2 NaCl (5)過濾 重結(jié)晶 (6)0.375 molL-1,【加固訓(xùn)練】1.(2015長(zhǎng)春三模)工業(yè)合成氨技術(shù)是對(duì)人類的巨大貢獻(xiàn)之一。 下面是合成氨的簡(jiǎn)要流程示意圖：,(1)設(shè)備Ⅰ的名稱是______，沿X路線循環(huán)的物質(zhì)是________(填字母)。 A.N2和H2 B.催化劑 C.NH3 D.N2、H2和NH3 (2)合成氨中H2可以由焦炭和水蒸氣反應(yīng)獲得。 請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________。,(3)原料氣中往往含有H2S、CO、CO2等雜質(zhì)，必須除去這些雜質(zhì)的原因是_____________，常用K2CO3溶液除去CO2，其反應(yīng)的離子方程式為__________________。 (4)近年來，有人將電磁場(chǎng)直接加在氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)的容器內(nèi)，在較低的溫度和壓強(qiáng)條件下合成氨，獲得了較高的產(chǎn)率。電磁場(chǎng)對(duì)合成氨反應(yīng)本質(zhì)的影響是___________，該方法的優(yōu)點(diǎn)是______________。,(5)合成氨工業(yè)往往含有大量含氨廢水，為了防止對(duì)環(huán)境造成污染，可以利用電解法將NH3H2O轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)污染的物質(zhì)加以處理。 電解時(shí)以石墨作電極，以硝酸作為電解質(zhì)，則理論上處理1 mol NH3H2O，電路中轉(zhuǎn)移電子________mol，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為___________________________。,【解析】(1)根據(jù)題給工藝流程判斷設(shè)備Ⅰ的名稱為合成塔，沿X路線 循環(huán)利用的物質(zhì)是N2和H2。 (2)焦炭和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，化學(xué)方程式為 C+H2O CO+H2。 (3)原料氣必須凈化的原因是防止催化劑中毒，用K2CO3溶液除去CO2 的離子方程式為 +CO2+H2O=====2 。,(4)電磁場(chǎng)對(duì)合成氨反應(yīng)本質(zhì)的影響是在電磁場(chǎng)的作用下，氮氮三鍵更容易斷裂，減少了合成氨反應(yīng)所需的能量，該方法的優(yōu)點(diǎn)是降低能耗，使反應(yīng)更容易進(jìn)行。 (5)電解法處理含氨廢水轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)污染的物質(zhì)，則NH3被氧化為氮?dú)猓氐幕蟽r(jià)由-3價(jià)升高到0價(jià)，處理1 mol氨，電路中轉(zhuǎn)移3 mol電子，陽(yáng)極反應(yīng)式為2NH3-6e-====N2+6H+。,答案：(1)合成塔 A (2)C+H2O CO+H2 (3)防止催化劑中毒 +CO2+H2O====2 (4)在電磁場(chǎng)的作用下，氮氮三鍵更容易斷裂，減少了合成氨反應(yīng)所需的能量 降低能耗，使反應(yīng)更容易進(jìn)行(其他合理答案均可) (5)3 2NH3-6e-====N2+6H+,2.(2015煙臺(tái)三模)用含有Al2O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的鋁灰制備Al2(SO4)318H2O。制備步驟如下(部分操作和條件略)： Ⅰ.向鋁灰中加入過量稀硫酸，過濾； Ⅱ.向?yàn)V液中加入過量KMnO4溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3； Ⅲ.加熱，產(chǎn)生大量棕色沉淀，靜置，上層溶液呈紫紅色； Ⅳ.加入MnSO4至紫紅色消失，過濾； Ⅴ.濃縮、結(jié)晶、分離，得到產(chǎn)品。,(1)步驟Ⅰ過濾得到沉淀的主要成分是________(填化學(xué)式)，H2SO4溶解Al2O3的離子方程式是___________________________。 (2)已知：生成氫氧化物沉淀的pH。 注：金屬離子的起始濃度為0.1 molL-1 根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟Ⅱ的目的__________________________。,(3)己知：一定條件下， 可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2， ①向Ⅲ的沉淀中加入濃HCl并加熱，能說明沉淀中存在MnO2的現(xiàn)象是________________________________________________________。 反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。 ②Ⅳ中加入MnSO4的目的是__________________________________。,【解析】(1)Al2O3、FeOxFe2O3能與硫酸反應(yīng)，而SiO2不與硫酸反應(yīng)，步驟Ⅰ過濾得到沉淀的主要成分為SiO2，硫酸溶解氧化鋁生成硫酸鋁和水，反應(yīng)的離子方程式為Al2O3+6H+====2Al3++3H2O。 (2)鐵離子開始沉淀和沉淀完全的溶液pH為1.5～2.8，鋁離子開始沉淀的pH為3.4，亞鐵離子開始沉淀的溶液pH大于鋁離子完全沉淀的pH，向?yàn)V液中加入過量KMnO4溶液，目的是使氧化亞鐵離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，依據(jù)題表數(shù)據(jù)分析可知，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3，可以使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀分離，步驟Ⅱ的目的：pH約為3時(shí)，F(xiàn)e2+和Al3+不能形成沉淀，將Fe2+氧化為Fe3+，可使鐵完全沉淀。,(3)①向Ⅲ的沉淀中加入濃HCl并加熱，二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件 下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)方程式為MnO2+4HCl(濃) MnCl2+2H2O+Cl2↑，生成的氯氣是黃綠色氣體，能說明沉淀中存在 MnO2； ② 可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2，過濾除去，所以可以利用MnSO4的溶 液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成二氧化錳，把過量高錳酸根離子除去。,答案：(1)SiO2 Al2O3+6H+====2Al3++3H2O (2)pH約為3時(shí)，F(xiàn)e2+和Al3+不能形成沉淀，將Fe2+氧化為Fe3+，可使鐵完全沉淀 (3)①生成黃綠色氣體 MnO2+4HCl(濃) MnCl2+2H2O+Cl2↑ ②除去過量的,考點(diǎn)二 化工與資源的開發(fā)利用 【典例2】(2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)磷礦石主要以磷酸鈣 [Ca3(PO4)2H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。圖(a)為目前國(guó)際上磷礦石利用的大致情況，其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖(b)是熱法磷酸生產(chǎn)過程中由磷灰石制單質(zhì)磷的流程。,部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下：,回答下列問題： (1)世界上磷礦石最主要的用途是生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的________%。 (2)以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________。 現(xiàn)有1 t折合含有P2O5約30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸________t。,(3)如圖(b)所示，熱法磷酸生產(chǎn)過程的第一步是將SiO2、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應(yīng)生成白磷。爐渣的主要成分是________(填化學(xué)式)，冷凝塔1的主要沉積物是________，冷凝塔2的主要沉積物是________。 (4)尾氣中主要含有________，還含有少量PH3、H2S和HF等。將尾氣先通入純堿溶液，可除去________，再通入次氯酸鈉溶液，可除去________。(均填化學(xué)式),(5)相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復(fù)雜，能耗高，但優(yōu)點(diǎn)是_____ ___________________________。,【破題關(guān)鍵】 (1)讀懂圖(a)中磷礦石的使用情況；流程圖中磷礦石生產(chǎn)含磷肥料不是一步。 (2)利用元素守恒書寫相關(guān)的化學(xué)方程式，判斷生成磷酸的另一種產(chǎn)物。 (3)在常溫下白磷為固體，在70℃時(shí)白磷為液體。,(4)SiF4遇水發(fā)生水解，在NaOH溶液中能發(fā)生反應(yīng)。 (5)PH3難溶于水，具有還原性，而NaClO具有氧化性，二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。,【解析】(1)根據(jù)流程圖可知生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的比例是0.04+0.960.850.80=0.69=69%。 (2)由題意，過量的硫酸溶解Ca5F(PO4)3生成磷酸、硫酸鈣和氟化氫，根據(jù)原子守恒配平即可；根據(jù)磷元素守恒可得到關(guān)系式：P2O5～2H3PO4，142 t五氧化二磷可制得196 t磷酸，由題意可知1 t磷灰石含有0.3 t五氧化二磷，可制取85%的商品磷酸的質(zhì)量為1960.31420.85=0.49 t。,(3)二氧化硅、過量焦炭與磷灰石混合，在高溫下反應(yīng)得到的難溶固體物質(zhì)是硅酸鈣；根據(jù)冷凝塔1的冷凝溫度70℃，可知在白磷的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之間，所以冷凝塔1的主要沉積物為液態(tài)白磷，同理可知冷凝塔2的主要沉積物為固態(tài)白磷。 (4)由題意可知，尾氣中主要含有四氟化硅和一氧化碳，碳酸鈉溶液呈堿性，可以除去SiF4、H2S和HF，次氯酸鈉有強(qiáng)氧化性，可以除去還原性氣體PH3。 (5)由流程圖可知，熱法磷酸工藝的產(chǎn)品純度大、雜質(zhì)少。,答案：(1)69 (2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4====3H3PO4+5CaSO4+HF↑ 0.49 (3)CaSiO3 液態(tài)白磷 固態(tài)白磷 (4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3 (5)產(chǎn)品純度高(濃度大),【互動(dòng)探究】 (1)生產(chǎn)磷酸的磷礦石占磷礦石使用總量的多少？ 提示：96%15%80%+96%85%20%=27.84%。 (2)將SiO2、過量焦炭在電爐中混合，高溫下反應(yīng)生成粗硅，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。 提示：SiO2+2C Si+2CO↑。,【方法歸納】生產(chǎn)中的“三廢”處理 (1)尾氣吸收。 如H2SO4工業(yè)的尾氣主要是SO2，可以按下列方式進(jìn)行處理： SO2+Ca(OH)2====CaSO3+H2O， CaSO3+H2SO4====CaSO4+SO2↑+H2O。,(2)污水處理。 不同化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污水，所含有的雜質(zhì)不同，要根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì)，采用不同的化學(xué)方法進(jìn)行處理，如酸堿中和法、重金屬離子沉淀法等。 (3)廢渣的處理。 根據(jù)廢渣的成分進(jìn)行綜合利用。如硫酸工業(yè)的廢渣可作為煉鐵的原料、提煉貴重的有色金屬、作水泥原料或用于建筑材料。,【題組過關(guān)】 1.(2015全國(guó)卷Ⅱ)苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工業(yè)上可用異丙苯氧化法生產(chǎn)苯酚和丙酮，其反應(yīng)和工藝流程示意圖如下：,相關(guān)化合物的物理常數(shù) 回答下列問題： (1)在反應(yīng)器A中通入的X是________。 (2)反應(yīng)①和②分別在裝置________和________中進(jìn)行(填裝置符號(hào))。,(3)在分解釜C中加入的Y為少量濃硫酸，其作用是____________， 優(yōu)點(diǎn)是用量少，缺點(diǎn)是__________________________。 (4)反應(yīng)②為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。反應(yīng)溫度應(yīng)控制在50～60℃，溫度過高的安全隱患是__________________。 (5)中和釜D中加入的Z最適宜的是________(填標(biāo)號(hào)。已知苯酚是一種弱酸) a.NaOH b.CaCO3 c.NaHCO3 d. CaO,(6)蒸餾塔F中的餾出物T和P分別為________和________，判斷的依據(jù)是__________________。 (7)用該方法合成苯酚和丙酮的優(yōu)點(diǎn)是__________________。,【解析】(1)異丙苯被氧氣氧化為異丙苯過氧化氫，異丙苯過氧化氫在酸性溶液中分解得到苯酚和丙酮，所以反應(yīng)器A中通入的是氧氣。 (2)根據(jù)流程圖可知反應(yīng)①和②分別在裝置A、C中進(jìn)行。 (3)異丙苯過氧化氫在酸性溶液中分解，所以濃硫酸為催化劑，缺點(diǎn)是濃硫酸具有腐蝕性，易腐蝕設(shè)備。 (4)反應(yīng)②的焓變小于0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過高的安全隱患是容易引起裝置的爆炸。,(5)苯酚與碳酸氫鈉不反應(yīng)，所以應(yīng)選擇碳酸氫鈉。 (6)由于苯酚的沸點(diǎn)高于丙酮，所以丙酮先汽化，故T為丙酮，P為苯酚。 (7)通過流程和產(chǎn)物分析其優(yōu)點(diǎn)為原子利用率高。,答案：(1)氧氣(或空氣) (2)A C (3)催化劑(提高反應(yīng)速率) 腐蝕設(shè)備 (4)放熱 可能會(huì)導(dǎo)致(過氧化物)爆炸 (5)c (6)丙酮 苯酚 苯酚的沸點(diǎn)高于丙酮 (7)原子利用率高,2.(2015唐山一模)對(duì)工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染的主要措施。 (1)①在實(shí)驗(yàn)室中過濾操作需要用到的玻璃儀器有____________。 ②下列試劑能夠用來對(duì)自來水進(jìn)行殺菌消毒，且不會(huì)造成二次污染的是________(填字母)。 a.福爾馬林 b.漂白粉 c.臭氧 d.氯氣,(2)Na2FeO4是一種新型水處理劑，工業(yè)上可用FeSO4制備Na2FeO4，其工藝流程如圖：,①工業(yè)上常用硫酸亞鐵作混凝劑除去天然水中含有的懸浮物和膠體，為了達(dá)到更好的效果，要將待處理水的pH調(diào)到9左右，再加入綠礬。請(qǐng)解釋這一做法的原因_______________ (用必要的離子方程式和文字描述)。 ②假設(shè)每步反應(yīng)均是完全的，若制取3 mol Na2FeO4，需要NaClO固體________g。 ③寫出第一步在酸性環(huán)境下加入H2O2的離子反應(yīng)方程式：__________ __________________________。,(3)石灰純堿法是常用的硬水軟化方法，已知25℃時(shí)Ksp(CaCO3)=2.8 10-9，現(xiàn)將等體積的Ca(OH)2溶液與Na2CO3溶液混合(假設(shè)溶液體積具有加和性)，若Na2CO3溶液的濃度為5.610-5molL-1，則生成沉淀所需Ca(OH)2溶液的最小濃度為________。,【解析】(1)①過濾除去溶液中的不溶性雜質(zhì)，使用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、普通漏斗。 ②福爾馬林有毒，含氯物質(zhì)可導(dǎo)致二次污染，則能夠用來對(duì)自來水進(jìn)行殺菌消毒，且不會(huì)造成二次污染的只有臭氧。 (2)①Fe2+在堿性條件下易被氧化成Fe3+，進(jìn)而水解生成Fe(OH)3膠體，起到較好的混凝作用，4Fe2++O2+2H2O+8OH-====4Fe(OH)3(膠體)。,②設(shè)需要的NaClO的物質(zhì)的量為x，由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化學(xué)方程式： 2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH====2Na2FeO4+3NaCl+5H2O 3 2 x 3 mol 解得x=4.5 mol，則NaClO的質(zhì)量=nM=4.5 mol74.5 gmol-1 =335.25 g。,③H2O2在酸性條件下能將Fe2+氧化為Fe3+，H2O2被還原為水，故離子方 程式為2Fe2++H2O2+2H+====2Fe3++2H2O。 (3)Na2CO3溶液的濃度為5.610-5molL-1，等體積混合后溶液中 c( )=0.55.610-5molL-1=2.810-5molL-1，根據(jù)Ksp =c( )c(Ca2+)=2.810-9可知，c(Ca2+)= =110-4molL-1，原溶液中Ca(OH)2的最小濃度為混合溶液中c(Ca2+) 的2倍，故原溶液中Ca(OH)2的最小濃度為2110-4molL-1=2 10-4molL-1。,答案：(1)①玻璃棒、燒杯、普通漏斗 ②c (2)①Fe2+在堿性條件下易被氧化成Fe3+，進(jìn)而水解生成Fe(OH)3膠體，起到較好的混凝作用，4Fe2++O2+2H2O+8OH-====4Fe(OH)3(膠體) ②335.25 ③2Fe2++H2O2+2H+====2Fe3++2H2O (3)210-4molL-1,【加固訓(xùn)練】1.(2015沈陽(yáng)一模)隨著能源問題的進(jìn)一步突出，利用熱化學(xué)循環(huán)制氫的研究受到許多發(fā)達(dá)國(guó)家的青睞。最近的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合氧化物酸錳(MnFe2O4)也可用于熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫，MnFe2O4的制備流程如下：,(1)原料Fe(NO3)n中n=________，投入原料Fe(NO3)n和Mn(NO3)2的物質(zhì)的量之比應(yīng)為________。 (2)步驟二中“連續(xù)攪拌”的目的是_________________________； 步驟三中洗滌干凈的標(biāo)準(zhǔn)是____________________。 (3)利用MnFe2O4熱化學(xué)循環(huán)制氫的反應(yīng)可表示為 MnFe2O4 MnFe2O4-x+ O2↑， MnFe2O4-x+xH2O MnFe2O4+xH2↑。,請(qǐng)認(rèn)真分析上述兩個(gè)反應(yīng)并回答下列問題： ①若MnFe2O4-x中x=0.8，則MnFe2O4-x中Fe2+占全部鐵元素的百分率為________。 ②該熱化學(xué)循環(huán)制氫的優(yōu)點(diǎn)有(答兩點(diǎn)即可)___________________。 ③該熱化學(xué)循環(huán)制氫尚有不足之處，進(jìn)一步改進(jìn)的研究方向是_____ ______________________。,【解析】(1)分析MnFe2O4和Mn(NO3)2可知，Mn的化合價(jià)是+2價(jià)，根據(jù) 化合價(jià)代數(shù)和為0可知MnFe2O4中Fe為+3價(jià)，所以Fe(NO3)3中n=3。 (2)連續(xù)攪拌可以使混合物充分反應(yīng)、沉淀完全；原溶液顯堿性，所 以當(dāng)洗滌液為中性時(shí)，說明洗滌干凈。 (3)①設(shè)MnFe2O3.2中+2、+3價(jià)Fe的物質(zhì)的量分別為x、y，則由化合價(jià) 原則有x+y=2，2x+3y=4.4，解得x=1.6、y=0.4，所以Fe2+占全部鐵元 素的 100%=80%。,②該熱化學(xué)循環(huán)法制氫的優(yōu)點(diǎn)可從反應(yīng)過程、對(duì)環(huán)境的影響、原料的來源和產(chǎn)物的特點(diǎn)等方面進(jìn)行分析。 ③熱化學(xué)循環(huán)法制氫需要在1 000 K以上反應(yīng)，所以需要從降低反應(yīng)溫度的角度進(jìn)行考慮。,答案：(1)3 2∶1 (2)充分反應(yīng)、沉淀完全 洗滌至流出液呈中性 (3)①80% ②過程簡(jiǎn)單、無(wú)污染、物料廉價(jià)并可循環(huán)使用及氧氣和氫氣在不同步驟生成，因此不存在高溫氣體分離的問題等 ③尋找合適的催化劑，使MnFe2O4分解溫度降低或找分解溫度更低的氧化物(其他合理答案均可),2.(2014九江三模)海水資源豐富，海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、 Cl-、 、Br-、 、 等離子。合理利用海水資源和保護(hù) 環(huán)境是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。 Ⅰ.火力發(fā)電燃煤排放的SO2會(huì)造成一系列環(huán)境和生態(tài)問題。利用海水 脫硫是一種有效的方法，其工藝流程如圖所示：,(1)天然海水顯堿性的原因是(用離子方程式表示)_____________。 (2)天然海水吸收了含硫煙氣后，要用O2進(jìn)行氧化處理，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________； 氧化后的“海水”需要用大量的天然海水與之混合后才能排放，該操作的主要目的是__________________________________________。,Ⅱ.重金屬離子對(duì)河流及海洋造成嚴(yán)重污染。某化工廠廢水(pH=2.0，ρ≈1 gmL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金屬離子，其濃度各約為 0.01 molL-1。排放前擬用沉淀法除去這兩種離子，查找有關(guān)數(shù)據(jù)如下：,(3)你認(rèn)為往廢水中投入________(填序號(hào))，沉淀效果最好。 A.NaOH B.Na2S C.KI D.Ca(OH)2 (4)如果用生石灰處理上述廢水，使溶液的pH=8.0，處理后的廢水中c(Pb2+)=________。 (5)如果用食鹽處理其只含Ag+的廢水，測(cè)得處理后的廢水中NaCl的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.117%。若環(huán)境要求排放標(biāo)準(zhǔn)為c(Ag+)低于1.0 10-8molL-1，問該工廠處理后的廢水中c(Ag+)=________，是否符合 排放標(biāo)準(zhǔn)________(填“是”或“否”)。已知Ksp(AgCl)=1.810-10。,【解析】Ⅰ.(1)天然海水的pH≈8，是因?yàn)楹Ｋ杏? 和 ， 水解使海水呈弱堿性，其離子方程式為 +H2O +OH-或 +H2O H2CO3+OH-。 (2)H2SO3中的S顯+4價(jià)，可被O2氧化生成H2SO4，酸性會(huì)大大增強(qiáng)，氧 化后的“海水”需要引入大量顯堿性的海水與之混合后才能排放，主 要目的是中和、稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸。 Ⅱ.(3)溶度積越小的越易轉(zhuǎn)化為沉淀，由表格中的數(shù)據(jù)可知，硫化物 的溶度積相對(duì)較小，則應(yīng)選擇硫化鈉。,(4)Pb(OH)2的溶度積為1.210-15，pH=8.0，c(OH-)=10-6molL-1， 則c(Pb2+)= =1.210-3(molL-1)。 (5)廢水中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.117%(ρ≈1 gmL-1)，c(Cl-) = c(NaCl)= =0.02 molL-1，Ksp(AgCl)= c(Ag+)c(Cl-)=1.810-10，則c(Ag+)= =910-9(molL-1)， 環(huán)境要求排放標(biāo)準(zhǔn)為c(Ag+)低于1.010-8molL-1，顯然9 10-9molL-11.010-8molL-1，則符合排放標(biāo)準(zhǔn)。,答案：(1) +H2O +OH-， +H2O H2CO3+OH- (2)2H2SO3+O2====2H2SO4 中和、稀釋經(jīng)氧氣氧化后海水中生成的酸 (3)B (4)1.210-3molL-1 (5)910-9molL-1 是,考點(diǎn)三 化學(xué)材料的開發(fā)和利用 【典例3】(2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再?gòu)氖Ｓ嗟臐夂Ｋ型ㄟ^一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品。 回答下列問題：,(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是_____ _______________(填序號(hào))。 ①用混凝法獲取淡水 ②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量 ③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 ④改進(jìn)鉀、溴、鎂的提取工藝 (2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br2，并用純堿吸收。堿吸收 溴的主要反應(yīng)是Br2+Na2CO3+H2O NaBr+NaBrO3+NaHCO3，吸收1 mol Br2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________mol。,(3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖： 濃海水的主要成分如下：,該工藝過程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為_____________ _______________，產(chǎn)品2的化學(xué)式為____________，1 L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為______g。 (4)采用石墨陽(yáng)極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________；電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________ __________________________。,【破題關(guān)鍵】 (1)堿吸收溴的反應(yīng)中Br2既是氧化劑又是還原劑，二者物質(zhì)的量之比 為5∶1。 (2)海水中硫的存在形式為 ，除去一般用BaCl2或CaCl2溶液。 (3)熔融狀態(tài)要求高溫條件下，鎂與冷水不反應(yīng)，但與熱水反應(yīng)。,【解析】(1)用混凝法只能除去海水中的懸浮物，不能獲取淡水，故 設(shè)想和做法可行的是②③④。 (2)利用化合價(jià)升降法配平反應(yīng)方程式得3Br2+6Na2CO3+3H2O====5NaBr +NaBrO3+6NaHCO3，根據(jù)比例關(guān)系每反應(yīng)1 mol溴單質(zhì)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì) 的量為 mol。 (3)海水中硫元素主要以硫酸根的形式存在，根據(jù)流程圖，脫硫階段 所發(fā)生的反應(yīng)為Ca2++ ====CaSO4↓，產(chǎn)品2為氫氧化鎂，根據(jù)鎂元 素守恒可知28.8 g的鎂離子最終得到氫氧化鎂的質(zhì)量為69.6 g。,(4)若陽(yáng)極材料是石墨，陰極材料是不銹鋼，電解熔融的氯化鎂，所 發(fā)生的反應(yīng)為MgCl2 Mg+Cl2↑，電解時(shí)若有水存在，則在高溫時(shí) 鎂與水發(fā)生反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致鎂的消耗。,答案：(1)②③④ (2) (3)Ca2++ ====CaSO4↓ Mg(OH)2 69.6 (4)MgCl2 Mg + Cl2↑ Mg + 2H2O Mg(OH)2+ H2↑,【互動(dòng)探究】 (1)從海水中吹出Br2，通常用的氧化劑為Cl2，寫出此反應(yīng)的離子方 程式。 提示：Cl2+2Br-====2Cl-+Br2。 (2)第(4)小題，若電解的是氯化鎂溶液，能否得到金屬鎂？用化學(xué) 方程式表示原因。 提示：不能。因?yàn)殡娊饴然V溶液時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為MgCl2+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑。,【方法歸納】冶煉金屬的方法 (1)熱分解法：可用熱分解法冶煉的金屬，其元素的金屬性很弱，在常見金屬活動(dòng)性順序表的右端區(qū)域(如Hg、Ag)。 如2HgO 2Hg+O2↑。,(2)熱還原法：可用熱還原法冶煉的金屬，其金屬性比較強(qiáng)，在常見金屬活動(dòng)性順序表中居于中間區(qū)域。 ①焦炭還原法。如CuO+C Cu+CO↑。 ②一氧化碳還原法。如Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。 ③氫氣還原法。如WO3+3H2 W+3H2O。 ④活潑金屬還原法。如2Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3。,(3)電解法：電解法一般用于活潑金屬的冶煉(如K、Ca、Na、Mg、Al 等)。缺點(diǎn)是耗電量大，成本較高。如2Al2O3 4Al+3O2↑。,【題組過關(guān)】 1.(2014海南高考)Ⅰ.下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.堿性鋅錳電池中，MnO2是催化劑 B.銀鋅紐扣電池工作時(shí)，Ag2O被還原為Ag C.放電時(shí)，鉛酸蓄電池中硫酸濃度不斷增大 D.電鍍時(shí)，待鍍的金屬制品表面發(fā)生還原反應(yīng),Ⅱ.鋅是一種應(yīng)用廣泛的金屬，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅，某含鋅礦的主要成分為ZnS(還含少量FeS等其他成分)，以其為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示：,回答下列問題： (1)硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進(jìn)行，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學(xué)式為________。 (2)焙燒過程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸可用于后續(xù)的________操作。 (3)浸出液“凈化”過程中加入的主要物質(zhì)為________，其作用是__________________。,(4)電解沉積過程中的陰極采用鋁板，陽(yáng)極采用Pb-Ag合金惰性電極，陽(yáng)極逸出的氣體是____________。 (5)改進(jìn)的鋅冶煉工藝，采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程，既省略了易導(dǎo)致空氣污染的焙燒過程，又可獲得一種有工業(yè)價(jià)值的非金屬單質(zhì)。“氧壓酸浸”中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為_____________。,(6)我國(guó)古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅，明代宋應(yīng)星著的《天工開物》中有關(guān)于“升煉倭鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……，冷淀，毀罐取出，……，即倭鉛也。”該煉鋅工藝過程主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。 (注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅),【解析】Ⅰ.堿性鋅錳干電池中，鋅為負(fù)極，正極為二氧化錳，A錯(cuò)誤；銀鋅紐扣電池中鋅為負(fù)極，氧化銀為正極，工作時(shí)，正極氧化銀得電子變?yōu)殂y，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；放電時(shí)，鉛酸蓄電池中硫酸濃度減小，消耗硫酸且生成水，C錯(cuò)誤；電鍍時(shí)鍍件作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍層金屬陽(yáng)離子在陰極得電子析出金屬鍍層附著在鍍件上，D正確。 Ⅱ.(1)硫化鋅在焙燒過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氧化鋅和二氧化硫，所以得到的焙砂主要成分為氧化鋅。,(2)含塵煙氣主要是二氧化硫，可以用來制備硫酸，而在焙砂中需要浸出鋅離子，所以氧化鋅變?yōu)殇\離子最好用硫酸溶解氧化鋅(同時(shí)氧化鐵也被溶解)。 (3)后續(xù)需要凈化浸出液，就是把鐵離子除去而不引入新的雜質(zhì)，用單質(zhì)鋅來除去鐵。 (4)電解硫酸鋅，陽(yáng)極氫氧根離子失電子生成氧氣。,(5)焙燒過程中產(chǎn)生了污染大氣的二氧化硫氣體，而采用“氧壓酸 浸”法就可以避免生成二氧化硫氣體而變?yōu)榉墙饘賳钨|(zhì)即單質(zhì)硫， 所以化學(xué)方程式為2ZnS+4H++O2====2Zn2++2H2O+2S。 (6)“火法”冶煉鋅主要是碳酸鋅和煤炭餅(主要成分是碳)在高溫下 發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳和單質(zhì)鋅，反應(yīng)方程式為ZnCO3+2C Zn+ 3CO↑。,答案：Ⅰ.B、D Ⅱ.(1)ZnO (2)浸出 (3)鋅粉 置換出Fe等 (4)O2 (5)2ZnS+4H++O2====2Zn2++2S+2H2O (6)ZnCO3+2C Zn+3CO↑,2.(2015玉林二模)銅是一種重要的有色金屬，近年來銅的用途越來越廣泛。銅礦有輝銅礦(主要成分為Cu2S)、斑銅礦(主要成分為Cu5FeS4)、藍(lán)銅礦及黃銅礦(主要成分為CuFeS2)等。 (1)下列四種化合物中含銅量最高的是________(填序號(hào))。 a.Cu2S b.Cu5FeS4 c.Cu2(OH)2CO3 d.CuFeS2 (2)2014年我國(guó)精煉銅產(chǎn)量796萬(wàn)噸，若全部由含Cu2S質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的銅礦石冶煉得到，則需該銅礦石的質(zhì)量為________萬(wàn)噸(保留一位小數(shù))。,(3)為了充分利用銅資源，某工廠擬用黃銅灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金屬銅，并可得副產(chǎn)物鋅鹽，其生產(chǎn)流程如圖：,回答下列問題： ①濾渣1的主要成分為________。 ②濾液1加入鋅粉主要被還原的陽(yáng)離子有___________(寫離子符號(hào))。 ③濾渣1及濾渣2需再進(jìn)行焙燒，其原因是_____________________； 用濃硫酸二次浸取可能產(chǎn)生的有毒氣體是________，凈化的方法是_______________。,④除鐵時(shí)，先加入稀硫酸及過氧化氫溶液將鐵氧化為Fe3+，再____ ____________，使其形成Fe(OH)3沉淀除去。 ⑤電解時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為________________。 電解后剩余電解液可循環(huán)利用，其方式是__________________。,【解析】(1)a項(xiàng)，Cu2S中含銅量為 =0.8；b項(xiàng)，Cu5FeS4中含銅 量為 ≈0.63；c項(xiàng)，Cu2(OH)2CO3中含銅量為 ≈0.58；d 項(xiàng)，CuFeS2中含銅量為 ≈0.35。 (2)Cu2S中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%；設(shè)需x萬(wàn)噸含Cu2S 32%的銅礦 石，根據(jù)銅元素守恒，得x80%32%=796，解得x≈3 109.4。,(3)①濾渣1為銅和少量的SiO2，主要成分為Cu。 ②鋅粉可與Cu2+、Fe2+、H+反應(yīng)分別生成銅、鐵以及氫氣，被還原的陽(yáng)離子有Cu2+、Fe2+、H+。 ③焙燒便于除去銅塊內(nèi)部包裹的鋅等雜質(zhì)，濃硫酸與銅反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，可用氨水吸收。 ④氫氧化鐵的溶解度比氫氧化亞鐵小，將鐵氧化為Fe3+，再調(diào)節(jié)pH，使鐵形成Fe(OH)3沉淀除去。,⑤電解時(shí)，陰極得電子：Cu2++2e-====Cu；鋅離子在溶液中不放電，加入ZnO中和后與濾液2合并制備ZnSO47H2O。,答案：(1)a (2)3 109.4 (3)①Cu ②Cu2+、Fe2+、H+ ③便于除去銅塊內(nèi)部包裹的鋅等雜質(zhì) SO2 用氨水吸收(答案合理即可) ④調(diào)節(jié)pH ⑤Cu2++2e-====Cu 加入ZnO中和后與濾液2合并制備ZnSO47H2O,【加固訓(xùn)練】(2015襄陽(yáng)一模)草酸(乙二酸)可作還原劑和沉淀劑，用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產(chǎn)。一種制備草酸(含2個(gè)結(jié)晶水)的工藝流程如下：,回答下列問題： (1)CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式分別為_________、________________。 (2)該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①的濾液是________ ________，濾渣是________________；過濾操作②的濾液是_____ _________和____________，濾渣是________________。 (3)工藝過程中③和④的目的是________________________。,(4)有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點(diǎn)是產(chǎn)品不純，其中含有的雜質(zhì)主要是____________。 (5)結(jié)晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測(cè)定。稱量草酸成品 0.250 g溶于水，用0.050 0 molL-1的酸性KMnO4溶液滴定，至淺粉紅色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00 mL，反應(yīng)的離子方程式為______ _________________；列式計(jì)算該成品的純度__________________。,【解析】(1)CO和NaOH在200℃，2 MPa條件下合成甲酸鈉，反應(yīng)的化 學(xué)方程式為CO+NaOH HCOONa，甲酸鈉加熱脫氫生成草酸鈉，反 應(yīng)的化學(xué)方程式為2HCOONa Na2C2O4+H2↑。 (2)該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①是