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    突破08 备战2020年高考化学之突破物质结构性质与工艺流程题-工艺流程综合题(题型精练)

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    突破08 备战2020年高考化学之突破物质结构性质与工艺流程题-工艺流程综合题(题型精练)

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    突破08 突破工艺流程综合题(3(条件控制)限时:40分钟1.六氟铝酸钠俗称冰晶石,广泛应用于冶铝工业。以磷肥副产物氟硅酸铵为原料制备六氟铝酸钠的简易流程如下:请回答下列问题:1)写出反应的化学方程式:____________________________________________适当加热可以提高反应的化学反应速率,但是温度不宜过高,其原因有两点:其一是避免氨水挥发,降低反应物浓度,其二是__________________________________2)反应得到Na3AlF6和废液,废液用于反应_________________________________(”)循环利用。NH4F溶液不能用玻璃容器盛装,其原因是______________________3)通过实验得出Na3AlF6的产率与外界条件关系如图所示(提示:温度、时间针对反应)根据上述实验结果,最佳条件:反应温度、反应时间、氢氧化钠与氢氧化铝的物质的量之比依次是______________________【答案】 (1(NH4)2SiF64NH3·H2O===6NH4FH2SiO3H2O 避免NH4F水解程度增大而损失2 NH4F水解生成HFHF腐蚀玻璃360 ℃60 min2.0[解析] (1)氟硅酸铵与氨水反应,可以看成是氟硅酸铵先水解生成氟化氢、硅酸和氨水,然后氨水和氟化氢反应生成氟化铵。温度高,氨水挥发加快、NH4F水解程度增大,因此选择合适温度。(2)反应NaAlO22H2O6NH4F2NaOH===Na3AlF66NH3·H2O,废液中氨水可以用作反应的反应物。NH4F发生水解生成HFHF能与玻璃中二氧化硅反应生成四氟化硅和水。(3)从图像看出,应选择产率最高的条件。2.(2019·合肥一模)以软锰矿粉(主要含有MnO2,还含有少量的Fe2O3Al2O3等杂质)为原料制备高纯MnO2的流程如图所示:已知常温下,氢氧化物沉淀的条件:Al3Fe3完全沉淀时的pH分别为5.02.8Mn2开始沉淀的pH7.71酸浸时加入一定量的硫酸,硫酸的量不能过多或过少。硫酸过多造成氨的损失;硫酸过少时,酸浸时会有红褐色渣出现,原因是______________________________________________2)加入氨水应调节pH的范围为__________________________________________3过滤Ⅱ”所得滤渣为MnCO3,滤液中溶质的主要成分是____________(填化学式),写出其阳离子的电子式:__________________________________4)加入碳酸氢铵产生沉淀的过程为沉锰沉锰过程中放出CO2,反应的离子方程式为____________________________沉锰过程中沉锰速率与温度变化的关系如图所示。当温度高于60 ℃时,沉锰速率随着温度升高而减慢的原因可能是______________________________________________[答案] (1)生成的Fe3水解得到Fe(OH)3沉淀25.07.73(NH4)2SO4 4Mn22HCO===MnCO3CO2H2O 温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快,沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢[解析] (1)硫酸过少时,酸浸时会有红褐色渣出现,原因是生成的Fe3水解得到Fe(OH)3沉淀。(2)由题中信息可知,Al3Fe3完全沉淀时的pH分别为5.02.8Mn2开始沉淀的pH7.7。所以,加入氨水应调节pH的范围为5.07.7。(3过滤Ⅱ”所得滤渣为MnCO3,滤液中溶质的主要成分是(NH4)2SO4,其阳离子的电子式为。(4沉锰过程中放出CO2,反应的离子方程式为Mn22HCO===MnCO3CO2H2O温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快,沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢。3.利用钛矿的酸性废液(TiO2Fe2Fe3SO),可回收获得FeS2纳米材料、Fe2O3TiO2·nH2O等产品,流程如下:1TiO2中钛元素的化合价为________价。TiO2只能存在于强酸性溶液中,因为TiO2易水解生成TiO2·nH2O,写出水解的离子方程式:____________________________________________ 2)向富含TiO2的酸性溶液中加入Na2CO3粉末能得到固体TiO2·nH2O。请用化学反应原理解释:______________________________________________________________________3NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式为__________________________该反应需温度在308 K以下,其目的是____________________________________________________[答案] (1)+4 TiO2(n1)H2OTiO2·nH2O2H2Na2CO3消耗Hc(H)减少,使TiO2水解平衡向生成TiO2·nH2O方向移动3Fe22HCO===FeCO3CO2H2O防止NH4HCO3受热分解和减少Fe2的水解[解析] (2)由于原溶液显酸性,CO直接与H反应,不能解释成CO水解促进TiO2的水解。3)要充分考虑HHCO不共存,HCOFe2产生FeCO3H,会继续与HCO反应产生CO2气体。另外NH4HCO3不稳定受热易分解,因而要控制在较低温度下进行。4.铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某度旧铍铜元件(25% BeO71% CuS、少量FeSSiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下:已知:Ⅰ.铍、铝元素化学性质相似;Ⅱ.常温下部分难溶物的溶度积常数如下表:难溶物Cu(OH)2Fe(OH)3Mn(OH)2溶度积常数(Ksp)2.2×10204.0×10382.1×10131)滤液A的主要成分除NaOH外,还有________(填化学式),写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式:______________________________2滤液C中含NaClBeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,最合理的实验步骤顺序为________(填字母)a.加入过量的氨水  b.通入过量的CO2c.加入过量的NaOH  d.加入适量的HCle.洗涤  f.过滤BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是________3MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质。写出反应CuS发生反应的化学方程式:___________________________若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是________(任写一条)4)滤液Dc(Cu2)2.2 mol·L1c(Fe3)0.008 mol·L1c(Mn2)0.01 mol·L1,逐滴加入稀氨水调节pH可将其依次分离,首先沉淀的是________(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH大于________5)电解NaClBeCl2混合熔盐可制备金属铍,下图是电解装置图。电解过程中,加入氯化钠的目的是________石墨电极上的电极反应式为________电解得到的Be蒸气中约含1%Na蒸气除去Be中少量Na的方法为________已知部分物质的熔、沸点如下表:物质熔点(K)沸点(K)Be1 5513 243Na3701 156[答案] (1Na2BeO2Na2SiO3 BeO4H===Be22H2O2afed 要在HCl气流中蒸发结晶3MnO2CuS2H2SO4===MnSO4SCuSO42H2O 会产生污染环境的气体4Fe3 45降低电解质的熔融温度,降低能耗 Be22e===Be 可以控制温度1 1563 243 K之间冷却[解析] (1)由题中信息可知,BeSiO2与氢氧化钠反应生成Na2BeO2Na2SiO3Na2BeO2HCl反应生成BeCl2,离子方程式为:BeO4H===Be22H2O;(2由于Be的性质与Al相似,所以Be具有两性,用氨水使Be2全部沉淀,再过滤,将Be(OH)2洗涤后,加入盐酸最终转化成BeCl2由于Be2易水解,所以从氯化铍溶液中得到纯净的BeCl2,需要在HCl气流中蒸发结晶;(3MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质,所以化学反应方程式为:MnO2CuS2H2SO4===MnSO4SCuSO42H2O由于HNO3的氧化性很强,在反应中会产生氮的氧化物,对空气造成污染,所以我们不选用浓硝酸;(4)根据Ksp[Cu(OH)2]2.2×1020c(Cu2c2(OH),当溶液中c(Cu2)2.2 mol·L1时,计算可得c(OH)1010 mol/L,即当c(OH)1010 mol/L时,即pH4时,Cu2开始沉淀;根据Ksp[Fe(OH)3]4.0×1038c(Fe3c3(OH)c(Fe3)0.008 mol/L,可得到c(OH)3.68×1013 mol/L,即当c(OH)3.68×1013 mol/L时,Fe3开始沉淀;根据Ksp[Mn(OH)2]2.1×1013c(Mn2c2(OH)c(Mn2)0.01 mol/L,可得到c(OH)4.83×107 mol/L,即当c(OH)4.83×107 mol/L时,Mn2开始沉淀;由计算可知,Fe3先沉淀,其次是Cu2,最后是Mn2;(5电解过程中,加入氯化钠是为了增大导电性即降低电解质熔融状态的温度,节约能耗;石墨电极生成金属Be,电极反应方程式为:Be22e===Be图表信息可知NaBe的熔、沸点差距很大,分离Na蒸气和Be蒸气可以控制温度1 1563 243 K之间冷却。5.(2019·江苏化学,16)N2ONONO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。1N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为_________________________________________2NONO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为NONO22OH===2NOH2O2NO22OH===NONOH2O下列措施能提高尾气中NONO2去除率的有________(填字母)A.加快通入尾气的速率B.采用气、液逆流的方式吸收尾气C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是_______________(填化学式)吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是_______________(填化学式)3NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成ClNO,其离子方程式为______________________________NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是______________________________[答案] (12NH32O2N2O3H2O2BC NaNO3 NO33HClO2NOH2O===3Cl2NO5H溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强[解析] (1NH3O2氧化生成N2ON元素从-3价升至+1价,1 mol NH3失去4 mol eO元素从0价降至-2价,1 mol O2得到4 mol e,根据NO元素得失电子守恒及原子守恒配平方程式。(2A项,通入尾气速率过快时,尾气吸收不充分,错误;B项,采用气、液逆流方式吸收尾气时,尾气吸收会更充分,正确;C项,补充NaOH溶液,c(OH)增大,能更充分吸收尾气,正确。NO2NaOH反应可生成NaNO2NaNO3和水,所以NaNO2晶体中会混有NaNO3杂质。由吸收尾气的主要反应可知,NO2吸收更充分,故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。(3HClO氧化NO生成NO,自身被还原为Cl,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平方程式。氧化NO的是HClONaClO在酸性条件下会生成HClO,所以pH越小,溶液中HClO的浓度越大,NO转化率越高。 

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