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1、高考化学工艺流程题 一、生产流程解析图 二、解题思路 1、读题与解答: 首先,要粗读试题,尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。 其次,再精读试题,根据问题去精心研究某一步或某一种物质。 第三,要看清所问题,不能答非所问,并注意语言表达的科学性 在答题时应注意:前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。 2、分析流程图需要掌握的技巧是: 浏览全题, 确定该流程的目的 由何原料获得何产物(副产物),对比原料和产物; 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随 时进行联系和调用; 解析流程图并思考: 从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(
2、氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一 步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除 去的? 对于陌生且复杂的流程图,宏观把握整个流程,不必要把每个环节都搞清楚,针对问题分析细节。 三、考察内容主要有: 1)、原料预处理(溶解、灼烧、煅烧、粉粹、研磨等) 2)、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择) 3)、反应原理(离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与 提纯) 4)、绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 5)、化工安全(防爆、防污染、防中毒)等。 四、
3、常见名词 浸出:固体加水(酸)溶解得到离子 浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少 酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程 水洗:通常为除去水溶性杂质 水浸:与水接触反应或溶解 五、规律 主线主产品分支副产品回头为循环 六、例题解析 【例题 】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和 Fe2O3等, 回收其中镁的工艺流程如下: 沉淀物Fe(OH )3Al(OH)3Mg(OH)2 PH3.25.212.4 部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表,请回答下列问题: (1)“浸出
4、”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有(要求写出两条)。 (2)滤渣 I 的主要成分有。 (3)从滤渣中可回收利用的主要物质有。 (4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备: MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl 已知四种化合物的溶解度(S)随温度( T)变化曲线如下图所示: 将 反 应 物 按 化 学 反 应 方 程 式 计 量 数 比 混 合 制 备Mg(ClO3)2。 简 述 可 制 备Mg(ClO3)2的 原 因:。 按 中 条 件 进 行 制 备 实 验 。 在 冷 却 降 温 析 出Mg(ClO3)2过 程 中 , 常伴 有
5、NaCl 析 出 , 原因 是:。除去产品中该杂质的方法是:。 专 项 练 习 1.聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝Al2(OH)nCl6n。 本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为: Al2O3(25%34%) 、SiO2(40%50%) 、Fe2O3( 0.5%3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种 不同的结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化 铝的实验流程如下: 煅烧溶解搅拌、过滤 调节溶液 pH在4.24.5蒸发浓缩 90100 高岭土15%盐酸
6、 少量铝粉适量CaCO3 Al2( OH) nCl6n 根据流程图回答下列问题: “ 煅烧 ” 的目的是 _ 。 配制质量分数15的盐酸需要200 mL 30 的浓盐酸(密度约为1.15 g cm 3)和 _ g 蒸馏水,配 制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。 “ 溶解 ” 过程中发生反应的离子方程式为_ 。 加少量铝粉的主要作用是_ 。 “ 调节溶液pH 在 4.24.5 ” 的过程中,除添加必要的试剂, 还需借助的实验用品是_; “ 蒸 发浓缩 ” 需保持温度在90100,控制温度的实验方法是_。 2、 在 已 知 提 取 氯 化 钠 、 溴 、 镁 等 化 学 物 质 的 富 碘 卤 水
7、中 , 采 用 下 面 的 工 艺 流 程 生 产 单 质 碘 : 试回答: (1)乙、丁中溶质的分子式:乙,丁。 (2)第步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是(填写字母编号) a.除去未反应的NO3 b.除去未反应的I c.除去未反应的Fe d.除去碱性物质 (3)第步操作可供提纯的两种方法是和(不要求写具体步骤) 。 (4)实验室检验I2的方法是。 (5)甲物质见光易变黑,其原因是(用化学方程式表示)。 (6)中溶解银的硝酸应该用硝酸(填浓或稀) 。 原因是。 3、工业上用铝土矿(成分为氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下: 光 请回答下列问题: (1)水蒸气的作用。 (2)沉淀 C 的化学式为
8、 _,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作_。 (3)操作 I、操作 II、操作 III 都用到的玻璃仪器是有_。 (4)实验室洗涤Al(OH) 3沉淀应该如何操作: 。 (5)生产过程中,除NaOH 、H2O 可以循环使用外,还可以循环使用的物质有 _(填化学式) 。 用此法制取铝的副产品是_(填化学式)。 答案及解析 1、解析:对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将Al2O3利用水 解絮凝法转化为产品。再进一步分析,除铁用铝置换后过滤,高岭土中的Al2O3不溶于酸,必须经煅烧改 变结构。该题经这样分析,题设的所有问题的答案就在分析之中。 答案: 改变高岭土
9、的结构,使其能溶于酸; 230;量筒; Al 2O36H 2Al33H 2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H 2O; 除去溶液中的铁离子; pH 计(或精密pH 试纸);水浴加热 2、 (1)FeI2FeCl3 (2) C (3)升华、凝华、萃取、分液、减压蒸馏 (4)将 I2加在淀粉溶液中,溶液显蓝色 (5) 2AlI= 2Ag +I 2 (6)稀( 2 分)减少过程中产生NOx的量;节生硝酸物质的量 3、 (1)加热加快反应 ( 2)Fe2O3 颜料; ( 3)烧杯、漏斗、玻璃棒; ( 4)用玻璃棒引流向过滤器中加水浸没沉淀,滤去洗液后,反复2 到 3次即可。; ( 5)CaO 和 CO
10、2 Fe2O3和 O2; 【例 1】 (2010 北京理综, 2614 分)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH 4和 NH3H2O 的形式存在, 该废水的处理流程如下: 3 HNO氨氮废水低浓度氨氮废水含废水达标废水 (1) 过程:加NaOH 溶液,调节pH至 9 后,升温至30 ,通空气将氨赶出并回收。 用离子方程式表示加NaOH 溶液的作用: _。 用化学平衡原理解释通空气的目的:_。 (2) 过程: 在微生物作用的条件下,NH 4 经过两步反应被氧化成NO 3 。两步反应的能量变化示意图如 下: 第一步反应是_反应 ( 选填“放热”或“吸热”) ,判断依据是_。 1 mol NH 4 (
11、aq) 全部氧化成NO 3 (aq) 的热化学方程式是_。 (3) 过程: 一定条件下, 向废水中加入CH3OH ,将 HNO 3还原成 N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移 6 mol 电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_。 【例 2】 (2010 海淀二模2510 分)从铝矿(主要成分是Al2O3,含 RO2、 Fe2O3等杂质)中提取Al2O3 的一种工艺流程如图13 所示: ( 1)元素 R 位于周期表中的第三周期,其最高正化合价和负化合价的绝对值相等。RO2的用途有(写 出 1 条即可)。 ( 2)铝土矿加入足量烧碱溶液后主要反应的离子方程式为 。 。 ( 3)工
12、业上通过电解氧化铝和冰晶石的熔融液来冶炼金属铝。已知电极材料为惰性材料,阳极反应式 为。 ( 4)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应,制得新型非金属材料AIN 与一种中学常见气体X。 已知每转移3 mol e ,有 1.5mol 化合物 X生成,此反应的化学方程式 。 【例 3】 (2010、西城一模26 ( 10 分)工业上以锂辉石(Li2OA12O34SiO2,含少量 Ca、Mg 元素)为 原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下: 已知:Li2OAl2O3 4SiO2 +H2SO 4(浓) Li2SO4+Al2O34SiO2H2O 某些物质的溶解度(S )如下表所示。 T/20 40 6
13、0 80 S(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85 过滤、热水洗涤 锂辉石 研磨浸出过滤 滤液 1 滤渣 1 过滤 滤液 2 滤渣 2 Li2CO3粗品 93% 98 % 硫酸 250 300 石灰乳调pH 至 11 饱和 Na2CO 3溶液 Na2CO3溶液 250 300 ( 1)从滤渣 1中分离出 Al2O3的部分流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。 则步骤中反应的离子方程式是_。 ( 2)已知滤渣 2的主要成分有 Mg(OH)2和 CaCO 3。 向滤液 1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)。 ( 3)向滤液2 中加入饱和Na2CO
14、 3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是 。 ( 4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。 a将 Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液, LiOH 溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用 惰性电极电解。 b电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯 Li2CO3。 a 中,阳极的电极反应式是。 b中,生成 Li2CO3反应的化学方程式是。 【例 4】 2010 崇文一模27 ( 14 分)最近科学家提出“绿色自由”构想:把空气吹入碳酸钾溶液,然后再 把 CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”
15、 构想技术流程如下: (1)分解池中发生分解反应的物质是。 (2)在合成塔中,若有2.2kg CO2与足量 H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出 2473.5 kJ的热 量,试写出合成塔中发生反应的热化学方程式。 (3)从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,而实际生产中采用300的温度,原因之一是 考虑到催化剂的催化活性,原因之二是。 从合成塔中分离出甲醇的原理与下列哪个相符(选填字母) 。 a.过滤b.分液c.蒸馏 “绿色自由”构想技术流程中常包括物质和能量的“循环利 用” ,上述流程中能体现“循环利用”的除碳酸钾溶液外,还 包括。 ( 4)右图是甲醇燃料电池的结构示意图。已知
16、电池总反应为: 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。通入 a 一端的电极是(填 “ 正 极 ” 或 “ 负 极 ”), 负 极 发 生 的 电 极 反 应 S(Li2SO4)/g 34.2 32.8 31.9 30.7 滤渣 1 () () II 灼烧 III Al2O3 是。 【例 5】 2010 朝阳一模26 (14 分)工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如下: 某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备 硝酸(所有橡胶制品均已被保护)。 (1)工业上用氨气制取NO 的化学方程式是。 (2)连接好该装置后,首先进行的操作是。 (3)通入 a 气体的目的是。 (4)盛有 Na2CO
17、 3溶液的烧杯为尾气处理装置,该装置中反应的化学反应方程式是 2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + + (5)已知:温度低于21.15时, NO2几乎全部转变为N2O4。工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率。 N2O4与 a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 。 (6) 一定条件下, 某密闭容器中N2O4和 NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.50mol/L 、 c(N2O4)=0.125 mol/L 。 则 2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K= 。若 NO2起始浓度为 2 mol/L ,相同条件下, NO2的最大转化率为 。 三、优秀试题模拟与预测 【预测】(
18、2011苏锡常镇模拟一) (12 分)高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用 NaClO 氧化法生产,原理为: 3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH2Na2FeO4 + 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na2FeO42KOH K2FeO42NaOH 主要的生产流程如下: (1)写出反应的离子方程式。 (2)流程图中 “ 转化 ” 是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K 2FeO4) Ksp(Na2FeO4)(填 “ ” 或“ ” 或“ ” ) 。 (3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。 图 1 为不同的温度下,Fe(NO3)3
19、不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响; 图 2 为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳 时, NaClO 浓度对 K2FeO4 生成率的影响。 O2 NH3NO 吸 收 塔 O2O2 H2O Na2CO3溶液冷水 a 气体 图 1 图 2 工业生产中最佳温度为,此时 Fe(NO3)3与 NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为。 若 NaClO 加入过量,氧化过程中会生成Fe(OH)3,写出该反应的离子方程式: 。 若 Fe(NO3)3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与 Fe 3+发生氧化还原反应生成 K3FeO4,此反应的离子 方程式:。 (4)K2FeO4 在水溶液中易水解: 4Fe
20、O4 2+10H 2O4Fe(OH)3+8OH +3O 2 。在“ 提纯” K2FeO4中采用重结晶、 洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用溶液(填序号)。 AH2O BCH3COONa、异丙醇CNH4Cl、异丙醇DFe(NO3)3、异丙醇 【预测】(2011常州市 1 月) ( 8 分)无水 AlCl 3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上由 铝土矿(主要成分是A12O3和 Fe2O3)和石油焦(主要成分是C)按下图所示流程进行一系列反 应来制备无水AlCl 3。 AlCl 3是 晶体。 氯化炉中Al 2O3、C12和 C 反应的化学方程式是 。 冷却器排出的尾气中含有大量CO 和
21、少量Cl2,需用 Na2SO3溶液除去 Cl2,写出此反应的离子方程式 是。 升华器中主要含有AlCl 3和 FeCl3,需加入少量 Al ,其作用是。 为测定无水AlCl 3产品的纯度,现称取 16.25g 精制后的无水AlCl 3样品,溶于过量的 NaOH 溶液,过 滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,其残留固体质量为0.32g。则AlCl 3产品的纯度 为。 【预测】(10 分)以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和硫单质,原料的综合利用率较高。其主 要流程如下: 焙烧炉 (800) 氯化炉 (950) 冷却器升华器无水 AlCl3 铝土矿 石油焦NaCl固体 Cl2、 Al O
22、2 石油焦 CO、 Cl2 CuFeS2 反应 NaCl溶液 CuCl(s) S(s) 铁红 反应 FeCO3 过滤 Na2CO3 反应 过滤 、FeCl3 反应 Cu 过滤 NaCuCl2反应 空气 水 溶液 A 过滤得到的滤渣成分是:。 (填化学式) 反应 中,共有个反应不属于氧化还原反应。 溶液 A 中含有的溶质是。 (填化学式) 写出反应的化学方程式:。 反应是是FeCO3在空气中煅烧,写出化学方程式:。 【预测】(2011盐城市 2 月) (12 分) 由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑(SiO2 nH2O) 、 磷及甲醇,下列工艺过程原料综合利用率高,废弃物少。 ( 1)上述
23、反应中,属于置换反应的是 (选填:、)。 ( 2)已知 SiHCl 3的沸点为 33.0,提纯SiHCl 3适宜的方法是 。 ( 3)高温下进行的反应的化学方程式为:;固体废弃物CaSiO3可用于。 ( 4)反应需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行,其原因是。 ( 5)CH3OH 可用作燃料电池的燃料,在强酸性介质中,负极的电极反应式为 。 【预测】(2010 镇江 12 月调研 ) (10 分)以黄铁矿为原料制硫酸产生的废渣中含Fe2O3、SiO2、Al 2O3、 CaO、 MgO 等。现以此废渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下。此浓度时,部分阳离子以氢氧化物 形式沉淀时溶液的pH 由见右表。
24、 (1)酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式是。 (2)还原过程中加入FeS2是将溶液中的Fe 3+还原为 Fe2+,而本身被氧化为SO42-,写出有关的离子方程 式:。 (3)氧化过程中通入空气和加入NaOH 是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出,写出有关的离 子方程式:。 (4)为了确保铁红的质量,氧化过程需要调节溶液pH 的范围为pH 。 ( 5)若NaOH 加入过量,所的铁红产品中有其它杂质,但可能无Al2O3,其原因是(用离子方程式表 示) :。 【预测】14-2某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山,它们的组成如下:软锰矿:MnO2含量65%,SiO2 沉淀物 开始沉 淀 pH
25、 沉淀完 全 pH Al(OH)33.0 5.2 Fe(OH)31.5 2.8 Fe(OH)27.6 9.7 Mg(OH)28.0 12.4 含量约 20%,Al 2O3含量约 4%,其余为水分;闪锌矿: ZnS 含量80%, FeS、CuS、 SiO2含量约 7%,其余为水分。科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺,工艺流程如下图所示。 请回答下列问题: (1)反应后过滤所得滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。试写出反应中生 成 CuSO4的化学方程式_。 (2)反应加入适量锌的作用是_。如果锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式为
26、 _ 。 (3)反应的条件是电解,电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为 _ 。 (4)本工艺所用的原料除软锰矿、闪锌矿、硫酸外还需要_等原料。 【预测】(10 分)某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应制取胆矾。 其设计的实验过程为: (1)杂铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将铜粉置 于内(用以下所给仪器的编号填入,下同),取用该仪器应使用,灼烧完成后该仪器应放 在上冷却,不能直接放在桌面上。 所用仪器: a蒸发皿b坩埚c石棉网d表面皿e坩埚钳f试管夹 (2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能
27、原 因是。 a灼烧过程中部分氧化铜被还原b灼烧不充分铜未被完全氧化 c氧化铜在加热过程中分解生成铜d该条件下铜无法被氧气氧化 ( 3) 通 过 途 径II 实 现 用 粗 制 氧 化 铜 制 取 胆 矾 , 必 须 进 行 的 实 验 操 作 步 骤 : 酸 溶 、 加 热 通 氧 气、冷却结晶、自然干燥。 (4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾,与途径I 相比,途径II 有明显的两个优点是: 、。 (5)途径 II 反应的化学方程式为:。 【预测】(10 分)钛 (Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量 十分丰富。如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链
28、可以大大提高资源利用率,减少环 境污染。 反应 软锰矿 S 、 SiO2 硫酸反应 闪锌矿Zn(适量) 反应 MnO2 反应 Na2CO3 Na2SO4 反应 MnO2 Zn Cu Fe(OH)3Al (OH)3 CO2 MnCO3、ZnCO3 杂铜粗制氧化铜硫酸铜溶液 浓硫酸,加热 稀硫酸,加热,通氧气 途径 途径 胆矾 CuSO45H2O 请填写下列空白: (1)电解食盐水时,总反应的离子方程式是_ 。 (2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式:_。 (3)已知 : Mg(s) + Cl2(g) MgCl2(s); H=641kJ/mol ; Ti(s) + 2Cl2(g)TiCl
29、4(s); H 770kJ/mol 。下 列说法正确的是。 A Mg 的燃烧热为641kJ/mol BTi 的能量一定比TiCl4高 C等质量的Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应,前者放出的热量多 D该冶炼Ti 法对环境友好 (4)在上述产业链中,合成192t 甲醇理论上需额外补充H2_ t(不考虑生产过程中物质的任何损失)。 (5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是 _。 【预测】(10 分)从含镍废催化剂中可回收镍,其流程如下: 某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni,还含有 Al(31%) 、Fe (1.3%)的单质及氧化物,其他不
30、溶杂 质(3.3%)。部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH 如下: 沉淀物Al( OH)3 Fe( OH)3Fe( OH)2 Ni( OH)2 pH 5.2 3.2 9.7 9.2 回答下列问题: “碱浸”的目的是除去_。 “酸浸”时所加入的酸是_(填化学式) 。酸浸后,滤液中可能含有的金属离子是 _。 “调 pH 为 23”的目的是 _。 产 品 晶 体 中 有 时 会 混 有 少 量 绿 矾 ( FeSO4 7H2O ), 可 能 是 由 于 生 产 过 程 中 _导致 Fe 2未被完全氧化造成的。 NiSO4在强碱溶液中用NaClO 氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH。该反应
31、的离子方程式 是_。 【预测】(10 分) 随着工业的迅速发展,产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH 对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的 Ksp( 沉淀溶解平衡常数) 和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH 时溶液中 有关金属离子产生沉淀的最小浓度;当溶液中金属离子浓度小于10 -5 molL -1 时通常认为该离子 沉淀完全 )。 (1) 某厂排出的废水中含有Cu 2+和 Fe3+,测得其浓度均小于 0.1 molL -l 。为除去其中的Fe 3+,回收铜,需控 制的 pH范围是 _ 。 (2) 为了处理含
32、有Cr2O7 2-酸性溶液的工业废水,采用如下方法:向废水中加人适量 NaCl,以 Fe 为电极进行 电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。 Cr2O7 2-转变为 Cr3+的离子方程式为 _。 pH对废水中Cr207 2-去除率的影响如右图。你认为电解过程中溶 液的 pH取值在 _范围内对降低废水中的铬含量最有利,请说明理由: _ 。 注:去除率 ( )=(c0-c) co100, 式中:co理前废水中Cr2O7 2- 的浓度,c处理后废水中Cr2O7 2- 的浓度 (3) 沉淀转化在生产中也有重要应用。例如,用Na2C03溶液可
33、 以将锅炉水垢中的CaS04转化为较疏松而易清除的CaC03,该沉淀转化达到平衡时,其平衡常数 K (写数值 ) 。 已知 Ksp (CaS04)=9.1x10 -6 ,Ksp (CaC03)=2.8x10 -9 【预测】(8 分)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳 氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。 已知: N2(g)+ O2(g)=2NO(g) H= 180.5 kJ/mol 2C(s)+ O2(g)=2CO(g) H=-221.0 kJ/mol C(s)+ O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJ/mol 尾气转化的反应
34、之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H。 某研究性学习小组在技术人员的指导下,按下列流程探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质 量比)条件下对汽车尾气的催化效果。 汽车尾气尾气分析仪催化反应器尾气分析仪 实验过程中除空燃比不同外,其他条件:汽车尾气的流速、 等必须相同。 在一定条件下,测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关 系如右图所示。 空燃比约为时,催化剂对汽车尾气的催化效 果最好。 金属离子KsppH(10 -1molL-l ) pH(10 -5 molL -l ) Fe 3+ 4.0 10 -38 2.7 3.7 Cr 3+ 6.0 10 -31 4
35、.3 5.6 Cu 2+ 2.2 10 -20 4.7 6.7 Ca 2+ 4.0 10 -5 12.3 14.3 0 20 40 60 80 100 空燃比 NOx CO 碳氢化合物 转 化 率 acbd CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇氧化钠,其中O 2-可以 在固体介质NASICON中自由移动。 下列说法错误的是。 A负极的电极反应式为:CO+O 2 2e-CO 2 B工作时电极b 作正极, O 2-由电极 a 流向电极 b C工作时电子由电极a 通过传感器流向电极b D传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高 【预测】(12 分)高铁酸钾是一种
36、高效的多功能水处理剂,具有氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、 除臭等作用,高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景。其制备路线如下: 试回答下列问题 (1)操作 搅拌的目的是:。 (2) 操作 与操作 相同,该操作名称是:_。 (3)反应器中, NaOH、 NaClO及 Fe(NO3)3反应的离子方程式为: _。 (4)次氯酸钠浓度对高铁酸钾产率有一定影响,当高铁酸钾产率最高时,NaClO 的物质的量浓度约为 _。 (计算结果保留一位小数) (5)从环境保护的角度看,制备中间产物Na2FeO4较好的方法为电化学法,其装置如图乙所示,则阳极的 电极反应式为。 【预测】(12 分) 随着人类社
37、会的发展,氮氧化物(NOx)已成为大气中的主要气态污染物之一。 ( 1)超音速飞机排放的尾气是平流层中NOx的主要来源。它们破坏臭氧层的机理为: 上述反应的总反应式为,其中是催化剂。 ( 2)汽车尾气中含有NOx 、CO和碳氢化合物等。 汽车尾气净化装置里装有Pd等过渡元素的催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理 如图所示。 多孔电极a 传感器 多孔电极 b CO 空气 NASICON 尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为。 NOx和碳氢化合物在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物的现象,称为 “ 光化学烟雾 ” 。 有学者对某城市一天中光化学烟雾的变化情 况进行测定,实验结果如图所
38、示。由图象可 知,二次污染物有等,醛和 O3 的 峰 值 出 现 在14: 00 左 右 的 主 要 原 因 是。 测定汽车尾气中NOx的方法之一是用 3 的 H2O2溶液吸收尾气中的NOx生成 HNO3, 再用 NaOH 标准溶液滴定HNO3。 若要测定标 准状况下尾气中NOx的体积分数,所需的数 据有(选填序号) 。 A所测尾气的总体积 B两种氮氧化物的体积比 CNaOH 标准溶液的物质的量浓度D所消耗NaOH 标准溶液的体积 E从滴定开始到指示剂变色所需的时间 ( 3)硝酸工业尾气中的NOx可用纯碱溶液吸收,有关的化学反应为: 现用 0 5 L 2 mol L 1 的纯碱溶液恰好吸收一定
39、量硝酸工业尾气中的NOx, 吸收液质量增加44 g (设 CO2全部排出)。则 NO2和 NO 的体积比为 。 【预测】(10 分)过度排放CO2会造成 “ 温室效应 ” ,科学家正在研究如何将CO2转化为可以利用 的资源,其中一种方案就是将CO2转化为可再生燃料甲醇(CH3OH) 。其化学方程式为: 请填空: ( 1)写出上述反应的平衡常数表达式K=。 ( 2)在容积为2 L 的密闭容器中,用一定量二氧化碳与一定 量氢气在一定条件下合成甲醇,实验结果如图所示。下 列说法正确的是(填序号)。 A在300,从反应开始到平衡,甲醇的平均反应速 率 B反应体系从300 升温到500,平衡常数K 变大
40、 C该反应的正反应为放热反应 D处于 C点的反应体系从300升温到500 n(H2) n(CH3OH)增大 ( 3)25、 101105Pa 时 16 g 液态甲醇完全燃烧,当恢复至原状态时,放出3629 kJ 热量,此反 应的热化学方程式为。 ( 4)选用合适的合金为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃 料电池, 此燃料电池负极应加入或通入的物质是, 正极的电极反应式为。 【预测】(8 分)烟气的脱硫(除SO2)技术和脱硝(除NOx)技术都是环境科学研究的热点。 ( 1)选择性催化还原法的脱硝原理为:来源 :学。科。网 6NOx4x NH3(32x)N26xH
41、2O 上述反应中每转移3mol 电子,生成标准状况下N2的体积为 _L。 已知: 2H2(g)O2(g) 2H2O (g) H - 483.6 kJmol -1 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H- 92.4 kJmol -1 N2(g)O2(g)2NO(g) H- 180.5kJ mol -1 则反应 6NO(g)4NH3(g) 5N2(g)6H2O(g)的 H_。 ( 2)目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理,其脱硝机理示意图如下图1, 脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2 所示。 图 1 图 2 出该脱硝原理总反应的化学方程式:_。 为
42、达到最佳脱硝效果,应采取的条件是_。 【预测】粉煤灰是一种火山灰质材料,来源于煤中的无机组成,从粉煤灰中能够获得Al2O3,已 知某火力发电厂的粉煤灰中的化学成分如下表: 成分SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO CuO SO2 质量分数 % 506 289 84 28 78 15 请回答下列问题: ( 1)上述氧化物中能与水反应的是。 ( 2)从粉煤灰中提取Al2O3的一种工艺流程如下: 固体 I 中含有的主要物质的化学式为。 在溶液中通人过量的CO 2,发生反应的离子方程式为 ( 3)氧化铝和焦炭的混合物与氮气在高温下反应,可制得新型非金属材料A1N 与一种中学常见气体x。 已知每转移
43、3 mol -,就有 15mol 化合物 X生成,此反应的化学方程式为 。 【预测】(8 分) (2010 漳州一中一检)据新闻报道有全国最“ 绿” 省份之称的福建,近年来却频 频受到酸雨的困扰。在饮用水源地水质状况方面,福建9 个设区市的34 个集中式生活饮用水源 地水质达标率为733%,较上年同期有所下降。所以保护环境是我们刻不容缓的责任。 烟气脱硫是控制二氧化硫污染的主要技术手段。 (1)利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示: 200300400500600 脱 硝 率 % 100 80 60 40 20 0 a b c d 负载率 a 0.5% b 3.0% c 5.0%
44、 d 8.0% Cu O2 Cu (O 2) Cu (NO 2) C2H4 H2O、CO2、N2 NO E M 红色金属 H2SO4 H2O2 MSO4 蓝色溶液 E 金属 M X H2SO4 H2O2 Y KSCN 红色溶液 Z KOH KOH Cl2 K2EO4 某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施,进行了天然海水 (pH 8 )吸收含硫烟气的模拟 实验,实验结果如下图所示。 根据图示实验结果,为了提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,下列措施正确的是。 (填字 母序号) A降低通入含硫烟气的温度B减小通入含硫烟气的流速 C减少天然海水的进入量 D在天然海水中加入生石灰
45、天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3,使用空气中的氧气将其氧化,写出该反应的化学方程式: 。氧化后的 “ 海水 ” 需要用大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的 主要目的是。 ( 2)石灰石 石膏湿法烟气脱硫工艺技术的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的 空气反应生成石膏(CaSO4?2H2O)。写出该反应的化学方程式: 。 【预测】根据下列框图回答问题(答题时,方程式中的M 、E用所对应的元素符号表示): (1)写出 M溶于稀 H2SO4和 H2O2混合液的化学方程式:。 (2)某同学取X 的溶液,酸化后加入KI、淀粉溶液,变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程 式:、。 (3)写出 Cl2将 Z 氧化为 K2EO4的化学方程式:。 (4)由 E制备的 E(C5H5)2的结构如右图,其中氢原子的化学环境完全相同。但 早期人们却错误地认为它的结构为:。核磁共振法能够区分这两种结构。在核磁共振氢谱E 中,正确的结构有种峰,错误的结构有种峰。 【预测】正极材料为LiCoO2的锂离子电池被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一 步发展。 (1)橄榄石型LiFeP
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