1、2020 届高三化学一轮复习届高三化学一轮复习 工业流程图专题训练工业流程图专题训练 1、(2020 届北京西城期末)二氧化氯(ClO2)广泛应用于纸浆漂白、杀菌消毒和水净化处理等领域。工 业上利用甲醇还原 NaClO3的方法制备 ClO2,工艺流程如下: 已知:a发生器中制备 ClO2的反应: 12NaClO3+8H2SO4+3CH3OH= 12ClO2+3HCOOH+4Na3H(SO4)2+9H2O b相关物质的熔沸点: 物质 CH3OH HCOOH ClO2 熔点/ 97 9 59 沸点/ 65 101 11 (1)ClO2可用于纸浆漂白、杀菌消毒是因其具有_性。 (2)冷却塔用于分离
2、ClO2并回收 CH3OH,应控制的最佳温度为_(填字母) 。 A010 B2030 C6070 (3)经过程和过程可以获得芒硝(Na2SO410H2O)并使部分原料循环利用。 已知:Na2SO410H2O 和 Na2SO4的溶解度曲线如下图: Na3H(SO4)2处理器中获得芒硝时需加入 NaClO3固体,从芒硝溶解平衡的角度解释其原因: _。 结合 Na2SO410H2O 和 Na2SO4的溶解度曲线,过程的操作是:在 32.4恒温蒸发,_。 Na3H(SO4)2处理器的滤液中可以循环利用的原料是 NaClO3和_。 答案(1)氧化 (2)B (3)Na2SO410H2O(s) 2Na+(
3、aq)+SO42(aq)+10H2O,加入 NaClO3,使 c(Na+)增大,平衡逆向 移动,利于 Na2SO410H2O 析出 冷却结晶,过滤,洗涤,干燥 H2SO4 2、(2020 届北京西城期末)含氰根(CN)的废水必须经处理后排放。某电镀废水 pH12,氰化物以 CN、 Cu(CN)32等形式存在(均以 CN计) ,处理流程如下: (1)HCN 是一元弱酸,用离子方程式表示 NaCN 水溶液显碱性的原因:_。 (2)二次处理阶段,使用不同方法氧化。 过硫酸钾(K2S2O8)氧化法:K2S2O8溶液将 CN(N 为3 价)氧化成毒性弱的 CNO(N 为3 价) 。 碱性溶液中S2O82
4、在一定条件下氧化CN生成CNO和SO42的离子方程式是_。 不同浓度的K2S2O8溶液对CN的去除率如图1。工业上选用浓度为1 mmol L1K2S2O8溶液, 不用 0.75 mmol L1和 2 mmol L1的原因是_ 。 研究 CN的氧化去除机理。 (文献中为碱性条件下的结论) 文献:a没有 Cu+,S2O82对 CN没有去除效果。 bS2O82和 Cu+反应生成硫酸根自由基(SO4 )和 CuO。 cSO4可能转变为羟基自由基(OH) 。 d SO4 、 OH 均可将 CN氧化为 CNO。 叔丁醇只可以使 OH 失去活性, 乙醇可以使 SO4 、 OH 均失去活性。 实验:相同条件下
5、,向含 Cu(CN)32的碱性废水中加入叔丁醇,CN的去除率没有影响;加入乙醇, CN的去除率降低 50%。 两种不同的 CN的氧化去除机理如图 2,结合文献 和实验 回答下列问题: 补全“机理一” 。 从“机理二”可看出 CuO 参与了去除 CN,列举其证据:_。 电解法:碱性环境中,在阳极发生两步反应,CN放电生成 CNO,CNO再放电生成 CO2和 N2,第二步的阳极反应式是_ _。 (1)CN+H2OHCN+OH (2) S2O82+CN+2OH = CNO+2SO42+H2O 1 mmol L1比 0.75 mmol L1 反应速率快、CN的去除率高,比 2 mmol L1 图 2
6、CN的氧化去除机理 图 1 CN的去除率 一定条件 经济 (2 分) 碱性条件下,没有 Cu+,CN 没有去除效果,Cu+会生成 CuO;碱性条件下,加入 乙醇,可以使 SO4失去活性而 CN的去除率仍然有 50% 2CNO +4OH6e = 2CO2+ N2+2H2O 3、(2020 年朝阳高三期末)年朝阳高三期末)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的污水处理剂。 (1)K2FeO4的制备 i 中反应的离子方程式是_。 将 ii 中反应的离子方程式补充完整: Fe3+ + OH- + ClO- = FeO42- + + iii 中反应说明溶解度:Na2FeO4_K2FeO4(填“”或“ ”
7、) 。 (2)K2FeO4的性质 i. 将 K2FeO4固体溶于蒸馏水中,有少量无色气泡产生,经检验为 O2,液体有丁达尔效应。 ii. 将 K2FeO4固体溶于浓 KOH 溶液中,放置 2 小时无明显变化。 iii. 将 K2FeO4固体溶于硫酸中,产生无色气泡的速率明显比 i 快。 K2FeO4溶于蒸馏水的化学反应方程式是_。 K2FeO4的氧化性与溶液 pH 的关系是_。 (3)K2FeO4的应用 K2FeO4可用于生活垃圾渗透液的脱氮(将含氮物质转化为 N2)处理。K2FeO4对生活垃圾渗透液的脱 氮效果随水体 pH 的变化结果如下: K2FeO4脱氮的最佳 pH 是_。 根据上图推测
8、,pH = 4 时生活垃圾渗透液中含氮物质主要以_形式存在。 pH 大于 8 时,脱氮效果随 pH 的升高而减弱,分析可能的原因:_。 答案(1) 2Fe2+ +H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O 2 10 3 2 3Cl 5H 2O (2) 4K2FeO4 +10H2O = 4Fe(OH)3(胶体) + 3O2 + 8KOH pH 越小,氧化性越强 (3) pH8 NH4+ pH8 的溶液,随 pH 增大,K2FeO4氧化性弱,不利于将含氮物质氧化。 4.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含 CeCO3F)为原料制备 CeO2 的一种工艺流程如下:
9、已知:i.Ce4 能与 F结合成CeF x(4 x),也能与 SO2 4结合成CeSO42 ; ii.在硫酸体系中 Ce4 能被萃取剂(HA) 2萃取,而 Ce3 不能; iii.常温下,Ce2(CO3)3饱和溶液浓度为 1.010 6mol L1。 回答下列问题: (1)“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是_、 _(写出 2 种即可)。 (2)“氧化焙烧”产物 CeO2与稀硫酸反应的离子方程式为 _。 (3)“萃取”时存在反应:Ce4 n(HA) 2 Ce(H2n4A2n)4H 。D表示Ce4分别在有机层中 与水层中存在形式的浓度之比(DcCe(H 2n4A2n) c(
10、CeSO42 ))。保持其他条件不变,在起始料液中 加入不同量的Na2SO4以改变水层中的c(SO2 4),D随起始料液中c(SO2 4)增大而减小的原因是 _。 (4)浸渣经处理可得 Ce(BF4)3,加入 KCl 溶液发生如下反应: Ce(BF4)3(s)3K (aq) 3KBF4(s)Ce3 (aq)。 若一定温度时,Ce(BF4)3、KBF4的 Ksp分别为 a、b,则该反应的平衡常数 K_(用 a、b 表示)。 (5)“反萃取”中加入H2O2的主要反应离子方程式为 _ _。 在“反萃取”后所得水层中加入 1.0 mol L 1 的 NH4HCO3溶液,产生 Ce2(CO3)3沉淀,当
11、 Ce3 沉淀完全时c(Ce3)1105 mol L1,溶液中 c(CO2 3)约为_。 答案 (1)矿石粉碎成细颗粒 通入大量空气 (2)CeO24H SO2 4=CeSO42 2H 2O (3)随着 c(SO2 4)增大,水层中 Ce4 被 SO2 4结合成CeSO42 ,导致萃取平衡向生成CeSO 42 方向移动,D 迅速减小 (4) a b3 (5)2Ce 4H2O2=2Ce3O22H 1106 mol L1 5.(2019 山东潍坊一模)三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业上 利用含镍废水(镍主要以 NiR2络合物形式存在)制取草酸镍(NiC2O4),再
12、高温灼烧草酸镍制取 三氧化二镍。工艺流程如图所示: 已知: NiR2(aq)Ni2 (aq)2R(aq)(R为有机物配体,K1.61014) KspFe(OH)32.1610 39,K spNi(OH)2210 15 Ka1(H2C2O4)5.610 2,K a2(H2C2O4)5.410 5 “脱络”过程中,R 与中间产物 OH 反应生成 R(有机物自由基), OH 能与 H 2O2发生反 应。有关反应的方程如下: i.Fe2 H 2O2=Fe3 OH OH ii.R OH=OH R iii.H2O22 OH=O22H2O 请回答下列问题: (1)中间产物 OH 的电子式是_。 (2)“沉铁
13、”时,若溶液中 c(Ni2 )0.01 mol L1,加入碳酸钠调溶液的 pH 为_(假设 溶液体积不变,lg 60.8)使 Fe3 恰好沉淀完全(离子的浓度1.0105 mol L1),此时 _(填“有”或“无”)Ni(OH)2沉淀生成。 (3)25 时,pH3 的草酸溶液中 c(C2O2 4) c(H2C2O4)_(保留两位有效数字)。“沉镍”即 得到草酸镍沉淀,其离子方程式是_。 (4)为测定含铁滤渣铁元素的含量,可将滤渣溶于过量的HI溶液中,再用Na2S2O3标准液滴定 (淀粉溶液做指示剂),反应原理:2Fe(OH)36H 2I=2Fe2I 26H2O,I22S2O2 3 =2I S
14、4O2 6实验过程中,下列操作会导致所测铁含量数值偏高的是_。 a.用久置于空气中的 KI 溶液 b.盛装 Na2S2O3标准液的碱式滴定管未润洗 c.滴定结束后,发现滴定管内有气泡 d.溶液蓝色褪去,立即读数 答案 H (2)2.8 无 (3)3.02 Ni2 H 2C2O4=NiC2O42H (4)a、b 6.(2019 北京理综,26)化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量(废水中不含 干扰测定的物质)。 .用已准确称量的 KBrO3固体配制一定体积的 a mol L 1 KBrO 3标准溶液; .取 V1 mL 上述溶液,加入过量 KBr,加 H2SO4酸化,溶液颜色呈棕黄色
15、; .向所得溶液中加入 V2 mL 废水; .向中加入过量 KI; .用b mol L 1 Na 2S2O3标准溶液滴定中溶液至浅黄色时,滴加2滴淀粉溶液,继续滴定至 终点,共消耗 Na2S2O3溶液 V3 mL。 已知:I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6 Na2S2O3和 Na2S4O6溶液颜色均为无色 (1)中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_。 (2)中发生反应的离子方程式是 _。 (3)中发生反应的化学方程式是 _。 (4)中加KI前,溶液颜色须为黄色,原因是 _。 (5)KI 与 KBrO3物 质 的 量 关 系 为 n(KI)6n(KBrO3) 时 , K
16、I 一 定 过 量 , 理 由 是 _。 (6)中滴定至终点的现象是 _。 (7)废水中苯酚的含量为_ g L 1(苯酚摩尔质量:94 g mol1)。 (8)由于 Br2具有_性质,中反应须在密闭容器中进行,否则会造成测定结果偏 高。 答案 (1)容量瓶 (2)BrO 35Br 6H=3Br 23H2O (3) 3Br2 3HBr (4)Br2过量,保证苯酚完全反应 (5)反应物用量存在关系:KBrO33Br26KI,若无苯酚时,消耗 KI 物质的量是 KBrO3物质 的量的 6 倍,因有苯酚消耗 Br2,所以当 n(KI)6n(KBrO3)时,KI 一定过量 (6)溶液蓝色恰好消失,且半分
17、钟内不恢复原色 (7) (8)易挥发 7、 (2020 届东城期末)工业用黄铜矿(主要成分 CuFeS2,含少量锌、铅的硫化物)冶炼铜的一种方法如 下: (1)中发生下列反应。 .CuFeS2 + 3Cu2+ + 4Cl- = 4CuCl+ Fe2+ +2S . CuCl + Cl-CuCl2- I 中盐酸的作用是_。 (2)中通入空气,将 Fe2+转化 FeOOH 沉淀。 Fe2+转化为 FeOOH 的离子方程式是_。 溶液 A 中含金属元素的离子有:Zn2+、Pb2+和_。 (3)中需控制 NaOH 溶液的用量,其原因是_。 (4)中加入 Na2CO3溶液的目的是_。 (5)V 中反应的离子方程式是_。 (6)从物质循环利用的角度分析,如何处理 NaCl 溶液才能更好地服务于该冶炼铜的工艺,并说明理由: _。 答案(1)补充 Cl-,促进 I 中反应,提高铜元素浸出率 (2)4Fe2+ + O2 + 6H2O = 4FeOOH+ 8H+ Cu2+ CuCl2- (3)防止 Zn2+、Pb2+沉淀,同时避免 CuCl2-变成 Cu2O 沉淀 (4)除去 Zn2+和 Pb2+ (5)2CuCl2- + 2OH- = Cu2O+4Cl- +H2O (6)电解氯化钠溶液产生 H2、Cl2和 NaOH;NaOH 可用于、中作沉淀剂,H2可用于作还原剂, Cl2可用于作氧化剂。