广东省中山市古镇高级中学2012届高三化学 专题训练4 化工流程

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广东省中山市古镇高级中学2012届高三化学 专题训练4 化工流程【考纲要求】1常见金属元素(如Na、Al、Fe、Cu等)和常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)知识的综合应用。2能对常见的物质进行检验、分离和提纯。3了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法。4掌握化学实验的基本操作。【真题解读】由此可见,化工流程题重在考查学生对元素化合物知识、化学反应原理、实验中分离提纯相关知识的掌握程度,年年必考而又常考常新。“新”主要体现在情境新,试题总是希望通过生产实际、社会现实和研究前沿等背景给出一定容量的信息,融入相关的知识与考点,考查学生对知识的掌握和运用能力。故此在平时的训练中,我们不仅要注重对理论和实验两方面知识的强化与巩固,更需注重解决此类题型方法与经验的总结。【要点回顾】1、 看图要有高度 明确整个流程及每一部分的目的。2、读图要有深度 仔细分析每步发生的反应及得到的产物。专题八例1、例23、当遇到特殊反应体系、陌生物质的工业制备,需保持冷静,因为问题的设置往往是“高起点,低落点”,只需紧紧扣住相关的已知信息,即可解答。【精炼精讲】一、核心反应(复分解反应、氧化还原反应)1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。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。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下:根据流程图回答下列问题:(1)“煅烧”的目的是_。(2)实验室用36.5的浓盐酸(密度约为1.2 g/cm3)配制4.00 mol/L 950mL的盐酸,需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、酸式滴定管、_、_等。(3)“溶解”过程反应的离子方程式有_、_。(4)加适量铝粉的主要作用是_。(5)“蒸发浓缩”需保持温度在90100,可采用的加热方法是_。(6)经蒸发浓缩即可制得碱式氯化铝,写出该反应的化学方程式_。上一步加入适量CaCO3的目的是_。2亚氯酸钠(NaClO2)主要用于棉纺、造纸业的漂白剂,也用于食品消毒、水处理等。亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下:(1)提高“反应1”反应速率的措施有_、_等。(2)“反应2”的的氧化剂是_,该反应的化学方程式为_。(3)采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”,原因是_。(4)从“母液”中可回收的主要物质是_。(5)“冷却结晶”后经_(填操作名称)即可获得粗产品。二、分离提纯(沉淀法、结晶法、萃取法、蒸馏法)3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,其他不溶杂质(3.3%)。部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH:沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀3.82.37.56.7完全沉淀5.23.29.79.2回答下列问题:(1)“碱浸”的目的是除去_。(2)“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_。(3)“调pH为23”的目的是_。(4)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO47H2O),可能是由于生产过程中_,导致Fe2未被完全氧化造成的。(5)某同学在查阅资料时发现,“工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶入水,再加入氨水调节pH至78,可使铁元素完全沉淀而除去。”该同学认为该工艺也应该将溶液pH调至78,你认为乙同学的建议是否正确?_(填“是”或“否”),理由是_。(6)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。该反应的离子方程式是_。4硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO45H2O)的生产流程示意图:胆矾和石膏在不同温度下的溶解度(g/100g水)见下表。温度()20406080100石膏0.30.260.150.110.07胆矾3244.661.883.8114请回答下列问题:(1)写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式_;(2)“取样检验”不合格需重复上一步操作,该步骤的目的是_,“取样检验”的实验方法是_。(3)操作的操作温度应该控制在_左右;(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作应为_、洗涤、干燥;(5)反应产物中的NO可以循环使用,用化学方程式表示循环使用的方案_。5现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含CuO、Cu2O、Fe2O3和脉石(SiO2),现采用酸浸法从矿石中提取铜,其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进人有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进人水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。已知: Cu2O + 2H+ = Cu2+ + Cu + H2O; 当矿石中三氧化二铁含量太低时,可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜; 反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题:(1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为:Cu2O + 2H+ = Cu2+ + Cu + H2O、_、_(写其中2个)。(2)“循环”经多次循环后的水层1不能继续循环使用,但可分离出一种重要的硫酸盐晶体。若水层1暴露在空气中一段时间后,可以得到另一种重要的硫酸盐,写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式_。(3)“循环”中萃取剂是一类称作肟类的有机化合物,如N510、N530等。某肟类化合物A的分子结构中仅含n1个CH3、n2个OH和n3个三种基团,无环状结构,三种基团的数目关系为n3 = _。若A的相对分子质量为116,上述基团连接时碳原子跟碳原子相连,则A的结构简式是_。(4)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式_。(5)该工艺最大亮点是它符合下列原理_。A化学平衡 B绿色化学 C质量守恒 D能量守恒 E相似相溶F酸碱中和 G氧化还原反应6过氧化氢(H2O2)有广泛的用途,工业上制备H2O2常用下面两种方法。()工业上用电解硫酸氢铵水溶液的方法制备过氧化氢,其反应原理是:2NH4HSO4 = (NH4)2S2O8 + H2,(NH4)2S2O8 + 2H2O = 2NH4HSO4 + H2O2。其流程如下:()用2-乙基蒽醌、碳、水、空气按以下原理反应得到H2O2。 请回答下列问题:(1)方法中电解硫酸氢铵溶液时,阳极的电极反应方程式为_。(2)方法的总反应方程式为_。(3)在方法的流程图中,采用减压蒸馏的原因是:_。可循环利用的物质是_(写化学式)。(4)对比两种方法你认为哪种方法更好_,该方法的优点有_(至少写出两点)。(5)硫酸铜酸性溶液中混有少量硫酸亚铁,为除去杂质,用过氧化氢把硫酸亚铁氧化,反应的离子方程式是_。(6)过氧化氢具有的化学性质是_。A不稳定性 B弱碱性 C氧化性 D还原性三、反应体系(水体系、非水体系)7往有机聚合物中添加阻燃剂,可增加聚合物的使用安全性,扩大其应用范围。例如,在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2,树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下:(1)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁Mg(OH)2xClxmH2O,反应的化学方程式为_。(2)合成反应后,继续在393 K523 K下水热处理8 h,发生反应:Mg(OH)2xClxmH2O= (1)Mg(OH)2 + MgCl2 + mH2O水热处理后,过滤、水洗。水洗的目的是_。(3)阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大,易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是_。(4)已知热化学方程式:Mg(OH)2(s) = MgO(s) + H2O(g); H1 = +81.5 kJmol1Al(OH)3(s) =Al2O3(s) + H2O(g); H2 = +87.7 kJmol1 Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是_。 等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比,阻燃效果较好的是_,原因是_。(5)常用阻燃剂主要有三类:A卤系,如四溴乙烷;B磷系,如磷酸三苯酯;C无机类,主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑,应用时较理想的阻燃剂是_(填代号),理由是_。8从含银、铜、金和铂的金属废料中提取金、银、铂的一种工艺如下:根据以上工艺回答下列问题:(1)电解时,以金属废料为阳极,纯铜为阴极,CuSO4溶液为电解液,写出电极反应式:阳极:_,阴极:_。若工作一段时间后测得导线上通过了3.011024个e,则阴极有_ g铜析出。(2)AgCl溶于氨水后所得的溶液含有的一种阳离子,在碱性条件下也可用葡萄糖将其还原为银,写出该反应的离子方程式:_;(3)步骤(4)中SO2被氧化成H2SO4,试写出该步骤的离子反应方程式:_;(4)配平以下化学方程式:(NH4)2PtCl6 NH4Cl + N2+ _ + _(5)金和浓硝酸反应的化学方程式为:Au + 6HNO3(浓) Au(NO3)3 + 3NO2+ 3H2O,但该反应的平衡常数很小,所以金和浓硝酸几乎不反应,但金却可以溶于王水,试简要解释之:_。【强化训练】1金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下:回答下列问题:(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成。此步反应的化学方程式为_。副产品甲是_(产品含结晶水)。(2)上述生产流程中加入Fe屑的目的是_,检验副产品甲是否变质的实验方法是_。(3)上述生产流程中所得到的金属钛中混有少量杂质,可加入_溶解后除去。(4)最近,用熔融法直接电解中间产品乙制取金属钛获得成功。写出电解乙制取金属钛的化学方程式_。2广东省有着丰富的海洋资源。海水提取食盐和Br2以后的盐卤可以用来制备纯净的MgCl2或MgO。盐卤中含有Mg2+、Cl,还含有少量Na+、Fe2+、Fe3+、SO42和CO(NH2)2等。制备流程如下图:(1)滤渣的成分是_(写化学式);滤液中所含主要的杂质离子是_(写离子符号)。(2)用NaClO除去尿素CO(NH2)2时,生成物除盐外,都是能参与大气循环的物质,则该反应的化学方程式为_;加入NaClO的另一个作用是_。(3)温度和压强P(HCl)g对MgCl26H2O晶体热分解产物的影响如图所示。请回答下列问题: 写出P(HCl)g = 0.25MPa,温度从300升高到550时反应的化学方程式_; 实际生产中,将MgCl26H2O晶体加热到600的过程中几乎得不到无水MgCl2,其原因是_;若要得到无水MgCl2须采取的措施是_。3重晶石矿(主要成分为硫酸钡)因为含有Fe2O3、MnO及炭质等杂质而常呈深褐色。工业上将重晶石矿粉碎后与硫酸、铝粉在反应槽中混合加热(即“漂白”),再经水洗等一系列工序制得白色的重晶石填料,广泛用作纸张、油漆等的填充剂。重晶石填料的生产工艺流程为:(1)在该流程中,为加快“漂白”速度,采取的措施有_。(2)硫酸起到了“漂白”的作用。请写出硫酸直接起到该作用时的化学方程式: _。(3)铝粉也起到了“漂白”的作用。你认为,铝粉是如何起到该作用的?_。(4)有同学认为,既然两次水洗,那么铝粉的作用就不大。你的解释是:_。(5)煅烧的主要目的是_。(6)将煅烧后的固体磨细,使用的是加有刚玉(氧化铝)球的振动磨。这说明刚玉具有很高的_。4一工厂用软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS)共同生产MnO2和Zn(干电池原料):已知: A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。 IV中的电解反应式为MnSO4 + ZnSO4 + 2H2O = MnO2 + Zn + 2H2SO4。(1)A中属于还原产物的是_。(2)MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是_;需要加热的原因是_;C的化学式是_。(3)该生产中除得到MnO2和Zn以外,还可得到的副产品是_。(4)如果不考虑生产中的损耗,除矿石外,需购买的化工原料是_。(5)要从Na2SO4溶液中得到芒硝(Na2SO410H2O),需进行的操作有蒸发浓缩、_、过滤、洗涤、干燥等。(6)从生产MnO2和Zn的角度计算,软锰矿和闪锌矿的质量比大约是_。
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