高考化学二轮复习 热考大题专攻练（二）化工生产与无机流程

热考大题专攻练(二)化工生产与无机流程(满分56分,建议用时25分钟)大题强化练,练就慧眼和规范,占领高考制胜点!可能用到的相对原子质量:H-1C-12N-14O-16Na-23Mg-24Al-27Si-28S-32Cl-35.5Fe-56Cu-64As-75I-1271.(11分)(1)应用氨厂生产的氨气,侯德榜设计了侯氏制碱法,其生产流程如下:工业合成氨时,通常采用以铁为主的催化剂,在温度为_和压强为_MPa的条件下合成。沉淀池中发生反应的化学方程式为_。上述流程中可循环利用的物质为_(填化学式),副产品为_(填化学式)。与氨碱法生产纯碱比较,侯氏制碱法有什么优点?_。(2)实验室制备纯碱(Na2CO3)的主要步骤为将饱和NaCl溶液倒入烧杯加热,控制3035,搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体,加料完毕,保温30分钟,静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质、抽干,转入蒸发皿中灼烧得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度表温度/溶解度/(g/100 g水)0102030405060100NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0-NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4-NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3反应温度需要控制在3035,原因是_;为控制此温度范围,通常采取的加热方法为_。保温30分钟,静置后只析出NaHCO3晶体的原因为_。【解析】(1)工业合成氨时,通常采用温度为400500和压强为1030 MPa的条件。由图中信息可知,NH3、CO2和食盐水在沉淀池中反应,会生成NH4Cl和NaHCO3,发生反应的化学方程式NH3+CO2+H2O+NaClNH4Cl+NaHCO3或NH3+CO2+H2ONH4HCO3;NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl。由图中信息可知,上述流程中可循环利用的物质为CO2、NH3,副产品为NH4Cl。与氨碱法生产纯碱比较,侯氏制碱法的优点是综合利用原料(氯化钠的利用率提高)、降低成本、减少环境污染。(2)由于高于35NH4HCO3会分解,低于30反应速率会降低,所以反应温度需要控制在3035。为控制此温度范围,通常采取水浴加热的方法。由表中数据可知,30时NaHCO3的溶解度最小,所以保温30分钟,静置后只析出NaHCO3晶体。答案:(1)4005001030NH3+CO2+H2O+NaClNH4Cl+NaHCO3或NH3+CO2+H2ONH4HCO3,NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4ClCO2、NH3NH4Cl综合利用原料(氯化钠的利用率提高)、降低成本、减少环境污染(2)高于35NH4HCO3会分解,低于30则反应速率降低水浴加热NaHCO3的溶解度最小2.(11分)某工厂从含硫酸钡、氧化铜、氧化亚铁、氧化铝和少量氧化银的废渣中回收金属的工艺流程如图所示:(1)滤渣的化学式为_,是_(填“强”“弱”或“非”)电解质。(2)加入过量铁粉,被还原的金属阳离子有_。过氧化钠的电子式为_。(3)用滤渣作粗铜电解精炼铜时,粗铜作_(填“阳”或“阴”)极,硫酸铜作电解质溶液,阳极泥中含有_(填物质名称)。(4)滤液的溶质是_。B电解方程式为_。(5)写出滤渣生成A的化学方程式_。【解析】(1)BaSO4不溶于稀硝酸,是离子化合物,溶解的部分,完全电离,属于强电解质。(2)加入过量铁粉,被还原的金属阳离子有Fe3+、Cu2+、Ag+。过氧化钠是离子化合物,既有离子键,又有共价键。(3)滤渣中有铜和银。粗铜(含有银)作阳极,用硫酸铜作电解质溶液,阳极铜溶解,银在阳极泥析出,铜在阴极析出。(4)通入过量的二氧化碳,生成的是NaHCO3和Al(OH)3。Al(OH)3受热分解生成Al2O3,熔融态的Al2O3电解生成铝单质和氧气。(5)过氧化钠将滤液中Fe2+氧化为Fe3+,滤渣为Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解,失水生成红棕色的Fe2O3。答案:(1)BaSO4强(2)Fe3+、Cu2+、Ag+Na+2-Na+(3)阳银(4)NaHCO32Al2O3(熔融)4Al+3O2(5)2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O3.(11分)钛是继铁、铝后的第三金属,二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等,二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。.用钛铁矿制取二氧化钛(钛铁矿主要成分为FeTiO3,其中钛元素化合价为+4价,含有Fe2O3杂质),主要流程如下:(1)Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式_。(2)加Fe的作用是_。.由金红石(含TiO2大于96%)为原料生产钛的流程如下:(3)反应的方程式是_,该反应需要在Ar气氛中进行的原因是_。.科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺。(4)TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氧化钙,原理如图所示。该方法阴极获得钛的电极反应为_。(5)阳极产生的CO2经常用氢氧化钠溶液来吸收,现有0.4 mol CO2用200 mL 3 molL-1的NaOH溶液将其完全吸收,溶液中的离子浓度由大到小的顺序为_。【解析】(1)氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O。(2)该溶液中含有Fe3+,铁具有还原性,能将Fe3+还原生成Fe2+且不引进新的杂质,所以铁的作用是将Fe3+转化为Fe2+。(3)在550时Na与四氯化钛发生置换反应生成NaCl和Ti,反应的方程式为TiCl4+4Na4NaCl+Ti;高温时,Na、Ti易与空气中的氧气等发生反应,所以该反应需要在Ar气氛中进行。(4)电解时,阴极上二氧化钛得电子生成钛和氧离子,和电源负极相连,电极反应式为TiO2+4e-Ti+2O2-。(5)0.4 mol CO2用200 mL 3 molL-1的NaOH溶液将其完全吸收,其中二氧化碳和氢氧化钠的物质的量之比是23,所以生成物既有碳酸钠,也有碳酸氢钠,且二者的物质的量均是0.2 mol。由于C的水解程度大于HC的电离程度,因此溶液中的离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)c(HC)c(C)c(OH-)c(H+)。答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O(2)将Fe3+转化为Fe2+(3)TiCl4+4Na4NaCl+Ti防止高温下Na(Ti)与空气中的O2(或N2、CO2)作用(4)TiO2+4e-Ti+2O2-(5)c(Na+)c(HC)c(C)c(OH-)c(H+)4.(11分).工业上制取硝酸的主要流程图如下图1:(1)工业合成氨的原料是N2和H2。装置A的名称是_;其中N2可从空气中分离出来,方法是先将空气_,然后_即可得到;H2可以由水和天然气为原料在催化剂作用下高温制取,其化学方程式为_。(2)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过反应CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)来实现。已知1 100 K时该反应的平衡常数K=0.64,若要使CO的转化率超过80%,则起始物中c(H2O)c(CO)不低于_。.利用石灰乳来除去硝酸工业的尾气(含NO、NO2),既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如图2。图2已知NO和NO2按11通入碱液中生成亚硝酸盐。(1)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目的是_;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是_(填化学式)。(2)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11,则会导致_;若n(NO)n(NO2)11,则NO过量,所以会导致排放气体中NO含量升高,污染大气;若n(NO)n(NO2)11,则NO2过量,因此会导致产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高。答案:.(1)合成塔液化蒸馏或控制N2的沸点加热蒸发CH4+H2O(g)CO+3H2(2)5.8.(1)增大反应物的接触面积使尾气中的NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2(2)排放气体中NO含量升高产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高【加固训练】雾霾含有大量的污染物SO2、NO,工业上变废为宝利用工业尾气获得NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素):(1)上述流程中循环使用的物质有_,(2)上述合成路线中用到15%20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2),其水溶液具有弱碱性,显碱性的原因:HOCH2CH2NH2+H2OHOCH2CH2N+OH-,写出乙醇胺吸收CO2的化学方程式_。(3)写出吸收池中,酸性条件下NO转化为N的离子方程式为_。(4)向吸收池得到的HS溶液中滴加少量CaCl2溶液,出现浑浊,pH降低,用平衡移动原理解释溶液pH降低的原因:_。(5)电解池可使Ce4+再生,装置如下图所示:生成Ce4+从_口(填字母)流出,写出阴极的电极反应式_。(6)从氧化池中得到粗产品NH4NO3的实验操作是_、_、过滤、洗涤等。【解析】(1)根据流程图,可以循环使用的物质有乙醇胺、Ce4+。(2)乙醇胺(HOCH2CH2NH2)的水溶液具有弱碱性,根据显碱性的原因:HOCH2CH2NH2+H2OHOCH2CH2N+OH-,可知,乙醇胺吸收CO2生成正盐(HOCH2CH2NH3)2CO3或酸式盐(HOCH2CH2NH3)HCO3,化学方程式为2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2(HOCH2CH2NH3)2CO3或HOCH2CH2NH2+H2O+CO2(HOCH2CH2NH3)HCO3。(3)在吸收池中,酸性条件下NO与Ce4+反应转化为N的离子方程式为NO+H2O+Ce4+Ce3+N+2H+。(4)HS中存在电离平衡HSH+S,加入CaCl2溶液,Ca2+SCaSO3,电离平衡正向移动,c(H+)增大。(5)在电解池可使Ce4+再生,发生Ce3+转化为Ce4+的反应,该反应为氧化反应,在阳极区生成,故生成的Ce4+从a口流出;阴极发生还原反应,根据流程图,2HS被还原为S2,反应的离子方程式为2HS+4H+4e-S2+3H2O。(6)在氧化池中得到NH4NO3溶液,从NH4NO3溶液中得到硝酸铵可以通过蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤等操作获得。答案:(1)乙醇胺、Ce4+(2)2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2(HOCH2CH2NH3)2CO3或HOCH2CH2NH2+H2O+CO2(HOCH2CH2NH3)HCO3(3)NO+H2O+Ce4+Ce3+N+2H+(4)HS中存在电离平衡HSH+S,加入CaCl2溶液,Ca2+SCaSO3,电离平衡正向移动,c(H+)增大(5)a2HS+4H+4e-S2+3H2O(6)蒸发浓缩、冷却结晶5.(12分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下:已知:反应包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反应。(1)反应的总化学方程式为_,反应进行时应先通入的气体是_,反应产生的NH4Cl可用作_。(2)灼烧时发生反应的化学方程式为_,若灼烧时生成SO21.12106L(标准状况下),则转移电子_mol。(3)己知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2,其离子方程式为_。(4)副产品X的化学式是_,在上述流程中可循环使用的物质是_。(5)为了减少产品Na2S2O5中杂质含量,需控制反应中气体与固体的物质的量之比约为_,检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂_(填编号)。澄清石灰水饱和碳酸氢钠溶液氢氧化钠酸性高锰酸钾稀硫酸【解析】(1)由流程确定反应物为NaCl、NH3、CO2,产物为NH4Cl和碳酸氢钠,因此反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl。由于CO2在水溶液中的溶解度小,而氨气极易溶于水,所以要先通入氨气才能析出更多的NaHCO3晶体。氯化铵可用作氮肥。(2)硫化铜灼烧生成黑色固体氧化铜和二氧化硫,反应的化学方程式为:2CuS+3O22CuO+2SO2。反应中硫元素的化合价从-2价升高到+4价失去6个电子,若灼烧时生成SO21.12l06L(标准状况下),则转移电子6=3105mol。(3)Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2和水,则反应的离子方程式为S2+2H+2SO2+H2O。(4)氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤,得出硫酸铜晶体,副产品X的化学式是CuSO45H2O。从图示中可以看出二氧化碳和水可以循环利用。(5)反应中气体与固体分别是二氧化硫和碳酸钠,这两种物质反应必须生成NaHSO3,NaHSO3分解得到Na2S2O5。二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO3的化学方程式为Na2CO3+2SO2+H2O2NaHSO3+CO2,因此气体与固体的物质的量之比为21。检验产品中含有碳酸钠杂质,需加酸反应检验二氧化碳生成,即用到澄清石灰水,但加酸会生成二氧化硫,二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊,故应先除去,用酸性高锰酸钾溶液,并用酸性高锰酸钾检验SO2是否除净,或直接用过量酸性高锰酸钾溶液根据颜色不褪色确定二氧化硫除净,检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是。答案:(1)NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4ClNH3氮肥(2)2CuS+3O22CuO+2SO23105(3)S2+2H+2SO2+H2O(4)CuSO45H2OCO2、H2O(5)21