限时规范训练(建议用时:35分钟)1.(2016·高考全国甲卷)双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。
生产双氧水常采用蒽醌法,其反应原理和生产流程如图所示:A.氢化釜B.过滤器C.氧化塔D.萃取塔E.净化塔F.工作液再生装置G.工作液配制装置生产过程中,把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液,在一定的温度、压力和催化剂作用下进行氢化,再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水。
回答下列问题:(1)蒽醌法制备H2O2理论上消耗的原料是________,循环使用的原料是________,配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是____________________________________________。
(2)氢化釜A中反应的化学方程式为________________。
进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为________。
(3)萃取塔D中的萃取剂是________,选择其作萃取剂的原因是___________________________________________________。
(4)工作液再生装置F中要除净残留的H2O2,原因是________________________________________________。
(5)双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定,该反应的离子方程式为_______________________________________。
一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm-3),其浓度为________ mol·L-1。
解析:(1)由反应原理可知,蒽醌法制备H2O2理论上消耗的原料是H2和O2,循环使用的原料是乙基蒽醌。
乙基蒽醌是有机物,难溶于水,易溶于有机溶剂,故配制工作液时采用有机溶剂而不是水。
(2)由反应原理可知,氢化釜A中发生的反应为+H 2――→催化剂 。
由生产流程图可知,进入氧化塔C 的反应混合液的主要溶质应为乙基氢蒽醌。
(3)由生产流程图可知,双氧水在萃取液中,根据萃取剂的选择原则(与原有机溶剂互不相溶,且H 2O 2易溶于其中)且乙基蒽醌不溶于水,萃取塔D 中的萃取剂应是水。
(4)H 2O 2不稳定,易分解生成O 2,O 2在氢化釜中与H 2反应,易发生爆炸。
(5)酸性KMnO 4溶液具有强氧化性,能将H 2O 2氧化为O 2,反应的离子方程式为2MnO -4+5H 2O 2+6H +===2Mn 2++5O 2↑+8H 2O 。
1 L 质量分数为27.5%的双氧水中H 2O 2的物质的量为1 000 mL ×1.10 g·cm -3×27.5%34 g·mol-1≈8.9 mol ,故其浓度为8.9 mol·L -1。
答案:(1)氢气和氧气 乙基蒽醌 乙基蒽醌(乙基氢蒽醌)不溶于水,易溶于有机溶剂(2) +H 2――→催化剂乙基氢蒽醌(3)水 H 2O 2溶于水被水萃取,乙基蒽醌不溶于水(4)H2O2分解放出氧气,与氢气混合,易发生爆炸(5)2MnO-4+6H++5H2O2===2Mn2++8H2O+5O2↑8.92.二氧化氯(ClO2)被称作第四代杀菌消毒剂。
请回答下列相关问题:(1)工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示:①反应器中发生反应的化学方程式为2NaClO3+2NaCl+2H2SO4===2ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O。
生产中将NaClO3和NaCl物质的量之比为1∶1.05的混合水溶液加入反应器,NaCl稍过量的目的是__________________________________________。
②反应器中生成的ClO2和Cl2由通入的空气驱出进入ClO2吸收塔,产生的混合液进入汽提塔,汽提塔排出的废液成分主要有________(填化学式,下同)。
③循环②中循环利用的物质是______________________________________________。
④为提高ClO2的产量,可用亚氯酸钠(NaClO2)与反应器中的Cl2反应生成ClO2,该反应的化学方程式为________________。
尾气中的Cl2可用SO2水溶液吸收,该反应的化学方程式为___________________________________________________________ _____________。
(2)用阳离子交换膜电解池电解NaClO2溶液,可在阳极室产生ClO 2,在阴极室产生H 2和NaOH 。
下列有关说法正确的是________(填字母)。
A .电解时电子流向为电源负极→导线→阴极,阳极→导线→电源正极B .在电解过程中,Na +向阳极移动,ClO -2向阴极移动C .在电解过程中,阳极周围的pH 基本不变D .电解的离子方程式可表示为2ClO -2+2H 2O=====通电2ClO 2↑+H 2↑+2OH -解析:(1)②汽提塔中排出的废液成分主要是反应的非气体产物和过量的反应物,根据浓硫酸、氯化钠均过量的信息和反应的方程式可以判断,其成分主要有Na 2SO 4、H 2SO 4、NaCl 。
③吸收塔的作用主要是用NaOH 溶液吸收Cl 2,不可能一次就把NaOH 消耗完,可以多次重复吸收。
(2)电解时Na +向阴极移动,ClO -2向阳极移动,B 错误。
答案:(1)①提高NaClO 3的转化率 ②Na 2SO 4、H 2SO 4、NaCl ③NaOH ④2NaClO 2+Cl 2===2ClO 2+2NaCl Cl 2+SO 2+2H 2O===H 2SO 4+2HCl(2)ACD3.煤炭被人们誉为黑色的“金子”,它是人类使用的主要能源之一。
为了提高煤的利用率,减少有害气体的排放,人们采取了各式各样的方法。
(1)煤的气化和液化可以提高煤的利用率。
煤的气化技术的主要产物是________。
煤的液化技术又分为直接液化和间接氧化。
将煤隔绝空气加强热得到焦炉气、煤焦油及焦炭等产品的技术称为________。
(2)煤在燃烧前、后及燃烧过程中均可采取措施减少有害气体的排放。
①在燃烧前,可以采用微生物脱硫技术。
原理如下:上述过程中Fe 2+的作用为_____________________________。
写出Fe 2+――→微生物O 2/H+Fe 3+的离子方程式_____________________。
②煤在燃烧时,进行脱硫处理,常采用________燃烧技术,再把煤和脱硫剂加入锅炉燃烧室,使煤与空气在流化过程中充分混合、燃烧,起到固硫作用。
常用脱硫剂的主要化学成分为________________________________________________________________________(填化学式)。
③煤在燃烧后,烟气净化常采用除尘技术和脱硫、脱硝技术。
湿法脱硫、脱硝技术中将烟气通入________(填设备名称),用石灰水淋洗。
解析:通过煤燃烧前的微生物脱硫技术流程确定Fe 2+为中间产物,起催化作用,反应的离子方程式为4Fe 2++O 2+4H +===4Fe 3++2H 2O ,燃烧时脱硫,发生反应:CaO +SO 2===CaSO 3,煤燃烧后的烟气通入吸收塔,用石灰水吸收SO 2。
答案:(1)CO 、H 2 煤的干馏 (2)①中间产物,催化剂作用,加快S 元素的氧化 4Fe 2++O 2+4H +===4Fe 3++2H 2O ②流化床CaO(或CaCO 3) ③吸收塔4.(2016·河南周口模拟)银、铜均属于重金属,从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示:(1)熔炼时被氧化的元素是________,酸浸时反应的离子方程式为_________________________________________。
为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,酸浸前应对渣料进行处理,其处理方法是_____________________________________。
(2)操作a 是________,固体B 转化为CuAlO 2的过程中,存在如下反应,请填写空格处: CuO + Al 2O 3=====高温 ________+________↑。
(3)若残渣A 中含有n mol Ag ,将该残渣全部与足量的稀HNO 3置于某容器中进行反应,写出反应的化学方程式:________________。
为彻底消除污染,可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中,则V 至少为________ L(设空气中氧气的体积分数为0.2)。
(4)已知2Cu +――→H +Cu +Cu 2+,试分析CuAlO 2分别与足量盐酸、稀硝酸混合后,产生现象的异同点_____________________________________________。
(5)假设粗银中的杂质只有少量的铜,利用电化学方法对其进行精炼,则粗银应与电源的________极相连,当两个电极上质量变化值相差30.4 g 时,则两个电极上银质量的变化值相差________ g 。
解析:(1)根据流程图分析,熔炼后得到银熔体和渣料,说明Ag 被熔化,则被氧化的元素是铜;铜被氧化为CuO ,与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,所以酸浸时反应的离子方程式是CuO +2H +===Cu 2++H 2O ;渣料为固体,为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,应把渣料粉碎,增大与酸的接触面积。
(2)经过操作a 后得到硫酸铜溶液和滤渣A ,所以操作a 是过滤;根据元素守恒,CuO 与氧化铝高温反应生成CuAlO 2外则产生的气体只能是氧气,根据质量守恒定律配平方程式即可,CuO 的系数是4,氧化铝的系数是2,CuAlO 2的系数是4,氧气的系数是1。
(3)Ag 与稀硝酸反应生成硝酸银、NO 和水,化学方程式是3Ag +4HNO 3===3AgNO 3+NO ↑+2H 2O ;生成的NO 与氧气、水反应生成硝酸,该过程中,O 元素被还原,N 元素被氧化,根据得失电子守恒,则O 元素得到电子的物质的量是n mol ,O 元素的化合价从0价降低到-2价,所以转移n mol 电子,需要氧气的物质的量是n 4 mol ,标准状况下的体积是n 4 mol ×22.4 L·mol -1=5.6n L ,则至少需要空气的体积是5.6n L 0.2=28n L 。
(4)Cu +在酸性条件下发生歧化反应,生成铜离子和单质铜,所以CuAlO 2与盐酸反应时,反应现象是溶液变蓝色,有红色固体出现;而与硝酸反应时,因为硝酸具有强氧化性,生成的红色铜又与硝酸反应,生成硝酸铜和NO 气体,所以反应的现象是溶液只变蓝色,但无红色固体出现,有气泡产生。