[专题强化训练](建议用时:40分钟)1.(2020·湖北华师一附中等八校联考)下图是某工业生产过程,请回答下列问题。
溶解度表(单位:g/100 g水):温度/℃0 10 20 30 40 60 80 90 100氯化铵29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 55.2 65.6 71.3 77.3硫酸铵70.6 73 75.4 78 81 88 95 98 103硫酸钾7.4 9.3 11.1 13 14.8 18.2 21.4 22.9 24.1氯化钾28 31.2 34.2 37.2 40.1 45.8 51.3 53.9 56.3(1)该工业生产过程的目标产品是__________________(填化学式)。
(2)过滤Ⅰ操作所得固体中,除CaCO3外还有一种物质,该物质的用途有_____________________________________________________________________(试举一例)。
(3)根据溶解度表,转化Ⅱ中适宜的温度是________。
A.0~10 ℃B.20~30 ℃C.40~60 ℃D.90~100 ℃过滤Ⅱ操作所得滤渣是________。
(4)我国著名的化学家也利用了转化Ⅱ的反应原理制备了一种重要的碱,该制备过程的化学方程式为____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)氯化钙结晶水合物(CaCl2·6H2O)进行脱水处理可制得常用的干燥剂,根据如图选择的最佳脱水方法是________。
A.氯化氢气流中加热到174 ℃B.直接加热至174 ℃C.直接加热至260 ℃D.氯化氢气流中加热到260 ℃(6)上述工业流程实现了绿色化学的理念,其中________________(填化学式)实现了循环利用,副产品________(填化学式)可转化为原料,整个流程基本实现了污染物零排放。
解析:(1)根据流程图可知,本工业生产过程的目标产品是CaCl2·6H2O。
(2)CaSO4是一种微溶于水的物质,故另一种固体物质应为CaSO4,其用途有做石膏模型、加入水泥中调节水泥的硬化速率、做建筑材料等。
(3)转化Ⅱ发生反应:(NH4)2SO4+2KCl===K2SO4↓+2NH4Cl,根据表中数据可知,90~100 ℃时,硫酸铵、氯化钾、氯化铵的溶解度相对而言比硫酸钾大得多,溶液中容易析出硫酸钾晶体,故D正确;过滤Ⅱ操作所得滤渣是K2SO4(或K2SO4和KCl)。
(4)我国著名化学家侯德榜利用了转化Ⅱ的反应原理制备了NaHCO3,该制备过程是在饱和食盐水中先通入足量的氨,再通入足量的二氧化碳产生碳酸氢钠沉淀,化学方程式为NH3+H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓。
(5)无水氯化钙可用作干燥剂,2.19 g CaCl2·6H2O的物质的量为0.01 mol,而0.01 mol无水氯化钙的质量为1.11 g,故最佳脱水的方法是直接加热至260 ℃。
(6)蒸氨过程中NH3可循环利用,副产品CaCO3可转化为原料氧化钙和二氧化碳。
答案:(1)CaCl2·6H2O(2)做石膏模型(或加入水泥中调节水泥的硬化速率或做建筑材料)(3)D K2SO4(或K2SO4和KCl)(4)NH3+H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+NaHCO3↓(5)C(6)NH3CaCO32.铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。
(1)铅能形成多种氧化物,如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4的Pb3O4,向盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,其反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb 、PbO 、PbO 2、PbSO 4 及炭黑等)和H 2SO 4 为原料,制备高纯PbO ,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:过程1中分离提纯的方法是________,滤液2中的溶质主要是________(填物质的名称)。
过程1中,在Fe 2+催化下,Pb 和PbO 2 反应生成PbSO 4 的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)将PbO 溶解在HCl 和NaCl 的混合溶液中,得到含Na 2PbCl 4 的电解液,电解Na 2PbCl 4 溶液生成Pb 的装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式:__________________________________________ ________________________________________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__________。
③电解过程中,Na 2PbCl 4 电解液浓度不断减小,为了恢复其浓度,应该向________极室(填“阴”或“阳”)加入__________(填化学式)。
解析:(1)向盛有PbO 2 的圆底烧瓶中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,则该气体为氯气,根据氧化还原反应的规律及元素守恒可知,产物还有PbCl 2 和水,其化学方程式为PbO 2+4HCl(浓)===PbCl 2+Cl 2↑+2H 2O 。
(2)过程1中得到了滤液和不溶物PbSO 4,则过程1的操作方法为过滤;PbSO 4 与氢氧化钠反应生成物除了PbO 以外,还应有硫酸钠,则滤液2中的溶质主要是硫酸钠,在Fe 2+催化下,Pb 和PbO 2 在稀硫酸作用下发生归中反应生成PbSO 4 的化学方程式为Pb +PbO 2+2H 2SO 4=====Fe 2+2PbSO 4+2H 2O 。
(3)①电解时阴极上PbCl 2-4得电子生成Pb ,其电极反应式为PbCl 2-4+2e -===Pb +4Cl -。
②电解过程中,惰性电极a(阳极)上水失电子发生氧化反应,其电极反应式为2H 2O -4e -===O 2↑+4H +,为平衡电荷,生成的H +会通过阳离子交换膜移向阴极。
③电解过程中,阴极的电极反应为PbCl 2-4+2e -===Pb +4Cl -,则可在阴极补充PbO 生成PbCl 2-4,使Na 2PbCl 4 电解液浓度恢复。
答案:(1)PbO 2+4HCl(浓)===PbCl 2+Cl 2↑+2H 2O(2)过滤 硫酸钠 Pb +PbO 2+2H 2SO 4=====Fe 2+2PbSO 4+2H 2O(3)①PbCl 2-4+2e -===Pb +4Cl - ②H + ③阴 PbO3.最新研究表明As 2O 3在医药领域有重要应用。
某小组从工业废料中提取As 2O 3,设计流程如下:已知:H 3AsO 3为弱酸,热稳定性差。
(1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法:________________________;“碱浸”中H 3AsO 3转化成Na 3AsO 3的离子方程式为__________________________________________。
(2)“氧化”时向混合液中通入O 2时对体系加压,目的是____________________________________________________________________________。
(3)“沉砷”过程中有如下反应:①Ca(OH)2(s)Ca 2+(aq)+2OH -(aq) ΔH <0 ②5Ca 2+(aq)+OH -(aq)+3AsO 3-4(aq)Ca 5(OH)(AsO 4)3(s) ΔH >0 沉砷率与温度关系如图。
沉砷最佳温度为____________,高于85 ℃时,沉砷率下降的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)“还原”过程中获得H 3AsO 3的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________;“操作A”为______________、过滤;滤液Ⅱ的主要溶质是________。
(5)若每步均完全反应,“氧化”和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L,则废水中n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)=________(写出含x、y的计算式)。
解析:工业废料(含H3AsO3、H3AsO4)加入氢氧化钠溶液“碱浸”,与氢氧化钠反应生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液,通入氧气,将Na3AsO3氧化为Na3AsO4,向溶液中加入石灰乳,得到Ca5(OH)(AsO4)3沉淀,将Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4,通入二氧化硫与H3AsO4溶液混合:H3AsO4+H2O+SO2===H3AsO3+H2SO4,还原后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3,据此分析解答。
(1)反应物接触时间越长,反应越充分,所以“碱浸”时可采用搅拌或多次浸取使其充分反应,提高原料浸取率;H3AsO3与氢氧化钠溶液发生酸碱中和反应,离子方程式为H3AsO3+3OH-===AsO3-3+3H2O。
(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压,可以增大O2的溶解度,加快反应速率。
(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀,发生的主要反应有①Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH<0、②5Ca2+(aq)+OH-(aq)+3AsO3-4 (aq)Ca5(OH)(AsO4)3(s)ΔH>0,高于85 ℃,随着温度升高,反应①中c(Ca2+)、c(OH-)减小,温度对平衡移动的影响反应①大于反应②,使反应②中平衡逆向移动,沉砷率下降。