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1、練習(xí)21 無(wú)機(jī)化工流程題【真題賞析2018新課標(biāo)1卷】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題:(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式_。(2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為:pH=4.1時(shí),中為_溶液(寫化學(xué)式)。工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是_。(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_。電解后,_室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5
2、。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí),取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.01000 molL1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_,該樣品中Na2S2O5的殘留量為_gL1(以SO2計(jì))?!敬鸢浮?2NaHSO3Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3過飽和溶液 2H2O4e4H+O2 a S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H 0.128【解析】(1)亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉,根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO3Na2S2O5+H2O;(2)碳酸鈉飽和溶液吸收SO2
3、后的溶液顯酸性,說(shuō)明生成物是酸式鹽,即中為NaHSO3;要制備焦亞硫酸鈉,需要制備亞硫酸氫鈉過飽和溶液,因此工藝中加入碳酸鈉固體、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3過飽和溶液;(3)陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陽(yáng)極區(qū)是稀硫酸,氫氧根放電,則電極反應(yīng)式為2H2O4e4H+O2。陽(yáng)極區(qū)氫離子增大,通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電,氫氧根濃度增大,與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。(4)單質(zhì)碘具有氧化性,能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉,反應(yīng)的方程式為S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H;消耗碘的物質(zhì)的量是0.00
4、01mol,所以焦亞硫酸鈉的殘留量(以SO2計(jì))是。1為落實(shí)“五水共治”,某工廠擬綜合處理含NH廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考慮其他成分),設(shè)計(jì)了如下流程:下列說(shuō)法不正確的是()A固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3BX可以是空氣,且需過量C捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD處理含NH廢水時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:NHNO=N22H2O2純凈物X、Y、Z轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示,下列判斷正確的是()AX可能是金屬銅BY不可能是氫氣CZ可能是氯化鈉DZ可能是三氧化硫3KAl(SO4)212H2O(明礬)是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中,采用廢易拉罐
5、(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示。回答下列問題:(1)為盡量少引入雜質(zhì),試劑應(yīng)選用_(填標(biāo)號(hào))。aHCl溶液 bH2SO4溶液c氨水 dNaOH溶液(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)沉淀B的化學(xué)式為_;將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是_。4水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2,并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示:回答下列問題:(1)在分解水泥樣品過程中,以鹽酸為溶劑,氯化銨為助溶劑,還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是_,還可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是
6、_,其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)加氨水過程中加熱的目的是_。沉淀B的主要成分為_、_(寫化學(xué)式)。(4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后,用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,通過測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量,滴定反應(yīng)為MnOHH2C2O4Mn2CO2H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0.400 g水泥樣品,滴定時(shí)消耗了0.0500 molL1的KMnO4溶液36.00 mL,則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。5工業(yè)上利用氟碳鈰礦(主要成分為CeCO3F)提取CeCl3的一種工藝流程如下:請(qǐng)回答下列問題:(1)CeCO3F中,Ce元素的化合價(jià)為_。(2)酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換HC
7、l不會(huì)造成環(huán)境污染。寫出稀硫酸、H2O2與GeO2反應(yīng)的離子方程式:_。(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_。(4)加熱CeCl36H2O和NH4Cl的固體混合物可得到無(wú)水CeCl2,其中NH4Cl的作用是_。(5)準(zhǔn)確稱取0.7500 g CeCl3樣品置于錐形瓶中,加入適量過硫酸銨溶液將Ce3氧化為Ce4,然后用0.1000 molL1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗25.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。(已知:Fe2Ce4=Ce3Fe3)該樣品中GeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。若使用久置的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,測(cè)得該CeCl3樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)_(填“
8、偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)?!緟⒖即鸢浮? B SO2、CO2與過量石灰乳反應(yīng)生成CaSO3、CaCO3,故固體1中主要含有CaSO3、CaCO3、Ca(OH)2,A項(xiàng)正確;X可以是空氣,但不能過量,若空氣過量,通過NaOH溶液后得不到NaNO2溶液,而是得到NaNO3溶液,B項(xiàng)不正確;N2無(wú)污染,CO無(wú)法被NaOH溶液吸收,捕獲劑主要捕獲CO,C項(xiàng)正確;NH與NO在溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N2和H2O,D項(xiàng)正確。2 A 若X為Cu,則Y為Cl2,Z為CuCl2,電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2,故A項(xiàng)正確;若Y為H2,則X為Cl2,Z為HCl,電解鹽酸會(huì)產(chǎn)生H2和Cl2,則Y可能是H2
9、,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;NaCl由Na在Cl2中點(diǎn)燃生成,但是電解NaCl溶液生成的是H2、Cl2和NaOH,則Z不能為NaCl,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;SO3無(wú)法通過點(diǎn)燃生成,故D項(xiàng)錯(cuò)誤,所以選A項(xiàng)。3 (1)d(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(3)Al(OH)3Al3水解,使溶液中H濃度增大【解析】(1)易拉罐的主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì),它們都是比較活潑的金屬,均可以與酸發(fā)生反應(yīng),Al可以與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)變?yōu)镹aAlO2進(jìn)入溶液,而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應(yīng),所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬,應(yīng)該用強(qiáng)堿NaOH溶液溶解,選項(xiàng)d正確。(3)濾液A的主要成分是NaAlO2,向其
10、水溶液中加入NH4HCO3溶液,發(fā)生AlONHH2O=Al(OH)3NH3及HCOAlOH2O=Al(OH)3CO,所以沉淀B的化學(xué)式為Al(OH)3。將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是Al3為弱堿陽(yáng)離子,發(fā)生水解反應(yīng),消耗水電離產(chǎn)生的OH,當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(H)c(OH),所以溶液顯酸性。4 (1)將樣品中可能存在的Fe2氧化為Fe3H2O2(2)SiO2(或H2SiO3)SiO24HF=SiF42H2O(或H2SiO34HF=SiF43H2O)(3)防止膠體生成,易沉淀分離Al(OH)3Fe(OH)3(4)45.0%【解析】(1)由題意知,水泥樣品中含有鐵、鋁和鎂等金屬的氧化
11、物,后面操作有加入氨水調(diào)節(jié)pH45,目的是除去Al元素和Fe元素,而在此pH范圍內(nèi),F(xiàn)e元素只有轉(zhuǎn)化為Fe3才能完全生成沉淀,因此加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fe2氧化為Fe3;還可以使用雙氧水等其他氧化劑代替硝酸。(2)水泥樣品中的SiO2、CaO及鐵、鋁、鎂等金屬的氧化物,只有SiO2(或反應(yīng)生成的H2SiO3)不溶于鹽酸,所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不與強(qiáng)酸反應(yīng),但可溶于氫氟酸中,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO24HF=SiF42H2O(或H2SiO3 4HF=SiF43H2O)。(3)鹽類水解是吸熱反應(yīng),升高溫度,可防止生成膠體,同時(shí)使溶
12、液中的Al3、Fe3水解程度增大而生成沉淀易于除去,加熱的同時(shí)還可以加快反應(yīng)速率;生成的沉淀主要為Al(OH)3、Fe(OH)3。(4)KMnO4與H2C2O4反應(yīng)時(shí),Mn由7價(jià)變?yōu)?價(jià),每個(gè)Mn得到5個(gè)電子,即每個(gè)KMnO4得到5個(gè)電子,C由3價(jià)變?yōu)?價(jià),每個(gè)C失去1個(gè)電子,即每個(gè)H2C2O4失去2個(gè)電子,由電子守恒可知,KMnO4與H2C2O4反應(yīng)的物質(zhì)的量關(guān)系式為2KMnO45H2C2O4。由題意知,消耗KMnO4的物質(zhì)的量為0.0500 molL10.036 L0.0018 mol,因此H2C2O4的物質(zhì)的量為0.0018 mol0.0045 mol。H2C2O4CaC2O4,故CaC
13、2O4的物質(zhì)的量為0.0045 mol,Ca的質(zhì)量為0.0045 mol40 gmol10.18 g,即水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%45.0%。5 (1)3(2)H2O22CeO26H=2Ce34H2OO2(3)避免3價(jià)Ce以Ce(BF4)3沉淀的形式損失(或提高CeCl3的產(chǎn)率)(4)NH4Cl固體受熱分解產(chǎn)生HCl,抑制CeCl3水解(5)82.2%偏大【解析】(1)在CeCO3F中,C是4價(jià),O為2價(jià),F(xiàn)為1價(jià),利用化合物中各元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和等于零可知Ce為3價(jià)。(2)利用圖示轉(zhuǎn)化可知,酸浸過程中4價(jià)Ce被還原為Ce3,因此加入的H2O2被氧化,必有O2生成,從而寫出反應(yīng)的離子方程式。(3)結(jié)合流程知向Ce(BF4)3中加入KCl溶液生成KBF4沉淀,同時(shí)得到CeCl3溶液,可見加入KCl的目的為避免3價(jià)Ce以Ce(BF4)3沉淀的形式損失,從而提高CeCl3的產(chǎn)率。(4)直接加熱CeCl36H2O制取無(wú)水CeCl3會(huì)因Ce3水解而使制取失敗,與NH4Cl一起加熱
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