ZnO在医药、石化等领域有广泛的用途。研究小组用某闪锌矿(主要成分ZnS,含有FeS、SiO2、MnCO3等杂质)制备氧化锌和硫单质,设计如下流程:
请回答下列问题:
(1)滤渣1的化学式为_______ ,任写一种该物质的用途:_______________ 。
(2)沉淀X的化学式为______________ 。
(3)“转化Ⅱ”中主要反应的离子方程式为___________________________ 。
(4)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10﹣10,溶液中离子浓度≤1.0×10﹣5mol•L﹣1时,认为该离子沉淀完全。则欲使1Lc(Zn2+)=1.5mol•L﹣1溶液中Zn2+沉淀完全,需加入等体积的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_______________________ mol•L﹣1 (写出精确计算结果,溶液混合时体积变化忽略不计)。
(5)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥。过滤所用的玻璃仪器有______ ;洗涤沉淀的操作为__________________ 。
请回答下列问题:
(1)滤渣1的化学式为
(2)沉淀X的化学式为
(3)“转化Ⅱ”中主要反应的离子方程式为
(4)若Ksp(ZnCO3)=1.5×10﹣10,溶液中离子浓度≤1.0×10﹣5mol•L﹣1时,认为该离子沉淀完全。则欲使1Lc(Zn2+)=1.5mol•L﹣1溶液中Zn2+沉淀完全,需加入等体积的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
(5)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥。过滤所用的玻璃仪器有
更新时间:2018-06-08 10:46:40
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【推荐1】磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表,回答下列问题:
(1)“焙烧”中,TiO2、SiO2几乎不发生反应,Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐,Al2O3转化为NH4Al(SO4)2,写出向NH4Al(SO4)2中加入过量氨水的离子方程式:___________ 。
(2)pH约为2.0,在“分步沉淀时用氨水逐步调节pH至11.6,其中使Fe3+、Al3+完全沉淀的pH值范围:___________ 。
(3)根据表中信息,计算Mg(OH)2 的Ksp=___________ 。
(4)“水浸渣”在160℃ “酸溶”最适合的酸是___________ 。“酸溶渣”的成分是___________ 、___________ 。
(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀,该反应的离子方程式是:___________ 。
(6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气,经处理得___________ ,循环利用。
该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表,回答下列问题:
金属离子 | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | Ca2+ |
开始沉淀的pH | 2.2 | 3.5 | 9.5 | 12.4 |
沉淀完全(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH | 3.2 | 4.7 | 11.0 | 13.8 |
(1)“焙烧”中,TiO2、SiO2几乎不发生反应,Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐,Al2O3转化为NH4Al(SO4)2,写出向NH4Al(SO4)2中加入过量氨水的离子方程式:
(2)pH约为2.0,在“分步沉淀时用氨水逐步调节pH至11.6,其中使Fe3+、Al3+完全沉淀的pH值范围:
(3)根据表中信息,计算Mg(OH)2 的Ksp=
(4)“水浸渣”在160℃ “酸溶”最适合的酸是
(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀,该反应的离子方程式是:
(6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气,经处理得
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】用软锰矿(主要成分为MnO2,所含杂质为质量分数约8%Fe3O4和约5%Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3,同时制得Ba(OH)2,工艺流程如下:
已知:25℃时相关物质的Ksp见下表
回答下列问题:
(1)MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________ ,能否通过加热的方式加快该反应的速率,___________ (填“能”或“否”)
(2)已知MnO2为两性氧化物,保持BaS投料量不变,随软锰矿粉与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小,减小的原因是___________ 。
(3)在实验室进行过滤操作时,除了使用铁架台和烧杯以外,还需要的玻璃仪器为___________ 。
(4)净化时需先加入的试剂X为___________ (填化学式) 。再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为___________ (当溶液中某离子浓度小于1.0×10-5mol•L-1时,可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为___________ 。
已知:25℃时相关物质的Ksp见下表
物质 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
Ksp | 1×10-16.3 | 1×10-38.6 | 1×10-32.3 | 1×10-12.7 |
(1)MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为
(2)已知MnO2为两性氧化物,保持BaS投料量不变,随软锰矿粉与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小,减小的原因是
(3)在实验室进行过滤操作时,除了使用铁架台和烧杯以外,还需要的玻璃仪器为
(4)净化时需先加入的试剂X为
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】有效去除大气中的和水体中的氮是维持自然界氮循环的重要保证。
(1)已知:①
②
反应_______ 。
(2)磷酸铵镁()沉淀法可去除水体中的氨氮和)。实验室中模拟氨氮处理:将1L模拟氨氮废水(主要含)置于搅拌器上,设定反应温度为25℃,先后加入和溶液。将上述溶液分成两等分,用NaOH调节溶液pH分别为9和10,投加絮凝剂并搅拌。反应30min后,取清液测定氨氮质量浓度。实验测得pH为10时氨氮去除率较pH为9时的氨氮去除率低,可能原因是_______ 。
(3)选择合适的电极材料,可通过电解法将模拟氨氮废水全部转化为。电解时,阳极发生多个电极反应。保持恒定电流电解相同时间,测得溶液初始pH对氨氮去除率及溶液中的关系如图所示。
①写出电解时阳极生成的电极方程式:_______ 。
②初始pH从12增大到13时,溶液中减小的可能原因是_______ 。
(4)已知Ni的金属活动性与Fe相当,Pd不与稀酸反应。酸性条件下Al、Al/Ni、Al/Cu/Pd等金属还原硝酸盐的反应机理分别如图甲、乙、丙所示(图中ads表示活性吸附态)。
①甲中,每还原1 mol 理论上消耗Al的质量为_______ g。
②描述乙中被还原的过程:_______ 。
③要提高转化为的选择性,必须具备的条件是_______ 。
(1)已知:①
②
反应
(2)磷酸铵镁()沉淀法可去除水体中的氨氮和)。实验室中模拟氨氮处理:将1L模拟氨氮废水(主要含)置于搅拌器上,设定反应温度为25℃,先后加入和溶液。将上述溶液分成两等分,用NaOH调节溶液pH分别为9和10,投加絮凝剂并搅拌。反应30min后,取清液测定氨氮质量浓度。实验测得pH为10时氨氮去除率较pH为9时的氨氮去除率低,可能原因是
(3)选择合适的电极材料,可通过电解法将模拟氨氮废水全部转化为。电解时,阳极发生多个电极反应。保持恒定电流电解相同时间,测得溶液初始pH对氨氮去除率及溶液中的关系如图所示。
①写出电解时阳极生成的电极方程式:
②初始pH从12增大到13时,溶液中减小的可能原因是
(4)已知Ni的金属活动性与Fe相当,Pd不与稀酸反应。酸性条件下Al、Al/Ni、Al/Cu/Pd等金属还原硝酸盐的反应机理分别如图甲、乙、丙所示(图中ads表示活性吸附态)。
①甲中,每还原1 mol 理论上消耗Al的质量为
②描述乙中被还原的过程:
③要提高转化为的选择性,必须具备的条件是
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】以黑钨矿(主要成分为和)为原料制备W、、的工业流程如图所示。已知部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表:
回答下列问题:
(1)“碱溶”中提高反应速率宜采取的措施有_______ (填1条)。
(2)“焙烧”中发生反应的化学方程式为_______ 。由制备等质量W时消耗还原剂、Al、CO的物质的量之比为_______ 。
(3)向“溶液1”中加入溶液的作用是_______ 。
(4)以石墨为电极,电解溶液的阳极反应式为_______ 。
(5)已知:常温下,,。。,表明已完全沉淀。则x=_______ (结果保留3位有效数字)。当时,和混合液的pH=_______ 。
(6)钨晶胞结构如图所示,则钨晶胞的原子空间利用率为_______(填字母)。
金属离子 | |||
开始沉淀的pH | 1.9 | 7.3 | 8.1 |
完全沉淀的pH | 3.2 | 9.6 | x |
(1)“碱溶”中提高反应速率宜采取的措施有
(2)“焙烧”中发生反应的化学方程式为
(3)向“溶液1”中加入溶液的作用是
(4)以石墨为电极,电解溶液的阳极反应式为
(5)已知:常温下,,。。,表明已完全沉淀。则x=
(6)钨晶胞结构如图所示,则钨晶胞的原子空间利用率为_______(填字母)。
A. | B. | C. | D. |
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
【推荐2】铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。
(1)在滤液A中加入漂白液,目的是氧化除铁,所得滤液B显酸性。
①该过程中涉及某氧化还原反应如下,请完成:__ Fe2+___ClO-+( )___=____Fe(OH)3↓+__C1﹣+( )。
②检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为:________ (注明试剂、现象)。
③将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为___ (填代号)。
a.氢氧化钠溶液 b.硫酸溶液 c.氨水 d.二氧化碳
④由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为:边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、____ (填操作名称)、洗涤。
(2)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为___ (填代号)。
(1)在滤液A中加入漂白液,目的是氧化除铁,所得滤液B显酸性。
①该过程中涉及某氧化还原反应如下,请完成:
②检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为:
③将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为
a.氢氧化钠溶液 b.硫酸溶液 c.氨水 d.二氧化碳
④由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为:边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、
(2)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】某研究小组以工厂废渣(Fe3O4、Al2O3)为原料制取Fe2O3工艺流程如图。回答下列问题:
(1)“酸溶”时发生反应的化学方程式为___________ 。
(2)“操作a”的名称为___________ ,用到的玻璃仪器有玻璃棒、___________ 。
(3)“氧化”的目的是___________ (用语言叙述)。
(4)“沉铁”步骤发生反应的离子方程式为___________ 。
(5)100 g含Al2O3 51%的废渣“碱溶”时理论上需___________ mL 5 mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反应。
(1)“酸溶”时发生反应的化学方程式为
(2)“操作a”的名称为
(3)“氧化”的目的是
(4)“沉铁”步骤发生反应的离子方程式为
(5)100 g含Al2O3 51%的废渣“碱溶”时理论上需
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
【推荐1】葡萄糖酸锌[相对分子质量455],是一种有机补锌剂,易溶于热水,不溶于乙醇,温度高于100℃即开始分解。实验室制备葡萄糖酸锌装置如图1(夹持、控温装置略)
(1)图1中支管a的作用是_______ ,X处为冷凝回流装置,图2中仪器使用正确且效果最好的是_______ 。(填字母)。
(2)该反应需控制温度在90℃左右,其原因为_______ ,可采用的加热方式是_______ 。
(3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_______ 。
(4)反应完毕后,再经过一系列实验操作得到葡萄糖酸锌粗品。粗品含少量难溶于水的杂质,纯化粗品的合理操作顺序是E→C→_______ (填字母序号)。
A.待晶体充分析出后,减压过滤
B.在50℃下用恒温干燥箱烘干
C.趁热减压过滤,除去不溶物
D.将滤液冷却至室温,加入10mL95%乙醇溶液并搅拌促进晶体析出
E.取烧杯加入10mL蒸馏水,加热至微沸,加入粗品,得到葡萄糖酸锌饱和溶液
(5)测定产品纯度:取mg提纯后的产品溶于水配制成100.00mL溶液,取25.00mL置于锥形瓶中,向其中滴入少量EBT作为指示剂(遇生成Zn―EBT),再加入过量的EDTA无色溶液(遇生成Zn-EDTA),同时发生反应:Zn-EBT(酒红色)+EDTA=Zn-EDTA(无色)+EBT(蓝色)。再用标准溶液滴定至终点。三次滴定平均消耗锌标准溶液。
①滴定终点的现象为_______ 。
②该产品的纯度为_______ (用含m、、、、的代数式表示)。
(1)图1中支管a的作用是
(2)该反应需控制温度在90℃左右,其原因为
(3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为
(4)反应完毕后,再经过一系列实验操作得到葡萄糖酸锌粗品。粗品含少量难溶于水的杂质,纯化粗品的合理操作顺序是E→C→
A.待晶体充分析出后,减压过滤
B.在50℃下用恒温干燥箱烘干
C.趁热减压过滤,除去不溶物
D.将滤液冷却至室温,加入10mL95%乙醇溶液并搅拌促进晶体析出
E.取烧杯加入10mL蒸馏水,加热至微沸,加入粗品,得到葡萄糖酸锌饱和溶液
(5)测定产品纯度:取mg提纯后的产品溶于水配制成100.00mL溶液,取25.00mL置于锥形瓶中,向其中滴入少量EBT作为指示剂(遇生成Zn―EBT),再加入过量的EDTA无色溶液(遇生成Zn-EDTA),同时发生反应:Zn-EBT(酒红色)+EDTA=Zn-EDTA(无色)+EBT(蓝色)。再用标准溶液滴定至终点。三次滴定平均消耗锌标准溶液。
①滴定终点的现象为
②该产品的纯度为
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
真题
解题方法
【推荐2】工业上以硫黄为原料制备硫酸的原理示意图如下,其过程包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段。Ⅰ.硫液化后与空气中的氧反应生成SO2。
(1)硫磺()的晶体类型是______ 。
(2)硫的燃烧应控制事宜温度。若进料温服超过硫的沸点,部分燃烧的硫以蒸汽的形式随SO2进入到下一阶段,会导致______ (填序号)。
a.硫的消耗量增加 b.SO2产率下降 c.生成较多SO3
(3)SO2(g)氧化生成80g SO3(g)放出热量98.3kJ,写出该反应的热化学方程式______ 。随温度升高,SO2的平衡转化率______ (填“升高”或“降低”)。
(4)从能量角度分析,钒催化剂在反应中的作用为______ 。
Ⅱ.一定条件下,钒催化剂的活性温度范围是450~600℃。为了兼顾转化率和反应速率,可采用四段转化工艺:预热后的SO2和O2通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化,气体温度会迅速接近600℃,此时立即将气体通过热交换器,将热量传递给需要预热的SO2和O2,完成第一段转化。降温后的气体依次进行后三段转化,温度逐段降低,总转化率逐段提高,接近平衡转化率。最终反应在450℃左右时,SO2转化率达到97%。
(5)气体经过每段的钒催化剂层,温度都会升高,其原因是______ 。升高温度后的气体都需要降温,其目的是______ 。
(6)采用四段转化工艺可以实现______ (填序号)。
a.控制适宜的温度,尽量加快反应速率,尽可能提高SO2转化率
b.使反应达到平衡状态
c.节约能源
Ⅲ.工业上用浓硫酸吸收SO3。若用水吸收SO3会产生酸雾,导致吸收效率降低。
(7)SO3的吸收率与所用硫酸的浓度、温度的关系如图所示。据图分析,最适合的吸收条件;硫酸的浓度______ ,温度______ 。
(8)用32吨含S 99%的硫磺为原料生成硫酸,假设硫在燃烧过程中损失2%,SO2生成SO3的转化率是97%,SO3吸收的损失忽略不计,最多可以生产98%的硫酸______ 吨。
(1)硫磺()的晶体类型是
(2)硫的燃烧应控制事宜温度。若进料温服超过硫的沸点,部分燃烧的硫以蒸汽的形式随SO2进入到下一阶段,会导致
a.硫的消耗量增加 b.SO2产率下降 c.生成较多SO3
(3)SO2(g)氧化生成80g SO3(g)放出热量98.3kJ,写出该反应的热化学方程式
(4)从能量角度分析,钒催化剂在反应中的作用为
Ⅱ.一定条件下,钒催化剂的活性温度范围是450~600℃。为了兼顾转化率和反应速率,可采用四段转化工艺:预热后的SO2和O2通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化,气体温度会迅速接近600℃,此时立即将气体通过热交换器,将热量传递给需要预热的SO2和O2,完成第一段转化。降温后的气体依次进行后三段转化,温度逐段降低,总转化率逐段提高,接近平衡转化率。最终反应在450℃左右时,SO2转化率达到97%。
(5)气体经过每段的钒催化剂层,温度都会升高,其原因是
(6)采用四段转化工艺可以实现
a.控制适宜的温度,尽量加快反应速率,尽可能提高SO2转化率
b.使反应达到平衡状态
c.节约能源
Ⅲ.工业上用浓硫酸吸收SO3。若用水吸收SO3会产生酸雾,导致吸收效率降低。
(7)SO3的吸收率与所用硫酸的浓度、温度的关系如图所示。据图分析,最适合的吸收条件;硫酸的浓度
(8)用32吨含S 99%的硫磺为原料生成硫酸,假设硫在燃烧过程中损失2%,SO2生成SO3的转化率是97%,SO3吸收的损失忽略不计,最多可以生产98%的硫酸
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
【推荐3】下图是工业生产中合成氨流程示意图,仔细观察图示中的物质变化关系及工艺特点,回答下列问题:
(1)合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分,其中上述工艺流程图示中已经将造气与净化装置用竖线分开,请你在图示中再将净化与合成氨装置用竖线分开。_______
(2)合成氨工业中的氢气来源于天然气、煤等物质,根据图示物质的变化关系写出两个生成氢气的化学方程式:_______________ ;_______ 。
(3)净化装置中可以消除造气过程中产生的杂质,目的是______________________ 。
(4)目前国家倡导节能减排,观察上述工艺流程图示,写出合成氨工业中节能减排的两项措施_______________________ 。
(1)合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分,其中上述工艺流程图示中已经将造气与净化装置用竖线分开,请你在图示中再将净化与合成氨装置用竖线分开。
(2)合成氨工业中的氢气来源于天然气、煤等物质,根据图示物质的变化关系写出两个生成氢气的化学方程式:
(3)净化装置中可以消除造气过程中产生的杂质,目的是
(4)目前国家倡导节能减排,观察上述工艺流程图示,写出合成氨工业中节能减排的两项措施
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