全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量推断题综合题汇编含答案
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全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量推断题综合题汇编含答案解析一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,随着工业的飞速发展,我国对氧化锌的需求量日益增加,成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。
用工业含锌废渣(主要成分为ZnO ,还含有铁、铝、铜的氧化物,2Mn +、2Pb +、2Cd +等)制取氧化锌的工艺流程如图所示:已知:相关金属离子()n c M 0.1mol /L +⎡⎤=⎣⎦生成氢氧化物沉淀的pH 如下表所示:回答下列问题:()1为调节溶液的pH ,则试剂X 为_________(填化学式),()2除杂时加入高锰酸钾的作用是_________,发生反应的离子方程式为___________。
()3“过滤”所得滤渣的主要成分是_________(填化学式)。
()4写出“碳化合成”的化学方程式:________;“碳化合成”过程需纯碱稍过量,请设计实验方案证明纯碱过量:_________。
【答案】ZnO[或2Zn(OH)或3ZnCO ] 除去2Mn +24222MnO 3Mn2H O 5MnO 4H -++++=↓+ 3Fe(OH)、3Al(OH)、2MnO 32232322233Zn(NO )3Na CO 3H O ZnCO ?2Zn(OH)?H O 2CO 6NaNO [++=↓+↑+或(32232322333Zn(NO )5Na CO 5H O ZnCO ?2Zn OH)?H O 4NaHCO 6NaNO ⎤++=↓++⎦ 静置,取少许上层清液继续滴加纯碱溶液,若无沉淀产生,则证明纯碱过量(或静置,取少许上层清液滴加2CaCl 溶液,若有白色沉淀产生,则证明纯碱过量)【解析】【分析】()1根据除杂的同时不要掺入新的杂质考虑;()2加入高锰酸钾的作用是将2Mn +转化为2MnO 沉淀,除去2Mn +;()3 由()1、()2知,“过滤”所得滤渣;()4“碳化合成”时加入23Na CO ,产物为322·2()?ZnCO Zn OH H O ,写出化学方程式。
全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量推断题综合题汇编含答案一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下。
回答下列问题:(1)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料,也是一种催化剂,能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。
①ZnFe2O4中Fe的化合价是________。
②工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3·6H2O ΔZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制备ZnFe2O4。
该反应中每生成1 mol ZnFe2O4转移电子的物质的量是________。
(2)酸浸时要将锌焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率。
为达到这一目的,还可采用的措施是________________________(任答一条);已知ZnFe2O4能溶于酸,则酸浸后溶液中存在的金属离子有____________________________________________。
(3)净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为_________;试剂X的作用是_______。
【答案】+3 4 mol 增大硫酸的浓度(或升高温度、搅拌等其他合理答案) Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+ H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 调节溶液的pH,促进Fe3+水解【解析】【分析】将锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质)酸浸,发生反应ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O、ZnO+2H+=Zn2++H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O、CuO+2H+=Cu2++H2O,向溶液中加入双氧水,发生反应2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,调节溶液的pH将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,调节溶液pH时不能引进新的杂质,可以用ZnO,所以X为ZnO,然后向溶液中加入Zn,发生反应Cu2++Zn=Zn2++Cu,然后过滤,所以Y中含有Cu,最后电解得到Zn;(1)①ZnFe2O4中锌的化合价+2价,氧元素化合价-2价,结合化合价代数和为0计算得到Fe 的化合价;②工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3•6H2O ΔZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O制备ZnFe2O4.反应过程中铁元素化合价+2价变化为+3价,碳元素化合价+3价变化为+4价好+2价,计算转移电子的物质的量;(2)酸浸时要将锌焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率.为达到这一目的,还可采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、空气搅拌等,已知ZnFe2O4能溶于酸,则酸浸后溶液中存在的金属离子有,氧化锌溶解得到锌离子、氧化亚铁溶解得到亚铁离子、氧化铜溶解得到铜离子、ZnFe2O4能溶于酸得到铁离子;(3)净化Ⅰ中H2O2参与反应是双氧水具有氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,试剂X的作用是调节溶液PH,促进Fe3+水解生成氢氧化铁沉淀除去。
全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量推断题综合题汇编附答案解析一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是______________________________;滤渣可循环利用,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1∶1。
若排放的尾气中NO含量升高,则NO和NO2物质的量之比______;若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高,则NO和NO2物质的量之比_______。
(填写序号)①=1∶1 ②>1∶1 ③<1∶1 ④无法判断(3)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,据此信息,某同学所写的反应离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,你同意吗?_________(填“同意”或“不同意“),如不同意,请说明你的理由________________________________________________。
【答案】使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2②③不同意二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮【解析】【分析】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,碱性溶液中尾气处理较好;(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触;滤渣的主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,若<1:1,则二氧化氮过量;(3)二氧化氮能与水会发生反应,据此分析解答。
【详解】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2被充分吸收,滤渣主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高,若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2,产品中Ca(NO3)2含量升高;(3)若离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮,则不同意该同学书写的离子反应方程式。
全国高考化学化学反应与能量的推断题综合高考模拟和真题分类汇总附详细答案一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是______________________________;滤渣可循环利用,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1∶1。
若排放的尾气中NO含量升高,则NO和NO2物质的量之比______;若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高,则NO和NO2物质的量之比_______。
(填写序号)①=1∶1 ②>1∶1 ③<1∶1 ④无法判断(3)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,据此信息,某同学所写的反应离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,你同意吗?_________(填“同意”或“不同意“),如不同意,请说明你的理由________________________________________________。
【答案】使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2②③不同意二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮【解析】【分析】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,碱性溶液中尾气处理较好;(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触;滤渣的主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,若<1:1,则二氧化氮过量;(3)二氧化氮能与水会发生反应,据此分析解答。
【详解】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2被充分吸收,滤渣主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高,若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2,产品中Ca(NO3)2含量升高;(3)若离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮,则不同意该同学书写的离子反应方程式。
全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量变化推断题综合题汇编含答案解析一、化学反应与能量变化练习题(含详细答案解析)1.A 、B 是中学化学常见的化合物,它们各由两种元素组成;乙为元素R 组成的单质,它们之间存在如图所示关系.根据要求回答问题:()1如图三个反应中,属于氧化还原反应的有______个.()2若元素R 与氧同主族,下列事实能说明R 与氧的非金属性相对强弱的有______.A .还原性:22H R H O >B .酸性:22H R H O >C .稳定性:22H R H O < C .沸点:22H R H O <()3若化合物B 常温下为气体,其水溶液呈碱性(答题必须用具体物质表示). ①化合物B 的电子式为______;其水溶液呈碱性的原因是______(用离子方程式表示). ②化合物B 可与2O 组成燃料电池(氢氧化钾溶液为电解质溶液),其反应产物与反应Ⅲ相同.写出该电池负极的电极反应式______.③当1mol 的化合物B 分别参与反应Ⅱ、Ⅲ时,热效应为1H V 和2H V ,则反应Ⅰ的热化学方程式为______(注:反应条件相同、所有物质均为气体).【答案】3 A 、C 32NH H 0+4NH OH +-+3222NH 6e 6OH N 6H O ---+=+ ()()()()2212N g O g 2NO g H 0.8H H +==-V V V【解析】【分析】()1A 、B 是中学化学常见的化合物,它们各由两种元素组成,乙为元素R 组成的单质,反应Ⅰ、Ⅱ为有氧气参加的反应,应为氧化还原反应,反应Ⅲ由化合物A 、B 反应生成单质,也应为氧化还原反应;()2元素R 与氧同主族,则R 为硫元素,硫的非金属性弱于氧,根据元素周期律判断; ()3若化合物B 常温下为气体,其水溶液呈碱性,则B 为3NH ,根据转化关系可知,A 为NO ,乙为2N ,据此答题。
全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量变化推断题综合题汇编含详细答案一、化学反应与能量变化练习题(含详细答案解析)1.A、B、C 三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
①B中Sn极的电极反应式为__________,Sn极附近溶液的 pH(填“增大”、“减小”或“不变”) __________。
②C中总反应离子方程式为__________,比较 A、B、C 中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是__________。
【答案】2H++2e-=H2↑增大 Zn+2H+=Zn2++H2↑ B>A>C【解析】【分析】①B中形成Sn-Fe原电池,Fe比Sn活泼,则Sn为正极发生还原反应;②C中形成Zn-Fe原电池,总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑,电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率,金属作原电池正极时得到保护。
【详解】①B中形成Sn-Fe原电池,由于Fe比Sn活泼,所以Sn为正极,溶液中的H+在Sn上获得电子,发生还原反应,电极反应式为:2H++2e-=H2↑;由于氢离子不断消耗,所以Sn附近溶液中c(H+)减小,溶液的pH值增大;②锌比铁活泼,锌为原电池负极,被腐蚀,负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极:2H++2e-=H2↑,总反应方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑。
A发生化学腐蚀,B发生电化学腐蚀,C中发生电化学腐蚀,由于锌比铁活泼,所以铁作原电池的正极而被保护,电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率,所以由快到慢的顺序是B>A>C。
【点睛】本题考查了原电池的工作原理和电极反应式的书写以及金属的活泼性。
一般情况下,在原电池反应中,活动性强的电极在负极,失去电子,发生氧化反应;但也有例外。
如Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,活动性弱的Al为负极,活动性强的Mg为正极。
知道金属腐蚀快慢的判断规律为:电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量推断题综合题汇编含详细答案一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.阅读下列材料,并完成相应填空钯(Pd)是一种不活泼金属,性质与铂相似。
在科研和工业生产中,含钯催化剂不仅用途广泛,且用量大,因此从废催化剂中回收钯具有巨大的经济效益。
已知废催化剂的主要成分是钯和活性炭,还含有少量铁、锌。
工业上采用如下流程从废催化剂中提取钯。
(1)气体I的化学式为__________,酸溶I的目的是___________。
(2)王水指是浓硝酸和浓盐酸组成的混合物,其体积比为__________。
残渣与王水发生的反应有:a. Pd + HCl + HNO3→……b. ___________(写出化学方程式并配平)。
(3)若用足量的烧碱吸收气体II,请写出吸收后溶液中含有的溶质的化学式:NaOH、_______、________、________。
(4)写出用NaHCO3调节pH值时发生反应的离子方程式:_________。
使用甲醛还原钯的化合物时,溶液须保持碱性,否则会造成甲醛的额外损耗,原因是______________。
(5)操作I的名称是_______________,溶液I可能含有的有机离子为_________。
(6)有人提出,在进行酸溶前最好先将废催化剂在700℃下进行灼烧,同时不断通入空气,其目的是____________。
【答案】H2除去铁、锌等杂质 1:3 C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O NaNO3 NaNO2 Na2CO3 HCO3- + H+=H2O + CO2↑酸性条件下,甲醛会被硝酸氧化过滤 HCOO-(甲酸根离子)除去废催化剂中的活性炭,减少王水的消耗(必须涉及炭的除去)【解析】【分析】酸溶时铁和锌能与盐酸反应产生氢气,过滤出的残渣用王水溶解,然后通过碳酸氢钠调节pH,最后通过甲醛还原得到金属钯,据此解答。
【详解】(1)铁和锌能与盐酸反应产生氢气;废催化剂的主要成分是钯和活性炭,还含有少量铁、锌,而实验的目的是从废催化剂中提取钯,所以酸溶I的目的是除去铁、锌等杂质;(2)王水是浓硝酸与盐酸按体积比1:3的混合物,浓硝酸具有氧化性,能将碳氧化生成二氧化碳,本身被还原成一氧化氮,反应的方程式为:C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O;(3)氢氧化钠与二氧化氮、二氧化碳反应的方程式:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,同时氢氧化钠过量,所以吸收后溶液中含有的溶质的化学式:NaOH、NaNO3、NaNO2、Na2CO3;(4)NaHCO3能和盐酸发生反应,离子方程式为:HCO3-+H+=H2O+CO2↑,甲醛具有还原性,酸性条件下,甲醛会被硝酸氧化;(5)金属钯不溶于水,利用过滤的方法分离,甲醛会被硝酸氧化生成甲酸,所以溶液I可能含有的有机离子为HCOO-;(6)由于废催化剂中的含有活性炭,不断通入空气,能除去活性炭,同时减少王水的消耗。
全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题汇总含答案一、化学反应与能量变化练习题(含详细答案解析)1.A、B、C、D、 E、F六种物质的相互转化关系如下图所示(反应条件未标出),其中反应①是置换反应,B、C、F都是气态单质,且B为黄绿色:反应③中有水生成,反应②需要放电才能发生,A是—种极易溶于水的气体,A和D相遇有白烟生成。
(1)反应③的化学方程式为_______________________________________________。
(2)反应①中每生成1 molC,转移的电子数为_______________________________。
(3)A与D的水溶液恰好完全反应时,其生成物的水溶液呈性___________(填“酸”“碱”或“中’’),该水溶液中存在着如下关系,用粒子浓度符号填写:①c(H+)+_________=c(OH-)+_____________;②c(H+)=c(OH-)+_____________。
(4)元素X与组成B的元素同周期,X的单质既可与酸反应也可与碱反应且都生成H2,则①X的单质与碱反应的离子方程式____________________________________;②X、空气、海水可以组成新型海水标志灯的电池。
该种灯以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使X不断氧化而源源不断产生电流。
则该新型电池的正极的电极反应式为___________________________;原电池的总反应方程式为__________________________。
【答案】4NH3+5O24NO+6H2O 3.612×1024酸 c(NH4+) c(Cl-) c(NH3·H2O) 2Al +2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ O2+2H2O+4e-=4OH- 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3【解析】【分析】B、C、F都是气态单质,且B为黄绿色,因此B是氯气。
全国高考化学化学反应与能量的推断题综合高考模拟和真题汇总附答案解析一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是______________________________;滤渣可循环利用,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1∶1。
若排放的尾气中NO含量升高,则NO和NO2物质的量之比______;若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高,则NO和NO2物质的量之比_______。
(填写序号)①=1∶1 ②>1∶1 ③<1∶1 ④无法判断(3)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,据此信息,某同学所写的反应离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,你同意吗?_________(填“同意”或“不同意“),如不同意,请说明你的理由________________________________________________。
【答案】使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2②③不同意二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮【解析】【分析】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,碱性溶液中尾气处理较好;(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触;滤渣的主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,若<1:1,则二氧化氮过量;(3)二氧化氮能与水会发生反应,据此分析解答。
【详解】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2被充分吸收,滤渣主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高,若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2,产品中Ca(NO3)2含量升高;(3)若离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮,则不同意该同学书写的离子反应方程式。
全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题汇总及答案一、化学反应与能量变化练习题(含详细答案解析)1.有七种金属:钾、锌、铁、锡、铜、银、铂,它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。
①常温下,只有A和水反应生成氢气;②D、E、G都能和稀硫酸反应生成氢气,B、C、F无此性质;③C、F组成原电池时,F为正极;④在G的硫酸盐溶液中加入D,发现D 溶解,G析出;⑤将G、E接触放置,E不易锈蚀;⑥以铂作电极,电解相同浓度的B和C 的硝酸盐溶液时,在阴极上首先得到C,G在空气中放置极易生锈。
则A是___,B是___,C是___,D是___,E是__,F是__。
【答案】钾铜银锌锡铂【解析】【分析】根据①特别活泼的金属K、Ca、Na能够与冷水反应放出氢气;②比较活泼的金属可以与稀硫酸反应产生氢气;排在H后面的金属不能与酸发生置换反应;③活动性不同的金属构成原电池时,比较活泼的金属为负极,不活泼的金属为正极;④活动性强的金属可以把活动性弱的金属置换出来;⑤在金属的电化学腐蚀中,相对活泼的容易被腐蚀;⑥在电解池中,不活泼的金属阳离子优先获得电子,在电极上被还原,据此分析。
【详解】有七种金属:钾、锌、铁、锡、铜、银、铂,它们的标号分别为A、B、C、D、E、F、G。
①常温下,只有A和水反应生成氢气,根据金属活动性顺序表,可知A为K;②D、E、G 都能和稀硫酸反应生成氢气,B、C、F无此性质,说明D、E、G在金属活动性顺序表中排在H的前边,可能为锌、铁、锡;而B、C、F则排在H的后边,可能为铜、银、铂;③C、F组成原电池时,F为正极,则金属活动性:C>F;④在G的硫酸盐溶液中加入D,发现D溶解,G析出,说明金属活动性D>G;⑤将G、E接触放置,E不易锈蚀,说明金属活动性G>E; G在空气中放置极易生锈,则G为Fe,金属活动性D>G,则D是Zn,E为Sn;B、C、F分别为铜、银、铂的一种由于Pt不活泼,通常以金属单质存在,⑥以铂作电极,电解相同浓度的B和C的硝酸盐溶液时,在阴极上首先得到C,金属活动性:B>C则B 是Cu,C是Ag,F是Pt。
全国各地高考模拟试卷化学分类:化学反应与能量推断题综合题汇编含答案一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)KMnO)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。
以软锰1.高锰酸钾(4矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:回答下列问题:(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是_______________________。
(2)“平炉”中发生的化学方程式为______________________。
(3)“平炉”中需要加压,其目的是______________________。
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
CO歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱①“2性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成K2MnO4,MnO2和____________(写化学式)。
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为___________________,阴极逸出的气体是______________。
CO歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为______________。
③“电解法”和“2(5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。
取浓度为0.2000 mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为___________________(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O)。
【答案】扩大接触面积,加快化学反应速率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 增大反应物的浓度,可使化学反应速率加快,同时使反应物的转化率增大 K2CO3 MnO42--e-=MnO4- H2 3:2 95.62%【解析】【分析】【详解】(1) MnO2的状态是固体,对于有固体参加的化学反应,可通过增大其反应接触面积的方法提高反应速率,故要将其粉碎成细小的颗粒;(2)根据流程图可知,在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时反应产生K2MnO4,结合质量守恒定律可知,另外一种物质是H2O,则发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ;(3)由于上述反应中氧气是气体,在“平炉”中加压,就可以使反应物氧气的浓度增大,根据外界条件对化学反应速率的影响,增大反应物的浓度,可以使化学反应速率加快;任何反应都具有一定的可逆性,增大压强,可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,故可以提高原料的转化率;(4)①在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱碱性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成KMnO4,MnO2,根据质量守恒定律可知,另外一种生成物是K2CO3,根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒,可得该反应的化学方程式是:3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+MnO2+K2CO3;②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,在电解槽中阳极,MnO42-失去电子,发生氧化反应,产生MnO4-。
电极反应式是:MnO42--e-=MnO4-;在阴极,水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出,电极反应式是:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
所以阴极逸出的气体是H2;总反应方程式是:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH;③根据“电解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2↑+2KOH 可知K2MnO4的理论利用率是100%;而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+2CO2 = 2KMnO4+MnO2+K2CO3中,K2MnO4的理论利用率是2/3,所以二者的理论利用率之比为3:2;(5)根据离子方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4与草酸反应的关系式是:2 KMnO4~5H2C2O4。
配制的溶液的浓度为:。
则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量为:n=KMnO4的质量为:m=" 0.006536mol" ×158g/mol =1.03269g。
故其纯度为:×100%=95.62%。
2.利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是______________________________;滤渣可循环利用,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1∶1。
若排放的尾气中NO含量升高,则NO和NO2物质的量之比______;若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高,则NO和NO2物质的量之比_______。
(填写序号)①=1∶1 ②>1∶1 ③<1∶1 ④无法判断(3)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,据此信息,某同学所写的反应离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,你同意吗?_________(填“同意”或“不同意“),如不同意,请说明你的理由________________________________________________。
【答案】使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2②③不同意二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮【解析】【分析】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,碱性溶液中尾气处理较好;(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触;滤渣的主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,若<1:1,则二氧化氮过量;(3)二氧化氮能与水会发生反应,据此分析解答。
【详解】由流程可知,石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,生成Ca(NO2)2,过量的石灰乳以滤渣存在,(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触,NO、NO2被充分吸收,滤渣主要成分是Ca(OH)2;(2)若n(NO):n(NO2)>1:1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高,若n(NO):n(NO2)<1:1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2,产品中Ca(NO3)2含量升高;(3)若离子方程式为2NO2-+2H+=NO2+NO↑+H2O,二氧化氮能与水会发生反应,产物中不可能生成二氧化氮,则不同意该同学书写的离子反应方程式。
3.如图是闪锌矿(主要成分是ZnS,含有少量FeS)制备ZnSO4·7H2O的一种工艺流程:闪锌矿粉→溶浸→除铁→结晶→ZnSO4∙7H2O。
已知:相关金属离子浓度为0.1mol/L时形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:(1)闪锌矿在溶浸之前会将其粉碎,其目的是_____________。
(2)溶浸过程使用过量的Fe2(SO4)3溶液和H2SO4浸取矿粉,发生的主要反应是:ZnS+2Fe3+=Zn2++2Fe2++S。
①浸出液中含有的阳离子包括Zn2+、Fe2+、_____________。
②若改用CuSO4溶液浸取,发生复分解反应,也能达到浸出锌的目的,写出离子方程式_____________。
(3)工业除铁过程需要控制沉淀速率,因此分为还原和氧化两步先后进行,如图。
还原过程将部分Fe3+转化为Fe2+,得到pH小于1.5的溶液。
氧化过程向溶液中先加入氧化物a,再通入O2。
下列说法正确的是_____________(填序号)。
A.氧化物a可以是ZnOB.滤渣2的主要成分是Fe(OH)2C.加入ZnS的量和通入O2的速率都可以控制溶液中的c(Fe3+)【答案】增大表面积,提高反应速率 Fe3+、H+ ZnS+Cu2+=Zn2++CuS AC【解析】【分析】闪锌矿(主要成分是ZnS,含有FeS),加硫酸和Fe2(SO4)3,发生ZnS+2Fe3+=Zn2++2Fe2++S,过滤可除去S;浸出液中先加ZnS还原,分离出滤渣1为S,滤液中通入氧气可氧化亚铁离子生成铁离子,加ZnO调节pH,铁离子转化为沉淀,则滤渣2为Fe(OH)3,过滤分离出滤液经蒸发浓缩得到ZnSO4•7H2O,以此来解答。
【详解】(1)粉碎闪锌矿可增大接触面积,加快反应速率;(2)①使用过量的Fe2(SO4)3溶液和H2SO4浸取矿粉,所以阳离子为Zn2+、Fe2+、Fe3+、H+;②用CuSO4溶液浸取,发生复分解反应,根据元素守恒可知离子方程式为:ZnS+Cu2+=Zn2++CuS;(3)A. ZnO为碱性氧化物,可增大酸性溶液pH值,同时不引入新的杂质,故A正确;B. 根据分析可知滤渣2主要为Fe(OH)3,故B错误;C. 加入ZnS可将铁离子还原,通入氧气可将亚铁离子氧化成铁离子,所以加入ZnS的量和通入O2的速率都可以控制溶液中的c(Fe3+),故C正确;综上所述选AC。
4.以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,生产NiO的部分工艺流程如下:已知:下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH 1.5 6.57.7沉淀完全的pH 3.39.99.2(1)“除铁”时需控制溶液的pH范围为________。
(2)“滤渣”的主要成分为________(填化学式)。
(3)“沉镍”时得到碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀。
①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO,该反应的化学方程式为________。
②“沉镍”时,溶液pH增大,碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加,原因是________。
【答案】3.3≤pH<7.7 CuS xNiCO3·yNi(OH)2煅烧(x+y)NiO+xCO2↑+yH2O Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,pH越大,碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大【解析】【分析】以镍废料(主要成分为镍铁合金,含少量铜)为原料,加入硫酸、硝酸酸浸,Ni转化为NiSO4,同时生成亚铁离子、铁离子、铜离子等,加入过氧化氢,可氧化亚铁离子生成铁离子,加入氢氧化钠调节pH可生成氢氧化铁沉淀,然后通入硫化氢生成CuS沉淀,达到除铜的目的,在滤液中加入碳酸钠溶液可生成xNiCO3•yNi(OH)2,煅烧可生成NiO;(1)根据表格数据分析“除铁”时要求铁离子全部除掉需要的pH;(2)S2-可与Cu2+反应生成CuS沉淀;(3)①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO,xNiCO3·yNi(OH)2高温下分解生成NiO、CO2和H2O;②pH越大,溶液碱性越强,结合碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]组成分析;【详解】(1)“除铁”时要求铁离子全部除掉,pH 3.3,镍离子和铜离子留在溶液中,pH<7.7,所以需控制溶液的pH范围为3.3≤pH<7.7;(2)向除铁后的滤液中通入H2S气体,发生反应H2S+Cu2+=CuS↓+2H+,因此滤渣的成分为CuS;(3)①在隔绝空气条件下,“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO,xNiCO3·yNi(OH)2高温下分解生成NiO、CO2和H2O,其化学方程式为:xNiCO3·yNi(OH)2煅烧(x+y)NiO+xCO2↑+yH2O;②碱式碳酸镍[用xNiCO3·yNi(OH)2表示]沉淀中Ni(OH)2中Ni含量高于NiCO3,pH越大,碱式碳酸镍中Ni(OH)2比例增大,所以碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加。