【高二特训】工业流程专题得分题训练(解析版)

【高二特训】工业流程专题得分题训练一、原理综合题1．硫酸铜是一种重要的化工产品。

某工厂用刻蚀印刷电路板产生的碱性废液[含较多[Cu(NH3)4]2+及少量Cu2+、NH4+、NH3和Cl-]制备硫酸铜晶体，流程如下：（1）通过“中和、沉淀和过滤”可得碱式氯化铜[Cu(OH)Cl]固体，请将生成该固体的反应的离子方程式补充完整：[Cu(NH3)4]2+ +________________。

（2）制备Cu(OH)Cl沉淀时，溶液的pH对铜元素含量的影响如右图所示：①若要提高Cu(OH)Cl沉淀的量，应将溶液的pH控制在_______(填字母序号）。

A．<5.2 B．5.2~5.8 C．>5.8②pH< 5.2 时，随pH减小，溶液中铜元素含量增大，其原因用反应的离子方程式可表示为______。

（3） “化浆、酸化"过程可得到硫酸铜粗品，发生的反应为Cu(OH)Cl+ 4H2O+H2SO4= CuSO4·5H2O+ HCl。

则硫酸铜粗品中，含铜元素的杂质为__________，检验样品中含有该杂质的方法是：取少量硫酸铜粗品，加入适量水使其充分溶解，__________。

（4）硫酸铜粗品还需要通过重结晶法进行提纯，具体操作是：将粗晶体溶解于热水中形成饱和溶液，然后加入适量乙醇，搅拌，冷却，过滤并洗涤，得到高纯度的硫酸铜晶体。

加入乙醇能够提高硫酸铜的产率，从溶解性角度解释其可能的原因是______________。

【答案】Cu(NH3)42++3H++Cl-+H2O=Cu(OH)Cl↓+4NH4+ B Cu(OH)Cl+H+=Cu2++H2O+Cl-氯化铜（或CuCl2）加足量Ba(NO3）2溶液，充分反应，静置后过滤，向滤液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成说明CuCl2杂质加入乙醇后CuSO4溶解性减弱，杂质(CuCl2)溶解性不变或增强（或在乙醇中CuSO4溶解度更小，杂质（CuCl2)溶解度不变或增大）【解析】(1)根据流程图，含有[Cu(NH3)4]2+的碱性废液中加入盐酸，通过“中和、沉淀和过滤”可得碱式氯化铜[Cu(OH)Cl]固体，离子方程式为：[Cu(NH3)4]2+ +3H++Cl-+H2O=Cu(OH)Cl↓+4NH4+，故答案为[Cu(NH3)4]2++3H++Cl-+H2O=Cu(OH)Cl↓+4NH4+；(2)①根据图像，溶液的pH在5.2~5.8时，溶液中的铜元素的含量较低，说明Cu(OH)Cl沉淀溶解量很少，因此要提高Cu(OH)Cl沉淀的量，应将溶液的pH控制在5.2~5.8，故答案为B；②碱式氯化铜能够与酸反应，Cu(OH)Cl+H+=Cu2++H2O+Cl-，导致pH< 5.2 时，随pH减小，溶液中铜元素含量增大，故答案为Cu(OH)Cl+H+=Cu2++H2O+Cl-；(3)根据发生的反应Cu(OH)Cl+ 4H2O+H2SO4= CuSO4·5H2O+ HCl，溶液中含有铜离子和氯离子，结晶时会析出氯化铜，检验样品中含有氯离子，需要排除硫酸根离子的干扰，因为硫酸银微溶于水，加入硝酸银也会生成白色沉淀，具体方法是：取少量硫酸铜粗品，加入适量水使其充分溶解，加足量Ba(NO3)2溶液，充分反应，静置后过滤，向滤液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成说明CuCl2杂质，故答案为氯化铜；加足量Ba(NO3)2溶液，充分反应，静置后过滤，向滤液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成说明CuCl2杂质；(4)将硫酸铜粗品溶解于热水中形成饱和溶液，然后加入适量乙醇，搅拌，冷却，过滤并洗涤，得到高纯度的硫酸铜晶体。

加入乙醇能够提高硫酸铜的产率，可能是CuSO4在乙醇中的溶解性小，而杂质(CuCl2)在乙醇中的溶解性较大或不变，故答案为加入乙醇后CuSO4溶解性减小，杂质(CuCl2)溶解性不变或增大。

2．氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。

硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。

以菱镁矿(主要成分为(MgCO3，舍少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：（1）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为___________________________。

（2）滤渣2的成分是_________（填化学式）。

煅烧过程存在以下反应：2MgSO4+C800o C→2MgO+2SO2↑+CO2↑；MgSO4+C 800o C→MgO+SO2↑+CO↑；MgSO4+3C800o C→MgO+S↑+3CO↑。

利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

（3）D 中收集的气体是__________（填化学式）。

（4）B 中盛放的溶液是_________（填序号）。

a ．NaOH 溶液b ．Na 2CO 3溶液c ．稀硝酸 d.．KMnO 4溶液（5）A 中得到的淡黄色固体与热的NaOH 溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：_________________________【答案】2FeSO 4＋H 2O 2＋H 2SO 4=Fe 2(SO 4)3＋2H 2O Fe(OH)3 CO d 3S ＋6OH －2S 2－＋SO 32－＋3H 2O【解析】（1）菱镁矿的主要成分为MgCO 3，还含少量FeCO 3，当向其中加入过量的H 2SO 4时，发生反应：MgCO 3+ H 2SO 4=MgSO 4+H 2O+CO 2↑；FeCO 3+ H 2SO 4=FeSO 4+H 2O+CO 2↑；把难溶性的杂质过滤除去，在滤液中含有MgSO 4、FeSO 4、H 2SO 4；然后向溶液中加入H 2O 2，由于亚铁离子易被氧化，发生氧化还原反应：2FeSO 4＋H 2O 2＋H 2SO 4=Fe 2(SO 4)3＋2H 2O ；（2）把加入H 2O 2后的溶液调整溶液的pH=4，Fe 3+就会形成Fe(OH)3沉淀，把沉淀过滤除去，得到的滤液2含有MgSO 4，滤渣2的主要成分是氢氧化铁；（3）由于装置要对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集，据图示可知在反应过程中产生的气体可能含有CO 、CO 2、SO 2；SO 2被酸性KMnO 4氧化变为H 2SO 4，CO 2被碱液吸收，最后得到的是CO ，即D 中收集的气体是CO ；（4）B 的作用是吸收SO 2，而不能吸收CO 2，SO 2有还原性，所以吸收试剂是具有氧化性的物质KMnO 4溶液，而稀硝酸尽管有氧化性，可以氧化SO 2，但是还会产生NO 气体，因此不能使用，答案选d ；（5）A 中得到的淡黄色固体是S 与热的NaOH 溶液反应，由于产物中元素最高价态为+4，则根据电子转移守恒及原子守恒可得该反应的离子方程式是3S ＋6OH －2S 2－＋SO 32－＋3H 2O 。

3．2CO 是燃烧和代谢的最终产物，也是造成温室效应的废气，但2CO 作为一种资源，开发和利用的前景十分诱人． I 、利用太阳能，以2CO 为原料制取炭黑的流程如图所示．过程2的化学方程式为______．II 、近年科学家提出“绿色自由”构想．把含有大量2CO 的空气吹入23K CO 溶液中，再把2CO 从溶液中提取出来，并使之与2H 反应生成．其工艺流程如图所示：()1①由吸收池导入分解池中的主要物质的化学式是______．②上述流程中______(填化学式)可循环使用，体现了该流程的“绿色”．()2不同温度下，在1L 恒容密闭容器中充入2mol 2CO 和5mol 2H ，相同时间内测得2CO 的转化率随温度变化如图所示：①合成塔中发生的化学反应方程式为______．1T ②时a 点ʋ（正）______ ʋ（逆）（填“>”，“<”，“=”）；③计算温度为4T 时b 的平衡常数为______．()3为检验吸收池中饱和23K CO 溶液是否充足，量取100mL 吸收液用10.10mol L -⋅盐酸滴定，生成的()2V CO (标准状况下)随V(盐酸) 变化关系如图所示：则该100mL 吸收液还可吸收标准状况下______2mLCO ．Ⅲ.以稀硫酸为电解质溶液，惰性材料为电极，利用太阳能将2CO 转化为低碳烯烃，工作原理如图所示．()1H +的移动方向是______.(填从左至右或从右至左)()2产生乙烯的电极反应式为______．【答案】6FeO+CO 2 2Fe 3O 4+C 3KHCO 23K CO CO 2+3H 2CH 3OH+H 2O ＞ 800 56 从右到左 22422CO 12H 12e C H 4H O +-++=+【分析】Ⅰ．过程2是FeO 和CO 2反应生成Fe 3O 4和C ；Ⅱ．空气中的CO 2与K 2CO 3溶液生成KHCO 3，碳酸氢钾不稳定，在分解池中加热分解生成碳酸钾和二氧化碳、水，二氧化碳与氢气合成甲醇。

(1)①吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，吸收空气中的二氧化碳，转化为KHCO 3；②由分解池分解后所得溶液是碳酸钾可通入吸收池再利用分析解答；(2)①在1L 恒容密闭容器中充入2mol CO 2和5mol H 2反应生成甲醇和水；②根据图像，T 1时，a 点的二氧化碳的转化率增大，说明a 点反应正向进行；③b 点二氧化碳转化率为80%，根据三段式列式计算平衡浓度，再计算平衡常数；(3)盐酸滴加到碳酸钾溶液中开始反应生成碳酸氢钾和氯化钾，随后发生反应碳酸氢钾和盐酸反应生成二氧化碳气体，据此计算碳酸钾物质的量，碳酸钾和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钾，据此计算吸收二氧化碳的体积；Ⅲ．(1)电解池中氢氧根离子在阳极失电子发生氧化反应生成氧气，故a 是负极，b 为正极，阳离子移向阴极；(2)太阳能电池为电源，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，乙烯在阴极生成。

【详解】Ⅰ．过程2是FeO 和CO 2反应生成Fe 3O 4和C ，故化学方程式为6FeO+CO 22Fe 3O 4+C ，故答案为：6FeO+CO 2 2Fe 3O 4+C ； Ⅱ．(1)①吸收池中盛有饱和碳酸钾溶液，吸收空气中的二氧化碳，转化为KHCO 3；故答案为：KHCO 3；②吸收池中的反应为：K 2CO 3+H 2O+CO 2=2KHCO 3，分解池中的反应为：2KHCO 3K 2CO 3+H 2O+CO 2↑，可见碳酸钾可重复利用，循环的方向为分解池指向吸收池。

故答案为：K 2CO 3；(2)①在1L 恒容密闭容器中充入2mol CO 2和5mol H 2反应生成甲醇和水，反应的化学方程式为：CO 2+3H 2CH 3OH+H 2O ，故答案为：CO 2+3H 2 CH 3OH+H 2O ；②根据图像，T 1时，a 点的二氧化碳的转化率增大，反应正向进行，则ʋ(正)＞ʋ(逆)，故答案为：＞；③b 点二氧化碳转化率为80%，CO 2 + 3H 2 CH 3OH+H 2O起始量(mol/L) 2 5 0 0变化量(mol/L) 1.6 4.8 1.6 1.6平衡量(mol/L) 0.4 0.2 1.6 1.6 K=31.6 1.60.40.2⨯⨯=800，故答案为：800； (3)图象分析可知发生反应K 2CO 3+HCl=KHCO 3+KCl ，消耗25mL 盐酸其物质的量=0.1mol/L×0.025L=0.0025mol，发生反应KHCO 3+HCl=KCl+CO 2↑+H 2O ，消耗盐酸75mL ，物质的量=0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，则100mL 吸收液中含碳酸钾0.0025mol ，吸收二氧化碳发生反应K 2CO 3+CO 2+H 2O=2KHCO 3，吸收二氧化碳物质的量为0.0025mol ，标准状况下的体积=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL，故答案为：56；Ⅲ.(1)根据电解装置可知，产生氧气的一极为电解池的阳极，根据异性相吸规律可知，氢离子向阴极移动，所以，氢离子的移动方向是从右向左；（2）电解时，二氧化碳在b 极上生成乙烯，得到电子的一极为电源的正极，电极反应式为：2CO 2+12H ++12e -=C 2H 4+4H 2O ，故答案为：2CO 2+12H ++12e -=C 2H 4+4H 2O 。