高考化学二轮备考高频热点特训：化学工艺流程题 (解析版)

化学工艺流程题

1．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：

(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。

(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。

(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是_________。

(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为____。(计算结果保留两位小数)

〖〖答案〗〗(1)+3；(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4；

(3)NaOH溶液；Na2CO3溶液；ClO2−(或NaClO2)；(4)2:1； O2； (5)1.57。

〖〖解析〗〗(1)在NaClO2中Na为+1价，O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为+3。(2)NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2，其中NaClO2是氧化剂，还原产物为NaCl，根据得失电子守恒和原子守恒，此反应的化学方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4。(3)食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生Cl2，阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2；(4)根据图示可知：利用含有过氧化氢的NaOH溶液吸收ClO2气体，产物为NaClO2，则此吸收反应中，氧化剂为ClO2，还原产物为NaClO2，还原剂是H2O2，氧化产物是O2，每1 mol的H2O2转移2 mol电子，反应方程式是：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O，可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:1，该反应中氧化产物为O2。(5)每克NaClO2的物质的量n(NaClO2)=1g÷90.5 g/mol= mol，其获得电子的物质的量是n(e−)= mol×4=4/90.5 mol，1 mol Cl2获得电子的物质的量是2 mol，根据电子转移数目相等，可知其相对于氯气的物质的量为n=mol×4÷2= mol，则氯气的质量为mol×71 g/mol=1.57 g。

2．以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为___________，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是__________________。

(2)“氧化”中欲使 3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。

(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_______。

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124− R4V4O12+4OH−(ROH 为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_____性(填“酸”、“碱”或“中”)。

(5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方

程式____________。

〖〖答 案〗〗(1)V 2O 5＋2H ＋=2VO 2＋＋H 2O SiO 2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3、Al(OH)3 (4)碱 (5)K ＋ (6)2NH 4VO 3

V 2O 5＋H 2O ＋2NH 3↑。

〖〖解 析〗〗(1)“酸浸”时V 2O 5转化为VO 2+，V 元素化合价不变，说明不是氧化还原反应，根据原子守恒可知反应的离子方程式为V 2O 5＋2H ＋=2VO 2＋＋H 2O ；二氧化硅与酸不反应，则“废渣1”的主要成分是二氧化硅。(2)“氧化”中欲使3 mol 的VO 2+变为VO 2+，V 元素化合价从＋4价升高到＋5价，而氧化剂KClO 3中氯元素化合价从＋5价降低到－1价，则根据电子得失守恒可知需要氯酸钾的物质的量为3mol ÷6＝0.5mol 。(3)“中和”作用之一是使钒以V 4O 124−形式存在于溶液中，同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，则“废渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)根据方程式可知为了提高洗脱效率，反应应该向逆反应方向进行，因此淋洗液应该呈碱性。(5)由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾，则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。(6)根据原子守恒可知偏钒酸铵(NH 4VO 3)“煅烧”生成五氧化二钒、氨气和水，发生反应的化学方程式为2NH 4VO 3

V 2O 5＋H 2O ＋2NH 3↑。

3．以电石渣〖主要成分为Ca(OH)2和CaCO 3〗为原料制备KClO 3的流程如下：

(1)氯化过程控制电石渣过量，在75℃左右进行。氯化时存在Cl 2与Ca(OH)

2

作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。

①生成Ca(ClO)2的化学方程式为。

②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。

A．适当减缓通入Cl2速率

B．充分搅拌浆料

C．加水使Ca(OH)2完全溶解

(2)氯化过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为

6Ca(OH)2+6Cl2＝Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O

氯化完成后过滤。

①滤渣的主要成分为 (填化学式)。

②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n〖Ca(ClO3)2〗∶n〖CaCl2〗 1∶