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第1个回答 2012-04-08
化工流程及反应原理专题
1．近期因“召回门”而闹的沸沸扬扬的丰田Prius属第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低了汽油的消耗；在刹车和下坡时电动机处于充电状态。
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，每生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_________________________________。
(2)混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池，镍氢电池采用镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式是:
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将_______(填“增大”、“不变”或“减小”)，该电极的电极反应式为_________________。
(3)汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过如下反应降低其浓度：
CO(g)+1/2O2(g) CO2(g)。
①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。
容器编号 c(CO)／mol•L-1 c (O2)／mol•L-1 c (CO2)／mol•L-1 v(正)和v (逆)
比较
I 2.0×10-4 4.0×10-4 4.0×10-2 v(正)=v(逆)
Ⅱ 3.0×10-4 4.0×10-4 5.0×10-2
②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol•L-1和1.0×10-4mol•L-1。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O2并使其浓度保持为1.0×10-4mol•L-1，则最终尾气中CO的浓度为_________mol•L-1。
2．随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10-5 mol•L-1时通常认为该离子沉淀完全)。
金属离子 Ksp pH(10-1 mol•L-1) pH(10-5 mol•L-1)
Fe3+ 4.0×10-38 2.7 3.7
Cr3+ 6.0×10-31 4.3 5.6
Cu2+ 2.2×10-20 4.7 6.7
Ca2+ 4.0×10-5 12.3 14.3
(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+，测得其浓度均小于0.1 mol•L-1。为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是_______________________________。
(2)为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水，采用如下方法：向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为______________________。
②pH对废水中Cr2O72-去除率的影响如右图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：____________________________________________。
[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—理前废水中Cr2O72-的浓度，c—处理后废水中Cr2O72-的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝_________(写数值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]
3．钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用。但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应。工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石（含TiO2大于96％）等为原料生产。
（1）由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下：
①沸腾氯化炉中反应：TiO2(s) +2Cl2 (g)=TiCl4(l) + O2(g)，在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，△S =57.74J/K） ▲ （选填：“能”或“不能”）。
②已知：Ti(s) +2Cl2(g) = TiCl4(l) △H = －804.2kJ/mol；
2Na(s) +Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = －882.0kJ/mol
Na(s) = Na(l) △H =2.6 kJ/mol
则TiCl4(l) +4Na(l) = Ti(s) +4NaCl(s) △H = ▲ kJ/mol
③海绵钛破碎后用0.5%～1.5%的盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的 ▲ 。
（2）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺。试回答下列有关问题。
①TiO2直接电解法（剑桥法）生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示,阴极获得钛可能发生的反应或电极反应为： ▲ 。
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体是 ▲ 。
（3）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，
原理为：
，下列说法正确的是 ▲ 。
(a) 该反应正反应为的△H＞0 (b) 在不同温度区域，Ti I4 的量保持不变
(c) 在提纯过程中，I2 的量不断减少
(d) 在提纯过程中，I2 的作用是将粗钛从低温区转移到高温区
4．汽车尾气已经成为大气污染的主要污染源之一，某探究性学习小组的同学在一次社会实践中，到环保部门做了烟雾箱实验，他们起始时投入丙烯、NO及空气，用紫外线长时间照射气体，发生了一系列变化，用物质感应器数据采集器，通过计算机得出如图所示的变化曲线。结合曲线，试回答下列问题。
（1）该烟雾箱实验可模拟下列哪种二次污染产生的机理 ▲ 。
（a）臭氧层破损坏 （b）光化学烟雾
（c）酸雨的形成 （d）白色污染
（2）0～100min内，平均反应速率最大的是： ▲ （选填：C3H6、NO、NO2、醛、O3、PAN）
（3）已知： ，写出丙烯与臭氧作用生成醛的化学方程式（并配平） ▲ 。
（4）消除汽车尾气污染，喷NH3选择性催化还原是常用的一种方法。在950℃时喷NH3与NO反应而脱氮生成氮气，该反应的化学方程式为： ▲ 。
（5）2000K时,可以发生如下反应：
1/2N2+1/2O2 NO， K1
1/2N2+O2 NO2， K2
4NO 2NO2+N2，该反应的平衡常数K3= ▲ （用K1、K2表示）。
5. 利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知： §SO2（g） ＋1/2O2（g） SO3 （g） △H＝－98 kJ•mol－1。
（1）某温度下该反应的平衡常数K＝10/3，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v（正） v（逆）（填“＜”、“＞”或“＝”）。
（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，达到平衡后体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为 。
（3）在（2）中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是 （填字母）。
A．保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2
B．保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3
C．降低温度
D．移动活塞压缩气体
（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2电极的电极反应式为 。
（5）为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入SO2和水的质量比为____________。
6.（1）已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)；ΔH＞0，请回答下列问题。
① 若要增大M的转化率，在其它条件不变的情况下可以采取的措施为 ▲ （填序号）。
A．加入一定量M B．降低反应温度 C．升高反应温度
D．缩小容器体积 E．加入催化剂 F．分离出一定量P
② 在某温度下起始反应物的浓度分别为：c(M)＝1 mol•L－1，c(N)＝2.4mol•L－1，达到平衡后，M的转化率为60％，此时N的转化率为 ▲ ；若保持温度不变，起始反应物的浓度改为：c(M)＝4mol•L－1，c(N)＝a mol•L－1，达到平衡后，c(P)＝2 mol•L－1，则a＝ ▲ mol•L－1。
（2）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。试根据下列3个热化学反应方程式：
① Fe2O3(s)+3CO(g) ＝ 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ•mol－1
② 3Fe2O3(s)+ CO(g) ＝ 2Fe3O4(s)+ CO2(g) ΔH＝－47.2 kJ•mol－1
③ Fe3O4(s)+CO(g) ＝ 3FeO(s)+CO2(g) ΔH＝+640.5 kJ•mol－1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe 固体和CO2气体的热化学反应方程式：
▲ 。
（3）一定温度下，向Na2CO3溶液中加入BaCl2和K2SO4，当两种沉淀共存时，
c(CO32－)∶c(SO42－) ＝ ▲ 。
[已知Ksp(Ba SO4) ＝ 1.3×10－10，Ksp(BaCO3) ＝ 2.6×10－9]
7．实验室制备甲酸铜晶体［Cu(HCOO)2•4H2O］的流程如下：
回答下列问题：
（1）生成碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］的离子方程式为 ▲ 。
（2）操作a的名称是 ▲ ，该操作使用的玻璃仪器有 ▲ 。
（3）证明碱式碳酸铜沉淀已经洗涤充分的实验操作是 ▲ ；“趁热过滤”的原因是 ▲ ；
（4）用无水乙醇洗涤晶体的目的是 ▲ 。
8．以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为：
FeTiO3＋2H2SO4＝TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
回答下列问题：
⑴ 钛铁矿和浓硫酸反应属于 ▲ （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。
⑵上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2＋被氧化，物质A是 ▲ ，上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是 ▲ 。
⑶反应TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是 ▲ 。
⑷由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有：
TiO2 (s)+ 2Cl2 (g) +2C(s) ＝TiCl4(g) + 2CO(g) ΔH1 = -72 kJ•mol-1
TiO2(s) + 2Cl2 (g) ＝TiCl4(g) + O2 (g) ΔH2 =+38.8kJ•mol－1
C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)ΔH3 =+282.8kJ•mol－1
①反应C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是 ▲ 。
②反应C(s)＋O2(g)＝CO2 (g)的ΔH＝ ▲ 。
9． CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体，控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。
⑴下列措施中，有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度的有___▲___(填字母)。
a．减少化石燃料的使用，开发新能源 b．使用无氟冰箱，减少氟里昂排放
c．多步行或乘公交车，少用专车或私家车 d．将工业废气用碱液吸收后再排放
⑵新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为 ▲ （只要求写一种）。
⑶有学者设想以右图所示装置用电化学原理将CO2、SO2转化为重要化工原料。
①若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，则正极电极反应式为 ▲ 。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4。科研人员希望每分钟从C处获得100mL10mol/LH2SO4，则A处通入烟气（SO2的体积分数为1％）的速率为 ▲ L/min（标准状况）。
10．元素氯及其化合物在生产、生活、科研中有广泛的应用。
⑴25℃时，PbCl2固体在不同浓度盐酸(mol•L－1)中的
溶解度(mmol•L－1)如右图。
①在制备PbCl2的实验中，洗涤PbCl2固体最好选用 ▲ 。
a．蒸馏水 b．1mol•L－1盐酸
c．5 mol•L－1盐酸 d．10mol•L－1盐酸
②当盐酸的浓度小于1mol•L－1时，随着盐酸浓度的增大， PbCl2的溶解度减小，其原因是 ▲ 。
⑵TCCA广泛用于漂白、杀菌消毒，其学名为三氯均三嗪-2,4,6-三酮，分子式为C3Cl3N3O3。
①TCCA分子具有完全对称的结构，并含有一个六元环，则其结构简式为 ▲ 。
②使用TCCA时，需先将该物质溶解于水，其水解产物之一为C3H3N3O3，另一种产物具有强氧化性，能够杀菌消毒。写出另一种产物的电子式 ▲ 。
⑶高氯酸铵(AP)作为一种优良的固体推进剂被用于导弹和火箭发射。目前，较为先进的制备方法是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸，再与高纯氨进行喷雾反应制成高氯酸铵。写出由次氯酸电解制备高氯酸的阳极反应式： ▲ 。
11.联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开。中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40 %~45 %。
（1）有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是 ▲ 。（填字母序号）
A．电解水制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑ B．高温使水分解制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑
D．天然气制氢：CH4＋H2O CO＋3H2
（2）CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。
2CO2（g）+6H2（g） CH3OCH3（g）+3H2O ΔH＞0。请在坐标图中画
出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意
图，并进行必要标注。
（3）CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应： CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=－49.0 kJ/mol， 测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。
①从3 min到10 min，v(H2)= ▲ mol/(L•min)。
②能说明上述反应达到平衡状态的是 ▲ （选填编号）。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1︰1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是 ▲ （选填编号）。
A．升高温度 B．恒温恒容充入He(g)
C．将H2O(g)从体系中分离 D．恒温恒容再充入1 mol CO2和3 mol H2
12．利用生产钛白的副产品绿矾（FeSO4•7H2O）制备还原铁粉的步骤如下：将绿矾溶于稀硫酸溶液，向其中滴加(NH4)2CO3溶液，得到FeCO3•nH2O沉淀，静置，过滤，洗涤，干燥，再将FeCO3与煤粉一起焙烧，最终制得还原铁粉。涉及的主要反应有：
FeCO3 FeO + CO2， C+CO 2 2CO， CO + FeO Fe + CO2，
（1）用稀硫酸代替水溶解绿矾的原因是 ▲ 。
（2）证明沉淀已经洗涤干净的方法是 ▲ 。
（3）干燥过程中少量FeCO3•nH2O被氧化为FeOOH，反应方程式为： ▲ 。
（4）沉淀中仍含少量硫酸盐，在焙烧过程中需加入CaCO¬3进行脱硫处理，右图为加CaCO¬3和不加CaCO¬3对还原铁粉的产率的影响，根据图像分析，CaCO¬3的另一作用为 ▲ 。
13．柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：
请根据以上流程，回答相关问题：
（1）操作②的所需的主要仪器是 。
（2）参照右图溶解度曲线，得到的固体A的主要成分是 （填化学式）。
（3）同学甲提出一些新的方案，对上述操作②后无色溶液进行除杂提纯，其方案如下：
【有关资料】
化学式 BaCO3 BaSO4 Ca（OH）2 MgCO3 Mg（OH）2
Ksp 8.1×10一9 1.08×10一10 1.0×10一4 3.5×10一5 1.6×10一11
【设计除杂过程】
① 已知试剂B是K2CO3溶液，则混合液A的主要成分是 （填化学式）。
【获取纯净氯化钾】
②对溶液B加热并不断滴加l mol• L一1的盐酸溶液，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=5时停止加盐酸，得到溶液C。该操作的目的是 。
③将溶液C倒入 蒸发皿中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到 时（填现象），停止加热。
【问题讨论】
④进行操作⑤中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽，根据提供的数据计算，此时溶液B中Mg2+物质的量浓度为 。
14．重铬酸钾(K2Cr2O7)是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为FeO•Cr2O3）为原料来生产。实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下，涉及的主要反应是：
6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3 12Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O，
试回答下列问题：
⑴ 反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式： 。
⑵ NaFeO2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式： 。
⑶ 作③的目的是什么，用简要的文字说明： 。
⑷操作④中，酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－，写出平衡转化的离子方程式： 。
⑸称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）。
② 断达到滴定终点的现象是 ；
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品的中重铬酸钾的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应） 。
15．常温下在20mL0.1mol/LNa2CO3溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40 mL，溶液的pH值逐渐降低，此时溶液中含碳元素的微粒物质的量浓度的百分含量（纵轴）也发生变化（CO2因逸出未画出），如右下图所示：
回答下列问题：
(1)在同一溶液中，H2CO3、HCO3-、 CO32- （填：“能”或“不能”）大量共存。
(2)当pH=7时，溶液中各种离子其物质的量浓度的大小关系是： _。
(3)已知在25℃时，CO32-水解反应的平衡常数即水解常数Kh=c(HCO3-)•c(OH－)c(CO32-) =2×10－4，当溶液中c(HCO3-)︰c(CO32-)=2︰1时，溶液的pH=_ _ ___。
(4)若将0.1mol/LNa2CO3溶液与0.1mol/LNaHCO3溶液等体积混合，则混合后的溶液中c(CO32－) c(HCO3－)（(填“大于”、“小于”或“等于”)。溶液中c(OH－)—c(H＋)= ［用 c(HCO3－)、 c(H2CO3)、c(CO32－ )的关系式表示］
16．（1）合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如右图所示。
①合成氨条件选定的主要原因是（选填字母序号） ；
A．温度、压强对化学反应速率及化学平衡影响
B．铁触媒在该温度时活性大
C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
②改变反应条件，平衡会发生移动。压强增大，平衡常数K (填“增大”“减小”“不变”)
（2）氨气具有还原性，在铜的催化作用下，氨气和氟气反应生成A和B两种物质。A为铵盐，B在标准状况下为气态。在此反应中，若每反应1体积氨气，同时反应0.75体积氟气；若每反应8.96L氨气（标准状况），同时生成0.3molA。
①写出氨气和氟气反应的化学方程式 ；
②在标准状况下，每生成1 mol B，转移电子的数目为 。
(3) 最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用铂黑作为电极，加入强碱溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气。其电池反应为4NH3＋3O2═2N2＋6H2O。写出负极电极反应式 。追问
1．近期因“召回门”而闹的沸沸扬扬的丰田Prius属第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低了汽油的消耗；在刹车和下坡时电动机处于充电状态。
(1)混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油(以辛烷C8H18计)和氧气充分反应，每生成1 mol水蒸气放热569.1 kJ。则该反应的热化学方程式为_________________________________。
(2)混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池，镍氢电池采用镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式是:
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将_______(填“增大”、“不变”或“减小”)，该电极的电极反应式为_________________。
(3)汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过如下反应降低其浓度：
CO(g)+1/2O2(g) CO2(g)。
①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。
容器编号 c(CO)／mol•L-1 c (O2)／mol•L-1 c (CO2)／mol•L-1 v(正)和v (逆)
比较
I 2.0×10-4 4.0×10-4 4.0×10-2 v(正)=v(逆)
Ⅱ 3.0×10-4 4.0×10-4 5.0×10-2
②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1.0×10-5mol•L-1和1.0×10-4mol•L-1。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O2并使其浓度保持为1.0×10-4mol•L-1，则最终尾气中CO的浓度为_________mol•L-1。
2．随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10-5 mol•L-1时通常认为该离子沉淀完全)。
金属离子 Ksp pH(10-1 mol•L-1) pH(10-5 mol•L-1)
Fe3+ 4.0×10-38 2.7 3.7
Cr3+ 6.0×10-31 4.3 5.6
Cu2+ 2.2×10-20 4.7 6.7
Ca2+ 4.0×10-5 12.3 14.3
(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+，测得其浓度均小于0.1 mol•L-1。为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是_______________________________。
(2)为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水，采用如下方法：向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为______________________。
②pH对废水中Cr2O72-去除率的影响如右图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：____________________________________________。
[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—理前废水中Cr2O72-的浓度，c—处理后废水中Cr2O72-的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝_________(写数值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]
3．钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用。但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应。工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石（含TiO2大于96％）等为原料生产。
（1）由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下：
①沸腾氯化炉中反应：TiO2(s) +2Cl2 (g)=TiCl4(l) + O2(g)，在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，△S =57.74J/K） ▲ （选填：“能”或“不能”）。
②已知：Ti(s) +2Cl2(g) = TiCl4(l) △H = －804.2kJ/mol；
2Na(s) +Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = －882.0kJ/mol
Na(s) = Na(l) △H =2.6 kJ/mol
则TiCl4(l) +4Na(l) = Ti(s) +4NaCl(s) △H = ▲ kJ/mol
③海绵钛破碎后用0.5%～1.5%的盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的 ▲ 。
（2）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺。试回答下列有关问题。
①TiO2直接电解法（剑桥法）生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示,阴极获得钛可能发生的反应或电极反应为： ▲ 。
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体是 ▲ 。
（3）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，
原理为：
，下列说法正确的是 ▲ 。
(a) 该反应正反应为的△H＞0 (b) 在不同温度区域，Ti I4 的量保持不变
(c) 在提纯过程中，I2 的量不断减少
(d) 在提纯过程中，I2 的作用是将粗钛从低温区转移到高温区
4．汽车尾气已经成为大气污染的主要污染源之一，某探究性学习小组的同学在一次社会实践中，到环保部门做了烟雾箱实验，他们起始时投入丙烯、NO及空气，用紫外线长时间照射气体，发生了一系列变化，用物质感应器数据采集器，通过计算机得出如图所示的变化曲线。结合曲线，试回答下列问题。
（1）该烟雾箱实验可模拟下列哪种二次污染产生的机理 ▲ 。
（a）臭氧层破损坏 （b）光化学烟雾
（c）酸雨的形成 （d）白色污染
（2）0～100min内，平均反应速率最大的是： ▲ （选填：C3H6、NO、NO2、醛、O3、PAN）
（3）已知： ，写出丙烯与臭氧作用生成醛的化学方程式（并配平） ▲ 。
（4）消除汽车尾气污染，喷NH3选择性催化还原是常用的一种方法。在950℃时喷NH3与NO反应而脱氮生成氮气，该反应的化学方程式为： ▲ 。
（5）2000K时,可以发生如下反应：
1/2N2+1/2O2 NO， K1
1/2N2+O2 NO2， K2
4NO 2NO2+N2，该反应的平衡常数K3= ▲ （用K1、K2表示）。
5. 利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。已知： §SO2（g） ＋1/2O2（g） SO3 （g） △H＝－98 kJ•mol－1。
（1）某温度下该反应的平衡常数K＝10/3，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v（正） v（逆）（填“＜”、“＞”或“＝”）。
（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，达到平衡后体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为 。
（3）在（2）中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是 （填字母）。
A．保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2
B．保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3
C．降低温度
D．移动活塞压缩气体
（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2电极的电极反应式为 。
（5）为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入SO2和水的质量比为____________。
6.（1）已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)；ΔH＞0，请回答下列问题。
① 若要增大M的转化率，在其它条件不变的情况下可以采取的措施为 ▲ （填序号）。
A．加入一定量M B．降低反应温度 C．升高反应温度
D．缩小容器体积 E．加入催化剂 F．分离出一定量P
② 在某温度下起始反应物的浓度分别为：c(M)＝1 mol•L－1，c(N)＝2.4mol•L－1，达到平衡后，M的转化率为60％，此时N的转化率为 ▲ ；若保持温度不变，起始反应物的浓度改为：c(M)＝4mol•L－1，c(N)＝a mol•L－1，达到平衡后，c(P)＝2 mol•L－1，则a＝ ▲ mol•L－1。
（2）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。试根据下列3个热化学反应方程式：
① Fe2O3(s)+3CO(g) ＝ 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH＝－24.8 kJ•mol－1
② 3Fe2O3(s)+ CO(g) ＝ 2Fe3O4(s)+ CO2(g) ΔH＝－47.2 kJ•mol－1
③ Fe3O4(s)+CO(g) ＝ 3FeO(s)+CO2(g) ΔH＝+640.5 kJ•mol－1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe 固体和CO2气体的热化学反应方程式：
▲ 。
（3）一定温度下，向Na2CO3溶液中加入BaCl2和K2SO4，当两种沉淀共存时，
c(CO32－)∶c(SO42－) ＝ ▲ 。
[已知Ksp(Ba SO4) ＝ 1.3×10－10，Ksp(BaCO3) ＝ 2.6×10－9]
7．实验室制备甲酸铜晶体［Cu(HCOO)2•4H2O］的流程如下：
回答下列问题：
（1）生成碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］的离子方程式为 ▲ 。
（2）操作a的名称是 ▲ ，该操作使用的玻璃仪器有 ▲ 。
（3）证明碱式碳酸铜沉淀已经洗涤充分的实验操作是 ▲ ；“趁热过滤”的原因是 ▲ ；
（4）用无水乙醇洗涤晶体的目的是 ▲ 。
8．以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为：
FeTiO3＋2H2SO4＝TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
回答下列问题：
⑴ 钛铁矿和浓硫酸反应属于 ▲ （选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）。
⑵上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2＋被氧化，物质A是 ▲ ，上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是 ▲ 。
⑶反应TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是 ▲ 。
⑷由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有：
TiO2 (s)+ 2Cl2 (g) +2C(s) ＝TiCl4(g) + 2CO(g) ΔH1 = -72 kJ•mol-1
TiO2(s) + 2Cl2 (g) ＝TiCl4(g) + O2 (g) ΔH2 =+38.8kJ•mol－1
C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)ΔH3 =+282.8kJ•mol－1
①反应C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是 ▲ 。
②反应C(s)＋O2(g)＝CO2 (g)的ΔH＝ ▲ 。
9． CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体，控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。
⑴下列措施中，有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度的有___▲___(填字母)。
a．减少化石燃料的使用，开发新能源 b．使用无氟冰箱，减少氟里昂排放
c．多步行或乘公交车，少用专车或私家车 d．将工业废气用碱液吸收后再排放
⑵新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2，再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外，还能得到一种复合肥料，该复合肥料可能的化学式为 ▲ （只要求写一种）。
⑶有学者设想以右图所示装置用电化学原理将CO2、SO2转化为重要化工原料。
①若A为CO2，B为H2，C为CH3OH，则正极电极反应式为 ▲ 。
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4。科研人员希望每分钟从C处获得100mL10mol/LH2SO4，则A处通入烟气（SO2的体积分数为1％）的速率为 ▲ L/min（标准状况）。
10．元素氯及其化合物在生产、生活、科研中有广泛的应用。
⑴25℃时，PbCl2固体在不同浓度盐酸(mol•L－1)中的
溶解度(mmol•L－1)如右图。
①在制备PbCl2的实验中，洗涤PbCl2固体最好选用 ▲ 。
a．蒸馏水 b．1mol•L－1盐酸
c．5 mol•L－1盐酸 d．10mol•L－1盐酸
②当盐酸的浓度小于1mol•L－1时，随着盐酸浓度的增大， PbCl2的溶解度减小，其原因是 ▲ 。
⑵TCCA广泛用于漂白、杀菌消毒，其学名为三氯均三嗪-2,4,6-三酮，分子式为C3Cl3N3O3。
①TCCA分子具有完全对称的结构，并含有一个六元环，则其结构简式为 ▲ 。
②使用TCCA时，需先将该物质溶解于水，其水解产物之一为C3H3N3O3，另一种产物具有强氧化性，能够杀菌消毒。写出另一种产物的电子式 ▲ 。
⑶高氯酸铵(AP)作为一种优良的固体推进剂被用于导弹和火箭发射。目前，较为先进的制备方法是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸，再与高纯氨进行喷雾反应制成高氯酸铵。写出由次氯酸电解制备高氯酸的阳极反应式： ▲ 。
11.联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开。中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40 %~45 %。
（1）有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是 ▲ 。（填字母序号）
A．电解水制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑ B．高温使水分解制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑
D．天然气制氢：CH4＋H2O CO＋3H2
（2）CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。
2CO2（g）+6H2（g） CH3OCH3（g）+3H2O ΔH＞0。请在坐标图中画
出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意
图，并进行必要标注。
（3）CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应： CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=－49.0 kJ/mol， 测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。
①从3 min到10 min，v(H2)= ▲ mol/(L•min)。
②能说明上述反应达到平衡状态的是 ▲ （选填编号）。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1︰1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是 ▲ （选填编号）。
A．升高温度 B．恒温恒容充入He(g)
C．将H2O(g)从体系中分离 D．恒温恒容再充入1 mol CO2和3 mol H2
12．利用生产钛白的副产品绿矾（FeSO4•7H2O）制备还原铁粉的步骤如下：将绿矾溶于稀硫酸溶液，向其中滴加(NH4)2CO3溶液，得到FeCO3•nH2O沉淀，静置，过滤，洗涤，干燥，再将FeCO3与煤粉一起焙烧，最终制得还原铁粉。涉及的主要反应有：
FeCO3 FeO + CO2， C+CO 2 2CO， CO + FeO Fe + CO2，
（1）用稀硫酸代替水溶解绿矾的原因是 ▲ 。
（2）证明沉淀已经洗涤干净的方法是 ▲ 。
（3）干燥过程中少量FeCO3•nH2O被氧化为FeOOH，反应方程式为： ▲ 。
（4）沉淀中仍含少量硫酸盐，在焙烧过程中需加入CaCO¬3进行脱硫处理，右图为加CaCO¬3和不加CaCO¬3对还原铁粉的产率的影响，根据图像分析，CaCO¬3的另一作用为 ▲ 。
13．柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源。液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产。某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：
请根据以上流程，回答相关问题：
（1）操作②的所需的主要仪器是 。
（2）参照右图溶解度曲线，得到的固体A的主要成分是 （填化学式）。
（3）同学甲提出一些新的方案，对上述操作②后无色溶液进行除杂提纯，其方案如下：
【有关资料】
化学式 BaCO3 BaSO4 Ca（OH）2 MgCO3 Mg（OH）2
Ksp 8.1×10一9 1.08×10一10 1.0×10一4 3.5×10一5 1.6×10一11
【设计除杂过程】
① 已知试剂B是K2CO3溶液，则混合液A的主要成分是 （填化学式）。
【获取纯净氯化钾】
②对溶液B加热并不断滴加l mol• L一1的盐酸溶液，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=5时停止加盐酸，得到溶液C。该操作的目的是 。
③将溶液C倒入 蒸发皿中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到 时（填现象），停止加热。
【问题讨论】
④进行操作⑤中控制溶液pH=12可确保Mg2+除尽，根据提供的数据计算，此时溶液B中Mg2+物质的量浓度为 。
14．重铬酸钾(K2Cr2O7)是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为FeO•Cr2O3）为原料来生产。实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下，涉及的主要反应是：
6FeO•Cr2O3+24NaOH+7KClO3 12Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O，
试回答下列问题：
⑴ 反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式： 。
⑵ NaFeO2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式： 。
⑶ 作③的目的是什么，用简要的文字说明： 。
⑷操作④中，酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－，写出平衡转化的离子方程式： 。
⑸称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）。
② 断达到滴定终点的现象是 ；
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品的中重铬酸钾的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应） 。
15．常温下在20mL0.1mol/LNa2CO3溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40 mL，溶液的pH值逐渐降低，此时溶液中含碳元素的微粒物质的量浓度的百分含量（纵轴）也发生变化（CO2因逸出未画出），如右下图所示：
回答下列问题：
(1)在同一溶液中，H2CO3、HCO3-、 CO32- （填：“能”或“不能”）大量共存。
(2)当pH=7时，溶液中各种离子其物质的量浓度的大小关系是： _。
(3)已知在25℃时，CO32-水解反应的平衡常数即水解常数Kh=c(HCO3-)•c(OH－)c(CO32-) =2×10－4，当溶液中c(HCO3-)︰c(CO32-)=2︰1时，溶液的pH=_ _ ___。
(4)若将0.1mol/LNa2CO3溶液与0.1mol/LNaHCO3溶液等体积混合，则混合后的溶液中c(CO32－) c(HCO3－)（(填“大于”、“小于”或“等于”)。溶液中c(OH－)—c(H＋)= ［用 c(HCO3－)、 c(H2CO3)、c(CO32－ )的关系式表示］
16．（1）合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如右图所示。
①合成氨条件选定的主要原因是（选填字母序号） ；
A．温度、压强对化学反应速率及化学平衡影响
B．铁触媒在该温度时活性大
C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
②改变反应条件，平衡会发生移动。压强增大，平衡常数K (填“增大”“减小”“不变”)
（2）氨气具有还原性，在铜的催化作用下，氨气和氟气反应生成A和B两种物质。A为铵盐，B在标准状况下为气态。在此反应中，若每反应1体积氨气，同时反应0.75体积氟气；若每反应8.96L氨气（标准状况），同时生成0.3molA。
①写出氨气和氟气反应的化学方程式 ；
②在标准状况下，每生成1 mol B，转移电子的数目为 。
(3) 最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足。其装置为用铂黑作为电极，加入强碱溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气。其电池反应为4NH3＋3O2═2N2＋6H2O。写出负极电极反应式 。追问
链接有没有？都没图的。
第2个回答 2017-02-14
化学工艺流程题 从近几年高中课改实验省区及上海高考化学试题来看，新课程改革后的高考化学试题，己非常重视与生产、生活的紧密联系。化学生产技术的“工艺流程题”已成为新课改后的高考新亮点和主流题型。该类型题目的特点是：1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。
http://wenku.baidu.com/view/7089f64327284b73f24250db.html
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