2024人教版高中化学必修第二册同步练习题--专题强化练6　化学工艺流程题（含解析）

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2024人教版高中化学必修第二册同步
专题强化练6　化学工艺流程题
1.(教材习题改编)合成氨以及氨氧化制硝酸的流程如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.合成塔中进行的反应属于氮的固定
B.氧化炉中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶5
C.工业生产中可选择铁作为罐体材料盛装大量浓硝酸
D.吸收塔中通入过量A的目的是提高硝酸的产率
2.(2023山东德州期中)海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:
下列说法不正确的是(　　)
A.设计步骤Ⅱ、Ⅲ的目的是富集溴元素
B.步骤Ⅱ发生反应的离子方程式为3Br2+3CBr+5Br-+3CO2↑
C.步骤Ⅲ中氧化Br-的微粒是S
D.步骤Ⅱ吹出的溴也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏
3.(2023福建厦门一中期中)硫铁矿焙烧去硫后烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)可用于制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),流程如下:
已知:Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀。
下列说法不正确的是(　　)
A.操作1、2、3的名称均为过滤
B.固体1和固体2都可以和NaOH溶液反应
C.向溶液2中加入3~5滴K3[Fe(CN)6]溶液,可观察到有蓝色沉淀生成
D.操作3须控制条件防止产品被氧化和分解
4.(2023安徽合肥期中)工业上利用废锰渣(主要成分为MnO2、KOH、MgO)制备MnSO4的流程如下图所示:
已知反应Ⅰ中生成Fe2+、Mn2+、S等。下列说法不正确的是(　　)
A.酸浸时适当升高温度或加速搅拌都可加快酸浸反应速率
B.反应Ⅰ中每消耗60 g FeS2,转移的电子的物质的量为1 mol
C.滤液中主要存在的阳离子有Mg2+、K+、Mn2+、H+
D.反应Ⅱ的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+2Fe3++Mn2++2H2O
5.(2022湖北黄冈期末)海水中含有丰富的自然资源,含有大量的Na、Cl、Mg、Ca、Br等元素,其化合物在工农业生产中用途广泛,从海水中提取液溴的同时制取NaCl晶体的流程如下:
回答下列问题:
(1)“浓缩”的目的是　　　　　　　　　　　　　　(任答1条即可)。
(2)流程中可用热空气吹出溴的原因为　　(填字母)。
A.溴的氧化性较强
B.溴的熔点较低
C.溴的挥发性较强
D.溴在水中的溶解度较低
(3)上述流程中涉及的氧化还原反应有　　　　个。
(4)“吸收塔”中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。
(5)根据除杂原理,在表中填写“除杂”时依次添加的试剂及其预期除去的离子。
实验步骤 试剂(填化学式) 预期除去的离子
步骤1 BaCl2
步骤2 ①　　　 ②　　　
步骤3 Na2CO3 ③　　　
步骤4 ④　　　 、OH-
(6)制取NaCl晶体的“结晶”操作为　　　　　　　　　　　　　。
6.(2023河南新乡期中联考)近年来,新能源汽车和储能技术快速发展,锂盐消耗飞速增长。中国拥有丰富的锂资源,以盐湖卤水(主要含NaCl、MgCl2和 LiCl等)通过煅烧法提取锂的工艺流程如图所示,回答下列问题。
已知:①喷雾干燥后所得固体中含有NaCl、 LiCl、MgCl2·6H2O等;
②20 ℃时,相关物质的溶解度如下表:
化合物 溶解度/(g/L)
NaCl 360
LiCl 832
Na2CO3 218
Li2CO3 13.3
(1)Mg的原子结构示意图为　　　　。
(2)MgCl2·6H2O在煅烧时会产生HCl气体,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　,HCl为　　　　(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(3)加入碳酸钠时,发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　,从浊液中获得 Li2CO3固体的操作是　　　　。
(4)该工艺的不足之处为　　　　　　　　　　　　(填一点即可)。
专题强化练6　化学工艺流程题
1.B 2.C 3.A 4.C
1.B　合成塔中氮气转化为NH3,由N2转化为氮的化合物,属于氮的固定,A正确;氧化炉中氨气和氧气反应生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O,故氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4,B错误;常温下,铁遇浓硝酸钝化,工业生产中可选择铁作为罐体材料盛装大量浓硝酸,C正确;吸收塔中通入过量A,A为空气或氧气,可以使NO全部转化为硝酸,提高硝酸的产率,D正确。
2.C　步骤Ⅱ是将Br2转化为Br-、Br,步骤Ⅲ是将Br-、Br转化为Br2,从而使Br2富集,则设计步骤Ⅱ、Ⅲ的目的是富集溴元素,A正确;步骤Ⅱ中,热空气吹出Br2并用Na2CO3溶液吸收,可生成Br-、Br等,发生反应的离子方程式为3Br2+3C Br+5Br-+3CO2↑,B正确;步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式为5Br-+Br+6H+3Br2+3H2O,则氧化Br-的微粒是Br,C不正确;步骤Ⅱ吹出的溴也可先用二氧化硫水溶液吸收,生成H2SO4和HBr,再用氯气氧化HBr生成Br2,蒸馏可获得Br2,D正确。
3.A　流程分析:向烧渣中加入足量硫酸,氧化铁、氧化铝分别和硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铝,二氧化硅不与硫酸反应,过滤,硫酸铁、硫酸铝溶液中加入铁粉,还原铁离子得到硫酸亚铁,调节溶液pH将铝离子转化为氢氧化铝沉淀,过滤,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到七水合硫酸亚铁晶体。
选项分析:操作1、2得到固体和溶液,则操作名称为过滤,操作3是由溶液得到晶体,其操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,A错误;固体1是二氧化硅,固体2是氢氧化铝,两者都可以和NaOH溶液反应,B正确;溶液2中含有Fe2+,向溶液2中加入3~5滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀,C正确;FeSO4·7H2O易被氧化和分解,因此操作3须控制条件防止其被氧化和分解,D正确。
4.C　升高温度、加速搅拌可加快酸浸反应速率,故A正确;反应Ⅰ中加入硫酸和FeS2将MnO2还原为Mn2+,FeS2中S为-1价,被氧化为S单质,60 g FeS2的物质的量为0.5 mol,所以每消耗60 g FeS2,转移的电子的物质的量为1 mol,故B正确;MnO2与硫酸不反应,所以滤液中不含Mn2+,故C错误;反应Ⅱ中加入二氧化锰将溶液中的Fe2+转化为Fe3+,Fe元素从+2价转化为+3价,Mn元素从+4价转化为+2价,反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+ 2Fe3++Mn2++2H2O,故D正确。
5.答案　(1)增大溴离子浓度,富集溴离子
(2)C
(3)3
(4)Br2+SO2+2H2O 2Br-+S+4H+
(5)①NaOH　②Mg2+　③Ca2+、Ba2+　④HCl
(6)蒸发结晶
解析　向浓缩后的海水中加入氧化剂氯气把溴离子氧化为单质溴,利用热空气把单质溴吹入吸收塔中,把单质溴还原为溴离子,最后进入蒸馏塔中通入氯气氧化溴离子得到单质溴。从吹出塔得到的溶液经过除杂、结晶得到氯化钠晶体。
(1)海水中溴离子浓度很小,“浓缩”的目的是增大溴离子浓度,富集溴离子。
(2)流程中可用热空气吹出溴是利用了溴易挥发的特点。
(3)在题述流程中的“氧化”“吸收塔”和“蒸馏塔”中涉及氧化还原反应。
(4)“吸收塔”中单质溴被还原,发生反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O 2Br-+S+4H+。
(5)除杂过程步骤1加入BaCl2,除去S,步骤2加入NaOH,除去Mg2+,步骤3加入Na2CO3,除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后步骤4加入HCl,除去过量的C和OH-。
(6)氯化钠易溶于水,制取NaCl晶体的“结晶”操作为蒸发结晶。
6.答案　(1)
(2)MgCl2·6H2O MgO+2HCl↑+5H2O　共价化合物
(3)2Li++C Li2CO3↓　过滤
(4)煅烧过程能耗大或煅烧时产生的HCl会腐蚀设备(答案合理即可)
解析　盐湖卤水经日晒蒸发、喷雾干燥后,所得固体中含有NaCl、 LiCl、MgCl2·6H2O等;煅烧时,MgCl2·6H2O转化为MgO、HCl等;加水洗涤、干燥后得到高纯氧化镁;将所得洗涤液蒸发浓缩,再加入Na2CO3,将 LiCl转化为 Li2CO3沉淀,然后过滤分离,从而获得 Li2CO3。
(1)Mg为12号元素,原子结构示意图为。
(2)煅烧时,MgCl2·6H2O转化为MgO、HCl等,则该反应的化学方程式为MgCl2·6H2O MgO+2HCl↑+5H2O,HCl分子中H原子与Cl原子间以共价键相结合,为共价化合物。
(3)加入碳酸钠时, LiCl转化为 Li2CO3沉淀,发生反应的离子方程式为2Li++C Li2CO3↓,从浊液中将 Li2CO3固体与溶液分离的操作是过滤。
(4)在煅烧过程中,需要提供能量使MgCl2·6H2O分解,且产生的HCl为酸性气体,会造成设备的腐蚀,所以该工艺的不足之处为煅烧过程能耗大,煅烧时产生的HCl会腐蚀设备。
方法点拨　无机工艺流程题以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离、提纯等,要求学生依据流程图分析原理、紧扣信息、抓住关键、准确答题。解答这类题目常用的三种方法:
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