[化学—选修化学与技术]（15分）工业上常用氨氧化法生产硝酸，其生产过程包括氨的催化氧化（...

[化学—选修化学与技术]（15分）

工业上常用氨氧化法生产硝酸，其生产过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：

⑴氨催化氧化反应在一定温度下（水为气体）为正反应放热的可逆反应，写出该反应的化学方程式________和平衡常数表达式K=________，若升高温度，则K的值________（填“增大”“减小”或“不变”）。

⑵为了提高NH₃的转化率，可以采取________。

a．减小压强b．增大反应物浓度c．使用催化剂d．降低温度e．及时分离出NH₃

⑶原料气中空气必须过量，其主要原因是________。

⑷将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是________。

⑸水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为________，

为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为________（答2项）。

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[选修2—化学与技术]（15分）金属钒被誉为“合金的维生素”，钒及其化合物在工业生产中有着广泛的应用。从废钒催化剂(主要成分有V2O5，VOSO4，K2SO4，SiO2等)中回收V2O5的生产流程图如下：

请回答：

（1）进行步骤①前，将废钒催化剂粉碎的目的是　　　　　　　　　　　　 。写出步骤①中发生氧化还原反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）实验室中进行萃取分液操作时，用到的玻璃仪器有　　　　　　　　　　　　　　 。②③变化过程可简化为(下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂)R2(SO4)n(水层)+2n HA(有机层)2RAn(有机层) + n H2SO4(水层)，为提高②中萃取百分率，应采取的措施是____　　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）25°C时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

通过上表数据分析，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为______；

（4）在焙烧NH4VO3的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如下图所示，则NH4VO3在分解过程中　　　　　　　　　　　　 。

A．先分解失去H2O，再分解失去NH3

B．先分解失去NH3，再分解失去H2O

C．同时分解失去H2O和NH3

D．同时分解失去H2、N2和H2O

（5）全钒液储能电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2+＋V2+＋2H+VO2+＋H2O＋V3+，电池放电时正极的电极反应式为　　　　　　　 。

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【化学——选修2：化学与技术】（15分）碳酸锂用途广泛，可用作陶瓷、药物、催化剂，也是常用的锂离子电池的原料。工业上以锂辉石（Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：

已知：①Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂+H₂SO₄（浓）Li₂SO₄+Al₂O₃·H₂O↓

②某些物质的溶解度（S）如下表所示。

（1）从滤渣1中分离出Al₂O₃的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。

则步骤I中反应的离子方程式是________，步骤Ⅱ应通入一种气体试剂为________，步骤II反应完之后需要的操作是________。

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃。向滤液l中加入石灰乳的作用是（用离子方程式表示）________。

（3）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是。

（4）工业上，将Li₂CO₃粗产品制备成高纯Li₂CO₃的部分工艺如下：

a．将Li₂CO₃溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。

b．电解后向LiOH溶液中加入过 量NH₄HCO₃溶液，过滤、烘干得高纯Li₂CO₃。

①a中，阳极的电极反应式是________。

②b中，生成Li₂CO₃反应的化学方程式是________。

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【化学——选修2：化学与技术】（15分）工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列问题：

（1）煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入　　　　　　　　 （填设备名称），其主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）催化氧化所使用的催化剂钒触媒（V2O5）能加快二氧化硫氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体（如图），其中a、c二步反应的化学方程式可表示为：　 　 　　 、　　 　 。

（3）550℃时，SO2转化为SO3的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示，则：将2．0mol SO2和1．0mol O2置于5L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0．10M Pa，A与B表示不同压强下的SO2转化率，通常情况下工业生产中采用常压的原因是：　　　　 。

（4）为循环利用催化剂，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91．7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣，查阅资料知：VOSO4可溶于水，V2O5难溶于水，NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如图如下：

则反应①②③④中属于氧化还原反应的是　　　　　　　　 （填数字序号），反应①的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和度：　　　　　　　　 、　　　　　　　　 。

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【化学—选修2：化学与技术】（15分）重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3，杂质为SiO2、Al2O3）为原料生产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下图。涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3=12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是　　　　　　　　　　 。

（2）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是　　　　　　　　 。

（3）操作④中，酸化时，CrO42-转化为Cr2O72-，写出平衡转化的离子方程式　　　　　 。

（4）用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液，取出25mL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一十S4O52-）

①判断达到滴定终点的依据是　　　　　　　　 。

②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为（设整个过程中其它杂质不参加反应）　　　　　　　　 （保留2位有效数字）。

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乙二醛(OHC-CHO )化学性质活泼，是纺织工业中常用的一种有机原料，能增加棉花、尼龙等纤维的防缩性和防皱性。其工业生产方法主要是乙二醇(HOCH2CH2OH )气相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法。请回答下列相关问题:

(1)乙二醇气相催化氧化法

以乙二醇、氧气为原料，在催化剂存在的条件下，250℃左右开始缓慢进行，生成乙二醛和副产物乙醇酸[CH2(OH)COOH]的反应方程式:

I.HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHC-CHO(g)+2H2O(g) △H1

II.HOCH2CH2OH(g)+O2(g) CH2(OH)COOH(g)+H2O(g) △H2

已知反应I中相关化学键键能数据如下:

①△H1=_____kJ/mol，反应I的化学平衡常数表达式为K=________。

②欲提高I的平衡产率，可以采取的措施是______ (填标号)。

A.升高温度  　　 B.增大压强  　　 C.降低温度  　 D.减小压强

③提高乙二醛反应选择性的关键因素是_________________________。

④保持温度和容积不变，下列描述能说明反应I达到平衡状态的是 ________ (填标号)。

A.v正(O2) =2v逆(H2O)

B.混合气体的压强不再随时间变化而变化

C.混合气体的密度不再发生变化

D.乙二醇与OHC-CHO 的物质的量之比为1: 1

E.混合气体中乙二醛的体积分数不再发生变化

(2)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法

11.0g40%的乙醛溶液和40%的硝酸，按一定比例投入氧化反应釜内，在Cu(NO3)2催化下，控制温度在38～40℃时，反应10h，再通过萃取等操作除去乙醛、硝酸等，最后经减压浓缩得4.35g40%乙二醛溶液。

①用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛时，有N2O产生。其化学方程式为______________________。

②利用上面数据，计算乙二醛的产率为___________________________。

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[化学——选修2：化学与技术]

高锰酸钾（）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。

①“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　　　　　　　　　　 。

③“电解法”和“歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为　　　　　　　　　　 。

（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）。

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[化学——选修2：化学与技术]高锰酸钾（KMnO4）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。

①“歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，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　　　　　　　　　　 。

③“电解法”和“歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为　　　　　　　　　　 。

（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）。

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【化学——选修2：化学与技术】（15分）

KMnO4是一种常用的强氧化剂，工业上以软锰矿（主要成分MnO2）为原料，通过液相法生产。即在反应器中碱性条件下用氧气氧化KnO2得到K2MnO4，分离后得到K2MnO4，再在电解槽中用铂板作用阳极，铁作阴极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，简略生产过程如下所示：

回答下列问题：

（1）写出反应器中反应的方程式_______

（2）生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿，因为MnO2含量较低的贫矿中Al的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量偏离，用离子方程式表示KOH消耗偏高的原因____。

（3）写出电解槽中阴极和阳极的电极反应方程式阴极：_______ ：阳极：____。

（4）在传统工艺中，得到K2MnO4后，向其溶液中避入CO2制备KMnO4，配平方程式：

K2MnO4+_______CO2= _______KMnO4+_______  MnO2+ _______K2CO3

将所得到的KMnO4配成0.1mol·L-1KMnO4溶液，滴定20．00 rnL未知浓度的FeCl2液，消耗KMnO4溶液30．00 mL。滴定达到终点时的现象为：_______ ，则FeCl2溶液的浓度为_______mol/L。

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