以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下（如图1）：氯化铵和硫酸钠的溶...

高二化学解答题中等难度题查看答案及解析

（12分）以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题：

（1）写出制备 NH₄Cl的化学方程式：。

（2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有________、带铁圈的铁架台、玻璃棒、酒精灯等。

（3）实验过程中趁热过滤的目的是________。冷却结晶后的过滤采用抽滤，其装置如图1所示，请指出该装置中的错误之处________；

图1                                图2

（4）趁热过滤后，滤液冷却结晶。一般情况下，下列哪些因素有利于得到较大的晶体________。

A．缓慢冷却溶液  B．溶液浓度较高

C．溶质溶解度较小          D．缓慢蒸发溶剂

（5）为定粗产品的含氮量，称取11.2gNH₄Cl粗产品，用图2装置进行实验,充分反应后,测得B装置增重3.4g。则该粗产品中含氮的质量分数为________。

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（09年江苏化学·16）（8分）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入　　　　　　　　　 （填字母），以除去溶液中的Fe3＋。

A．锌粉 　　　　　 B．铁屑 　　　　　　 C．KI溶液 　　　　　　 D．H2

（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是　　　　　　 。

（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是　　　　　　 。

（4）反应Ⅳ常被用于电解生产（NH4)2S2O8（二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为　　　　　　　 。

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Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备化肥X和Mn3O4的工艺流程如下：

请回答下列问题：

(1) 几种盐的溶解度见下如图。化肥X的化学式为________；为获得固体X，加入KCl溶液后需对混合溶液进行蒸发浓缩，当析出大量晶体后，应________(填操作名称)，再洗涤、干燥晶体。

(2) 检验X样品是否含有氯化物杂质的实验操作是________。

(3) 如图是隔绝空气条件煅烧MnSO4·H2O时剩余固体质量与温度的变化曲线，请写出A→B的化学方程式：____________________。

(4) 为了测定产品中Mn3O4的纯度，取2.500 g样品与浓盐酸共热(杂质不与盐酸反应)，将产生的气体通入足量淀粉碘化钾溶液中，稀释至250 mL，从中取25.00 mL用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点时，消耗20.00 mL标准溶液(2Na2S2O3 ＋I2===2NaI＋Na2S4O6)。

① 样品与浓盐酸发生反应的离子方程式为________。

② 该样品的纯度为________。

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四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成为是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋

2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色) ＋Fe^2＋＋2H₂O

Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋

加入铁屑的作用是。

（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在________范围。

（3）若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的Fe(OH)₃杂质，还可以制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝________。

（4）已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1

2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1

写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成TiCl₄和CO气体的热化学方程式： ________。

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是________ (只要求写出一项)。

（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄的，可采用________方法。

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高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂。工业上利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH)制备高铁酸钾，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)已知：常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关，当溶液pH=2时，废水中c(Fe3+)=____mol•L﹣1

(2)制备铁黄的离子方程式为__________。实验测得反应溶液的pH对铁黄产率的影响如图所示。pH大于4.5时铁黄产率逐渐降低的主要原因可能是__________。

(3)高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25 ℃时，它们的物质的量分数随pH的变化如图所示：

①pH=2.6时，溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________。

②已知H3FeO4+电离常数分别为：K1=2.51×10—2，K2=4.16×10—4，K3=5.01×10—8，当pH=4时，溶液中=________。

(4)工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示：阳极的电极反应式为__________；其中可循环使用的物质____________。

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(9分) 硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂等）是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：

已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：

（1）酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是________________。

（2）煅烧FeCO₃生成产品I的化学反应方程式为________________________________。实验室进行煅烧操作所需仪器除了酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有__________。

（3）产品Ⅱ的化学式为_______________，为了获得产品Ⅱ，向(NH₄)₂SO₄溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是：________。

（4）检验产品II中是否含有氯化物杂质的实验操作是：取少量产品Ⅱ于试管中配成溶液，滴加过量Ba(NO₃)₂溶液，过滤后向滤液滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液。判断Ba(NO₃)₂已过量的方法是________。

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氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。工业上采用如下工艺流程，从某酸性废液（主要含Cu2+、Fe3+、 H+、Cl－）中制备氯化亚铜。

请回答下列问题：

（1）写出步骤①中发生的两个主要反应的离子方程式：　　　　　　　　　　 。

（2）步骤②的操作名称是：　　　　　　　　　　　　　 。

（3）步骤④中所加物质X为：　　　　　　　　　　　 。

（4）步骤⑤的操作是：　　　　　　　　　　　　　 　　 。

（5）步骤⑥应调节溶液pH呈酸性，且用乙醇洗涤CuCl晶体，目的是：　　　　 　　 　 。

（6）在CuCl的生成过程中，可以循环利用的物质是　　　　　　　　 ，理论上　　　　　　 （填“是”或“不”）需要补充（不考虑调节等消耗）；理由是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（7）工业上还可以采用以碳棒为电极电解CuCl2溶液得到CuCl。电解CuCl2溶液,阴极上发生的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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某兴趣小组用镀锌铁皮按下列流程制备七水合硫酸锌(ZnSO4·7H2O)

相关信息如下：①金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH范围。②ZnSO4的溶解度(物质在100g水中溶解的质量)随温度变化曲线。

请回答：

(1)①镀锌铁皮上的油污可用Na2CO3溶液去除，理由是_______________________________。②步骤Ⅰ，可用于判断镀锌层完全反应的实验现象是__________________________。

(2)步骤Ⅱ，需加入过量H2O2，理由是____(请简述理由，并且写出对应的离子反应方程式)。

(3)步骤Ⅲ，合适的pH范围是____________________。

(4)步骤Ⅳ，需要用到下列所有操作：a.蒸发至溶液出现晶膜；b.在60℃蒸发溶剂；c.冷却至室温；d.在100℃蒸发溶剂；e.过滤。请给出上述操作的正确顺序_____________(操作可重复使用)。

(5)步骤Ⅴ，某同学采用不同降温方式进行冷却结晶，测得ZnSO4·7H2O晶体颗粒大小分布如图所示。根据该实验结果，为了得到颗粒大小相对均一的较大晶粒，宜选择_______方式进行冷却结晶。

A. 快速降温　　 B. 缓慢降温　　　 C. 变速降温

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高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂。工业上利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH)制备高铁酸钾，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程：

回答下列问题：

(1)已知：常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10—38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关，当溶液pH=2时，废水中c(Fe3+)=_______________mol•L﹣1

(2)制备铁黄的离子方程式为_______________。实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示。反应温度宜选择_________。

(3)①高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体。25℃时，它们的物质的量分数随pH的变化如图所示：

pH=2.6时，溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为________。

②已知H3FeO4+电离常数分别为：K1=2.51×10—2，K2=4.16×10—4，K3=5.01×10—8，当pH=4时，溶液中=________。

(4)工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示：阳极的电极反应式为__________；其中可循环使用的物质____________。

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