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1、課時40 化學工藝流程
能力摸底 課前熱身
1. 合成氨是人類科學技術上的一項重大突破,對社會發(fā)展與進步做出了巨大貢獻。合成氨的工藝流程圖如下:
(1)合成氨需要的氮氣來自空氣,空氣中氮氣的體積分數約為 。
(2)對原料氣進行凈化處理的目的是 。
(3)制取氫氣的反應過程為C+H2OCO+H2,CO+H2OCO2+H2。上述兩個化學反應中表現(xiàn)氧化性的物質是 (填化學式)。
(4)寫出N2、H2反應生成NH3的化學方程式: ,上述流程中可循環(huán)利用的物質是 。
[答案] (1)78%
2、(2)防止催化劑中毒 (3)H2O
(4)N2+3H22NH3 N2、H2
[解析]: (2)合成氨用催化劑,氣體凈化的目的是防止催化劑中毒;(3)H2O中的氫元素得電子化合價降低,是氧化劑,表現(xiàn)氧化性;(4)由流程圖可知:上述流程中可循環(huán)利用的物質是N2、H2。
2. 工業(yè)碳酸鈉(純度約為98%)中含有Mg2+、Fe2+、Cl-和S等雜質,提純工藝流程如下:
已知:碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如下圖所示:
回答下列問題:
(1)溶解時通入熱空氣的作用有 (寫出兩條即可);生成氫氧化鎂沉淀的離子方程式為 。
3、
(2)“趁熱過濾”時的溫度應控制在 ;簡述過濾后洗滌固體的操作: 。
(3)為檢驗母液中是否含有Cl-,必須加入的試劑為 。
(4)實驗室進行“灼燒”的陶瓷儀器有 。
(5)室溫下用石墨電極電解飽和Na2CO3溶液(裝置如右圖),寫出Y電極反應式: ;一段時間后X電極可收集到的氣體一定有 ,可能有 。
[答案] (1)升溫加快溶解速率、除去鐵元素[或加熱促進Fe3+(Fe2+)的水解或氧化Fe2+] Mg2++2OH-Mg(OH)2↓[或
4、MgCO3+2OH-Mg(OH)2+C]
(2)不低于36 ℃ 向過濾器中加入36 ℃的熱水沒過固體表面,待水自然流干后,重復操作23次
(3)足量的Ba(NO3)2和HNO3溶液、少量的AgNO3溶液
(4)坩堝、泥三角
(5)2H++2e-H2↑(或2H2O+2e-H2↑+2OH-) O2 CO2
[解析]: 碳酸鈉中混有Mg2+、Fe2+、Cl-和S等雜質,在溶解時通入熱空氣可加快溶解速率、促進Fe3+(Fe2+)的水解或氧化Fe2+,加入氫氧化鈉,過濾后所得濾渣為氫氧化鐵和氫氧化鎂,溶液中主要含有碳酸鈉,并含有少量的Cl-和S,經蒸發(fā)結晶可得碳酸鈉晶體,灼燒后可得碳酸鈉。
5、(1)樣品中含有Fe2+,通入空氣可被氧化生成Fe3+,加熱條件下易水解生成氫氧化鐵沉淀而除去,加入氫氧化鈉溶液,可生成氫氧化鎂沉淀,反應的離子方程式為Mg2++2OH-Mg(OH)2↓。
(2)“趁熱過濾”的原因是使析出的晶體為Na2CO3·H2O,防止因溫度過低而析出Na2CO3·10H2O晶體或Na2CO3·7H2O晶體,所以溫度高于36 ℃;洗滌沉淀時,可向過濾器中加入36 ℃的熱水沒過固體表面,待水自然流干后,重復操作23次。
(3)可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗氯離子,因含有硫酸根離子,則應先加入足量的硝酸鋇和硝酸,除去硫酸根離子,然后再加入少量的硝酸銀檢驗。
(4)實驗室灼燒
6、固體一般在坩堝中進行,加熱時還需要泥三角。
(5)Y為陰極,發(fā)生還原反應生成氫氣,電極反應式為2H++2e-H2↑(或2H2O+2e-H2↑+2OH-);X為陽極,生成氧氣,同時促進水的電離,陽極附近pH減小,則可能還生成二氧化碳氣體。
3. 鉻鐵礦的主要成分的化學式為FeO·Cr2O3,還含有SiO2、Al2O3等雜質。工業(yè)上常采用固體堿熔氧化法用鉻鐵礦粉制備重鉻酸鉀,流程如下:
已知:①NaFeO2遇水強烈水解。
②重鉻酸鉀為橙紅色針狀晶體,溶于水,不溶于乙醇,有強氧化性。
③2Cr+2H+Cr2+H2O
(1)灼燒操作一般在坩堝中進行,下列物質適合用來制作此實驗坩堝材
7、料的是 (填字母)。
A. 鐵 B. 氧化鋁 C. 石英 D. 陶瓷
(2)①鉻鐵礦經粉碎處理的目的是 。
②寫出Cr2O3和純堿、氧氣反應生成Na2CrO4的化學方程式: 。
③NaFeO2水浸時強烈水解生成氫氧化鐵沉淀,離子方程式為 。
(3)濾液1的成分除Na2CrO4、NaOH外,還含有 (填化學式)。
(4)通過途徑1從Na2CrO4溶液獲得K2Cr2O7晶體,操作步驟有:“酸化”→加KCl固體→蒸發(fā)濃縮→操作a→過濾→洗滌→干燥。
①“酸化”步驟用醋酸調節(jié)溶液pH<5,其目的是 。
8、
②操作a的名稱是 。
[答案] (1)A
(2)①增大反應物的表面積,加快反應速率
②2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2↑
③Fe+2H2OFe(OH)3↓+OH-
(3)NaAlO2、Na2SiO3
(4)①使2Cr+2H+Cr2+H2O的平衡向正反應方向移動,盡量將Cr轉化為Cr2
②冷卻結晶
[解析]: (1)高溫加熱固體應在坩堝中進行,為防止坩堝炸裂,應用鐵坩堝。
(2)①鉻鐵礦經粉碎處理的目的是增大反應物的表面積,加快反應速率。
②Cr2O3和純堿、氧氣作反應物,生成物為Na2CrO4,其化學方程式為2Cr2O3+3O
9、2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2↑。
③反應物為NaFeO2和水,生成物為氫氧化鐵沉淀,根據質量守恒可知還應有NaOH,發(fā)生的是強烈的水解反應,沒有發(fā)生氧化還原反應,離子方程式為Fe+2H2OFe(OH)3↓+OH-。
(3)鉻鐵礦的SiO2、Al2O3等雜質,都可在高溫下與碳酸鈉、氫氧化鈉反應,濾液1的成分除Na2CrO4、NaOH外,還含有NaAlO2、Na2SiO3。
(4)“酸化”步驟用醋酸調節(jié)溶液pH<5,依據流程圖中物質的轉化和制備目的可知,結合反應平衡Cr2+H2O2Cr+2H+,加入酸,氫離子濃度增大,平衡左移,作用是使Cr轉化為Cr2。通過途徑1從Na2CrO4溶液獲得K2Cr2O7晶體,發(fā)生反應的化學方程式是Na2Cr2O7+2KClK2Cr2O7+2NaCl,獲得K2Cr2O7晶體的操作依次是:加入KCl固體、蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體。