2020届高三备考化学专题能力提升练 ---化学工艺流程附答案

2020届高三备考化学专题能力提升练-化学工艺流程

A组

一、选择题(本题包括1小题,共6分)

1.纳米铁可用作特殊的催化剂,以FeSO4饱和溶液为原料制取纳米铁的实验流程如下:

已知:主反应在80 ℃左右条件下进行,直至得到黄色(FeC2O4·2H2O)沉淀。 下列判断正确的是( )

A.进行“主反应”时,搅拌不利于沉淀的生成 B.进行“过滤”时,搅拌能加快过滤速度

C.可用高锰酸钾溶液检验“滤液”中是否含有Fe2+ D.N2氛围有效减少产品被氧气、水蒸气氧化的机会

【解析】选D。搅拌可加快沉淀的生成,A项错误;过滤时不可搅拌,以免捣破滤纸,B项错误;主反应是复分解反应,滤液显酸性,Fe2+和过量的草酸均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C项错误;N2氛围有效减少产品被氧气、水蒸气氧化的机会,D项正确。 【互动探究】若洗涤后所得晶体未进行干燥,则最终得到的纳米铁中含有的杂质为______________。

提示:四氧化三铁。高温下铁和水蒸气反应产生四氧化三铁和氢气。 二、非选择题(本题包括2小题,共44分)

2.(22分) 黄血盐[K4Fe(CN)6,亚铁氰化钾]是一种淡黄色粉末,可溶于水,不溶于乙醇。工业上用含有NaCN的电镀废液和FeSO4、CaCl2在70～80 ℃下反应先生成亚铁氰化钠,具体制备流程如下:

回答下列问题:

(1)在实验室中配制NaCN溶液的方法为________________________________, 常温下将0.1 mol·L-1的NaOH溶液和0.2 mol·L-1 HCN的溶液等体积混合,混合溶液呈碱性,试从化学平衡常数的角度通过计算进行解释__________________ ____________。(已知常温下, Ka(HCN)=6.2×10-10)

(2)反应器中发生反应的化学方程式为_______________________________。 (3)加入KCl能发生复分解反应生成K4Fe(CN)6的原因为________________。 (4)在实验室中进行操作1所需的玻璃仪器为__________________________, 系列操作2具体是指___________________________。

(5)反应器的反应温度必须控制在80 ℃以下,如此控制反应温度的原因为 ___________________________。

(6)如图是一种光电电池的反应原理示意图,其中Fe(CN应式为______________。

所在电极的电极反

【解析】由流程图可知,在NaCN废液中加入FeSO4和CaCl2,发生反应:6NaCN+ FeSO4+CaCl2

Na4Fe(CN)6+CaSO4↓+2NaCl,然后加入Na2CO3溶液可除去过量的

Ca2+,在过滤后的滤液中加入KCl可使Na4Fe(CN)6转化生成K4Fe(CN)6,说明K4Fe(CN)6的溶解度较小。

(1)根据HCN的电离常数Ka=6.2×10-10可知,HCN为弱酸,NaCN溶液能够水解显碱性,实验室配制一定浓度的NaCN溶液时,将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中,可以抑制CN-水解;根据Kh=

可知, Kh=

=

===1.6×10-5>6.2×10-10,即水解平衡常数大于

电离平衡常数,所以溶液呈碱性。

(2)由题目信息和流程可知,向NaCN废液中加入FeSO4和CaCl2,发生反应:6NaCN +FeSO4+CaCl2

Na4Fe(CN)6+CaSO4↓+2NaCl。

(3)相同温度下K4Fe(CN)6的溶解度小于Na4Fe(CN)6的,因此可以发生复分解反应生成K4Fe(CN)6。

(4)观察流程图可知操作1为过滤,在实验室中需要的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒;从K4Fe(CN)6溶液中得到K4Fe(CN)6,可以通过过滤、洗涤、干燥获得。 (5)NaCN极易水解,水解反应为吸热过程,为了防止NaCN水解,要控制反应温度不能太高。

(6)由题给图象可知,电子从负极流向正极,则a为负极,b为正极,负极发生氧化反应,则a上的电极反应式为Fe(CN

-e-Fe(CN

。

答案:(1)将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中,然后加水稀释至指定浓度

Kh===≈1.6×10-5>6.2×10-10,即水解平衡常数大于电

离平衡常数所以溶液呈碱性 (2)6NaCN+FeSO4+CaCl2

Na4Fe(CN)6+CaSO4↓+2NaCl

(3)相同温度下K4Fe(CN)6的溶解度小于Na4Fe(CN)6的 (4)烧杯、漏斗、玻璃棒 过滤、洗涤、干燥 (5)减少NaCN的水解 (6)Fe(CN

-e-Fe(CN

【方法规律】反应温度控制

1.控制反应温度方法——水浴、油浴、冰水浴等。 2.控制反应温度的目的——如何快速思考?有序思考? (1)控制(加快)反应速率;

(2)平衡移动——促进水解、溶解、平衡移动,控制反应方向;

(3)考虑物质性质——控制固体的溶解与结晶(如热过滤可以防止某些固体析出); (4)升温,促进溶液中气体的逸出,或者使某些物质达到沸点挥发; (5)升温——副反应是否增多,是否使催化剂活性降低;

(6)降温——分离提纯应用,趁热过滤,减少因降温而析出的溶质的量;

(7)降温,防止物质高温分解或者挥发,降温或者减压可以减少能源成本,降低对设备的要求。

3.(22分)碳酸锶主要用于制造彩电阴极射线管、电磁铁、锶铁氧体、烟火、荧光玻璃和信号弹等,是重要的化工基础原料,由工业级硝酸锶(含有Ba2+、Ca2+、Mg2+等杂质)制备分析纯碳酸锶的工艺流程如下: