题目内容
[化学-选修化学与技术](15分)
七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣-硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等)。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Mg(OH)2 |
pH值 | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 | 11.2 |
表2 两种盐的溶解度(单位为g/100g水)
温度/℃ | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 |
CaSO4 | 0.19 | 0.21 | 0.21 | 0.20 | 0.19 |
MgSO4·7H2O | 30.9 | 35.5 | 40.8 | 45.6 | / |
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据,试回答下列问题:
(1)过滤I的滤液中加入硼镁泥,调节溶液的pH=5~6,再加入NaClO溶液加热煮沸,将溶液中的 Mn2+氧化成MnO2,反应的离子反应方程式为 。加热煮沸的主要目的 是 。
(2)沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有 (填化学式)等物质。
(3)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验方法是 ;
(4)沉淀C的化学式是 。过滤III需趁热过滤的理由是
(1)Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-(2分)
促进Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2(2分)
(2)Fe(OH)3(2分) Al(OH)3(2分)
(3)取过滤II后的滤液1~2 mL于试管中,加入少量KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明滤液中无Fe3+(3分)
(4)CaSO4·2H2O或CaSO4(2分) 以防MgSO4在温度低时结晶析出(2分)。
解析试题分析:(1)过滤I的滤液中加入NaClO溶液将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,ClO-还原为Cl-,氧化还原类型的离子反应书写要遵循电子守恒、原子守恒和电荷守恒,答案为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-;过滤I的滤液中还含有Al3+、Fe3+等离子,调节溶液的pH=5~6,目的为将Al3+、Fe3+转化Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,加热煮沸的目的促进Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2;
(2)由(1)知沉淀中还有Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)考查Fe3+的检验。注意文字叙述。答案为取过滤II后的滤液1~2 mL于试管中,加入少量KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明滤液中无Fe3+
(4)由表二中的溶解度数据可知:温度较高时硫酸钙的溶解度较小,而硫酸镁的溶解度较大,趁热过滤时,易于分离混合物,此时过滤得到的沉淀为CaSO4?2H2O或CaSO4,如不趁热过滤,冷却后硫酸镁的溶解度减小,会生成硫酸镁晶体
考点:以工艺流程为载体考查离子方程式的书写、离子检验以及分析数据提取信息的能力。
高锰酸钾是一种重要的化工产品。如图是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂,其消毒机理与(填字母)相似。
A.75%酒精 | B.O3 | C.二氧化硫 | D.漂白粉 |
(3)上述流程中可以循环使用的物质有CO2、 和 。(填化学式)
(4)若不考虑制备过程中的损失和整套装置的物质循环,则1 molMnO2可制得___gKMnO4。
工业上用闪锌矿(主要成分为ZnS,还含有CdS、Fe2O3等杂质)为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下:(己知Cd的金属活动性介于Zn和Fe之间)
(1)从滤渣A中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品,其化学式为 。
(2)浸取过程中Fe2(SO4)3的作用是 ,浸取时Fe2(SO4)3与ZnS发生反应的化学方程式为 。
(3)除铁过程控制溶液的pH在5.4左右,该反应的离子方程式为 。该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置,其目的是 。
(4)置换法除重金属离子是Cd2+,所用物质C为 。
(5)硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表:
温度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度/g | 41.8 | 54.1 | 70.4 | 74.8 | 67.2 | 60.5 |
从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为 、 、过滤、干燥。
化学工业是国民经济的支柱产业。下列生产过程中不涉及化学变化的是( )
A.氮肥厂用氢气和氮气合成氨 |
B.钢铁厂用热还原法冶炼铁 |
C.硫酸厂用接触法生产硫酸 |
D.炼油厂用分馏法生产汽油 |