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[选修2-化学与技术]
三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料.工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4?2H2O),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍.已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水.根据工艺流程示意图回答问题.
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(1)操作1为
 

(2)生产过程中多次进行过滤,实验室进行过滤操作中需用到玻璃棒,下列实验操作中,玻璃棒的作用完全相同的是
 
(填选项字母);
①配制0.1mol/L的H2SO4溶液
②测定Na2CO3溶液的pH
③用KI淀粉试纸检验溶液中氧化性离子
④加热食盐溶液制备NaCl晶体
⑤配制20%的KNO3溶液
A.①⑤B.②③C.④⑤D.①④
(3)加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为
 
;加入Na2CO3溶液调pH至4.0?4.5,其目的为
 
;加入NH4F后除掉的杂质是
 

(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时,制得Ni2O3,同时获得混合气体.草酸镍受热分解的化学方程式为
 

(5)工业上还可用电解法制取Ni2O3.用NaOH溶液调节NiCl2溶液的pH至7.5,加入适量Na2SO4后采用惰性电极电解.电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO-,再把二价镍氧化为三价镍.ClO-氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的离子方程式为
 
.a mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过电子的物质的量为
 

(6)电解法制取Ni2O3的实际过程中,有时获得一种结晶水合物,巳知含1mol Ni的该物质中含有0.5mol结晶水.取该化合物20.2g进行充分加热,获得Ni2O3固体和0.2mol水,则该结晶水合物的化学式为
 
分析:(1)镍废料中主要是镍、铁、钙、镁合金为主,操作Ⅰ是酸溶后过滤,溶解金属,除去不溶物;
(2)①配制O.1mol/L的H2SO4溶液,搅拌引流作用;
②测定Na2CO3溶液的pH,玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定;
③用KI淀粉试纸检验溶液中氧化性离子,玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定;
④加热食盐溶液制备NaCl晶体,玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅;
⑤配制20%的KNO3溶液,玻璃棒搅拌加速溶解;
(3)过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,依据电荷守恒和原子守恒,加入Na2CO3溶液调pH至4.0?4.5,促进铁离子水解形成氢氧化铁沉淀;氟化钙、氟化镁难溶于水;
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,题中要求生成混合气体,则另一气体为CO2)生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等配平;
(5)Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数,再利用H原子守恒配平水的系数,最后可利用O原子检查配平是否正确;依据化学方程式和元素守恒计算得到;
(6)依据(5)计算和原子守恒分析写出化学式;
解答:解:(1)分析框图:“酸溶”生成含镍、铁、钙、镁离子的溶液,加酸溶解,溶解金属,除去不溶物过滤;
故答案为:溶解金属,除去不溶物;
(2)①配制O.1mol/L的H2SO4溶液,搅拌引流作用;
②测定Na2CO3溶液的pH,玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上测定;
③用KI淀粉试纸检验 溶液中氧化性离子,玻璃棒蘸取溶液滴在KI淀粉试纸上测定;
④加热食盐溶液制备NaCl晶体,玻璃棒搅拌避免局部受热固体飞溅;
⑤配制20%的KNO3溶液,玻璃棒搅拌加速溶解;
所以②③和④⑤符合;
故答案为:BC.
(3)加双氧水的目的是氧化生成Fe3+,反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解沉淀完全,再加入NH4F的目的是除去钙离子、镁离子,故最后加草酸时生成草酸镍沉淀;
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,促进铁离子水解沉淀完全,Ca2+、Mg2+
(4)草酸镍(NiC2O4?2H2O)在热空气中干燥脱水后生成NiC2O4,NiC2O4再发生氧化还原反应(Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,题中要求生成混合气体,则另一气体为CO2)生成Ni2O3、CO、CO2,再利用化合价升降相等,Ni:升高2×(3-2),C:升高1×(4-3),C:降低:3×(3-2),配平方程式为:2NiC2O4
 高温 
.
 
Ni2O3+3CO↑+CO2↑;
故答案为:2NiC2O4
 高温 
.
 
Ni2O3+3CO↑+CO2↑;
(5)Cl由+1价降低到-1价,Ni由+2价升高到+3价,利用化合价升降相等可配平ClO-、Ni(OH)2、Cl-、Ni2O3的系数,再利用H原子守恒配平水的系数,最后可利用O原子检查配平是否正确,得到离子方程式为:ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O;
 ClO-+2Ni(OH)2═Cl-+Ni2O3+2H2O
  1    2
n(ClO-) a mol 
则n(ClO-)=0.5 a mol
   Cl2+2OH-═ClO-+Cl-+H2O
0.8n(Cl2)     0.5 a mol 
则n(Cl2)=0.625 a mol
进行电解时:2Cl--2e-═Cl2
                 2   1
              n(e-)  0.625 a mol 
则n(e-)=1.25a mol;
故答案:1.25a mol;
(6)0.2 mol水的质量为3.6g,则m(Ni2O3)=20.2 g-3.6g=16.6g,n(Ni2O3)=0.1mol,即:n(Ni2O3):n(H2O)=0.1mol:0.2 mol=1:2,再利用原子守恒写成结晶水合物的形式,“1mol该物质中含有0.5 mol结晶水”,即NiOOH?
1
2
H2O或整合成:2NiOOH?H2O;
故答案为:NiOOH?
1
2
H2O 或2NiOOH?H2O;
点评:本题考查了流程分析推断,实验操作步骤的分析判断,化学方程式计算和电解原理分析应用,题目综合性较大,难度较大.
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(2012?开封一模)[选修2-化学与技术]合成氨的流程示意图如下:

回答下列问题:
(1)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,其中发生的化学反应方程式为
N2+3H2
催化剂
高温高压
2NH3
N2+3H2
催化剂
高温高压
2NH3
,设备A的名称是
合成塔
合成塔

(2)设备B中m和n是两个通水口,入水口是
n
n
(填“m”或“n”).不宜从相反方向通水的原因是
高温气体从冷却塔的上端进入,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好
高温气体从冷却塔的上端进入,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好

(3)工业合成氨的原料是氮气和氢气.氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是
液化
液化
分馏
分馏

(4)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气.下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗.
原料 天然气 重油
相对投资费用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28109 38109 48109
①依据上表信息,你认为采用
天然气
天然气
为原料最好;
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:
CH4+H2O
   高温   
.
催化剂
CO+3H2
CH4+H2O
   高温   
.
催化剂
CO+3H2

③已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ/mol;
2CO2(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-566kJ/mol;
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol;
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
C(S)+H2O(g)
 高温 
.
 
CO(g)+H2(g) △H=+131KJ/mol
C(S)+H2O(g)
 高温 
.
 
CO(g)+H2(g) △H=+131KJ/mol

(5)在合成氨生产中,将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来.运用化学平衡的知识分析这样做的理由:
移走氨气,减小生成物浓度,平衡右移,有利于氨合成
移走氨气,减小生成物浓度,平衡右移,有利于氨合成
(2011?丹东模拟)[化学-选修2化学与技术]硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位.请回答硫酸工业中的如下问题:
(1)早期生产硫酸以黄铁矿为原料,目前很多国家都已经限制以黄铁矿为原料而以硫磺为原料,以硫磺为原料的优点是
生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化等
生产流程短,设备简单,三废治理量小,劳动生产率高,易于设备大型化等

(2)工业上生产硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3由一个关键步骤.压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO27%;O211%;N282)利用表中数据分析,在实际生产中选择的适宜生产条件是:
温度
400℃~500℃
400℃~500℃
℃,压强
0.1
0.1
MPa.
压强/Mpa
转化率/%
温度/℃
0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
(3)选择适宜的催化剂,是否可以提高SO2的转化率?
(填“是”或“否”),是否可以增大该反应所放出的热量?
(填“是”或“否”).
(4)为提高SO3吸收率,实际生产中通常用
98%的浓硫酸
98%的浓硫酸
吸收SO3
(5)在催化反应室中设有热交换装置,以下叙述与热交换装置的作用有关的是
B
B
(填写序号)
A.保护环境,防止空气污染    
B.充分利用热量,降低生产成本
C.升高温度,提高SO2的转化率  
D.防止催化剂中毒
(6)在硫酸工业尾气中,SO2是主要大气污染物,必须进行净化处理,处理方法可用
石灰水
石灰水
(填名称)吸收,然后再用硫酸处理,重新生成SO2和一种生产水泥的辅料,写出这两步反应的化学方程式
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
SO2+Ca(OH)2═CaSO3↓+H2O、CaSO3+H2SO4═CaSO4+SO2↑+H2O
[化学--选修2化学与技术]二氧化硫在工业制硫酸中有着重要作用,但又是煤燃烧的有害气体.按“循环经济”的模式,就是要将SO2收集起来,把它变为有用的东西.
(1)某空气监测是根据SO2和溴水的定量反应来测定SO2的含量.该反应的化学方程式为
 

(2)若每次取样的空气为200mL,通入足量的溴水中,测得平均有2.408×1018个电子转移,则SO2的含量为
 
mg?L-1,若规定空气中SO2含量不得超过0.02mg?L-1,则样气是否符合大气的质量标准
 
(填“符合”或“不符合”).
(3)向氯酸钠的酸性水溶液中通入二氧化硫,该反应中氧化过程的反应式为:SO2+2H2O-2e-→SO42-+4H+;向亚氯酸钠(NaClO2)固体中通入用空气稀释的氯气,该反应中还原过程的反应式为:Cl2+2e-→2Cl-.在上述两个反应中均会生成产物X,则X的化学式为
 

A. NaClO    B.NaClO4    C.HClO    D.ClO2
(4)在硫酸工业制法中,下列叙述正确的是
 

A.硫铁矿燃烧前要粉碎,因为大块的黄铁矿不能在空气中反应
B.从沸腾炉出来的气体要净化,因为炉气中的SO2会与杂质反应
C.SO2氧化成SO3要用催化剂,这样可提高SO2的转化率
D.SO3用98.3%的浓硫酸来吸收,目的是为了防止形成酸雾,以提高SO3吸收效率
(5)如表是压强对SO2平衡转化率的影响
压强MPa
转化率%
温度℃
0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
对于SO2转化SO3的反应,增大压强可使转化率
 
(填“增大”、“减少”或“不变”),但在实际工业生产中常采用常压条件,理由是
 

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