题目内容

8．电解法促进橄榄石（主要成分是Mg2SiO4）固定CO2的部分工艺流程如图1：
已知：Mg2SiO4（s）+4HCl（aq）═2MgCl2（aq）+SiO2 （s）+2H2O（l）△H=-49.04kJ•mol-1

注：碱式碳酸镁3MgCO3•Mg（OH）2•3H2O
（1）固碳时主要反应的方程式为NaOH（aq）+CO2 （g）=NaHCO3 （aq），该反应所用反应物主要是工业上通过电解法得到，请在图1虚框内补充一步工业生产流程．
（2）流程图中滤渣的主要成分是SiO2．
（3）写出矿化反应的离子方程式3HCO3-+4Mg2++5H2O+5NH3═Mg2（OH）2CO3↓+5 NH4+．
（4）下列物质中也可用作“固碳”的是c．（填字母）
a．CaCl2  b．CH3COONa  c．（NH4）2CO3
（5）由图2可知，90℃后曲线A溶解效率下降，分析其原因120min后，溶解达到平衡，而反应放热，升温平衡逆向移动，溶解效率降低．
（6）经分析，所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe2O3．为提纯，可采取的措施依次为：对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理．判断产品洗净的操作是取少量最后一次的洗涤液，加硝酸酸化的硝酸银溶液，如无沉淀产生，则已洗净．

分析 据流程图，固碳时主要反应的方程式为NaOH（aq）+CO2 （g）=NaHCO3 （aq），工业上用氯电解饱和食盐水会获得烧碱，缺少烧碱的制取流程，氯化钠溶液电解得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液，化学反应方程式为：2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，利用氢氧化钠溶液固碳，生成碳酸氢盐，橄榄石的主要成分为Mg2SiO4，可以看做MgO、SiO2组成，将橄榄石磨碎后再进行溶解的目的是增大接触面积，加快溶解速率，磨碎加入盐酸溶解，Mg2SiO4+4HCl═2MgCl2+SiO2+2H2O，过滤得到滤液氯化镁和滤渣二氧化硅，混合矿化3HCO3-+4Mg2++5H2O+5NH3═Mg2（OH）2CO3↓+5 NH4+，得到碱式碳酸镁．
（1）据流程图，固碳时需氢氧化钠，工业上用氯电解饱和食盐水获得烧碱；
（2）橄榄石的主要成分为Mg2SiO4，可以看做MgO、SiO2组成，二氧化硅与盐酸不反应；
（3）矿化反应为镁离子和碳酸氢根离子反应生成碱式碳酸镁；
（4）根据能和二氧化碳之间反应的物质能来固定二氧化碳来回答；
（5）根据温度对化学反应平衡移动的影响知识来回答；
（6）氯离子的检验用硝酸酸化的硝酸银．

解答 解：（1）根据流程图，固碳时主要反应的方程式为NaOH（aq）+CO2 （g）=NaHCO3 （aq），缺少烧碱的制取流程，工业上用氯电解饱和食盐水会获得烧碱，化学反应方程式为：2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，流程图为，
故答案为：；
（2）橄榄石的主要成分为Mg2SiO4，可以看做MgO、SiO2组成，将橄榄石磨碎后再进行溶解的目的是增大接触面积，加快溶解速率，磨碎加入盐酸溶解，Mg2SiO4+4HCl═2MgCl2+SiO2+2H2O，过滤得到滤液氯化镁和滤渣二氧化硅，
故答案为：SiO2；
（3）橄榄石用盐酸溶解，过滤得到滤液氯化镁，与固碳后的产物混合矿化，发生反应为：3HCO3-+4Mg2++5H2O+5NH3═Mg2（OH）2CO3↓+5 NH4+，得到碱式碳酸镁，
故答案为：3HCO3-+4Mg2++5H2O+5NH3═Mg2（OH）2CO3↓+5 NH4+；
（4）所给的物质中，只有（NH4）2CO3可以和二氧化碳之间反应生成碳酸氢铵，能用作“固碳”的试剂，
故答案为：c；
（5）1 图中所示数据以及曲线变化知道，20min后，溶解达到平衡，而该反应是放热，升温，平衡逆向移动，则溶解效率降低，
故答案为：120min后，溶解达到平衡，而反应放热，升温平衡逆向移动，溶解效率降低；
（6）判断产品洗净只需要检验洗涤液中不含有氯离子即可，氯离子的检验用硝酸酸化的硝酸银，操作是：取少量最后一次的洗涤液，加硝酸酸化的硝酸银溶液，如无沉淀产生，则已洗净，
故答案为：取少量最后一次的洗涤液，加硝酸酸化的硝酸银溶液，如无沉淀产生，则已洗净．

点评 本题是一道化学和生产结合的工艺流程题，是现在考试的热点，注意知识的迁移和灵活应用是解题的关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
1．向ZnSO4和CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉，充分反应后，过滤、洗涤、干燥得到滤渣，该滤渣中含有的金属是（　　）
A．Zn、FeB．Zn、CuC．Fe、CuD．Zn、Fe、Cu
2．a、b、c三种元素的原子序数均小于18，其离子的电子层结构相同，原子半径a＞c，离子半径b＞a，b和c能形成离子化合物，由此可判断三种元素原子序数的关系为（　　）
A．b＞a＞cB．a＞c＞bC．c＞a＞bD．c＞b＞a
16．CuSO4•5H2O是铜的重要化合物，有着广泛的应用．以下是CuSO4•5H2O的实验室制备流程圈．

根据题意完成下列填空：
（1）向含铜粉的稀硫酸中滴加少量浓硝酸（可加热），在铜粉溶解时可以观察到的实验现象：产生无色气体与空气变为红棕色、溶液呈蓝色．
（2）根据反应原理，硝酸与硫酸的理论配比（物质的量之比）为2：3．
（3）已知：CuSO4+2NaOH→Cu（OH）2+Na2SO4称取0.1000g提纯后的CuSO4?5H2O试样于锥形瓶中，加入0.1000mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.1000mol/L盐酸滴定至终点，耗用盐酸20.16mL，则0.1000g该试样中含CuSO4•5H2O0.098g．
（4）在滴定中，眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色变化；滴定终点时，准确读数应该是滴定管上蓝线粗细交界点所对应的刻度．
（5）若上述滴定操作中，滴定管加盐酸之前未进行润洗，则测得试样中所含CuSO4•5H2O的质量偏小（填“偏大”“偏小”或“无影响”）．
（6）如果l.040g提纯后的试样中含CuSO4•5H2O的准确值为1.015g，而实验测定结果是1.000g，测定的相对误差为-1.48%．
3．亚氯酸钠（NaClO2）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是用过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O；
②Ksp（FeS）=6.3×10-18； Ksp（CuS）=6.3×10-36；Ksp（PbS）=2.4×10-28
（1）吸收塔内发生反应的离子方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2．该工艺流程中的NaClO3、ClO2、NaClO2都是强氧化剂，它们都能和浓盐酸反应制取Cl2．若用二氧化氯和浓盐酸制取Cl2，当生成5mol Cl2时，通过还原反应制得氯气的质量为71g．
（2）从滤液中得到NaClO2•3H2O晶体的所需操作依次是dc （填写序号）．
a．蒸馏       b．灼烧       c．过滤      d．冷却结晶     e．蒸发
（3）印染工业常用亚氯酸钠（NaClO2）漂白织物，漂白织物时真正起作用的是HClO2．
表是 25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数：
 弱酸HClO2HFHCNH2S
Ka1×10-26.3×10-44.9×10-10K1=9.1×10-8
K2=1.1×10-12
①常温下，物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaCN、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为pH（Na2S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO2）（用化学式表示）；体积相等，物质的量浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为：前者大（填“前者大”“相等”或“后者大”）．
②Na2S是常用的沉淀剂．某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子，滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是CuS；当最后一种离子沉淀完全时（该离子浓度为10-5mol•L-1），此时体系中的S2-的浓度为6.3×10-13mol/L．
13．半导体生产中常需要控制掺杂，以保证控制电阻率，三氯化磷（PCl3）是一种重要的掺杂剂．实验室要用黄磷（即白磷）与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3，装置如图所示：（部分夹持装置略去）

已知：①黄磷与少量Cl2反应生成PCl3，与过量Cl2反应生成PCl5；
②PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HC1；
③PCl3遇O2会生成P0Cl3，P0Cl3溶于PCl3；
④PCl3、POCl3的熔沸点见下表：
物质熔点/℃沸点/℃
PCl3-11275.5
POCl32105.3
请回答下列问题：
（1）A装置中制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）装置F的名称是干燥管，其中装的碱石灰的作用是吸收多余的氯气、防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3 反应；
（3）实验时，检査装置气密性后，先打开K3通入干燥的CO2，再迅速加入黄磷．通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气，防止白磷自燃；
（4）粗产品中常含有POCl3、PCl5等．加入黄磷加热除去PCl5后，通过蒸馏（填实验操作名称），即可得到较纯净的PCl3；
（5）实验结束时，可以利用C中的试剂吸收多余的氯气，C中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O；
（6）通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数
①迅速称取1.00g产品，加水反应后配成250mL溶液；
②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL 0.1000mol•L-1碘水，充分反应；
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用0.1000mol•L-1的Na2S2O3，溶液滴定；
③重复②、③操作，平均消耗Na2S2O3溶液8.40ml．
已知：H3PO3+H2O+I2═H3PO4+2HI，I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6，假设测定过程中没有其他反应，根据上述数据，该产品中PC13的质量分数为79.75%．
20．苯甲醛（）、苯甲酸（）都是重要的化工原料，都可用甲苯（）为原料生产．下表列出了有关物质的部分物理性质，请回答：

名称性状熔点（℃）沸点（℃）相对密度
ρ水=1g/cm3		溶解性
水乙醇
甲苯无色液体易燃易挥发-95110.60.8660不溶互溶
苯甲醛无色液体-261791.0440微溶互溶
苯甲酸白色片状或针状晶体122.12491.2659微溶易溶
注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶．
实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛．实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂，再加入15mL冰醋酸和
2mL甲苯，搅拌升温至70℃，同时缓慢加入12mL过氧化氢，在此温度下搅拌反应3小时．
（1）仪器a的主要作用是冷凝回流，防止甲苯挥发导致产率降低．三颈瓶中发生反应的化学方程式为．
（2）经测定，反应温度升高时，甲苯的转化率逐渐增大，但温度过高时，苯甲醛的产量却有所减少，可能的原因是温度过高时过氧化氢分解速度加快，实际参加反应的过氧化氢质量减小，影响产量．
（3）反应完毕后，反应混合液经过自然冷却至室温时，还应经过过滤、蒸馏（填操作名称）等操作，才能得到苯甲醛粗产品．
（4）实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时，会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸．
①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸，正确的操作步骤是dacb（按步骤顺序填字母）．
a．对混合液进行分液                 b．过滤、洗涤、干燥
c．水层中加人盐酸调节pH=2         d．与适量碳酸氢钠溶液混合振荡
②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定，可称取2.500g产品，溶于100mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液10.00mL于锥形瓶，滴加2～3滴酚酞指示剂，然后用预先配好的0.1000mol/LKOH标准液滴定，到达滴定终点时消耗KOH溶液20.00mL．产品中苯甲酸的质量分数为97.60%．下列情况会使测定结果偏低的是ad（填字母）．
a．滴定时俯视读取耗碱量       b．碱式滴定管用蒸馏水洗净后即盛装KOH标准液
c．配制KOH标准液时仰视定容       d．将酚酞指示剂换为甲基橙溶液．
17．CuCl2、CuCl是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂．实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料，一种制备铜的氯化物的流程如图：
请回答下列问题：
（1）如图装置进行反应①，导管a通入氯气
（夹持仪器和加热装置省略）．观察到的现象是试管内有棕色烟产生，写出铜与氯气反应的化学方程式Cu+Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CuCl2．
（2）上述流程中固体K溶于稀盐酸的目的是避免Cu2+水解．试剂X、固体J的物质分别为c．
a．NaOH   Fe（OH）3 b．NH3•H2O  Fe（OH）2 c．CuO    Fe（OH）3   d．CuSO4     Cu（OH）2
（3）反应②是向溶液2中通入一定量的SO2，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀．写出制备CuCl的离子方程式2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H++SO42-．
（4）反应后，如图盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁（含Fe、C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效．该红褐色沉淀的主要化学式是Fe（OH）3．该腐蚀过程的正极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-．
（5）以石墨为电极，电解CuCl2溶液时发现阴极上也会有部分CuCl析出，写出此过程中阴极上的电极反应式Cu2++e-+Cl-=CuCl．
18．实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如图1：

（1）为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入B（填“A”或“B”），再滴加另一反应物．
（2）如图2所示，过滤操作中的一处错误是漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁．

（3）判断流程中沉淀是否洗净所采取的方法是取少量最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液（或磷酸酸化的AgNO3溶液），若生成白色沉淀，则说明没有洗涤干净；若没有沉淀生成，则说明已经洗涤干净．
（4）高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是坩埚．
无水AlCl3（183°C升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列图3装置制备：
（5）装置 B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是除去HCl．F中试剂的作用是吸收水蒸气．用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为碱石灰（或NaOH与CaO混合物）．

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