题目内容

12.硫酸是用途广泛的化工原料,可作脱水剂、吸水剂、氧化剂和催化剂等.
(1)用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜,生产的主要过程如下图所示:

稀硫酸、铜和氧化铁反应过程中属于氧化还原反应的离子方程式是Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+;向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是4Fe2++4H++O2═4Fe3++2H2O;由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是蒸发结晶、加热脱水.
(2)氨法脱硫技术可吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,同时制得硫酸铵.主要的工艺流程如下图所示:

①吸收塔中发生反应的化学方程式是4NH3•H2O+2SO2+O2=2(NH42SO4+2H2O.
②有数据表明,吸收塔中溶液的pH在5.5-6.0之间,生产效率较高.当控制一定流量的尾气时,调节溶液的pH的方法是调节氨水的流量或用量.

分析 (1)依据流程图分析判断,稀硫酸、铜和氧化铁反应是氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水,硫酸铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜;通入热的空气是为了氧化亚铁离子为三价铁离子,调整溶液PH除去铁离子;溶液中得到溶质固体的方法是蒸发水结晶析出;
(2)①吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,同时制得硫酸铵,吸收塔中通入空气是利用氧气氧化二氧化硫为硫酸盐;
②吸收塔中溶液的pH在5.5~6.0之间,生产效率较高.当控制一定流量的尾气时,调节溶液的pH的方法是控制氨气的流量.

解答 解:(1)依据流程转化图分析,铜需要硫酸和氧化铁反应生成的铁离子溶解生成铜离子,再通入空气氧化亚铁离子为铁离子,调节溶液PH使铁离子沉淀除去,得到硫酸铜溶液;加热蒸发浓缩结晶得到硫酸铜晶体;反应的离子方程式为:Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+(或Fe2O3+Cu+6H+═3H2O+2Fe2++Cu2+);通入空气的作用是氧气氧化亚铁离子为铁离子的反应,反应离子方程式为:4Fe2++4H++O2═4Fe3++2H2O;得到硫酸铜溶液加热蒸发得到硫酸铜晶体的方法为:蒸发结晶、加热脱水,
故答案为:Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+;4Fe2++4H++O2═4Fe3++2H2O;蒸发结晶、加热脱水;
(2)①依据流程图分析,吸收塔中发生反应是二氧化硫、一水合氧气反应生成硫酸铵和水,反应的化学方程式为:4NH3•H2O+2SO2+O2=2(NH42SO4+2H2O;
故答案为:4NH3•H2O+2SO2+O2=2(NH42SO4+2H2O;
②吸收塔中溶液的pH在5.5~6.0之间,生产效率较高,当控制一定流量的尾气时,可通过调节氨水的流量或用量来调节溶液的pH,
故答案为:调节氨水的流量或用量.

点评 本题考查了制备方案的设计,题目难度中等,根据制备流程明确制备原理为解答关键,注意掌握制备方案设计与评价的原则,试题培养了学生的分析能力及化学实验能力.

练习册系列答案
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4.MnO2和锌是制造锌锰电池的主要原料,一种新工艺采用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Al2O3和SiO2杂质)和闪锌矿(主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质)为原料生产MnO2和锌,其简化工艺流程如下(中间产物的固体部分已经略去):

已知:
①浸取时发生的主要反应为:MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O,杂质FeS、CuS、CdS也会发生类似反应.
②某些金属离子完全沉淀的pH如下表:
Zn2+Mn2+Fe2+Fe3+Al3+
pH8.010.19.03.24.7
请回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中浸取时Al2O3与稀硫酸反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4═Al2(SO43+3H2O.
(2)步骤Ⅱ中还原回收得到的金属单质是Cu、Cd.
(3)步骤Ⅲ中MnO2的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,适宜选作物质W的试剂为BD(选填编号).
A.NaOH    B.ZnO    C.NH3•H2O    D.MnCO3
(4)酸性锌锰干电池放电时,负极的电极反应式为Zn-2e-═Zn2+
(5)MnSO4可用于制备MnCO3,MnCO3在空气中加热反应也可制得MnO2
已知25℃,101kPa时:
Mn(s)+O2(g)=MnO2(s)△H1=-520kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ•mol-1
2Mn(s)+2C(s)+3O2(g)=2MnCO3(s)△H3=-894kJ•mol-1
MnCO3在空气中加热反应生成MnO2的热化学方程式为2MnCO3(s)+O2(g)═2MnO2(s)+2CO2(g)△H=-933kJ•mol-1
(6)按照图示流程,若某次生产过程中使用了100t闪锌矿,其中ZnS含量为80%,浸取时ZnS的损失率为3%,最终得到87t MnO2.假设流程中每个步骤都反应完全,电解(使用惰性电极)时无其他产物生成,则流程中除杂质所引入的锌元素的质量为13t.

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