高考化学-工艺流程专项复习系列 专项9-工艺流程题计算

备战2022年高考化学-工艺流程专项复习系列

专项9-工艺流程题计算

1.钼酸钠(Na2MoO4)是一种重要的化工原料。用废加氢催化剂(含有MoS2和Al2O3、Fe2O3、SiO2等)为原料制取钼酸钠,工艺流程如图所示:

 

用50t含MoS2为80%的废加氢催化剂,经过制取、分离、提纯,得到30.9t Na2MoO4,则Na2MoO4的产率为______。

【答案】60%    

【解析】用50t含MoS2为80%的废加氢催化剂,则含MoS2的物质的量为

=2.5×105mol,根据Mo原子守恒n(Mo)=n(MoS2)=n(Na2MoO4),所以Na2MoO4的产率=
×100%=60%,故答案为:60%。

 

2.计算机记忆材料生产中产生大量的钌废料,一种从钌废料[含Ru(OH)3、FeO、MnO、SiO2及少量的Au]中合成六氯钌酸铵[(NH4)2RuCl6]的流程如下:

 

已知钌废料中钌含量为53%,氨化时产率为91%,其余步骤损失率合计为11%,则2吨钌废料可制得(NH4)2RuCl6________Kg。

【答案】2975    

【解析】m[(NH4)2RuCl6]=

=2975Kg。

 

3.高氯酸铜易溶于水,在130 ℃时会发生分解反应,是一种燃烧催化剂。以食盐等为原料制备高氯酸铜[Cu(ClO4)2·6H2O]的一种工艺流程如图1所示:

 

用该工艺流程制备高氯酸铜时,若起始时NaCl的质量为a t,最终制得Cu(ClO4)2·6H2O为b t,则产率为______   (用含a,b的代数式表示)。

【答案】

100%    

【解析】根据流程图,氯化钠电解生成的氯气与碳酸钠反应生成氯酸钠和氯化钠,电解后氯酸钠变成高氯酸钠,加入盐酸反应生成高氯酸,最后与Cu2(OH)2CO3反应生成Cu(ClO4)2⋅6H2O,假设起始是氯化钠为6mol,则生成的氯气为3mol,得到1mol氯酸钠,根据氯元素守恒最终可以得到0.5molCu(ClO4)2⋅6H2O,因此产率为

 

4.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,一种生产NaClO2的工艺如下:

 

为了测定产品NaClO2的纯度,取上述所得产品12.5g溶于水配成1L溶液,取出10.00mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶势、充分反应后(ClO2-被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.25mol·L-1Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00mL,试计算产品NaClO2的纯度____________。(提示:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2Nal)

【答案】90.5%   

【解析】根据方程式得出关系

 

解得x = 0.00125mol,则12.5g样品中NaClO2的物质的量0.00125mol×100 = 0.125 mol,其产品NaClO2的纯度

,故答案为:90.5%。

 

5.高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂。以废铁屑(含有少量Ni)为主要原料制备高铁酸钾的流程如下:

 

测定产品纯度:将wg粗产品,溶入过量的碱性亚铬酸盐溶液中,充分反应后,加入稀硫酸酸化至pH为2,在所得的重铬酸盐溶液中加入5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂,然后用c mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点,消耗滴定液V mL。有关滴定反应有:

Cr(OH)4-+FeO42-+3H2O

Fe(OH)3·3H2O↓+CrO42- +OH-

2

+2H+
+H2O

+6Fe2++14H+
2Cr3++6Fe3++7H2O

该粗产品中K2FeO4的纯度为____________(用含w、c、V的代数式表示)。若滴定管没有用待装液润洗,则测得结果________(“偏高”“偏低”或“无影响”)。

【答案】(33cv/5w)%    偏高    

【解析】⑺根据三个方程分析

Cr(OH)4-+FeO42-+3H2O

Fe(OH)3·3H2O↓+CrO42- +OH-

2

+2H+
+H2O

+6Fe2++14H+
2Cr3++6Fe3++7H2O

根据反应得出以下关系:

 

该粗产品中K2FeO4的纯度为

,若滴定管没有用待装液润洗,消耗的(NH4)2Fe(SO4)2溶液体积偏高,测得结果偏高。

 

6.如图是工业上以制作印刷电路的废液

生产CuCl的流程:

 

氯化亚铜的定量分析:

①称取样品

于250mL锥形瓶中,加入10mL过量的
溶液,不断摇动:

②待样品溶解后,加入20mL蒸馏水和2滴指示剂;

③立即用

硫酸铈标准溶液滴定至绿色为终点;

④重复三次,消耗硫酸铈溶液的平均体积为

上述相应化学反应为

,则样品中CuCl的纯度为______
保留三位有效数字

【答案】

    

【解析】根据题给的相应化学反应

可得CuCl和Ce4+的反应配比是1:1,所以可得CuCl的纯度
,故答案为:

 

8.工业上用含三价钒(V2O3)为主的某石煤为原料(含有 Al2O3、CaO 等杂质),钙化法焙烧制备 V2O5,其流程如下:

 

(4)测定产品中 V2O5 的纯度:称取 ag 产品,先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4 溶液。再加入 b1mLc1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2 溶液(VO2++2H++Fe2+=VO2++Fe3++H2O) 最后用 c2mol/LKMnO4 溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2 至终点,消耗 KMnO4 溶液的体积为 b2mL。已知 MnO4-被还原为 Mn2+,假设杂质不参与反应。则产品中 V2O5 的质量分数是____________________。(V2O5 的摩尔质量::182g/mol)

【答案】

    

【解析】(4)加入高锰酸钾发生反应:

,反应消耗KMnO4为b2×10−3L×c2mol⋅L−1=b2c2×10−3mol,剩余的Fe2+物质的量=5b2c2×10−3mol,与
反应Fe2+物质的量=b1×10−3L×c1mol⋅L−1−5b2c2×10−3mol=(b1c1−5b2c2)×10−3mol,由关系式
可知n(V2O5)=
mol,故产品中V2O5的质量分数为:

 

9.工业上用自然界存在的角膜硼镁矿

主要成分为
制取金属镁和粗硼,工艺过程如下:

 

制得的粗硼可在一定条件与

作用生产
,再提纯
沸点较低,提纯可采用 ______ ;高温时
即可分解,得到高纯度硼。根据分解生成碘的量还可以测定粗硼的粗度。方法如下:

称取

粗硼转化成纯
,再完全分解,生成的碘用
溶液滴定至终点,消耗标准液
滴定原理:

①滴定终点判断应用 ___________ 作指示剂;

②标准液应盛装在 ___________ 滴定管中;

③该粗硼的纯度为 ___________ 。

【答案】淀粉    碱式    

  

【解析】制得的粗硼可在一定条件与

作用生产
,再提纯
沸点较低,提纯可采用蒸馏的方法分离得到,故答案为:蒸馏;

生成的碘用
溶液滴定至终点,需要淀粉溶液做反应的指示剂,故答案为:淀粉溶液;

硫代硫酸钠溶液呈碱性,选择碱式滴定管,故答案为:碱式;

硫代硫酸钠的物质的量为:
,根据关系式:

硼的质量为:

,粗硼中硼的含量为:

故答案为:

 

10.硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛.已知:硼镁矿主要成分为

,硼砂的化学式为
利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下.

 

制得的粗硼在一定条件下生成

加热分解可以得到纯净的单质硼.现将
粗硼制成的
完全分解,生成的
为弱酸
溶液滴定至终点,消耗
溶液
盛装
溶液的仪器应为 ______
填“酸式”或“碱式”
滴定管.该粗硼样品的纯度为 ______ (提示:
)

【答案】碱式    97.2%    

【解析】

溶液显碱性,据此选择滴定管应为碱式滴定管; 硫代硫酸钠的物质的量为:

根据关系式:

, 硼的质量为:
,粗硼中硼的含量为:
, 故答案为:碱式;

 

11.硝酸锶[Sr(NO3)2]常作为制备焰火、信号弹的原料。实验室以生产碳酸锶工厂的废渣(含SrCO338.40%,SrO12.62%,CaCO338.27%,BaCO32.54%,MgCO31.88%,其它不溶于硝酸的杂质6.29%)为原料制备硝酸锶粗品的部分实验过程如下:

 

制得的硝酸锶粗品中含有少量Ca(NO3)2、Ba(NO3)2等杂质。实验室测定硝酸锶纯度的实验步骤如下:准确称取一定质量的硝酸锶样品,加入1∶1无水乙醇与乙醚的混合液萃取硝酸钙,用水溶解分离硝酸钙后的样品,于250mL容量瓶中定容得样品溶液。准确移取25.00mL样品溶液,调节pH为7,加入指示剂,加热至微沸,立即用碳酸钠标准溶液滴定至终点。另取样品溶液用比浊法测得硝酸钡的含量。滴定过程中反应的离子方程式为:Sr2++CO32-=SrCO3↓, Ba2++CO32-=BaCO3↓。

①滴定选用的指示剂为_______________,滴定终点观察到的现象为____________________。

②若滴定前样品中Ca(NO3)2没有除尽,所测定的硝酸锶纯度将会_______________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

【答案】酚酞    溶液由无色变为浅红色30秒内不褪色    偏高    

【解析】(3)①分析滴定过程可知,样品溶液无色,滴入碳酸钠沉淀完全可以滴入酚酞试液指示终点,滴入最后一滴溶液呈红色,半分钟内不褪色,故答案为:酚酞;溶液由无色变为浅红色30秒内不褪色;

②若滴定前样品中Ca(NO3)2没有除尽,多消耗标准溶液碳酸钠,依据滴定误差分析,c(待测液)=

,消耗标准液多,所测定的硝酸锶纯度会偏高,故答案为:偏高。

 

12.镍是有机合成的重要催化剂.某化工厂有含镍催化剂废品

主要成分是镍,杂质是铁、铝单质及其化合物,少量难溶性杂质
某学习小组设计如图流程利用含镍催化剂废品制备硫酸镍晶体:

 

硫酸镍晶体样品溶于蒸馏水,用
标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液为
滴定反应为
计算样品纯度为 ______
已知,
相对分子质量为281,不考虑杂质反应

【答案】

    

【解析】(3)

,根据滴定反应式知,

故答案为:

 

13.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:

 

沉淀滴定法是测定粒子浓度的方法之一,为了测定某废水中SCN-浓度,可用标准AgNO3溶液滴定待测液,已知:

银盐性质

AgCl

AgI

AgCN

Ag2CrO4

AgSCN

颜色

砖红

Ksp

1.8×10-10

8.3×10-17

1.2×10-16

3.5×10-11

1.0×10-12

滴定时可选为滴定指示剂的是_____________(选填编号),滴定终点现象是:____________________________。

A.NaCl         B.K2CrO4        C.KI        D.NaCN

【答案】B    当滴入最后一滴标准液时,沉淀由白色变为砖红色,且半分钟内沉淀颜色不再改变    

【解析】(6)A.若选择NaCl作指示剂,AgCl、AgSCN的颜色都是白色,无法判断滴定终点;

B. 若选用K2CrO4作指示剂,Ksp(Ag2CrO4)

 Ksp(AgSCN),滴入AgNO3先与SCN-形成沉淀,当SCN-沉淀完全,滴入一滴AgNO3溶液与K2CrO4产生砖红色沉淀,可判断滴定终点;

C. 若选用KI作指示剂,Ksp(AgI)

Ksp(AgSCN),AgSCN与AgI类型相同,更易形成AgI沉淀,无法判断滴定终点;

D. 若选用NaCN作指示剂,由于Ksp(AgCN)

Ksp(AgSCN),AgSCN与AgCN类型相同,更易形成AgCN沉淀,且AgCN、AgSCN的颜色都是白色,无法判断滴定终点;

综上所述,选用K2CrO4作为指示剂,答案选B。终点实验现象为:当滴入最后一滴标准液时,沉淀由白色变为砖红色,且半分钟内沉淀颜色不再改变。

 

14.毒重石的主要成分 BaCO3(含 Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备 BaCl2·2H2O 的流程如下:

 

利用间接酸碱滴定法可测定 Ba2+的含量,实验分两步进行。已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O    Ba2++CrO42-=BaCrO4↓

步骤Ⅰ:移取 xmL 一定浓度的 Na2CrO4 溶液与锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用 b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为 V0 mL。

步骤Ⅱ:移取 y mLBaCl2 溶液于锥形瓶中,加入 x mL 与步骤Ⅰ相同浓度的 Na2CrO4 溶液,待 Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为 V1 mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的_______(填“上方”或“下方”)。BaCl2 溶液的浓度为___________mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将_______(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。

【答案】上方    

    偏大    

【解析】(3)无论酸式还是碱式滴定管,“0”刻度位于滴定管的上方;步骤Ⅱ:待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol/L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL,则发生2CrO42−+2H+═Cr2O72−+H2O的盐酸的物质的量为:V1×10−3L×bmol/L,步骤Ⅰ:用bmol/L盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL,加入的总盐酸的物质的量:V0×10−3L×bmol/L,Ba2++CrO42−═BaCrO4↓,与Ba2+反应的CrO42−的物质的量为V0×10−3L×bmol/L−V1×10−3L×bmol/L=(V0−V1)×b×10−3mol,BaCl2溶液的体积为ymL,所以BaCl2溶液的浓度为:

;若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,则测得V1偏小,则Ba2+浓度测量值将偏大;故答案为:上方;
;偏大。

 

15.工业上以钒炉渣(主要含V2O3,还有少量SiO2、P2O5等杂质)为原料可以制备氧钒碱式碳酸铵晶体[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9·10H2O],其生产工艺流程如下。

 

称量a g产品于锥形瓶中,用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后,加入0.02mol·L-1KMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续滴加1%的NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量NaNO2,最后用c mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为b mL。(已知滴定反应为VO2++Fe2++2H+==VO2++Fe3++H2O)

①KMnO4溶液的作用是______________。

②粗产品中钒的质量分数表达式为________(以VO2计)。

③若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,会使测定结果_____(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

【答案】将VO2+氧化为VO2+    

    偏高    

【解析】①根据分析,KMnO4溶液的作用是将+4价的钒氧化为VO2+;

②根据钒元素的质量守恒,根据滴定反应为:VO2-+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,则钒元素的物质的量n=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=cmol/L×b×10-3L=cb×10-3mol,粗产品中钒的质量分数的表达式为

=

③若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,则还原能力降低,滴定时消耗的标准液体积偏高,根据滴定反应为:VO2-+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,可知会使测定结果偏高。

 

16.医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:

 

测定样品中Cl-含量的方法是:a.称取0.7500g样品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中;c.用0.05000mol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。

①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有:____________________。

②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为:____________________。

③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有:__________;___________。

【答案】酸式滴定管    99.9%    样品中存在少量的NaCl    少量CaCl2·2H2O 失水    

【解析】①滴定实验中,需润洗的仪器有滴定管、移液管,该实验是用 AgNO3溶液滴定待测液的,所以需要润洗的仪器一定有酸式滴定管,故答案为酸式滴定管;

② 根据关系式:CaCl2·2H2O ~ 2AgNO3

147              2

α×0.7500×25/250     0.05000×0.02039

解得:α=0.9991=99.9%,故答案为99.9%;

③根据反应:CaCl2·2H2O ~ 2Cl-~ 2AgNO3,若Cl-偏多,则滴定的结果就会偏高,所以样品中若混有含氯量高于CaCl2的NaCl或CaCl2·2H2O 晶体中的结晶水失去一部分都能使CaCl2·2H2O的质量分数偏高,故答案为样品中存在少量的NaCl;少量的CaCl2·2H2O失水。

 

17.

在玻璃工业中常用作澄清剂和脱色剂,工业上采用酸性高浓度含砷废水
主要以
形式存在
提取
的工艺流程如下:

 

已知

,含砷污染物允许排放标准为不大于
。若低浓度含砷废水
假设砷均以
形式存在
的浓度为
,则低浓度含砷废水中
的浓度为_________
,________
填“符合”或“不符合”
排放标准。

【答案】

    符合    

【解析】

的浓度为
,所以
,则低浓度含砷废水中
的浓度为:
×208g/mol×103mg/g =
,小于
,符合排放标准;

故答案为:

 ;符合。

 

18.钛矿工业中的酸性废水富含Ti、Fe等元素,其综合利用如图

已知:
易水解,只能存在于强酸性溶液中

 

为了控制

用量需要测定固体中
的含量。称1g固体样品,用30mL蒸馏水溶解并加入
溶液和
溶液,再用
标准溶液滴定到溶液刚好变成粉红色,停止滴定,消耗标准溶液V mL。反应中涉及的重要化学方程式有:

紫红
粉红

无色

的作用______。②样品中
的含量为______

【答案】消除

的颜色干扰    
    

【解析】

铁离子颜色呈黄色,干扰终点判断,而
黄色
无色
,消除了铁离子干扰,
故答案为:消除
的颜色干扰;
待测液消耗的高锰酸钾的物质的量为:

根据反应:
,硫酸亚铁的物质的量为:

所以样品中含有的
的质量为:

的质量分数为:

故答案为:

 

18.锰锌铁氧体是一种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的实验步骤如下:

 

①写出除锰(Mn2+)步骤中的离子方程式________。

②准确量取25.00 mL溶液A,掩蔽铁后,用二甲酚橙作指示剂,用0.0100mol/L的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Zn2+ (反应原理为Zn2+ + H2Y2- =ZnY 2- + 2H+),至滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数为________。

【答案】S2O82- + 2H2O +Mn2+ = 2SO42- + MnO2↓ + 4H+    16.20%    

【解析】⑸①除锰(Mn2+)步骤中(NH4)2S2O8与锰离子发生氧化还原反应,S2O82-被还原为硫酸根,锰离子被氧化为二氧化锰,得失电子守恒,元素守恒,该反应的离子方程式为S2O82- + 2H2O +Mn2+ = 2SO42- + MnO2↓ + 4H+;故答案为:S2O82- + 2H2O +Mn2+ = 2SO42- + MnO2↓ + 4H+。

②滴定终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL,EDTA的浓度为0.0100mol/L,物质的量为

,则锌离子的物质的量也是
,根据元素守恒,氧化锌的物质的量也是
,所以25.00 mL溶液A中含有ZnO的物质的量为
,则250mL溶液A中氧化锌的物质的量为
,所以1.0g样品中氧化锌的质量为分数为

故答案为:16.20%。

 

18.亚硝酸钠是重要的防腐剂,某化学兴趣小组设计如下流程制备NaNO2。

 

现采用下列方法测定NaNO2粗品中NaNO2的质量分数:

称取NaNO2粗品0.450 g于锥形瓶中,加水溶解,再向其中滴加0.1000 mol·L-1酸性KMnO4溶液,恰好完全反应时,消耗酸性KMnO4溶液24.00 mL。计算NaNO2粗品中NaNO2的质量分数(杂质不参与反应,请写出计算过程)。已知测定过程中发生反应的方程式为MnO4-+NO2-+H+—Mn2++NO3-+H2O(未配平),计算NaNO2粗品中NaNO2的质量分数(请写出计算过程)。________________

【答案】92.0%    

【解析】⑶已知测定过程中发生反应的方程式并配平:2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O

根据反应,2mol KMnO4消耗5mol NaNO2,现滴定过程中消耗KMnO4的物质的量为0.1000mol×0.024L=0.0024mol,则消耗NaNO2的物质的量为0.006mol,NaNO2的质量为0.006mol×69g/mol=0.414g,粗品中NaNO2的质量分数

=92%。

 

19.从某废催化剂(含ZnO、CuO、Fe2O3、石墨及MnO2等)中回收金属并制取活性氧化锌的工艺流程如下(已知:Zn及其氧化物、氢氧化物的性质与Al及其相应化合物性质类似):

 

测得“粗铜粉”中铜的质量分数的实验步骤如下:

I.准确称取粗铜粉mg,加入足量盐酸和H2O2溶液使其完全溶解。

Ⅱ.将溶液煮沸1~2min,除去过量的H2O2。

Ⅲ.滴入铁掩蔽剂排除Fe3+的干扰。然后加入稍过量的KI溶液(反应:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2),再加入几滴淀粉溶液作指示剂,用 c mol ·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)且半分钟内不变色,共消耗Na2S2O3标准溶液VmL。

①铜的质量分数为______________________。

②缺少步骤Ⅱ哙会使测得的铜的质量分数___________(填“偏大”、“偏小”、或“不变”)

【答案】6.4Vc/m%    偏大    

【解析】(4)测得“粗铜粉”中铜的质量分数的实验步骤如下:

I.准确称取粗铜粉mg,加入足量盐酸和H2O2溶液使其完全溶解。

Ⅱ.将溶液煮沸1~2min,除去过量的H2O2。

Ⅲ.滴入铁掩蔽剂排除Fe3+的干扰。然后加入稍过量的KI溶液(再加入几滴淀粉溶液作指示剂,用 c mol ·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失且半分钟内不变色,共消耗Na2S2O3标准溶液VmL。

①根据反应:2Cu2++4I-=2CuI↓+I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-可知关系2Cu2+~~I2~~~2S2O32-,铜的质量分数为

②缺少步骤Ⅱ,则被氧化的碘离子的量偏多,滴定时消耗的Na2S2O3标偏多,会使测得的铜的质量分数偏大。

 

20.氯化亚铜(CuC1)在化工、印染、电镀等行业应用广泛。CuCl微溶于水,不溶于醇和稀酸,可溶于Cl-浓度较大的溶液,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuC1的工艺过程如图。回答下列问题:

 

用K2Cr2O7溶液测定氯化亚铜样品纯度(假设杂质不参与反应),步骤如下:准确称取所制备的氯化亚铜样品10.00g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸配成100mL溶液,取溶液10.00mL用0.1000mol•LK2Cr2O7溶液进行滴定,反应中Cr2O72﹣被还原成Cr3+,相关数据记录如表所示:该样品中CuCl的质量分数___________________。

实验编号

1

2

3

消耗K2Cr2O7溶液的体积/mL

14.98

16.03

15.02

【答案】89.55%  

【解析】(4)氯化亚铜与氯化铁反应:Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-,加入K2Cr2O7溶液,发生6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,反应的关系是为6CuCl~6Fe2+~Cr2O72-,第二次试验误差较大,可舍去,消耗K2Cr2O7溶液的体积为15mL,

,n(CuCl)=9×10-2mol,则m(CuCl)=9×10-2mol×99.5g·mol-1=8.955g,则CuCl质量分数=
×100%=

89.55%;答案:89.55%;

 

21.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下:

 

取上述流程中得到的CeO2产品0.43g,加硫酸溶解后,用0.1mol•L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+,其它杂质均不反应),消耗20.00mL标准溶液。该产品中CeO2的质量分数为_____________。

【答案】80%    

【解析】

的物质的量为
,根据电子得失守恒可得关系式
,所以
的质量为
,产品中
的质量分数为:

 

22.高纯碳酸锰(MnCO3)广泛应用于电子行业,制造高性能磁性材料。工业利用含锰废水(主要含Mn2+、

、H+、Fe2+、Al3+、Cu2+)制备碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下:

 

(5)由 MnCO3可制得重要的催化剂MnO2,2MnCO3+O2=2MnO2+2CO2。现在空气中加热460.0g的MnCO3,得到332.0g产品,若产品中杂质只有MnO,则该产品MnO2的质量分数是___________。

【答案】78.6%    

【解析】(5)MnCO3受热分解为MnO,MnO部分氧化为MnO2,产品中杂质有MnO,460.0 gMnCO3的物质的量为:

=4mol,受热产生4molMnO,设产生MnO2物质的量为xmol,即有xmolMnO氧化,剩余MnO为(4-x)mol,产物的总质量为:(4-x)mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g,解得x=3,则MnO2的质量分数=
×100%=78.6%,故答案为:78.6%。

 

23.CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:

 

为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取2g的粗产品溶于水,配成100mL溶液,取出20mL置于锥形瓶,加入K2CrO4做指示剂( Ag2CrO4为砖红色沉淀),用0.2mol/L的AgNO3溶液滴定至终点,重复2-3次,平均消耗AgNO3标准溶液10.00mL。该粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数为___________。用K2CrO4做指示剂时,需要控制溶液pH值为6.5~10.5,试分析原因______________________。

【答案】59.5%    pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-); pH太大生成Ag(OH)沉淀 (或Ag2O沉淀)    

【解析】(3) 设纯CoCl2·6H2O的质量为x,1mol氯离子消耗1mol银离子,故1molCoCl2·6H2O消耗2AgNO3,根据CoCl2·6H2O和硝酸银的物质的量关系,

,解得:x=0.238g,原来溶液100ml,计算得到氯化钴的质量为20ml的液体,故要把20ml的溶液换算成100ml溶液,CoCl2·6H2O的纯度为
59.5% ,pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-), pH太大生成AgOH沉淀,所以需要控制溶液pH值为6.5~10.5。

 

24.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能处理剂,其生产工艺如图所示:

  

工业上常用“间接碘量法”测定高铁酸钾样品中高铁酸钾的含量,其方法是:用碱性的碘化钾溶液(pH为11~12)溶解3.96 g高铁酸钾样品,调节pH为1,避光放置40分钟至反应完全(高铁酸根离子全部被还原成铁离子),再调节pH为3~4(弱酸性)。以1.0 mol/L的硫代硫酸钠标准溶液为滴定剂进行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),当达到滴定终点时,用去硫代硫酸钠标准溶液15.00 mL,则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为______________。

【答案】25%    

【解析】用碱性的碘化钾溶液溶解高铁酸钾样品,调节pH为1,高铁酸根与碘离子发生氧化还原反应,高铁酸根离子全部被还原成铁离子,碘离子被氧化成碘,根据电子得失守恒有关系2FeO42-~3I2,再根据反应2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,得关系式2FeO42-~3I2~6Na2S2O3,所以高铁酸钾的质量为

×1.0mol/L×0.015L×198g/mol=0.99g,则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为
×100%=25%。

 

25.草酸合铁酸钾晶体Kx[Fe(C2O4)y]•3H2O是一种光敏材料(见光易分解),下面是一种制备草酸合铁酸钾晶体的实验流程:

 

补全测定草酸合铁酸钾产品中Fe3+含量的实验步骤[备选试剂:KMnO4溶液、锌粉、NaOH溶液]:

步骤1:准确称取所制备的草酸合铁酸钾晶体ag,配成250mL待测液;

步骤2:用移液管移取25.00mL待测液于锥形瓶中,加入稀H2SO4酸化,_____________,C2O42-转化为CO2被除去;

步骤3:向步骤2所得溶液中_____________加热至充分反应(溶液黄色刚好消失),过滤、洗涤、将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中。

步骤4:用cmol•L-1KMnO4标准溶液滴定步骤3所得溶液至终点,消耗vmLKMnO4标准溶液。该草酸合铁酸钾晶体产品中Fe3+的质量分数为__________________。

【答案】加入足量KMnO4溶液    加入稍过量的锌粉    

×100%    

【解析】步骤2: C2O42-转化为CO2发生氧化反应,所以需要加入足量的KMnO4溶液;

步骤3:把Fe3+还原为Fe2+,需要加入稍过量的锌粉。

步骤4:用cmol•L-1KMnO4标准溶液与步骤3生成的Fe2+反应,

设Fe2+的物质的量是x;

 

草酸合铁酸钾晶体产品中Fe3+的质量分数为

 
×100%。

 

26.利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可制多种化工试剂,以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程:

 

将5.49g草酸亚钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表所示:

温度范围/℃

固体质量/g

150~210

4.41

290~320

2.41

经测定,整个受热过程,只产生水蒸气和CO2气体,则290~320℃温度范围,剩余的固体物质化学式为_______。(已知:CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183 g/mol)

【答案】 Co3O4或者CoO·Co2O3    

【解析】计算晶体物质的量n=

=0.03 mol,失去结晶水应为0.06 mol,固体质量变化=0.06 mol×18 g/mol=1.08 g,图表数据可知,150~210固体质量变化△m=5.49 g-4.41 g=1.08 g,说明210℃失去结晶水得到CoC2O4,210~290℃过程中是CoC2O4发生的反应,210~290℃过程中产生的气体只有CO2,依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06 mol,质量=0.06 mol×44 g/mol=2.64 g,气体质量共计减小=4.41 g-2.41 g=2 g,说明不是分解反应,参加反应的还有氧气,则反应的氧气质量m(O2)=2.64 g-2 g=0.64 g,O2物质的量n(O2)=0.64 g÷32 g/mol=0.02 mol;n(CoC2O4):n(O2):n(CO2)=0.03:0.02:0.06=3:2:6,依据原子守恒配平书写反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2
Co3O4+6CO2,故反应产物化学式为Co3O4或者CoO•Co2O3。

 

 

 


 

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