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十三、化学与技术1(2013高考新课标全国卷)化学选修2:化学与技术草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂,用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如下: 回答下列问题:(1) CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为_、_。(2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作的滤液是_,滤渣是_;过滤操作的滤液是_和_,滤渣是_。(3)工艺过程中和的目的是_。(4)有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯,其中含有的杂质主要是_。(5)结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250 g溶于水,用0.050 0 molL1的酸性KMnO4溶液滴定,至浅粉红色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00 mL, 反应的离子方程式为_;列式计算该成品的纯度:_。解析:以工艺流程为载体分析各步转化的反应实质,反应产物判断,实验操作的目的,试剂选择的原则,滴定实验的计算应用。(1)依据反应物和生成物组成,结合质量守恒定律,配平书写化学方程式。CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠,反应的化学方程式为CONaOHHCOONa;甲酸钠加热脱氢生成草酸钠,需要2 mol甲酸钠去氢生成,反应的化学方程式为2HCOONa Na2C2O4H2。(2)依据流程图分析,草酸钠钙化是加入Ca(OH)2,反应生成草酸钙沉淀和氢氧化钠,过滤的目的是分离沉淀草酸钙和溶液氢氧化钠,滤液是NaOH溶液,滤渣是CaC2O4;过滤的目的是将过滤得到的CaC2O4用H2SO4酸化溶解,发生反应CaC2O4H2SO4=CaSO4H2C2O4,CaSO4微溶于水,SO浓度较大,沉淀转化生成CaSO4,过滤得到的滤液是H2C2O4溶液和过量的H2SO4溶液。(3)根据流程转化图分析可知,步骤把得到的NaOH溶液浓缩后循环利用制备甲酸钠;步骤是把滤液中过量的H2SO4分离出来循环利用,减小污染,降低成本。(4)甲酸钠脱氢后得到的是草酸钠,直接用硫酸酸化,发生反应Na2C2O4H2SO4=Na2SO4H2C2O4,溶液结晶过程中草酸晶体中会引入杂质Na2SO4。(5)草酸溶于水形成草酸溶液,用酸性KMnO4溶液滴定,发生氧化还原反应,草酸被氧化为CO2,KMnO4被还原为Mn2,依据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平反应的离子方程式为5C2O2MnO16H=2Mn28H2O10CO2,依据反应的定量关系:5H2C2O42MnO52 n(H2C2O4)0.015 L0.050 0 molL1n(H2C2O4)成品的纯度100%94.5%。答案:(1)CONaOHHCOONa2HCOONaNa2C2O4H2(2)NaOH溶液CaC2O4H2C2O4溶液H2SO4溶液CaSO4(3)分别循环利用氢氧化钠和硫酸(降低成本),减小污染(4)Na2SO4(5)5C2O2MnO16H=2Mn28H2O10CO2100%94.5%2(2013高考山东卷) 化学化学与技术废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下:(1)电解时废旧刀具做阳极,不锈钢做阴极,HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为_。(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是_。回收的洗涤液代替水配制电解液,目的是回收利用其中的_。(3)溶液的主要成分是_。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,原因是_。(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为_。解析:(1)HCl溶液为电解液,阴极上溶液中阳离子H发生还原反应,电极反应式为2H2eH2。(2)废旧刀具电解时,得到WC固体,阳极上Fe、Co发生氧化反应,生成Fe2、Co2,进入电解液。电解液中加入H2O2可将Fe2氧化成Fe3,通入NH3后析出Fe(OH)3沉淀,过滤所得滤饼的主要成分为Fe(OH)3。滤饼洗涤液中含有Co2,回收洗涤液的目的是回收利用Co2(或Co)。(3)加入(NH4)2C2O4溶液后发生反应:CoCl2(NH4)2C2O4=CoC2O42NH4Cl,溶液中主要含有NH4Cl,若CoC2O4洗涤不充分,加热过程中,NH4Cl发生分解产生NH3和HCl气体。(4)H2与Co2O3发生氧化还原反应,生成Co和H2O,反应的化学方程式为3H2Co2O3=2Co3H2O。答案:(1)2H2eH2(2)Fe(OH)3Co2(或Co)(3)NH4Cl焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl(4)3H2Co2O3=2Co3H2O3(2013高考浙江自选模块)化学与技术电石浆是氯碱工业中的一种废弃物,其大致组成如下表所示:用电石浆可生产无水CaCl2,某化工厂设计了以下工艺流程:已知氯化钙晶体的化学式是CaCl26H2O;H2S是一种酸性气体,且具有还原性。(1)反应器中加入的酸应选用_。(2)脱色槽中应加入的物质X是_;设备A的作用是_;设备B的名称为_;设备C的作用是_。(3)为了满足环保要求,需将废气H2S通入吸收池,下列物质中最适合作为吸收剂的是_。A水B浓硫酸C石灰乳D硝酸(4)将设备B中产生的母液重新引入反应器的目的是_。解析:分析电石浆中所含成分的性质,结合工艺流程图进行分析、解决问题。(1)该工艺的目的是用电石浆生产无水CaCl2,为防止引入杂质阴离子,可向电石浆中加入盐酸,溶解其中的CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaS等物质。(2)沉降池中加入石灰乳,可将Al3、Fe3、Mg2沉淀。脱色槽的作用是对过滤器中所得滤液进行脱色,可选用吸附性能较强的活性炭。滤液在设备A中进行蒸发浓缩,在结晶池中降温结晶,然后在设备B中进行过滤,得到氯化钙晶体,最后在设备C中脱水干燥,得到无水CaCl2。(3)H2S气体在水中的溶解度不大,与浓硫酸反应易产生污染性气体SO2,与硝酸反应易产生污染性气体NO2或NO,这些物质都不能作为H2S的吸收剂。H2S气体被石灰乳吸收,且石灰乳的价格较低。(4)设备B中的母液含有CaCl2等物质,对母液进行回收利用,可以提高经济效益,同时降低废弃物的排放量,有助于保护环境。答案:(1)盐酸(2)活性炭蒸发浓缩达滤器脱水干燥(3)C(4)对母液回收利用,降低废弃物排放量,提高经济效益C29C91AFE4CED1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFEDD1B6C87D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AF95AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795A1AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFC91FE4CED1D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6CD1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AF8795AD9C91FE4CED1D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C87D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AF5D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFAD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFB6C8795AD29C91AFB6C8795AD29C91AFD1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFFE4CED1B6C8795AD29C91AFC8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFD1B6C8795AD9C91AFED1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8D1B6C8795AD9C91AFE4CED1D91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFC91FE4CED1D1B6C871AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFC91FE4CED1D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6CD1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AF8795AD9C91FE4CED1D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C87D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AF5D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795AD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFAD9C91FE4CED1B6C8795AD29C91AFB6C8795AD29C91AFB6C8795AD29C91AFD1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6D1B6C8795AD9C91AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8791AFE4CED1B6C8795AD91AFE4CED1B6C8795A
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