微主题热练17　化学工艺流程——陌生图像分析（含解析）-2024年高考化学二轮复习

这是一份微主题热练17　化学工艺流程——陌生图像分析（含解析）-2024年高考化学二轮复习，共10页。试卷主要包含了 含NO烟气需要处理后才能排放等内容，欢迎下载使用。

1. (1)(2023·苏锡常镇一调)C2＋的萃取率随pH的变化如图1所示。已知：萃取时发生的反应为C2＋＋n(HA)2CA2·(n－1)(HA)2＋2H＋。 C2＋萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是______________________________________
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图1
(2)“酸浸”实验中，镁的浸出率结果如图2所示。可知，当镁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为________________。
图2
(3)酸浸时，若使钛的浸取率η达到90%，则根据如图3所示判断工业上应采取的适宜条件：酸浓度和液固比的取值分别约为________、________。
图3
(4)图4为黄铁矿的质量分数对锰浸出率的影响，若使锰浸出率达到85%，根据图中信息，黄铁矿的质量分数应保持在________%左右。
图4
2. (2023·苏州期末)以Fe(NO3)3作为铁源制备高铁酸钾(K2FeO4)，可用于去除水体中的As(Ⅲ)。已知：K2FeO4微溶于水，在酸性或中性溶液中迅速氧化H2O产生O2，在碱性溶液中较稳定；在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解。某水样中As元素主要以As(Ⅲ)存在，As(Ⅲ)可被K2FeO4氧化为As(Ⅴ)，再通过Fe(Ⅲ)吸附去除。
(1)K2FeO4对水中As元素的去除率随pH变化如图1所示。当pH大于7时，As去除率迅速下降的原因是___________________________________________
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(2)FeCl3也能去除水中As。pH＝6.5时，加入FeCl3或K2FeO4后水中铁浓度对As去除率的影响如图2所示，铁浓度相同，使用K2FeO4时As去除率比使用FeCl3时高的原因是___________________________________________________
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3. (2023·苏北四市一调)工业上还可用碳还原法制备高纯硫酸锶。将天青石精矿(主要含SrSO4)和煤粉按照一定质量比在回转窑中煅烧，生成SrS，再处理得高纯SrSO4。
(1)煅烧温度对SrSO4转化率的影响如图1所示，最佳煅烧温度为______________。
(2)天青石精矿和煤粉质量比对SrSO4转化率的影响如图2所示。天青石精矿和煤粉质量比增大至5.5∶1后，SrSO4转化率下降的可能原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
4. (2023·徐州考前打靶)钪(Sc)广泛应用于航空航天、超导、核能等领域。从钛白水解工业废酸(含Sc3＋、TiO2＋、Mn2＋、H＋、SOeq \\al(2－,4)等离子)中提取Sc2O3的一种工艺流程如下：
(1)钪的萃取率(E%)与eq \f(O,A)值[萃取剂体积(O)和废酸液体积(A)之比]的关系如图1所示。采用一次萃取时，应选择最合适的eq \f(O,A)值为________。
(2)“沉钪”时得到Sc2(C2O4)3·6H2O沉淀。“沉钪”时测得相同时间钪的沉淀率随温度的变化如图2所示，随温度升高钪的沉淀率先升高后降低的可能原因是_________________________________________________________________
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5. 一种固定烟气中CO2的工艺流程如下：
(1)“反应Ⅱ”中，溶液的pH和导电能力随时间的变化如图1所示，导电能力初始时快速降低，后来逐渐上升的原因是______________________________
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图1
(2)CaCO3可用于调节废水的pH，以除去其中的Fe3＋，溶液pH对除铁效率影响如图2所示。除铁时pH稍大会生成Fe(OH)3胶体，显著降低除铁效率，其原因是________________________________________________________________
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图2
6. 去除烟气中的氮氧化物(NO、NO2)是当前环境保护研究的热点课题。工业上用金属络合物来吸附氮的氧化物是当今烟气处理的重要研究课题。铁元素与EDTA络合物中，只有亚铁络合物[Fe(Ⅱ)EDTA]能吸附氮氧化物，相同条件下氮氧化物的去除率与烟气中的氧气含量的变化如图所示。
(1)无氧烟气的氮氧化物去除率低于2%的含氧烟气的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)8%的含氧烟气的氮氧化物去除率低于2%的含氧烟气的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
7. Na2FeO4可通过Fe3＋与NaClO在碱性溶液中反应制备。Na2FeO4和NaClO均可用于氧化去除高氯(含高浓度Cl－)废水中的有机物。用NaClO处理高氯废水中的有机物时，研究了“NaClO”和“Fe3＋＋NaClO”两种体系对高氯废水中有机物的氧化率(废水中被氧化有机物的量占废水中有机物总量的百分率)。
(1)当废水pH<6时，仅使用NaClO处理高氯废水，有机物的氧化率较低，其原因是_____________________________________________________________
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(2)当n(NaClO)相同时，使用“NaClO”与“Fe3＋＋NaClO”处理高氯废水，废水中有机物的氧化率随废水pH的变化如图所示。与“NaClO”体系相比，“Fe3＋＋NaClO”体系中有机物氧化率随着废水pH升高显著增大的可能原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
8. NaClO除去水中氨氮的反应过程如下：
NaClO＋H2ONaOH＋HClO、
NH3＋HClO===NH2Cl＋H2O、
2NH2Cl＋HClO===N2↑＋3HCl＋H2O。
已知：NH3比NHeq \\al(＋,4)更易被氧化。
(1)控制溶液的pH＝7，测得反应相同时间，溶液中的氨氮、总氮(所有含氮微粒)的去除率随初始eq \f(mNaClO,mNH3)的比例如图1所示。当eq \f(mNaClO,mNH3)>7.6，随eq \f(mNaClO,mNH3)的增大，氨氮去除率始终接近100%，而总氮去除率逐渐降低的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
图1
(2)NaClO与NH3恰好完全反应时，eq \f(nNaClO,nNH3)的理论值是1.5。 控制溶液的pH＝7，测得反应相同时间，溶液中余氯含量与投入eq \f(nNaClO,nNH3)的比值关系如图2所示。水中的余氯的计算方法是向水中加入足量KI，生成的I2的物质的量看成是水中Cl2的物质的量。当eq \f(nNaClO,nNH3)＝1时，溶液中余氯含量较大的原因是_________________________________________________________________。
图2
9. 含NO烟气需要处理后才能排放。湿法氧化法处理含NO烟气。酸性条件下，用NaClO2作氧化剂将NO氧化为NOeq \\al(－,3)，并放出热量(2H2O＋3ClOeq \\al(－,2)＋4NO===4NOeq \\al(－,3)＋3Cl－＋4H＋)。向NaClO2溶液中加入Fe3＋，会发生反应Fe3＋＋ClOeq \\al(－,2)===Fe2＋＋ClO2↑。控制其他条件相同，分别以NaClO2溶液和含少量Fe3＋的NaClO2溶液为吸收剂，测得相同时间内，NO的氧化率随起始NaClO2溶液浓度的变化如图1所示。
图1
(1)NO的氧化率随起始NaClO2溶液浓度的增大而增大的原因是__________________________________________________________________。
(2)起始NaClO2溶液的浓度相同时，含Fe3＋的NaClO2溶液作为吸收剂，NO的氧化率更高，原因是________________________________________。
(3)以NaClO2溶液为吸收剂，NO的氧化率随温度的变化情况如图2所示。温度超过60 ℃后，NO氧化率下降，试解释其原因：________________________
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图2
专题四 化学工艺流程 化学实验及计算
微主题热练17 化学工艺流程——陌生图像分析
1. (1)当pH<6.5时，随着pH升高，溶液中c(H＋)减小，平衡向正反应方向移动，更多的C2＋与萃取剂反应，当pH>6.5时，随着pH升高，溶液中c(OH－)增大，C2＋与OH－形成C(OH)2沉淀 (2)100 ℃、3 h左右 (3)40% 6 (4)40
2. (1)碱性条件下，K2FeO4氧化As(Ⅲ)的速率减慢；溶液中用于吸附的Fe(Ⅲ)的量减少 (2)K2FeO4将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易被吸附去除
【解析】 (1)碱性条件下，高铁酸钾的氧化性减弱，氧化As(Ⅲ)的速率减慢，导致溶液中用于吸附的Fe(Ⅲ)的量减少，故当pH大于7时，As去除率迅速下降。(2)由题给信息可知，高铁酸钾将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，所带电荷数增多，As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除，故铁浓度相同，使用K2FeO4时，As去除率比使用FeCl3时高。
3. (1)1 200 ℃ (2)若煤粉量过少，还原剂不足，SrSO4不能被完全还原成SrS(或煤粉量过少，还原剂不足，回转窑中氧气能将部分SrS氧化为SrSO4，使硫酸锶转化率下降)
【解析】 (1)由图1可知，随着温度的升高，硫酸锶的转化率升高，1 200 ℃以后硫酸锶转化率没有明显变化，故选择1 200 ℃。(2)天青石精矿和煤粉质量比增大至5.5∶1后，煤粉的量不足，不能使硫酸锶充分被还原，或生成的SrS又被回转窑中的O2重新氧化为SrSO4，从而导致SrSO4转化率下降。
4. (1)1∶4 (2)温度低于80 ℃时，随温度升高，沉淀反应速率加快，钪的沉淀率上升(或随温度升高，草酸电离程度增大，草酸根离子浓度增大，钪的沉淀率上升)；温度高于80 ℃时，随着温度的升高，草酸钪的溶解度增大，致使钪的沉淀率下降
【解析】 (1)由图1可知，eq \f(O,A)值为1∶4时，E%比较高，当大于1∶4(如1∶2)时，处理的废酸液体积太小，当小于1∶4(如1∶6或1∶8)时，E%太低。(2)由图2可知，温度低于80 ℃时，随着温度的升高，沉淀反应速率加快，钪的沉淀率上升；温度高于80 ℃时，随着温度的升高，草酸钪的溶解度增大，导致钪的沉淀率下降。
5. (1)初始时导电能力快速降低，是由于NHeq \\al(＋,4)、COeq \\al(2－,3)(或HCOeq \\al(－,3))等离子浓度因反应快速降低所致，后来由于氨水的电离及过量Ca(OH)2的电离导致离子浓度增大，导电能力逐渐上升
(2)Fe(OH)3胶粒小不易过滤；Fe(OH)3胶粒吸附离子带相同电荷相互排斥，导致沉淀速率慢
【解析】 (1)反应Ⅰ后的溶液中主要含有NHeq \\al(＋,4)和COeq \\al(2－,3)，加入石灰乳时生成CaCO3沉淀和弱电解质NH3·H2O，故初始时溶液中的NHeq \\al(＋,4)、COeq \\al(2－,3)浓度因反应快速降低而导致导电能力快速下降；后来加入过量的 Ca(OH)2，由于生成氨水的电离及过量Ca(OH)2的电离导致离子浓度增大，导电能力逐渐上升。(2)由于pH稍大会生成 Fe(OH)3 胶体，而Fe(OH)3胶粒小不易过滤，Fe(OH)3胶粒吸附离子带相同电荷相互排斥，导致沉淀速率慢等，从而使得除铁效率较低。
6. (1)烟气中少量的氧气能将NO氧化成NO2，NO2在水中的溶解度大于NO(NO2更易被吸附)，所以氮氧化物去除率高 (2)烟气中过量的氧气能将Fe2＋氧化成Fe3＋，Fe3＋的EDTA络合物不能吸附氮氧化物，所以氮氧化物去除率低
7. (1)酸性条件下，ClO－与Cl－反应生成Cl2逸出
(2)随着废水pH的增大，Fe3＋与ClO－反应生成的FeOeq \\al(2－,4)浓度增大，FeOeq \\al(2－,4)氧化废水中有机物的反应速率更大
【解析】 (1)酸性条件下，加入的ClO－与高氯废水中的Cl－反应生成Cl2而导致用于氧化有机物的NaClO的减少，从而导致有机物的氧化率较低。(2)随着废水pH的增大，Fe3＋与ClO－反应生成的FeOeq \\al(2－,4)浓度增大，FeOeq \\al(2－,4)氧化废水中有机物的反应速率更大。
8. (1)部分氮元素被氧化为氮的含氧酸盐，仍然留在水溶液中 (2)NH2Cl具有氧化性，能将KI氧化为I2
【解析】 (1)随eq \f(mNaClO,mNH3)的增大，部分氮元素被氧化为氮的含氧酸盐，仍然留在水溶液中，氨氮去除率始终接近100%，而总氮去除率逐渐降低。(2)当eq \f(nNaClO,nNH3)＝1时反应生成NH2Cl，NH2Cl具有氧化性，能将KI氧化为I2，溶液中消耗氯气的量减少，余氯含量较大。
9. (1)NaClO2溶液浓度越大，NaClO2氧化NO速率越大，NO氧化率增大
(2)Fe3＋会与ClOeq \\al(－,2)反应生成ClO2，ClO2与NO反应更快
(3)ClOeq \\al(－,2)或ClO2与NO反应为放热反应，温度过高不利于脱硝平衡正向进行；温度过高，NO在吸收液中的溶解度降低
【解析】 (1)NaClO2氧化NO速率与NaClO2溶液浓度有关，NaClO2浓度越大，化学反应速率越大，NO氧化率增大。(2)Fe3＋会与ClOeq \\al(－,2)反应生成ClO2，ClO2与NO反应更快，从而导致NO的氧化率更高。(3)温度越高，NO的氧化率降低，说明氧化NO的反应为放热反应，温度过高不利于脱硝平衡正向进行；由于NO在溶液中先溶解后被氧化，而温度过高时，NO在吸收液中的溶解度降低，故也导致NO的氧化率降低。