高中化学常见气体制备原理及装置选择简答题

制备多晶硅（硅单质的一种）的副产物以SiCl₄为主，其对环境污染很大，遇水强烈水解，放出大量热量。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成份为BaCO₃，含有钙、铁、镁等离子）制备BaCl₂·2H₂O，流程为：

已知常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4和12.4；
（1）①SiCl₄水解控制在40℃以下的原因是                                   。
②已知：SiCl₄(s)+H₂(g)=SiHCl₃(s)+HCl(g) ΔH₁=47 kJ/mol
SiHCl₃(s)+H₂(g)=Si(s)+3HCl(g)  ΔH₂=189 kJ/mol
则SiCl₄被H₂还原制备硅的热化学方程式                             。
（2）加钡矿粉时生成BaCl₂的离子反应方程式                               。
（3）过滤②的滤渣A的成分化学式为       ；接着往滤液中加20% NaOH调节pH=12.5，控制温度70℃时，滤渣B的主要成分的化学式          ，控制温度70℃的目的        。
（4）滤液③经                、过滤等操作，再经真空干燥后得到BaCl₂·2H₂O。

烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等）制备碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)_x(OH)_6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

（1）酸浸时反应的化学方程式为                 ；滤渣Ⅰ的主要成分为     （填化学式）。
（2）加CaCO₃调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al₂(SO₄)₃转化为Al₂(SO₄)_x(OH)_6—2x。滤渣Ⅱ的主要成分为      （填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因
是                     （用离子方程式表示）。
（3）上述流程中经完全热分解放出的SO₂量总是小于吸收的SO₂量，其主要原因是       ；与吸收SO₂前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

(NH₄)₂Fe(SO₄)₂俗称莫尔盐，其常见的制备工艺流程如下：

（1）已知流程中铁粉制备反应如下：
4 H₂O(g) +3Fe(s)Fe₃O₄(s)十4H₂(g) △H ="a" kJ /mol
Fe₃O₄(s) =" 3" Fe(s)+ 2O₂(g) △H ="b" kJ/mol
则光解气态水制备H₂的热化学方程式为             。
（2）步骤I中加水发生如下反应，请完善该反应：    +2H₂O 2H⁺+ H₂TiO₃ ↓；
该步骤加入铁粉的作用是①            ；②            。
（3）步骤Ⅳ生成(NH₄)₂Fe(SO₄)₂，其化学反应方程式为               ；
写出(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液中各离子溶度由大到小的顺序：
（4）已知在潮湿空气中Fe(OH)₂比FeCl₂更易被氧化。据此分析(NH₄)₂Fe(SO₄)₂比FeSO₄稳定的原因是                       。
（5）室温时Fe(OH)₃的悬浊液中存在Fe(OH)₃(s)Fe³⁺(aq)+3OH^-(aq) Ksp[Fe(OH)₃] =8ⅹ10^-32若此悬浊液中 c(Fe³⁺)="0.08" mol·L^-1则溶液的pH等于                   。

(16分)用芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）制备纯碱、铵明矾[NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O]的生产工艺流程图如下所示：

（1）溶液C中的溶质主要是                     。
（2）铵明矾的溶液呈         性，铵明矾可用于净水，用离子方程式说明原理                    。
（3）过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，主要原因是                                  。
（4）运用化学平衡原理解释Na₂SO₄溶液稍过量的原因
（5）滤液E中溶质离子为
（6）写出工艺流程中焙烧的反应方程式

用辉铜矿(主要成分为Cu₂S，含少量Fe₂O₃、SiO₂等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

（1）下列措施是为加快浸取速率，无法达到目的的是__ __

A．延长浸取时间	B．将辉铜矿粉碎
C．充分搅拌	D．适当增加硫酸浓度

（2）浸取反应中氧化剂的化学式为      ；滤渣Ⅰ的成分为MnO₂、S和   （写化学式）；
（3）研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是                   。
（4）“除铁”的方法是通过调节溶液PH，使Fe³⁺水解转化为Fe（OH）_3，加入的试剂A可以是_____(化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法                                   。
（5）“沉锰”（除Mn²⁺）过程中反应的离子方程式____________  ____       _______  ___。
（6）滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是    （写化学式）。

按要求完成下列问题：
（1）系统命名法为____________________ ,
（2）4―甲基―1―戊烯的键线式为  __________________________ ,
（3）写出乙醛与新制氢氧化铜反应化学方程式 ____________________________________,
（4）下列有关实验的说法不正确的是_____________。

A．制乙烯时，温度计应插入反应混合液中

B．检验C2H5Cl中氯元素时，将C2H5Cl和NaOH水溶液混合加热，然后用稀硫酸酸化，再加入AgNO3溶液

C．做过银镜反应的试管用氨水洗涤，做过苯酚的试管用酒精洗涤

D．将一定量CuSO4和NaOH溶液混合后加入甲醛溶液，加热未产生砖红色沉淀，原因可能是NaOH量太少

某煤渣主要含有Al₂O₃、SiO₂，可制备碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)₃·2Al(OH)₃]溶液，用于烟气脱硫，减少SO₂的排放，其制备流程：

已知：25℃，K_sp（CaCO₃）＝2.8×10^－9， K_sp（CaSO₄）＝9.1×10^－6。
（1）操作①的名称          。
（2）酸浸时反应的离子方程式为                 ；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可采取的措施____________________，___________________（写2条）。
（3）固体2的化学式是         ，试分析固体2生成的主要原因（用离子方程式结合文字简要说明）                                                         。
（4）碱式硫酸铝溶液吸收SO₂生成Al₂(SO₄)₃·Al₂(SO₃)₃，再向该溶液通入足量空气，生成一种硫酸盐，用于制备碱式硫酸铝溶液的循环使用，试写出有关反应的化学方程式：          ，          。

（原创）三聚氰胺（化学式：C₃N₆H₆）是一种重要有机化工原料。下图是我国科技工作者研制的以尿素为原料生产三聚氰胺的工艺——“常压气相一步法联产纯碱新技术”：

已知：以尿素为原料生产三聚氰胺的原理是：6 CO(NH₂)₂C₃N₆H₆ +6 NH₃+3CO₂
请回答：
（1）尿素的结构式为          
（2）已知：产品1是本工艺的主产品，产品2是副产品，X为循环使用的物质，产品3为纯碱。写出各主要成份的化学式：产品1          产品2           X
（3）联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为：          
（4）为了使母液中析出更多的产品2 ，常用的方法是          

A．加入固体NaCl	B．加入固体NaHCO3
C．通入CO2气体	D．通入NH3

（5）若生产过程中有4%的尿素损耗，每吨尿素理论上可得副产品纯碱       吨（精确到0．001）

硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化。
Ⅱ．SnCl₂易水解生成碱式氯化亚锡, Sn相对原子质量为119
回答下列问题：
（1）锡原子的核电荷数为50，锡元素在周期表中的位置是       。
（2）操作Ⅰ是       。
（3）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因      。
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH ②       。
（5）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式是       。
（6）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是       。
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn + 2HCl===SnCl₂ + H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：
6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl ===6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ +7H₂O
取1.226 g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100 mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.0ml。锡粉中锡的质量分数是        。

由钛铁矿（主要成分是TiO₂、少量FeO和Fe₂O₃）制备TiCl₄、绿矾等产品的一种综合工艺流程图如下：

【提示】TiO²⁺的水解平衡TiO²⁺+（n+1）H₂O TiO₂．n H₂O+2H⁺
回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的离子方程式是                                         。
（2）已知：TiO₂（s）+2Cl₂(g）=TiCl₄(l）+O₂(g）      ΔH =+140 kJ·mol^－1
2C(s）+O₂(g）=2CO(g）           ΔH =-221kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄和CO气体的热化学方程式：          。
（3）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生。
A：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
B：2 TiO²⁺(无色） +Fe+4H⁺＝2Ti³⁺(紫色）+ Fe²⁺+2H₂O
C：Ti³⁺(紫色）+ Fe³⁺+H₂O＝TiO²⁺(无色） +Fe²⁺+2H⁺
I．结合信息判断Fe³⁺、TiO²⁺、 H⁺氧化性强弱：     >        >       
II．加入铁屑的作用是                                                       。
（4）往②中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，析出水合二氧化钛沉淀。
请用化学平衡理论分析通入高温水蒸气的作用：                                  。
（5）依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是            （只要求写出一项）。
（6）绿矾（摩尔质量为278g/mol）可用于生产红色颜料（Fe₂O₃），556akg绿矾，理论上可生产红色颜料___mol。

I．下列说法中正确的是_________。
A．制作航天服的聚脂纤维是新型无机非金属材料
B．肥皂可以用来去油污
C．金属的腐蚀属于物理变化
D．煤的气化属于化学变化
II．如图是找国科技工作者研制的以尿素为原料生产三聚氰胺(C₃N₆H₆)的工艺——“常压气相一步法联产纯玻新技术”:

已知：①尿素的熔点是132．7℃ ，常压下超过160℃即可分解；②三聚氰胺的熔点是354℃，加热易升华，微溶于水。
请回答下列问题：
（1）以尿素为原料生产三聚氮胺的原理：____CO(NH₂)₂______C₃N₆H₆+___NH₃↑+__CO₂↑
(配平化学方程式，在横线上填上相应物质的化学计量数)，在实验室使尿素熔化的容器的名称为________。
（2）写出下列物质中主要成分的化学式：产品2_____、X_____ 。
（3）联氨系统沉淀池中发生反应的化学方程式为____________。
（4）为了使母液中析出更多的产品2，常用的方法是________。
A．加人NaOH固体      B．加入NaHCO₃固体      C．通人CO₂         D．通入NH₃

锂被誉为“金属味精”，以 LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以 β-锂辉矿(主要成分为 LiAlSi₂O₆，还含有 FeO、MgO、CaO 等杂质)为原料来制 取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的 pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2．7	3．7	9．6
完全沉淀pH	3．7	4．7	11

 
②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1．539	1．406	1．329	1．181	0．866	0．728

 请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示  LiAlSi₂O₆的组成                         
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是                                   
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀 A 的离子方程式                          
（4）反应Ⅳ生成 Li₂CO₃ 沉淀，写出在实验室中得到 Li₂CO₃沉淀的操作名称           ， 洗涤所得 Li₂CO₃  沉淀要使用              ( 选填“热水”或“冷水”) ，你选择的理由是        
（5 ）电解熔融氯化锂生产 锂时，阳极产生的氯气中 会混有少量氧气，原因是       

硼氢化钠（）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO₂为主要原料制备，其流程如下：

已知：常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）。
（1）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是，原料中的金属钠通常保存在中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有，，玻璃片和小刀等。
（2）请配平第①步反应的化学方程式：
+□+□+□==□+□

（3）第②步分离采用的方法是；第③步分离（）并回收溶剂，采用的方法是。
（4）与水反应生成和氢气，在25℃，101下，已知每消耗3.8克放热21.6，该反应的热化学方程式是。

硝酸铝[Al(NO₃)₃]是一种常用媒染剂。工业上用铝灰（主要含Al、Al₂O₃、Fe₂O₃等）制取硝酸铝晶体[Al(NO₃)₃·9H₂O]的流程如下：

（1）写出反应Ⅰ的离子方程式：     （任写一个）。
（2）若在实验室中完成反应Ⅱ，为避免铝的损失，需要解决的问题是     ，可采取的措施为     。
（3）上述流程中采用减压蒸发，并控制反应Ⅲ中加入的稀硝酸稍过量，其目的是     。
（4）温度高于200℃时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体（其体积比为4:1），该反应的化学方程式是     。
（5）若用下图所示实验装置制取Al(NO₃)₃，通入水蒸气的作用是     。

用磷灰石制磷肥的副产品六氟硅酸钠(Na₂SiF₆)可制冰晶石(Na₃AlF₆)，冰晶石是电解铝的助熔剂,可降低氧化铝的熔点。下图是工业制铝的流程图：

（1）工业上从铝土矿制备较高纯度Al₂O₃的主要工艺流程需__________个环节，第一步反应的方程式______________________________________________________________
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是________溶液，滤渣是________    。
（3）分解脱硅和合成冰晶石化学反应方程式分别为：_________________、____________________。
（4）工艺过程中③和④的目的是_____________________，碳酸钠和二氧化碳是否够用               。
（5）电解Al₂O₃制Al时，I=200kA，一天制Al 1．430 t，电解效率是多少？