1、一、设计一座硫酸厂,二、陶瓷的烧制,三、金属的冶炼和金属材料的保护,专题2,专题1,专题1 硫酸工业中连续多步反应的计算 接触法制硫酸时涉及三个连续反应,所以在关于工业制硫酸的计算性题目中往往涉及这几步连续反应的计算。而对于连续多步反应的计算通常使用关系式法,这样就避免了对中间产物的繁琐计算,节约了时间。 关系式法解题需要找准关系式,找关系式的一般方法是根据涉及的连续多步反应的化学方程式,依照元素质量守恒的原则找出连续多步反应中元素的转化关系,如在用硫铁矿制硫酸时,根据转化过程中硫元素守恒的原则可以找到这样的关系式: FeS22SO22SO32H2SO4; 或SSO2SO3H2SO4。 在硫酸
2、工业制硫酸的有关计算中通常就利用以上两关系式解题。,专题2,专题1,另外,在有关计算中往往还涉及物质的转化率和损失率的问题,这在连续多步反应的有关计算中也是一个难点问题。对于这一类的问题,需要我们掌握这样几个原则: 1.一种化合物中,一种元素的转化率等于该化合物的转化率,例如在FeS2向SO2转化的过程中,若硫元素的转化率为99%,则FeS2的转化率也为99%。 2.在一种组成固定的混合物中,一种组分的转化率等于该混合物的转化率,例如在含FeS2 30%的黄铁矿向SO2转化的过程中,若FeS2的转化率为85%,则该黄铁矿的转化率也为85%。 3.在同一个化学反应或多个相关联的化学反应中,具有个
3、别元素质量守恒关系的反应物和生成物,反应物的转化率等于生成物的产率,例如在FeS2向SO2转化的过程中,FeS2的转化率必等于SO2的产率,在FeS2向H2SO4转化的过程中,FeS2的转化率等于H2SO4的产率。,专题2,专题1,【例1】 黄铁矿主要成分为FeS2,某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时,取0.100 0 g样品在空气中充分灼烧,将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用浓度为0.020 00 molL-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。 (导学号52710065),(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)
4、。 (2)若灼烧6 g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量,产生的SO3与水全部化合生成H2SO4,放出13.03 kJ热量,写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式 。 (3)煅烧10 t上述黄铁矿,理论上产生SO2的体积(标准状况)为 L,制得98%的硫酸质量为 t,SO2全部转化为H2SO4时放出的热量是 kJ。,解析：(1)据元素守恒及物质反应时物质的量关系可得 3FeS26SO212Fe2+3 2,专题2,专题1,专题2,专题1,根据盖斯定律并由(2)中信息可知,0.1 mol SO2全部转化为H2SO4放出的热量是13.03 kJ+9.83 kJ=
5、22.86 kJ,则1.5105 mol SO2应放出的热量是101.510522.86 kJ3.43107 kJ。,专题2,专题1,答案：(1)90.00% (2)SO3(g)+H2O(l) H2SO4(l) H=-130.3 kJmol-1 (3)3.36106 15 3.43107,专题1,专题2,专题2 电解的应用、金属的腐蚀快慢 1.电解精炼如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯。电解质溶液:含Cu2+的盐溶液(如CuSO4溶液)。 电解过程中,活泼性比Cu弱的Ag不放电,形成阳极泥(可从阳极泥中提纯Ag),电解质溶液中c(Cu2+)会不断减小,应定期更换电解质溶液。,专题1,专题2,
6、2.电镀(如铁件镀锌)。 电镀液:含Zn2+的盐溶液(如ZnCl2溶液)。电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液中必须含有镀层金属离子。 3.金属腐蚀的快慢判断。 (1)同种金属作电解池阳极的腐蚀速率金属作原电池负极的腐蚀速率金属不加保护时的腐蚀速率用原电池原理保护时的腐蚀速率用电解原理保护时的腐蚀速率。 (2)同种金属强电解质溶液中腐蚀的速率弱电解质溶液中腐蚀的速率非电解质溶液中腐蚀的速率。,专题1,专题2,【例2】 如下图所示,各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )A.4213 B.2134 C.4231 D.3241,专题1,专题2,解析：金
7、属的腐蚀,从本质上讲也是组成化学电池发生氧化还原反应的结果。在原电池中,活泼金属为负极,该金属被氧化,不活泼金属便被保护起来,其被腐蚀的速率大大减小,所以装置3中的铁被腐蚀的速率比1中的慢,反之,当铁与比它不活泼的金属,如Sn、Cu等连接起来,则被腐蚀的速率增大,所以容器2中的铁比容器1中的铁被腐蚀的速率慢。容器4是一个电解池,在这里Fe是阳极,不断地以Fe2+的形式进入溶液中,从而加速了铁的腐蚀。在上述四种容器中,容器4中铁的腐蚀速率是最快的。综上分析,铁被腐蚀的快慢顺序为4213。 答案：A,1,2,3,4,5,6,1.下列叙述错误的是( ) A.高温下铝粉和二氧化锰粉末的混合物能发生铝热
8、反应 B.高温下铝粉和氧化镁粉末的混合物能发生铝热反应 C.镁能在二氧化碳气体中燃烧置换出碳 D.惰性电极电解氯化镁溶液能生成Mg(OH)2、H2和Cl2 答案：B,1,2,3,4,5,6,2.下列有关金属的说法中,正确的是( ) 在人类对金属材料的使用过程中,性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用 纯铁比生铁抗腐蚀性更强 单质铝在空气中比较耐腐蚀,所以铝是不活泼金属 正常人体缺钙会引起骨质疏松症,缺铁会引起贫血等疾病 青铜、不锈钢、硬铝都是合金 可通过焰色反应区分钾元素和钠元素 A. B. C. D. 答案：A,1,2,3,4,5,6,3.把1 g含脉石(SiO2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧
9、,反应完全后得0.78 g残渣,则此黄铁矿的纯度是 ( ) A.33% B.66% C.78% D.88%,答案：B,1,2,3,4,5,6,4.工业制硫酸生产流程如图:,(1)在催化反应室,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有 (填字母)。 A.升高温度 B.减小压强 C.不断补充空气 D.及时分离出SO3,1,2,3,4,5,6,(2)在生产中,为提高催化剂效率采取的措施是 (填字母)。 A.净化气体 B.控制温度在400500 C.增大催化剂与反应气体的接触面积 D.不断补充空气 (3)已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196 kJmol-1。在450 、常压和V
10、2O5催化条件下向一密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,充分反应后, 放出的热量 (填“”或“=”)196 kJ,理由是 。 (4)生产硫酸过程中的尾气通常用氨水吸收,请写出该反应的化学方程式: 。,1,2,3,4,5,6,解析：(3)2 mol SO2和1 mol O2完全反应时,放热196 kJ,但可逆反应不能进行彻底,加入的2 mol SO2和1 mol O2不能全部反应,所以生成的三氧化硫小于2 mol,故放热小于196 kJ。(4)尾气中含有SO2、SO3等酸性气体,与氨水反应生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3。 答案：(1)CD (2)ABC (3) 2 m
11、ol SO2和1 mol O2完全反应生成2 mol SO3,放出196 kJ的热量,该反应为可逆反应,不可能进行完全,所以放出的热量小于196 kJ (4)2NH3H2O+SO3 (NH4)2SO4+H2O,2NH3H2O+SO2 (NH4)2SO3+H2O,1,2,3,4,5,6,5.由电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气,这些杂质可采用吹气精炼法除去,产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝(NaCl熔点为801 ,AlCl3在181 升华)。工艺流程如下: (导学号52710066),1,2,3,4,5,6,(1)精炼前,需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂,防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生
12、新的杂质,相关的化学方程式为 和 。 (2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体,杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ;固态杂质黏附于气泡上,在熔体表面形成浮渣,浮渣中肯定存在 。 (3)在用废碱液处理气体A的过程中,所发生反应的离子方程式为 。 (4)镀铝电解池中,金属铝为 极,熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以 的形式存在,铝电极的主要电极反应式为 。 (5)钢材镀铝后,表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀,其原因是 。,1,2,3,4,5,6,解析：(1)由题意知,Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应。(2)粗铝中还存在H2与Cl2结合形成HCl,高温下Cl2也
13、能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3,AlCl3在700 时为气态。(3)冷凝后所得的气体A为Cl2和HCl,二者均能与碱液反应。(4)电镀时,镀层金属作阳极,失电子形成阳离子,即Al失电子形成Al3+,Al3+再与Cl-结合形成 。(5)致密的氧化铝膜能防止钢材腐蚀是因为氧化铝膜能隔绝空气,防止Fe与O2反应。,1,2,3,4,5,6,6.(2016全国乙,36)高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:,回答下列问题: (1)原料软锰矿与氢氧化钾按11的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰
14、矿粉碎,其作用是 。 (2)“平炉”中发生反应的化学方程式为 。 (3)“平炉”中需要加压,其目的是 。,1,2,3,4,5,6,(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。 “CO2歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱酸性,K2MnO4发生歧化反应。反应中生成KMnO4、MnO2和 (写化学式)。 “电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液。电解槽中阳极发生的电极反应为 ,阴极逸出的气体是 。 “电解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为 。 (5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.080 0 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.200 0 molL-1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL。该样品的纯度为 (列出计算式即可,已知,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,答案：(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,提高原料利用率 (2)2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O (3)提高氧气的压强,加快反应速率,增加软锰矿转化率 (4)KHCO3,
