高中化学工艺流程题

高中化学工艺流程专题训练Co1．（共14分）一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：含铝溶液含铝溶液废料Ⅰ碱溶钴渣含Co2+及微量Li+Al3+溶液粗CoO粉锂铝渣Ⅲ①20%Na2CO3调pH=4.5～5②加NaFⅤ600℃滤液Ⅱ85～90加浸出剂Ⅳ30%Na2CO3调pH=8～8.5沉淀CoCO3（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为。（2）过程II中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)3，碳酸钠溶液在产生Al(OH)3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。（5）在Na2CO3溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______（填序号）。Ac(Na+)=2c(CO32-)Bc(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)Cc(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)Dc(OH-)-c(H+)==c(HCO3-)+2c(H2CO3（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是______。（共14分）（1）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑（2）4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2OCo2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境。（合理即可）（3）2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑（4）调整pH，提供CO32-，使Co2+沉淀为CoCO3（5）BCD（有错不得分，答对2个得1分，全对得2分）（6）CoCl2•2H2OCr2．（17分）从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下：铬渣铬渣浸取调pH约3.6并微热过滤操作B产品水稀NaOH滤液滤渣A母液酸化、还原调pH为5……过滤酸C+Na2SO3溶液NaOH溶液滤渣D12010080604020204060T/℃0S/g已知：①铬渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+；②Fe3+、Cr3+完全沉淀（c12010080604020204060T/℃0S/g（1）“微热”除能加快反应速率外，同时还可以，滤渣A为（填化学式）。（2）根据溶解度（S）∽温度（T）曲线，操作B的最佳方法为（填字母序号）A．蒸发浓缩，趁热过滤B．蒸发浓缩，降温结晶，过滤电源NaOH浓溶液Na+交换膜NaOH稀溶液Na2CrO4溶液Na2Cr2O7电源NaOH浓溶液Na+交换膜NaOH稀溶液Na2CrO4溶液Na2Cr2O7溶液；酸C为，Cr(OH)3的溶度积常数Ksp[Cr(OH)3]＝。（4）根据2CrO42－＋2H+Cr2O72－＋H2O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的极，其电极反应式为。（17分）（1）促进Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去；（2分）Fe(OH)3；（2分）（2）A（2分）（3）3SO32-＋Cr2O72-＋8H＋＝2Cr3＋＋3SO42-＋4H2O；（3分，化学式和配平错误0分）H2SO4；（2分）1.0×10－32mol4·L-4（2分，不带单位扣1分）（4）正极，（2分）4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O（2分）（无“↑”扣分1分）Cu(1)“氧化”一步中发生反应的离子方程式为_______。(2)“调节pH”一步应调节溶液的pH＝9.8，其目的是_______。(3)“热解”一步温度控制在75℃左右，其原因是_______(4)从“过滤2”步骤中得到的滤液中能回收的盐类物质主要有________(填化学式),表1生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.911.1注：Fe(OH)2沉淀呈絮状，不易从溶液中除去。(5)轻质碳酸镁的成分为碱式碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]，则“热解”一步发生反应的离子方程式为_______。(12分)(1)ClO－＋2H＋＋2Fe2＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O(2分)(2)使Fe3＋、Mn2＋等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去，且尽量避免Mg2＋转化为沉淀。(2分)(3)温度太低，反应速率慢，温度太高NH4HCO3会分解。(2分)(4)NaCl、NH4Cl(4分)(5)2Mg2＋＋4HCOeq\o\al(－,3)＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))MgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓＋3CO2↑(2分)Mn6.（14分）辉铜矿主要成分Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：已知：①MnO2有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2Mn2+：8.3～9.8Cu2+：4.4～6.4．．．．．．MnSO4·H2O晶体4.8mol/L硫酸辉铜矿酸浸S、SiO2浸出液调节pH至4沉淀物滤液NH4HCO3和氨水的混合物MnCO3加热赶氨Cu2(OH)2CO3软锰矿氨气滤液（1）实验室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要_______________________________。（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有___________________（任写一点）。（3）酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式__________________________________________________________________。（4）调节浸出液pH=4的作用是__________________________________________。 （5）本工艺中可循环使用的物质是（写化学式）____________________________。（6）获得的MnSO4·H2O晶体后常用酒精洗涤，主要目的是_____________________。（7）用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有__________________(任写一种)。(14分)（1）250mL容量瓶(1分)、胶头滴管(1分)（2）粉碎矿石或适当升高温度或搅拌（答案合理均给分）（3）Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O（4）使Fe3+完全生成Fe(OH)3沉淀（5）NH3（6）减少MnSO4·H2O晶体的损失（7）混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水Pd7.(11分)有机合成中常用的钯/活性炭催化剂若长期使用，会被铁、有机化合物等杂质污染而失去活性，成为废催化剂。一种由废催化剂制取PdCl2的工艺流程如下：(1)“焙烧1”通入空气的目的是________________(2)甲酸在反应中被氧化为二氧化碳，写出甲酸与PdO反应的化学方程式：____。(3)加入浓氨水的过程中，需要控制溶液的pH为8～9，实验室中检测溶液pH的简单方法是________________。(4)写出“焙烧2”发生反应的化学方程式：____(5)Pd中加入王水的反应可以表示为Pd＋HCl＋HNO3→A＋B↑＋H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体，该气体在空气中不能稳定存在；A中含有三种元素，其中Pd元素的质量分数为42.4%，H元素的质量分数为0.8%。则A的化学式为____。(11分)(1)使有机化合物等可燃物通过燃烧而除掉(2分)(2)HCOOH＋PdO=Pd＋CO2↑＋H2O(2分)(3)用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上(2分)(4)Pd(NH3)2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋PdCl2(2分)(5)H2PdCl4(3分)Sn8.（13分）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回答下列问题：（1）锡原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，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pH②。（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1.226g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100mol/LK2Cr2O7溶液32.0ml。锡粉中锡的质量分数是。（13分）（1）五周期ⅣA族（1分）（2）加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（2分）（3）SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解（2分）（4）防止Sn2+被氧化（2分）（5）Sn2++CO32-===SnO↓+CO2↑（2分）（6）Sn2++H2O2+2H+===Sn4++2H2O（2分）（7）93.1%Ti9．（14分）二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。Ⅰ．二氧化钛可由以下两种方法制备：方法1：可用含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：滤渣过量H2SO4滤渣过量H2SO4Fe，热过滤Fe含TiO2+的溶液甲钛铁矿粉末滤液滤液FeSO4FeSO4·7H2O冷却、结晶冷却、结晶含TiO含TiO2+的溶液乙TiO2TiO2……（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式是_________________________________。（2）甲溶液中除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有__________________。（3）加Fe的作用是_________________________________。方法2：TiCl4水解生成TiO2·xH2O，过滤、水洗除去其中的Cl－，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。（4）①TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为_______________________________；②检验TiO2·xH2O中Cl－是否被除净的方法是______________________________。②Mg②Mg800℃（5）TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤如下：①TiO2①TiO2TiCl4Ti反应②的方程式是，该反应需要在Ar气氛中进行，请解释原因：_____________。（14分，每空2分）（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O（2）Fe3+、Fe2+（3）将Fe3+转化为Fe2+（4）①TiCl4+(x+2)H2O（过量）TiO2·xH2O↓+4HCl（写==不扣分）800℃②取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl－800℃（5）TiCl4+2Mg====2MgCl2+Ti防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用V10．（17分）钒及化合物用途广泛。工业上常用含少量Al2O3的钒铁矿（FeOV2O5）碱熔法提取V2O5。简要流程如下：烧渣A浸出液浸出渣B滤液HVO3V2O5稀H2SO4H2O焙烧Na2CO3空气 已知：①焙烧时可发生反应：V2O5+Al2O3+2Na2CO32NaVO3+2NaAlO2+2CO2②常温下物质的溶解度：NaVO3～g/100g水；HVO3～/100g水（1）“浸出渣B”的主要成分是。（写化学式）（2）生产中，不直接用H2SO4浸泡“烧渣A”获取HVO3的原因是。（3）“操作①”包括、洗涤。如果不洗涤，则产品中可能含有的金属阳离子是、

。下列装置（部分夹持仪器省去）可用在实验室进行“操作②”的是。（填序号）

ABCD（4）NaVO3用于原油的脱硫技术，由V2O5溶于NaOH溶液中制取，反应的离子方程式为。（5）V2O5还可用于将硅铁炼成钒铁。生产中加入CaO可节能减排。有关反应如下：2V2O5（l）+5Si（s）+5CaO（s）=4V（s）+5CaSiO3（s）；△H1=-2096.7kJ/mol已知：CaSiO3（s）=CaO（s）+SiO2（s）；△H2=+92.5kJ/mol则：2V2O5（l）+5Si（s）=4V（s）+5SiO2（s）；△H3=。（17分）（1）Fe2O3或Fe3O4，或者Fe2O3和Fe3O4（2分）（2）H2SO4与NaVO3反应生成难溶的HVO3，HVO3包裹在一些烧渣的表面，阻碍了反应的进行，从而降低了HVO3产率，且使产生的HVO3不纯。另外，铁的氧化物会和硫酸反应生成铁离子，增加干扰离子，消耗硫酸，浪费资源。（4分）（3）过滤（2分）Na+、Al3+（2分）D（2分）(4)V2O5+2OH2VO3-+H2O（3分）（可以没有加热符号）（5）-1634.2kJ/mol（2分）Y11．（14分）稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3。其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe3+2.73.7Y3+6.08.2②在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。（1）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为。（2）欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则①最好选用盐酸、（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现。a．NaOH溶液b．氨水c．CO2气d．HNO3②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：。（3）为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在的范围内；继续加氨水调节pH=b发生反应的离子方程式为，检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是。（14分）（1）Y2O3·FeO·2BeO·2SiO2（2分）（2）①b（2分）②：BeO22-+4H+=Be2++2H2O（3分）（3）3.7<a<6.0（2分）Y3++3NH3·H2O=Y(OH)3↓+3NH4+（3分）取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+完全沉淀，反之则未完全沉淀（2分）Zn12．（14分）工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有Fe2O3等杂质）为原料生产ZnSO4·7H2O的工艺流程如下：（1）滤渣A经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，其化学式为。（2）浸取过程中Fe2(SO4)3的作用是。（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为。该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，其目的是。（4）置换法除重金属离子所用物质C为。（5）硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：温度/℃020406080100溶解度/g41.854.170.474.867.260.5从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为、、过滤、干燥。（1）S（2）做氧化剂（3）4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+增大空气与溶液的接触面积，加快反应速率。（4）Zn（锌）（5）60℃条件下蒸发浓缩、降温结晶（每空2分Zr13.（16分）锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业，锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO2）可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石（ZrSiO4），含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，生产锆流程之一如下：试回答下列问题：（1）写出上述流程中高温气化的反应方程式（碳转化成CO）：；（2）写出ZrOCl2•8H2O在900℃生成ZrO2的反应方程式；（3）关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是（单选）；A.二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料B.1纳米=10-10米C.锆合金的硬度比纯锆要高D.日本福岛核电站的爆炸可能是由锆合金在高温下与水蒸气反应产生的氢气爆炸引起（4）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。在熔融电解质中，O2-向(填正负)极移动。电池正极电极反应为：，负