化工流程题目

PAGE10PAGE122012年虎山中学化工流程题专项练习1．聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2（OH）nCl6-n]。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0．5%～3．0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：煅烧煅烧浸出搅拌，调节溶液pH在4.2～4.5，过滤蒸发浓缩90～100℃Al2(OH)nCl6-n高岭土A酸适量CaCO3已知：Fe3＋、Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2。根据流程图回答下列问题：（1）“煅烧”的目的是_______________________________________________。（2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为_______________________________。（3）“浸出”选用的酸为_______。配制质量分数15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度约为1.15g/cm3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。（4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有________________________________________________________________________（要求写出三条）。（5）“调节溶液pH在4．2～4．5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_________________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是_________________。（6）实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为__________________________________2．废旧锂离子电池的正极材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：（1）在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为，氧化剂是__________。（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是____________________________________。废渣的主要成分是_________________________。（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为______________________________、________________________________。（4）本工艺可回收的副产品是_________________________。3．CoCl2·6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）为原料制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程：已知：①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.77.57.63.8完全沉淀3.29.79.25.2请回答下列问题：⑴加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是。⑵操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是和过滤。⑶制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是。⑷为测定产品中CoCl2·6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100％，其原因可能是。⑸在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的CoCl2·6H2O，方法是。⑹在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为。原工艺较新工艺也有优点，其主要优点是。滤渣A滤液B4．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。现以硫酸渣制备铁红(Fe2O3)，过程滤渣A滤液B⑴酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式是。⑵还原过程中加入FeS2是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，而本身被氧化为SO42—，写出有关的离子方程式：。⑶氧化过程中通入空气和加入NaOH是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出，写出有关的离子方程式：。⑷生产过程中，为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是_________。（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2开始沉淀2.73.87.59.4完全沉淀3.25.29.712.4⑸滤液B可以回收的物质有____________________________________________。5．某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O。已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。固体固体②含镍废催化剂碱液酸液碱浸操作b保温一段时间操作a酸浸操作aH2O2调pH为2-3操作c溶液①固体①操作aNiSO4•7H2O晶体部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2pH5.23.29.79.2回答下列问题：⑴操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为。⑵“碱浸”过程中发生的离子方程式是。⑶“酸浸”时所加入的酸是（填化学式）。酸浸后，经操作a分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是。⑷操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是。⑸“调pH为2~3”的目的是。⑹产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），其原因可能是_____________________________________________________________________。6．实验室用共沉淀法制备纳米级Fe3O4的流程如下：该方法的关键为促进晶粒形成，并控制晶体生长。试回答下列问题：（1）该反应原理的离子方程式可表示为。（2）反应温度需控制在50℃，其方法是，温度偏低造成产量低的可能是。（3）在搅拌Ⅱ的过程中还需加入10mL正丙醇，其作用是。（4）黑色糊状物转移至烧杯中，用倾析法洗涤，检验洗净的操作和现象是______________________________________________________________________。（5）由上述分析可知，影响纳米级Fe3O4粒径大小的因素有（写出2条）__________________________________________________________。7．氟化钠是一种重要的氟盐，主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂。实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H2SiF6）等物质为原料制取氟化钠，并得到副产品氯化铵：母液母液NH4Cl滤液滤液H2SiO3CO2H2SiF6NH4HCO3、H2O充分混合、过滤NaClNaF粗NaF操作Ⅰ操作Ⅱ操作Ⅲ粗NH4Cl操作I操作Ⅱ有关物质在水中溶解度分别为：氯化铵：10℃时33.3g、20℃时37.2g、30℃时41.4g；氟化钠：20℃时4g；氟硅酸钠微溶于水。请回答下列问题：（1）上述流程中发生两步化学反应，第一步反应的化学方程式为：；第二步反应能进行是因为。（2）操作Ⅰ名称是，操作II名称是。（3）操作II的作用是。（4）操作Ⅲ的具体过程是。（5）流程中NH4HCO3必须过量，其原因是_______________________________________________________________________。8．（16分）亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：NaClONaClO3H2SO4溶解SO2反应2H2O2、NaOH减压蒸发55℃冷却结晶粗产品反应1ClO2母液（1）提高“反应1”反应速率的措施有_________________、__________________等。（2）“反应2”的的氧化剂是_________，该反应的化学方程式为____________________。（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_________________________________。（4）从“母液”中可回收的主要物质是_________。（5）“冷却结晶”后经______________（填操作名称）即可获得粗产品。9．（16分）某同学按如下实验流程提取海带中的碘，请回答相关问题。灼烧灼烧溶解海带蒸馏水过滤氧化3mol·L－1H2SO43％H2O2萃取、分液CCl4I2的四氯化碳溶液①③②④⑤（1）第①步是将海带放入______________（填仪器名称）中，用酒精灯充分加热灰化。（2）第②步为了加快溶解速度并使碘离子充分进入溶液，可以采取的措施是___________________________________________________（写出两条）。（3）实验进行到某一步骤时应检验碘的存在，具体方法是_________________________________________________________________________。海带灰中还含有其他无机盐类（硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等），这些盐类是在流程图中的第_________步（填编号）与碘分离的。10．（16分）某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O的工艺流程如下：废渣废渣粉碎NaCl焙烧空气酸浸调节pH至3～4滤渣过滤CuCl2·2H2O……废气盐酸试剂A滤液B温度/℃温度/℃CuCl2Na2SO4（1）焙烧过程中发生的主要反应为：CuS+NaCl+O2CuCl2+Na2SO4。配平上述化学方程式。（2）试剂A应选用。（填编号）①NaClO②Cl2③H2O2溶液④浓硫酸理由是（3）滤液B中大量含有的离子有（4）为了获得CuCl2·2H2O晶体，对滤液B进行的操作是：蒸发浓缩，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。分析有关物质的溶解度曲线（如图），“趁热过滤”得到的固体是_________________，“冷却结晶”过程中，析出CuCl2·2H2O晶体的合适温度为。11．工业炼镁排放大量废渣，其主要成分是MgCl2、KCl和少量MgO、BaCl2、FeCl3、CuCl2。利用该废渣生产硫酸镁和光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）的工艺流程如下：废渣废渣破碎酸浸过滤①MgO调pH至7②氨水过滤蒸发浓缩冷却结晶硫酸镁过滤光卤石…滤渣1滤渣2过量H2SO4沉淀物Fe(OH)3Cu(OH)2Mg(OH)2pH3.26.712.4部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时溶液的pH见上表，请回答下列问题：（1）调pH至7的目的是。（2）调节pH的过程中，MgO发生反应的离子方程式为。（3）实验室进行“蒸发浓缩”时要用到的硅酸盐质仪器有____________________________。m/gm/g0200800T/℃Mg(OH)2；Mg(OH)Cl；KCl固体A5554834006001000光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)MgCl2·xH2O；KCl固体成分及质量（m）随温度（T）变化情况如图。①图中固体A的成分是；②图中x＝_______。12．（11分）硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是分析化学中常见的还原剂，其实验室制备流程如下：5.0g铁屑5.0g铁屑Na2CO3溶液除油污50～80℃充分反应20mL3mol/LH2SO4趁热过滤滤渣滤液洗涤干燥剩余固体2.2g溶解(NH4)2SO4固体蒸发浓缩冷却结晶……产品回答下列问题：（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用离子方程式表示）_______________________。（2）判断铁屑与硫酸基本反应完全的现象是_____________________________________。（3）某同学认为铁屑与硫酸反应不需精确温度，因此不使用热水浴加热，改用酒精灯断断续续加热维持温度，该做法的不妥之处是__________________________________________。（4）“趁热过滤”后的滤液有时略显黄色，分析其原因是（用离子方程式表示）_______________________________________。（5）忽略油污质量，本实验中应称量(NH4)2SO4固体的质量为_______g。（6）若上述流程用于大量生产，“冷却结晶”后的母液最佳处理方法是_______________。13.溴酸钾（KBrO3）为白色晶体，是一种常用的氧化剂和分析试剂，加热到370℃分解为溴化钾和氧气。用氯气生产溴酸钾的工艺流程如下：合成合成过滤1复分解过滤2蒸发趁热过滤冷却结晶粗溴酸钾液氯液溴水氯化钾氧化镁（1）“合成”过程所发生的反应中，氧化剂是___________，还原剂是___________。反应的化学方程式为______________________________________________________。（2）“复分解”过程中反应的化学方程式为__________________________________________。（3）上述流程中第二次过滤的滤渣主要成分是________________。（4）“趁热过滤”过程中“趁热”的原因是_________________________________________。（5）溴酸钾具有毒性，食用少量即可引起呕吐和肾脏的损伤。然而美、日等国都允许在油炸薯片中添加一定量溴酸钾，以改善薯片的口感。我国也曾允许用作烘焙面包的添加剂，但已于2005年7月开始全面禁止在食品中使用溴酸钾。2007年，一批来自美国的油炸薯片在珠海口岸被我国有关部门检出含有溴酸钾而被禁止入境。从化学原理分析推测，有关国家认为在油炸薯片中添加溴酸钾是“安全”的理由是（用化学方程式表示）______________________________________________，而我国认为不安全的理由是_______________________________________________________________。【答案】1．（1）改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。（2）Al2O3+6H+==2Al3++3H2OFe2O3+6H+==2Fe3++3H2O（3）盐酸230量筒（4）加热或提高反应温度，将煅烧后的块状固体粉碎，适当增大盐酸浓度，充分搅拌，延长反应时间（任答3条）90-100℃（5）pH计（或精密pH试纸）90-100℃（6）2AlCl3+nH2OAl2（OH）nCl6-n+nHCl↑2．（1）（2）将正二价铁元素氧化成正三价Al(OH)3和Fe(OH)3（3）Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓（4）Na2SO43．⑴5.2～7.6⑵蒸发浓缩、冷却结晶⑶降低烘干温度，防止产品分解⑷样品中含有NaCl杂质；烘干时失去了部分结晶水⑸重结晶⑹减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐硝酸替代新工艺中的盐酸和过氧化氢，比新工艺流程少，节约成本4．⑴Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O⑵FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+⑶4Fe2++O2+2H2O+8OH－=4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(每个1分)⑷3.2～3.8⑸Al2(SO4)3、MgSO4、Na2SO45．⑴漏斗、蒸发皿⑵2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑、Al2O3+2OH—=2AlO2—+3H2O⑶H2SO4Ni2+、Fe2+3.2—9.2（5浓缩结晶过程中Ni2+水解⑹H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2＋未被完全氧化造成的6．（1）Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O（2）水浴加热温度低时反应缓慢（3）降低Fe3O4的溶解度（使其易达到饱和，促进晶粒形成）（4）取少量最后的倾出液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液不变血红色则已洗净（或取少量最后的倾出液于试管中，滴加几滴经稀硝酸酸化的硝酸银溶液，不产生沉淀则已洗净。）（合理即可）（5）反应温度、溶液的pH、稳定剂用量、铁盐的比例（浓度）、搅拌速度、溶剂的配比等7．（1）H2SiF6＋6NH4HCO3＝6NH4F＋H2SiO3↓＋6CO2↑＋3H2O一定条件下，NaF比NaCl、NH4Cl、NH4F的溶解度小。（2）过滤洗涤（3）除去NaF、NH4Cl表面的杂质。（4）加热蒸发溶剂，析出少量晶体后冷却结晶。（5）必须保证H2SiF6能全部反应，防止在进行反应Ⅱ时H2SiF6将与NaCl反应，生成Na2Si