高考化学复习题专题训练：工艺流程

第=page11页，总=sectionpages22页第=page11页，总=sectionpages22页一、工业流程1．粉煤灰是燃煤产生的工业固体废料，主要成分有Al2O3、SiO2，还含有少量Fe2O3、CaO等。采用酸碱联合的方法从粉煤灰中综合回收氧化铝及二氧化硅的工艺流程如下：硫酸熟化过程中发生的反应有：Al2O3∙2SiO2+3H2SO4=Al(SO4)3+2SiO2+3H2O3Al2O3∙2SiO2+9H2SO4=3Al2(SO4)3+2SiO2+9H2O(1)“结晶”操作：缓缓加热，浓缩至______，放置冷却，得到Al2(SO4)3∙18H2O。(2)Al2(SO4)3∙18H2O在250~300℃下失重40.5%得Al2(SO4)∙xH2O，x=______。(3)“还原焙烧”过程中发生反应的化学方程式为_________。(4)设计实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3：__________。(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO2制备白炭黑的化学方程式为___________。(6)粗氧化铝制备冶金级氧化铝过程中发生反应[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-，该反应的平衡常数为_______[已知Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]-+H+K1=4×10-13；H2CO3H2O+CO2K2=600；Kal(H2CO3)=4.2×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11]。2．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu，25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：（友情提示：要将溶液中的、、、沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为：6.4、6.4、3.7、4.7）请回答下列问题：（1）如何检验滤液1中是否含有？_______________；得到滤渣1的主要成分为____________。（2）第2步加的作用是____________，使用的优点是____________；调溶液pH的目的是使____________生成沉淀。（3）用第③步所得制备无水的方法是____________。（4）由滤渣2制取，探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，______方案不可行，原因是_________；从原子利用率角度考虑，______方案更合理。（5）结晶水的测定：将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热至250℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量；计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误：______________、______________。3．LiCoO2是锂离子电池常用的电极材料。利用原钴矿（含Cr2O3、NiS等杂质）制备LiCoO2的工艺流程如图：资料：①在含一定量Cl-的溶液中，钻离子以CoCl形式存在：Co2++4Cl-CoCl②CoCl溶于有机胺试剂，有机胺不溶于水。③盐酸溶液中，有机胺试剂对金属离子的溶解率随盐酸浓度变化如图所示：（1）步骤ⅱ选用盐酸的浓度应为___，该过程要注意在通风橱中进行的原因为___（用离子方程式表示）。a.4mol/Lb.6mol/Lc.10mol/L（2）从平街移动角度解释步骤中加入NaCl固体的目的___。（3）步骤ⅳ的操作是___。（4）步骤ⅵ用(NH4)2CO3作沉淀剂，在一定条件下得到碱式碳酸钻Co2(OH)2CO3]。已知碱式碳酸钻在339℃以上开始分解，实验测得在一段时间内加入等量(NH4)2CO3所得沉淀质量随反应温度的变化如图所示。分析曲线下降的原因___。（5）步骤ⅷ中Co3O4和Li2CO3混合后，鼓入空气，经高温烧结得到LiCoO2。该反应的化学方程式是___。（6）多次实验测定该原钴矿中钴元素的质量分数为1.18%，则原钴矿中Co2O3的质量分数为___%。（假设原钻矿中含钻元素的物质只有Co2O3）。4．Pd/A12O3是常见的汽车尾气催化剂。一种从废Pd/A12O3纳米催化剂(主要成分及含量：Pd0.3%，γ-A12O392.8%，其他杂质6.0%)中回收金属Pd的工艺：已知：γ-Al2O3能与酸反应，α-A12O3不与酸反应。回答下列问题：(1)“预处理”时，γ-A12O3经焙烧转化为α-A12O3，该操作的主要目的是_________。(2)“酸浸”时，Pd转化为PdCl42-，其离子方程式为_________。(3)“滤液①”和“滤液②”中都含有的主要溶质有_________(填化学式)。(4)“粗Pd”溶解时，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺点是_________。两者相比，_________(填化学式)的氧化效率更高(氧化效率以单位质量得到的电子数表示)。(5)“沉淀”时，[Pd(NH3)4]2+转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，其化学方程式为_________。(6)酸性条件下，BrO3-能在负载Pd/A12O3纳米催化剂的电极表面快速转化为Br-。①发生上述转化反应的电极应接电源的_________极(填“正”或“负”)；②研究表明，电流密度越大，电催化效率越高；但当电流密度过大时，该电极会发生副反应生成_________填化学式)。5．工业上用软锰矿及含锰废料（主要成分，含有少量等）与烟气脱硫进行联合处理并制备的流程如下：25℃时，几种金属离子沉淀时的pH如下：开始沉淀时pH7.62.73.88.35.9完全沉淀时pH9.74.04.79.86.9（1）在酸化还原步骤中所发生反应的离子方程式分别为_____________、_____________。（2）沉淀1为_________（填化学式），用双氧水处理滤液1时，通常在40~55℃下进行原因是_____________。（3）氧化反应过程中常会有一定量的气泡产生，可能的原因是___________，调节溶液的目的是_______________（4）“净化”时，加入的作用是______________（5）滤液3中除外，还含有少量。的溶解度曲线如图所示。据此判断，“操作I”应为___________、______、洗涤、干燥。6．马日夫盐用于钢铁制品，特别是大型机械设备的磷化处理，可起到防锈效果。以软锰矿（主要成分为及少量的FeO、和）为原料制备马日夫盐的主要工艺流程如图：（1）“浸锰”过程中，FeO参与氧化还原反应的离子方程式为_______________。（2）的萃取率与溶液的pH的关系如图所示，当时，的萃取率急剧下降的原因可能为_______________（用化学用语表示）。（3）“调pH”的最大范围为________。金属离子开始沉淀的pH完全沉淀的pHl.83.23.05.05.88.87.89.8（4）如图为硫酸锰水合物的溶解度曲线，若要用“调pH”所得滤液制备，需要控制温度在80℃~90℃之间的原因是_____，采用水浴加热，经蒸发浓缩、_____（填操作名称）、用80℃~90℃的蒸馏水洗涤2~3次，放在真空干燥箱中低温干燥获得。（5）写出检验“沉锰”是否已完成的实验操作_________。（6）常温下，马日夫盐溶液显________性（填“酸”或“碱”），理由是：____________。（写出计算过程并结合必要的文字说明。已知：的电离常数，，）7．溴化钙是一种重要的溴化物，可用于制造光敏纸、灭火剂、制冷剂等，以石灰乳、液溴及氨等为原料制备CaBr2•2H2O的实验流程如下：(1)步骤①需控制在70℃以下，温度不宜过高的原因是________________。(2)下列实验室制取少量NH3的方法正确的是_____________（填标号）。A．B．C．D．(3)已知NH3被氧化为N2。步骤②中发生反应的化学方程式为_______________________。(4)步骤④、⑤的目的依次是_______________________________、________________________。(5)步骤⑥常用_________________进行脱色，它利用了该物质的____________________。(6)步骤⑦得到产品的操作方法是__________________________________________。8．氯化磷酸三钠具有良好的灭菌、消毒、漂白作用。湿法磷酸由硫酸分解磷矿石得到，其中含Fe3+、Al3+等杂质。以湿法磷酸为原料制取氯化磷酸三钠的工艺流程如下：已知：a．温度高时，NaClO易分解。b．常温下，磷酸的物种分布分数与pH的关系如下图所示：回答下列问题：(1)硫酸分解Ca5(PO4)3F时产生的有毒气体主要是________________(填化学式)。(2)反应Ⅰ中磷酸转化为钠盐，其钠盐再与Fe3+、Al3+作用形成沉淀。①反应Ⅰ中发生多个反应，其中磷酸转化为Na2HPO4的主要离子方程式为___________，常温下应控制pH约为_____________________________。②常温下，HPO+Fe3+FePO4+H+的lgK为_________。(3)反应Ⅱ中不用Na2CO3溶液的原因是____________________________________________；(4)反应Ⅲ的化学方程式为____________________________________________；反应Ⅳ中两种溶液混合后需快速冷却，其目的是____________________________；“母液”中的溶质有NaClO、_____________________(填2种)。9．三氧化二砷(As2O3)可用于治疗急性早幼粒白血病。利用某酸性含砷废水(含、H+、)可提取三氧化二砷，提取工艺流程如下：已知：①常温下，；。②As2O3+6NaOH=2Na3AsO3+3H2O。③As2S3易溶于过量的Na2S溶液中，故加入FeSO4的目的是除去过量的S2-。回答下列问题：(1)操作M的名称是________，滤液N中含有的阳离子有Fe2+、H+、________。(2)“焙烧”操作中，As2S3参与反应的化学方程式为____________。(3)“碱浸”的目的是_____________，“滤渣Y”的主要成分是_____________(写化学式)。(4)“氧化”中发生反应的离子方程式为___________________。(5)该流程中可循环使用的物质是_________(写化学式)，某次“还原”过程中制得了1.98kgAs2O3，则消耗标准状况下该物质的体积是________L。(6)溶液中金属离子的除去方法之一是Na2S沉降法。常温下，若某溶液中含Fe2+、Ag+，且浓度均为0.1mol·L-1，则向该溶液中滴加稀Na2S溶液时，先生成的沉淀是________(填化学式)。10．用一种硫化矿(含45%SiO2、20.4%Al2O3、30%FeS和少量GeS2等)制取盆景肥料NH4Fe(SO4)2及铝硅合金材料的工艺流程如下：(1)“矿石”粉碎的目的是_____________________。(2)“混合气体”经过水吸收和空气氧化能再次利用。①“焙烧”时，GeS2发生反应的化学方程式为____________________。②“混合气体”的主要成分是_______________(填化学式)．③FeS焙烧产生的Fe2O3会与(NH4)2SO4反应生成NH4Fe(SO4)2，该反应的化学方程式为_______________。Al2O3也能发生类似反应．这两种氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，上述流程中最适宜的“焙烧”温度为_____________________。(3)GeCl4的佛点低，可在酸性条件下利用蒸馏的方法进行分离，酸性条件的目的是_________。(4)用电解氧化法可以增强合金AlxSiy的防腐蚀能力，电解后在合金表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜(主要成分为Al2O3),电解质溶液为H2SO4-H2C2O4混合溶液，阳极的电极反应式为______________________。(5)假设流程中SiO2损失了20%，Al2O3损失了25%，当投入1t硫化矿，加入了54kg纯铝时，铝硅合金中x:y=______________。11．硫酸铅是一种重要的化工粉末材料，被广泛用于涂料和电池等行业。湿化学法从方铅矿(主要成分为)直接制取硫酸铅粉末的转化流程图如下：已知：①②回答下列问题：(1)浸出过程中，产物中以形式存在，同时可观察到黄色沉淀，浸出过程中的反应的离子方程式为________________。反应后期，有少量气体产生，产生气体的化学方程式为________________。(2)浓缩结晶过程中是将浸出液静置于冰水混合物中，从平衡角度解释使用冰水混合物的作用为________。(3)氧化过程中通常加入，发生反应的离子方程式为__________。(4)向固体中加入，发生反应的方程式为，计算该反应的平衡常数为________。(5)单位体积溶液中加入的质量对方铅矿的浸出率的影响如图，高于之后，浸出率基本不变，可能的原因是_____________。(6)传统工艺是经火法冶炼得到粗铅，然后电解精炼，再经高温熔融、氧化焙烧制取氧化铅，然后与硫酸反应制得硫酸铅。与传统工艺相比，湿化学法的优点是________(任写两点)。12．草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂的制备。用含钴废料（主要成分为，还含有一定量的、、、、等）制备草酸钴晶体的工业流程如下图所示。请回答下列问题：已知：①草酸钴晶体难溶于水②为有机物（难电离）③相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下：金属离子开始沉淀的7.52.73.46.9沉淀完全的9.03.74.78.9（1）滤渣Ⅰ的成分_______。（2）是一种绿色氧化剂，写出加入后溶液中发生的主要反应的离子方程式______。（3）加入氧化钴调节浸出液的的范围是______。（4）加入有机溶剂的目的是______。（5）若仅从沉淀转化角度考虑，能否利用反应将转化为____（填“能”或“不能”），说明理由：______。（已知，）（6）为测定制得的草酸钴晶体样品的纯度，现称取样品，先用适当试剂将其转化，稀释后得到纯净的草酸铵溶液。移取该溶液加入过量的稀硫酸酸化，用高锰酸钾溶液滴定，当溶液由__________（填颜色变化），消耗高锰酸钾溶液，计算草酸钴晶体样品的纯度为__________。（用含、、的代数式表示）（已知的摩尔质量为）13．随着新能源汽车产业的快速发展，带来大量的废旧电池，一种以废旧磷酸铁锂电池正极为原料回收铝、铁和锂元素的工艺流程如下：已知：①易溶于硫酸中。②磷酸铁锂电池正极材料：磷酸铁锂，乙炔黑(主要成分碳单质，着火点大于750℃)导电剂和有机粘结剂PVDF(一种高分子有机物)，均匀混合后涂覆于铝箔上。回答下列问题：(1)破碎的作用是________，烧结的主要目的是________。(2)碱溶发生的非氧化还原反应的离子方程式是________________。(3)若在实验室中进行操作1、2、3，需要用到的玻璃仪器有________。(4)滤渣1酸浸的目的是________。(5)滤渣2主要成分是________。(6)pH与Fe、Li沉淀率关系如下表，为使滤液2中Fe、Li分离，溶液的pH应调节为________。溶液pH与Fe、Li沉淀率关系pH3.556.581012Fe沉淀率66.579.288.597.297.498.1Li沉淀率0.91.31.92.44.58.0(7)碳酸锂的溶解度随温度变化如下图所示。向滤液3中加入，将温度升至90℃是为了提高沉淀反应速率和________。14．钴钼系催化剂主要用于石油炼制等工艺，从废钴钼催化剂（主要含有MoS2、CoS和Al2O3）中回收钴和钼的工艺流程如图：已知：浸取液中的金属离子主要为MoO、Co2+、Al3+。（1）钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo的化合价为___，MoS2在空气中高温焙烧产生两种氧化物：SO2和___（填化学式）。（2）酸浸时，生成MoO的离子方程式为___。（3）若选择两种不同萃取剂按一定比例（协萃比）协同萃取MoO和Co2+，萃取情况如图所示，当协萃比=___更有利于MoO的萃取。（4）向有机相1中滴加氨水，发生反应的离子方程式为___。（5）Co2+萃取的反应原理为Co2++2HRCoR2+2H+，向有机相2中加入H2SO4能进行反萃取的原因是___（结合平衡移动原理解释）。（6）水相2中的主要溶质除了H2SO4，还有___（填化学式）。（7）Co3O4可用作电极，若选用KOH电解质溶液，通电时可转化为CoOOH，则阳极电极反应式为___。15．从废钒催化剂中回收钒，既能避免对环境的污染，又能节约宝贵的资源。回收工艺流程如下：已知：①废钒催化剂中含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等。②“酸浸”时V2O5和V2O4先与稀H2SO4反应分别生成和VO2+。③有机萃取剂萃取VO2+的能力比萃取的能力强。④溶液中与可相互转化：。(1)为了提高“酸浸”效率可采取得措施为______________________。(2)“酸浸”时加入FeSO4目的是___________，FeSO4参与反应的化学方程式为__________。(3)“滤渣2”的成分为______________；“操作1”的名称为_______________。(4)在“氧化”步骤中氧化剂与还原剂的物质的质量之比为1：6，反应的离子方程式为_________________________________________。(5)t℃时，“氧化”后溶液中c()=0．1mol／L，假设“沉钒”步骤中全部转化，并生成NH4VO3沉淀，为使沉钒效率达到95％．则此时溶液中c()≥______________。[已知t℃时Ksp(NH4VO3)=2．0×10－3，反应前后溶液的体积变化忽略不计](6)取“煅烧”后的V2O5样品mg进行测定，加入足量稀硫酸充分反应后，配成250mL溶液。取该溶液25．00mL用bmol／L草酸溶液进行滴定，消耗草酸溶液cmL。则V2O5样品中钒的质量分数=_________％，样品的纯度≤___________％，样品的纯度小于该数值可能的原因是____________________________。(已知：①V2O5+2H+=2+H2O②2+H2C2O4+2H+=2VO2+2CO2↑+2H2O)参考答案1．表面出现结晶薄膜32Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑取粗氧化铝少许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3杂质Na2SiO3+2CO2+(n+1)H2O=2NaHCO3+SiO2∙nH2O↓1.75×1032．取少量滤液1于试管中，加入KSCN溶液，若溶液呈现血红色就证明有，若溶液没有呈现血红色就无Pt、Au将氧化为不引入杂质，对环境无污染、加热脱水甲所得产品中含有较多杂质乙样品加热后不应置于空气中冷却，应置于干燥器中冷却样品“加热、冷却、称量”需进行多次直至恒重3．cNiS+2H+=Ni2++H2S↑加入NaCl固体，溶液中Cl-浓度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl右移，CoCl浓度增大，提高其在有机胺试剂中的浓度分液温度过高，碳酸铵分解（或NH和CO水解程度增大），碳酸铵浓度降低，沉淀质量减少4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO21.664．有利于Pd与Al2O3的分离3Pd＋ClO3-＋6H+＋11Cl＝3PdCl42-＋3H2OAlCl3对环境产生较大污染(或耗酸量大、或腐蚀性强、或氧化效率低)NaClO3[Pd(NH3)4]Cl2＋2HCl＝[Pd(NH3)2]Cl2↓＋2NH4Cl负H25．温度过高双氧水分解，温度过低反应速率太慢在以及氧化生成的Fe3+的催化作用下，双氧水发生分解，生成氧气使转化为将转化为沉淀蒸发结晶趁热过滤6．2FeO+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O（或5.0~7.8）温度较高时，有利于析出较多的趁热过滤取少许上层清液于试管中，滴加溶液，若无沉淀生成，则说明沉锰已经完成酸性水解显酸性：根据，的水解常数为因为的电离常数为大于，所以在溶液中以电离为主，即溶液显酸性。7．液溴易挥发CCa(BrO3)2+4NH3=CaBr2+2N2+6H2O逐出氨气中和滤液中的Ca(OH)2，使溶液呈弱酸性活性炭吸附性蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）、干燥8