工艺流程题(选修)

【工艺流程题】1．【2017新课标1卷】（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：回答下列问题:（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为70％时,所采用的实验条件为___________________。(2）“酸浸”后,钛主要以SKIPIF1<0形式存在,写出相应反应的离子方程式__________________。（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率％9295979388分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________。（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________.(5）若“滤液②”中SKIPIF1〈0，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使SKIPIF1<0恰好沉淀完全即溶液中SKIPIF1〈0，此时是否有Mg3（PO4)2沉淀生成?（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4）2的Ksp分别为SKIPIF1<0。(6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。2．【2017新课标3卷】(15分）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质.制备流程如图所示：回答下列问题：（1）步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3SKIPIF1〈0Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____.（2)滤渣1中含量最多的金属元素是_______，滤渣2的主要成分是__________及含硅杂质.（3)步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大"或“小”),原因是_____________（用离子方程式表示).(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到___________（填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a．80℃ b．60℃ c．40℃ d．10℃步骤⑤的反应类型是___________________。(5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg,产率为_____________.3．【2017北京卷】(13分)TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/℃58136181（升华）3161412熔点/℃−69−25193304714在TiCl4中的溶解性互溶-—微溶难溶(1)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行.已知:TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2(g）ΔH1=+175。4kJ·mol—12C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH2=-220.9kJ·mol-1①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g）的热化学方程式：_______________________。②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断:CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”),判断依据:_______________.③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________.(2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：物质a是______________，T2应控制在_________。4．【2017江苏卷】（12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶"时转化为铝硅酸钠沉淀。（1）“碱溶"时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。（2）向“过滤Ⅰ"所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________（填“增大”、“不变"或“减小”）。（3）“电解Ⅰ"是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是___________。(4)“电解Ⅱ"是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。(5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_____________________.5．【2017江苏卷】（15分）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知：①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如：3NaClO2NaCl+NaClO3②AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2OAg（NH3)2++Cl−+2H2O③常温时N2H4·H2O(水合肼）在碱性条件下能还原Ag（NH3）2+：4Ag（NH3)2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O（1）“氧化"阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为__________________。（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为________________.HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是____________________。(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ"的滤渣进行洗涤,并_______________________。（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外（该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应），还因为_____________________.（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：________________________(实验中须使用的试剂有：2mol·L−1水合肼溶液，1mol·L−1H2SO4)。6．【郑州市2017届第三次模拟】碲（Te）广泛用于彩色玻璃和陶瓷。工业上用精炼铜的阳极泥（主要含有TeO2、少量Ag、Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下：已知TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强喊。（1）“碱浸”时发生反应的离子方程式为____________________.（2）碱浸后的“滤渣”可以部分溶于稀硝酸，发生反应的化学方程式是______________.（3）“沉碲”时控制溶液的pH为4．5〜5．0，生成TeO2沉淀。酸性不能过强,其原因是_______________；防止局部酸度过大的操作方法是_________。(4）“酸溶”后,将SO2通人TeCl4酸性溶液中进行“还原”得到碲,该反应的化学方程式是__________。（5）25°C时，亚碲酸（H2TeO3)的Ka1=1×10—3,Ka2=2×10-8。①0。1mol·L-1H2TeO3电离度α约为_____________。（α=已电离弱电解质分子数弱电解质分子总数×100②0．lmol•L—1的NaHTeO3溶液中，下列粒子的物质的量浓度关系正确的是___________.A．c(Na+）>c（HTeO3—）〉c(OH—）>c（H2TeO3）〉c(H+）B．c（Na+)+c（H+）〉=c（HTeO3—）+c（TeO32—）+c（OH—）C．c(Na+)=c(TeO32—)+c(HTeO3—）+c（H2TeO3）D．c(H+)+c(H2TeO3)=c(OH-）+e(TeO32-)7．【宁德市2017届第三次质量检查】氯化亚铜是一种重要的化工原料，广泛应用于有机合成、石油、油脂、染料等工业。一种利用低品位铜矿(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)为原料制取CuCl的工艺流程如下：回答下列问题:（1）步骤Ⅰ“浸取”前需将铜矿粉碎的目的是______;“浸取”时,被氧化的元素有___(填元素符号)(2）已知Cu2+、Mn2+、Fe3+开始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表，则步骤Ⅱ“中和”时，pH应控制的范围为_______________.物质Cu(OH）2Mn（OH)2Fe（OH）3开始沉淀pH4。78.31。2完全沉淀pH6.79。83。2（3）步骤IV加热“蒸氨”时发生反应的化学方程式为________________.(4）步骤VI反应的离子方程式为______________，其中盐酸需过量，其原因是________________.(5）步骤Ⅶ获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常有无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是______________（写一点）。8．【安徽省江南十校2017届5月冲刺联考(二模）】金属钒主要用于冶炼特种钢和在化学工业、炼油工业中作催化剂，被誉为“合金的维生素”。回收利用废钒催化剂(主要成分为V2O5、VOSO4和二氧化硅）的工艺流程如下图所示。(1）粉碎的作用是_______，滤渣可用于_______（填用途）。（2)25时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表所示：pH1。31。41。51.61。71.81。92。02。1钒沉淀率/％8。191。896。59899。89.896.493.089。3根据上表数据判断，加入氨水调节溶液pH的最佳选择为_____;上述过滤操作过程中所需用到的玻璃仪器有__________。(3）为了提高钒的浸出率，用酸浸使废钒催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4，酸浸过程中还原产物和氧化产物的物质的量之比为_______.（4)完成并配平氧化过程中的离子方程式:__________ClO3-＋VO2++=VO3+＋Cl—＋.（5）废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成V2O5）.取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验，当加入105mL0.1mol·L—1的KClO3溶液时，溶液中的钒恰好被完全处理，假设以后各步钒没有损失，则该工业生产中钒的回收率是________。9．【龙岩市2017届5月综合能力测试（二）】金属镉广泛用于合金制造及电池生产等，一种用铜镉废渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等单质）制取海绵镉的工艺流程如下：（1）步骤Ⅰ进行破碎和粉磨的目的是_________.（2）步骤Ⅱ需隔绝O2的原因________（用文字和方程式说明）。（3)步骤Ⅲ中除铁发生的离子反方程式为______.（4)步骤Ⅳ调节pH适宜的试剂是_______，应调整的范围为________。（已知部分氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表）氢氧化物Fe(OH)3Cd（OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH1。57.25。9沉淀完全的pH3.39。98。9（5）步骤Ⅴ发生的反应为Zn+Co2+=Zn2++Co,（已知Sb的金属活动性介于Cu和Ag之间）,加入少量锑盐能加快反应的进行，其原因是___________;（6)用石墨作阳极，纯锌作阴极电解ZnSO4溶液可得高纯锌，电解时总反应的离子方程式为______；电解后的残液返回到步骤_______(填流程中数字）.10．【葫芦岛市2017届第二次模拟考试（5月)】聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点,一种用钢管厂的废铁渣（主要成分Fe3O4，少量碳及二氧化硅）为原料制备的流程如下:（1)废铁渣进行“粉碎”的目的是____________。（2）“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其