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文档简介
化工流程题练习
【化学工艺流程题的一般组成】
分碇屯(绫穆、冷螂晶、痛、玲
1、利用酸性含锌废水(主要含Mn'Cl、M、Fe"'、C『)可制备高性能磁性材料(MnCOJ及纯净的氯化铜晶体(CuCl『2HQ)。
工业流程如下:
一系列操作
CUCI2«2H2O
滤渣Q
滴加饱和气体J
NH4HCO3溶液
滤液B
滤液C
己知:几种金属离子沉淀的pH如表
金属离子F「e2+F「e3+Cu2'Mn2+
完全沉淀的pH9.73.26.410.4
回答下列问题:
(1)过程①中,MnO?在酸性条件下反应的离子方程式为.
(2)将滤渣Q溶解在过量的盐酸中,经过,过滤、洗涤、低温烘干,即可获得纯净
的氯化铜晶体(CuCk・2HQ)。
(3)过程④中,298K、c(Mn")为l.Omol/L时,实验测得MnCO,的产率与溶液pH、反应
时间关系如右图。据图中信息,你选择的最佳pH是;
理由是。
(4)由MnCOa可制备重要催化剂Mn02,在空气中加热460.0g的MnCOa得到332.0g产品,
//min
若产品中杂质只有MnO,则该产品中Mn02的物质的量是
(摩尔质量(g/mol):MnC03:115Mn02:87Mn0:71)
2.某实验小组以粗保(含少量Fe和Cr杂质)为原料制备Ni(NH3)6Cb,并测定相关组分的含量。制备流程
示意图如下:
远]
已知:①部分离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按离子浓度为0.1moLL」计算)如下表所示:
离子Fe3+ceNi2+
开始沉淀pH1.54.36.9
完全沉淀pH2.85.68.9
②Ni(OH)2为绿色难溶物。Ni(NH3)6(NC>3)2、Ni(NH3)602均为可溶于水的蓝紫色晶体,水溶液均显碱性。
回答下列问题:
(1)实验需要配制3.0mol-L-i稀硝酸250mL,需要的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管和—
(2)步骤(a)中Ni和浓硝酸反应的化学方程式为。
(3)步骤(b)首先加入试剂X调节溶液的pH约为6,过滤后再继续加入X调节pH以得到绿色沉淀。
①调节pH约为6的原因是。
②试剂X可以是(填标号)。
A.H2sChB.Ni(OH)2C.NaOHD.Fe2O3E.NiO
(4)NH3含量的测定
i.用电子天平称量mg产品于锥形瓶中,用25mL水溶解后加入3.00mL
6moi/L盐酸,以甲基橙作指示剂,滴定至终点消耗0.500()111011-爪20£1标准溶液丫|1111;
ii.空白试验:不加入样品重复实验i,消耗NaOH标准溶液VzmL。
NH3的质量分数为o(用Vi,V2表示)
②在上述方案的基础上,下列措施能进一步提高测定准确度的有(填标号)。
A.适当提高称量产品的质量B.用H2s04溶液替代盐酸
C.用酚醐替代甲基橙D.进行平行实验
(5)为测定C「的含量,请补充完整下述实验方案。
称量mg产品于锥形瓶中,用25mL水溶解,,滴入2〜3滴K2C1O4溶液作指示剂,用已知
浓度的AgN03标准溶液滴定至终点,记录读数,重复操作2〜3次。
3.锂电池应用很广,某种锂离子电池,其正极材料可再生利用。其正极材料有钻酸锂(LiCoO》、导电剂乙快黑和铝箔
等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6,现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属
资源(部分条件未给出)。
NaOH磁r->^->rWpHl->lasgl-T
—AKOH)s固体
国HB离峰aT适电如a正极南m做I-
L►行-►r^~i->rwpH]-»。谑
<Li!SO4)
~►有机相一►再生
->|W|
有机相―|feWl-
L-<coso,雌)—►I沉钻I
NH4HCO3雌
回答下列问题:
(1)写出“正极碱浸”中发生反应的化学方程式;
(2)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学方程式;如
果可用盐酸代替H2s04和H2O2的混合溶液,可能发生反应的离子方程式;
(3)写出“沉钻”过程中发生反应的化学方程式;
(4)充放电过程中,发生LiCoOz与LiirCoCh之间的转化,写出充电时正极的电极反应
(5)在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式);
(6)最近美国和韩国的科学家合作研究出新型锂一空气电池,他们的锂一空气电池在放电过程中产生稳定的晶状超氧
化锂(LiCh),超氧化锂可以很容易地分解成锂和氧,从而具有更高的效率和更长的循环寿命。请写出该电池正极的电极
反应o
4.废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、
萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矶,流程简图如下:
_
_
」
I「
II
NHs和N1LC1溶液
RH及有
机溶剂
废H。、NH和铜氨溶液有机层(溶有RH)
;反应n
电
NH4cl溶淹操作②稀硫酸
路有机层(溶
反应I-
板有CuR"反应in
操作①L_>残渣
操作③CuSO「溶液
操作④操作⑤
贵重金属
Cu等胆帆
回答下列问题:
(1)反应I是将Cu转化为Cu(Mh)『,反应中H2O2的作用是。写出操作①的名称:。
(2)反应H是铜氨溶液中的CU(NH3)『与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:。操作②用到的主要
仪器名称为,其目的是(填序号)。
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加O?+在水中的溶解度
(3)反应HI是有机溶液中的CuR?与稀硫酸反应生成CuSOi和。若操作③使用下图装置,图中存在的错误是o
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO.溶液。阴极析出铜,阳极产物是。操作⑤由硫酸铜溶液制胆帆的主
要步骤是»
(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是。循环使用的NH,C1在反应I
中的主要作用是。
5.毒重石的主要成分BaCOa(含C/、Mg-Fe*等杂质),实验室利用毒重石制备BaCN2HQ的流程如下:
已知:Ksp(BaCaOi)=1.6X10,Ksp(CaCzOa)=2.3X109
(1)实验室用37%的盐酸配制Imol/L盐酸,除烧杯外,还需要使用下列玻璃仪器中的:.
a.容量瓶b.量筒c.玻璃棒d.滴定管
为了加快毒重石的酸浸速率,可以采取的措施有:。(至少两条)
(2)加入氨水调节溶液pH=8的目的是:滤渣H中含(填化学式)。
加入H2c。时应避免过量,原因是:»
(3)操作IV的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、.o
(4)利用间接酸碱滴定法可测定B/'的含量,实验分两步进行。
J*12
已知:2CrO;-+2H+=Cr2(V-+40Ba+Cr0i^=BaCr0tI
步骤I移取xmL一定浓度的NazCrO,溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol•盐酸标准液滴定至终点,测得
滴加盐酸体积为VomLo
步骤H:移取ymLBaCk溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤I相同浓度的NaKrO,溶液,待Ba,'完全沉淀后,再加入
酸碱指示剂,用bmol盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为%mL。
氯化钢溶液浓度为mol(用含字母的式子表示)。若步骤II中滴加盐酸时有少量待测液溅
出,则Ba"浓度的测量值将(填“偏大”或“偏小”)•
【真题演练】
[2016年高考新课标HI卷】以硅藻土为载体的五氧化二帆(VA)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钮催化剂中回收
“0s既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钮催化剂的主要成分为:
物质V205V2O4K2s0」Si02Fe2()3AI2O3
质量分数/%2.2~2.92.8~3.122~2860~65广2<1
以下是一种废铀催化剂回收工艺路,线:
HSOKC1O.1KOH淋洗液NH4cl
温朋f昨2科4迄氤卜摩卜寝酢■扁卜盛卜频l~»O5
废渣1废渣2流次液
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为vo『,反应的离子方程式为
同时VzO”转成V0、“废渣1”的主要成分是。
(2)“氧化”中欲使3moi的VO?'变为VOJ,则需要氧化剂KCIO3至少为mol。
(3)“中和”作用之一是使钮以VO2-形式存在于溶液中。“废渣2”中含有。
离子交换、
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4R0H+VQ/1^RM0”+40H(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈性(填“酸”“碱”“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是.
(6)“沉钮”得到偏钮酸镂(NH,,V03)沉淀,写出“煨烧”中发生反应的化学方程式o
强化练习
1.马日夫盐[加(1城0,)2・2比0]是一种白色晶体,易溶于水,常用于机械设备的磷化处理。以软镒矿(主要成分为MnOz,
还含有少量的FezCh、FeO和A1为原料制备马日夫盐的流程如下:
HAM*
⑴软镒矿要先制成矿浆的目的是,葡萄糖(CHMe)与MnOz反应时,产物为MnSO“、CO2和FW,该反应中
氧化剂与还原剂的物质的量之比为o
(2)用HQ溶液“氧化”时发生反应的离子方程式为。
⑶已知几种金属离子的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表,“调pH并过滤”时,应调整的pH范围为
,滤渣1的主要成分为(填化学式)。
金属离子开始沉淀的pH完全沉淀的pH
Fe3+1.83.2
Al3*3.05.0
Fe”5.88.8
Mn2+7.89.8
(4)加入磷酸后发生反应的化学方程式为。
(5)某工厂用上述流程制备马日夫盐,已知软镭矿中MnO?的含量为87幅整个流程中镒元素的损耗率为9%,则1吨该
软镭矿可制得马日夫盐_______t。
2.以某种软镒矿(主要成分MnOz,同时含有FeCO:,、AI2O3、SW等)为主要原料生产KMnO,的一种流程图如下:
已知:Mn(OH)2极易被空气氧化;Fe(OH)3、A1(OH)3的溶度积常数依次为4.OX10湛、1.3义10%
(1)滤渣A的化学式是;溶液B中的主要阴离子有o
(2)为避免引入杂质,②步调节pH加入的物质是;调节pH除杂过程中,后析出的
沉淀是o
⑶浓硫酸与MnCh反应也能生成Mn”,其化学方程式是。
(4)KMnOi在酸性、中性环境下都会歧化生成MnO「和MnO2,则③步原料应保证。
④步溶解水应煮沸的目的是。
(5)⑤步的阳极电极反应式是:该法电解时要产生污染,其原因是。
3.高镒酸钾(KMnO。是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软镒矿(主要成分为MnO"为
原料生产高锦酸钾的工艺路线如下:
电解法-
—►KMnO,
CO]歧化法
回答下列问题:
(1)原料软镒矿与氢氧化钾按1:1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软镒矿粉碎,其作用
是O
(2)“平炉”中发生的化学方程式为,该条件下此反应的—0(填大于、小于
或等于)。
(3)将K/nO”转化为KMnOi的生产有两种工艺。
①"C0?歧化法”是传统工艺,即在KWlnO,溶液中通入CO?气体,使体系呈中性或弱碱性,LMnO,发生歧化反
应生成的含镒物质有KMnOi和MnO2,该反应的化学方程式为。
②“电解法”为现代工艺,即电解KMnO,水溶液,若用惰性电极,阳离子交换膜电解槽电解时产品纯度高,
阴极室中加入电解质溶液溶质的化学式为,电解时阳极发生的电极反应为,从阳极室的
溶液得到产品的实验操作是o与传统工艺比较,现代工艺的优点除产品纯度高外还有
4.镇及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是NiFezCM(铁酸银)、NiO、FeO、
CaO、SiCh等,以下是从该矿渣中回收NiSCU的工艺路线:
(N山95T热水Nai-萃取剂
I.,IXI一无机相—....►NiSO.
矿渣T研第t600匕培烧口M泡卜~»浸出液一》|吃钙l~T荒取■
一有机相(再生后循环利用)
浸渣废渣
已知I:①(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2so4。NiFezCU在焙烧过程中生成
NiSCU、Fe2(SO4)3o
②锡(Sn)位于第五周期第WA族。
(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是
(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为
“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有(填化学式)。
(3)为保证产品纯度,要检测“浸出液”的总铁量:取一定体积的浸出液,用盐酸酸化后,
加入SnCb将Fe3+还原为Fe?+,所需SnCb的物质的量不少于Fe?+物质的量的倍;
除去过量的SnCb后,再用酸性KzCnCh标准溶液滴定溶液中的Fe2+,还原产物为CF+
滴定时反应的离子方程式为。
(4)“浸出液呻c(Ca2+)=1.0xl0-3mo[.LT,当除钙率达到99%时,溶液中期一)=
molL_|»[已知K’p(CaF2)=4.0xl(r”]
(5)本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(VO/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如下图所示,VO/VA的
最佳取值是。
5.硫酸铅,又名石灰浆,可用于铅蓄电池、纤维增重剂、涂料分析试剂。工业上通常用自然界分布最广的方铅矿(主
要成分为PbS)生产硫酸铅。工艺流程如下:
5
己知:①Ksp(PbSO)=1.O8X1(T,Ksp(PbCl2)=1.6X10-»
②PbCL(s)+2C1(aq)iPbCl产(aq)AH>0
③Fe*、Pb"以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9和7。
(1)流程中加入盐酸可以控制溶液的pIKl.9,主要目的是o
反应过程中可观察到淡黄色沉淀,则①对应的离子方程式为。
(2)②所得的滤液A蒸发浓缩后再用冰水浴的目的是(请用平衡移动原理解释)
(3)④中对应反应的平衡常数表达式。
(4)上述流程中可循环利用的物质有。
(5)炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2\Pb(0H)\
Pb(OH)z、Pb(OH)3\Pb(OH)产。各形态的铅浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示:
0.8
0.6
0.4
0.2
①探究Pb”的性质:向含Pb2一的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液变浑浊,继续滴加NaOH溶液又变澄清;pH213时:溶液中
发生的主要反应的离子方程式为…
②除去溶液中的Pb3科研小组用一种新型试剂可去除水中的痕量铅和其他杂质离子,
实验结果记录如下:
离子Pb2-Ca2+Fe3+Mn24
处理前浓度/(mgL/)0.10029.80.120.087
处理后浓度/(mgL“)0.00422.60.040.053
I.由表可知该试剂去除Pb?的效果最好,请结合表中有关数据说明去除Pb"比Fe"效果好的理由是。
II.若新型试剂(DH)在脱铅过程中主要发生的反应为:2DIl(s)+Pb=D2Pb(s)+2H‘,则脱铅时最合适的pH约为________.
6.工业上利用软镒矿浆烟气脱硫吸收液制取电解镒,并利用阳极液制备高纯碳酸镒、回收硫酸镂的工艺流
程如下(软锌矿的主要成分是MnCh,还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质):
含S02F烟气H辛NH3jH2O(N芋SNH4HCOJ
软乜Zn二1脱硫金锅H氧化I调pi;=5WT除羲届词—阳极液-*1504碳化I-巴*警
净化气体波迨1滤渣2滤渣3电解髭(阴极)CO?(NHRSO4溶液
(1)一定温度下,“脱硫浸镒”主要产物为MnSO4,该反应的化学方程式为。
(2)“滤渣2”中主要成分的化学式为。
(3)“除重金属”时使用(NFU)2S而不使用Na2s的原因是。
(4)“电解”时用惰性电极,阳极的电极反应式为。
(5)
“50℃碳化”得到高纯碳酸镒,反应的离子方程式为o"50℃碳化”时
加入过量NH4HCO3,可能的原因是(写两种)。
-143
(6)已知:25℃时,^w=1.0xl0,/Cb(NH3-H20)=1.75x10-0在(NH4)2SO4溶液中,存在如下平衡:
+
NH4+H2O.-NH3-H2O+H",则该反应的平衡常数为o
8.废旧锂离子电池的回收利用意义重大,其正极废料的主要成分是LiCoOz、铝、炭黑及其他杂质,回收利
用的流程如下图。
NaOH溶液
[①固体X•••—,相铝|
正蔬料卜
(NiWjO.
固体
除杂.LCoC1Pl
溶液A溶液B-
而讲法后Q固体
稀H195HA
已知“溶液A”中主要金属离子是Co*、L=,还含有少量Fe'A产、Cu2%
(1)写出步骤①中溶解铝的离子方程式:,写出固体X到粗铝过程中所涉及的化学方程式:
⑵步骤②加入“SO”和物质Y,物质Y可能为(填序号)。
a.KMnO,溶液b.稀硝酸溶液c.H2O2溶液
写出步骤②中LiCoO?固体溶解的化学方程式:。
(3)实验表明溶液A中各种金属离子的沉淀虑随pH的变化如下图,现向溶液A中加入氨水,除去杂质离子
(填离子符合),应调节pH范围为。
PH
(4)母液中主要的溶质为。
(5)从2kg锂离子电池正极材料(Li元素含量为7附中可回收LiCOs的质量为go(已知回收率为85%)
9.铜酸钠晶体(Na2MoO,•2H2)可用于制造生物碱、油墨、化肥、铜红颜料、催化剂等,也可用于制造阻燃
剂和无公害型冷水系统的金属抑制剂。下图是利用铝精矿(主要成分是MoS?,含少量PbS等)为原料生产钥
酸钠晶体的工艺流程图:
回答下列问题:
(1)NazMoOz中Mo的化合价为。
(2)“焙烧”时,Mo元素转化为Mo。,,反应的化学方程式为,氧化产物是(写化学式)。
(3)“碱浸”生成CO?和另外一种物质,CO?的电子式为,另外一种生成物的化学式为。
(4)若“除重金属离子”时加入的沉淀剂为Na?S,则废渣成分的化学式为o
(5)测得“除重金属离子”中部分离子的浓度:c(Mo0?)=0.40mol/L,c(SO?)=0.04mol/Lo“结晶”前需
先除去S0F,方法是加入Ba(OH)2固体。假设加入Ba(0H)2固体后溶液体积不变,当BaMoO,开始沉淀时,S0?'
10
的去除率为%o(小数点后保留一位数字)[已知:Ksp(BaS04)=l.1X1O,Ksp(BaMo04)=4.OX10
(6)铜精矿在碱性条件下,加入NaClO溶液,也可以制备铝酸钠,同时有S0F生成,该反应的离子方程式
为。
10.鸨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。自然界中鸨主要存在于黑鸨矿中,其主要成分是铁和锦的鸨酸盐(FeWO八
MnWO.),还含少量Si、As的化合物。由黑铝矿冶炼鸨的工艺流程如下:
滤渣I
叵理一钩酸熟溶液(NajWO,)—……一钩酸TWOJT单质钩
渡液U
已知:
①滤渣I的主要成份是FeB、Mn02o
②上述流程中,鸽的化合价只有在最后一步发生改变。
③常温下鸨酸难溶于水。
(1)鸨酸盐(FeWOnMnWOO中铝元素的化合价为一,请写出MnWO」在熔融条件下发生碱分解反应生成FezOs
的化学方程式o
2
(2)上述流程中向粗鸨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后,溶液中的杂质阴离子确SiO:、HASO3\HASOF
等,则“净化”过程中,加入上。2时发生反应的离子方程式为—,滤渣H的主要成分是—o
(3)已知氢氧化钙和鸨酸钙(CaWO.)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温
度下Ca(0H)2、CaWO”的沉淀溶解平衡曲线,则:
-7*Y-3-2
lgc(Ca2*)
①,T2(填“>”或“心)「时Ksp(CaWO,,)=。
②将鸨酸钠溶液加入石灰乳得到大量铝酸钙,发生反应的离子方程式为—o
11.二氧化钵(CeOD是一种重要的稀土氧化物,平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiOz、Fe23、
CeO?、FeO等物质)。某课题组以此粉末为原料,设计如下工艺流程对资源进行回收,得到纯净的CeO?和硫酸铁镂晶体。
锻|
一■
-
~1
----~
-------
।--
H:O
2
A、
玻稀酸
俵
海液I]
»
——
铁快
酸破
波液।
T
1
璃1
温隙干
缩,常
蒸发浓
----
----
粉晶体
A
稀酸
末
过淖
A
A、H
一稀酸
滤液2
H
NaO
H
CcO
c)
含(C
2
液。
OH溶
于Na
不溶
,也
稀硫酸
不溶于
CeOz
已知:
o
是
分子式
酸A的
(1)稀
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