化学工艺规范流程题

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