专题11-工艺流程题-(练)-原卷版

专题11工艺流程题1．（2021·上海浦东新区高三一模）已知BaSO4性质稳定，不溶于水、酸和碱，高纯度BaSO4具有广泛用途，工业上利用重晶石(主要成分BaSO4)生产高纯度BaSO4的工艺流程如下：(1)“高温焙烧”时重晶石被还原为可溶性硫化钡的化学方程式为_______。“溶解”时产生有臭鸡蛋气味的气体，所得溶液呈碱性，原因是_______。流程中的“一系列操作”是指过滤、_______、_______。(2)分析本题流程，从中概括出提纯类似BaSO4的无机盐的一般路径为_______。(3)流程中所用硫酸钠溶液由芒硝(主要成分为Na2SO4∙10H2O，含少量MgSO4、CaSO4)经提纯制取，提纯时需要依次加入的试剂是_______。(4)为测定芒硝的纯度，称取样品ag，充分灼烧，实验最终得到固体bg，则该芒硝样品的纯度为_______(用含a、b的代数式表示)。(5)实验中判断样品已失去全部结晶水的依据是_______。下列情况会使芒硝纯度测定结果偏小的是_______(选填编号)。a.有固体飞溅b.晶体未完全分解c.露置于空气中冷却d.坩埚未干燥2．（2021·江西上饶市高三一模）2020年初，突如其来的新型冠状肺炎在全世界肆虐，依据研究，含氯消毒剂可以有效灭活新冠病毒，为阻断疫情做出了巨大贡献。二氧化氯(ClO2)就是其中一种高效消毒灭菌剂，但其稳定性较差，可转化为较稳定的NaClO2保存。工业上常用吸收法和电解法制备NaClO2，其工艺流程示意图如图1。已知：a．纯ClO2熔点为-59℃，沸点为11℃，纯的ClO2受热或遇光易发生爆炸，一般稀释到10%以下。b．长期放置或高于60℃时，NaClO2易分解生成NaClO3和NaCl。(1)步骤1中，生成ClO2的化学方程式是___________，通入空气的作用是___________。(2)方法1中，反应的离子方程式是___________，利用方法1制NaClO2时，温度不能超过35℃，可能的原因是___________。(3)方法2中，NaClO2在___________生成(选填“阴极”或“阳极”)。(4)NaClO2的溶解度曲线如图2所示，步骤3从NaClO2溶液中获得NaClO2的操作是：加热温度至略低于60℃、___________、___________，过滤、洗涤、干燥。(5)保存液态ClO2的条件是___________(填字母)。a．常温、密封、不避光b．低温、密封、避光c．常温、敞口、避光d．低温、敞口、不避光(6)ClO2在杀菌的同时，可将剧毒氰化物氧化成无毒气体，ClO2被还原为Cl-。某工厂污水中含CN-amg/L，处理10m3这种污水，至少需要ClO2___________mol。3．（2021·河北承德高三模拟）高铁酸盐(钠、钾)，具有很强的氧化性，从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒。实验证明，由于其强烈的氧化和絮凝共同作用，高铁酸盐的消毒和除污效果，全面优于含氯消毒剂和高锰酸盐。更为重要的是在整个的消毒和净化过程中，不产生任何对人体有害的物质。高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。某兴趣小组利用黄铜矿废渣(主要成分为CuFeS2和SiO2)制取高铁酸钠，工艺流程如下：回答下列问题：(1)焙烧黄铜矿废渣时，为了提高产率可采取的操作为________(任写一种可行性的操作)。(2)气体X恰好被浓NaOH溶液吸收形成酸式盐，此溶液呈_______(填“酸”、“碱”或“中”)性，试通过计算说明原因__________(已知X溶于水生成的含氧酸的电离平衡常数Ka1=2×10–2，Ka2=1×10–7)。(3)滤渣1的主要成分是_____(填化学式)，要检验溶液I中的金属阳离子，实验操作是_______。(4)在溶液I中加入合适的试剂Y是_____(填序号)。A．K2Cr2O7B．O3C．H2O2D．KMnO4(5)在溶液II中加入固体NaOH的目的有________、___________。(6)工业上利用NaClO的氧化性，在碱性条件下用FeCl3、NaOH、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na2FeO4，写出该反应的化学方程式___________。4．（2021·山东济南高三模拟）工业上以钛铁矿为原料，制备钛白(TiO2)和铁红两种重要产品的工艺流程如图：已知：①钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，含有MgO、Al2O3、SiO2等杂质。②酸浸时，FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+；③本实验温度下，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10–11；④溶液中离子浓度小于1×10–5mo/L时，认为该离子沉淀完全。请回答下列问题：(1)FeTiO3中Ti元素的化合价为___________；操作1所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、___________。(2)“水解”生成H2TiO3的离子方程式为___________；该反应需要加热，加热的目的是___________。(3)“沉铁”过程中，反应的离子方程式为___________。(4)滤液2可用于制备Mg(OH)2若滤液2中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L，向其中加入NaOH固体，调整溶液pH大于___________时，可使Mg2+沉淀完全。(5)在制备钛白(TiO2)过程中，需要测定钛液中TiO2+的物质的量浓度：测定时首先取10mL钛液用水冲稀10倍。加入一定量铝粉，充分振荡，使其完全反应：TiO2++Al→Ti3++Al3+(未配平)。过滤后，取出滤液20mL，向其中滴加2~3滴KSCN溶液，再加入5mL蒸馏水振荡，用酸式滴定管滴加0.1mol/LFeCl3溶液(Fe3+能将Ti3+氧化成四价钛的化合物)至终点，用去了30.00mLFeCl3溶液。则原钛液中TiO2+的物质的量浓度为___________。5．（2021·广西桂林市高三一模）工业上以菱锰矿(主要成分是MnCO3，还含有Fe2+、Ni2+等)为原料制备电解锰的工艺流程如图所示。溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Ni2+Mn2+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01mol‧L-1)的pH7.28.32.27.5沉淀完全时(c=1.0×10-5mol‧L-1)的pH8.79.83.29.0回答下列问题：(1)浸出槽中发生多个反应：如主要成分与稀硫酸的反应、MnO2与Fe2+间的氧化还原反应等。这两个反应的离子方程式分别为___________、___________。(2)加入氨水的目的是为除去杂质，根据流程图及表中数据，pH应调控在___________范围内。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，当pH=4时，溶液中c(Fe3+)=___________。(3)加入硫化铵是为除去剩余的Ni2+，由此可判断相同温度下溶解度：NiS_______Ni(OH)2(填“大于”或“小于”)。(4)电解硫酸锰溶液的化学方程式为___________。(5)工业上也可以用MnO2和Al粉作为原料，用铝热反应来制取金属锰，反应的化学方程式为_____。(6)将分离出电解锰后的稀硫酸收集、循环使用，其意义是________。6．（2021·广东汕头市高三一模）陶瓷工业中钴系色釉具有呈色稳定、呈色强度高等优点，利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如下：(1)“滤液①”主要成分是：___________；“操作①”、“操作②”的分离方法是否相同___________(填“是”或“否”)。(2)“酸溶”中H2O2的作用是：___________(选填“氧化剂”或“还原剂”或“既是氧化剂又是还原剂”)；若用Na2S2O3代替H2O2则有两种硫酸盐生成，写出Na2S2O3在“酸溶”时发生的化学方程式：___________。(3)已知钴、锂在有机磷萃取剂中的萃取率与pH的关系如下图所示，则有机磷萃取时最佳pH为___________。(4)Co2+萃取的反应原理如下：Co2++2HR(有机层)CoR2+2H+，则从有机相中分离出CoSO4需向有机溶剂中加入以下哪种试剂___________(填选项)。A．H2SO4B．NaOHC．Co(OH)2D．HR(5)“沉钴”时Na2CO3的滴速过快或浓度太大，都会导致产品不纯，请分析原因：___________。(6)在空气中煅烧CoCO3生成钴的氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为24.1g，CO2的体积为6.72L(标准状况)，则该钴氧化物的化学式为___________。7．（2021·福建福州市高三一模）精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯纤维的重要化工原料。生产过程产生的氧化残渣主要含有苯甲酸、对苯二甲酸、钴锰催化剂等。采用以下工艺流程可实现PTA残渣中有效成分苯甲酸和Co2+、Mn2+的回收与纯化，达到废物再利用的目的。序号浸取温度/℃进料质量比溶剂：水：干残渣苯甲酸浸取率/%1304∶1∶187.482404∶1∶190.333504∶1∶190.81(1)操作I的方法是______；实验室进行操作Ⅱ主要用的玻璃仪器有_________。(2)判定乙酸异丁酯可用于浸取并有效回收苯甲酸的理由是_________。(3)从上表所列实验数据可知苯甲酸在乙酸异丁酯中的溶解过程是_________(填“放热”或“吸热”)过程。(4)操作Ⅲ为蒸馏，蒸出的溶剂可返回_________工序循环使用。(5)钴锰回收时常采用Na，S沉淀法将钴沉淀为CoS，若油水分离后的溶液经蒸发浓缩后，Co2+和Mn2+的浓度均为0.1mol∙L-1，计算说明当Co2+完全沉淀时产生的固体中不含MnS，支持这个结论的数学关系式是_________。［已知：Ksp(CoS)=2×10-25，Ksp(MnS)=2×10-13，完全沉淀指溶液中离子浓度小于10-5mol∙L-1](6)得到的CoS通过硫酸化焙烧转变为水溶性的CoSO4，其化学方程式为_________。8．（2021·湖南永州市高三二模）明代《天工开物》记载了“火法”炼锌方法：“炉甘石(碳酸锌)十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，…，发火煅红，…，毁罐取出，即倭铅也”。现代工业开发了用NH3—NH4Cl水溶液浸出氧化锌烟灰(主要成分为ZnO、Pb、CuO和As2O3)制取高纯锌的工艺流程如图所示。已知浸出液含[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、AsCl。(1)《天工开物》记载的炼锌方法要求罐体用泥封严，目的是___________。(2)滤渣1的主要成分是___________(填化学式)。一段时间内锌浸出率与温度的关系如图所示，分析出现该现象的原因___________。(3)“氧化除杂”的目的是将AsCl转化为As2O5胶体，再经吸附聚沉除去，溶液始终接近中性，该反应的离子方程式是___________。(4)“电解”含[Zn(NH3)4]2+的溶液，阴极电极反应式是___________。阳极区产生一种无色无味的气体，将其通入滴有KSCN的FeCl2溶液中，无明显现象，该气体是___________(填化学式)。(5)ZnCl2溶液在T1℃水解可得某碱式盐，取11.38g该碱式盐，T2℃完全水解后并煅烧，可得纯氧化锌8.1g。则该碱式盐的化学式为___________。9．（2021·江苏盐城市高三一模）工业上可用红土镍矿(主要成分为NiO、FeO、Fe2O3)制备镍并回收副产物黄铵铁矾［(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12]的工艺流程如下。(1)“初步沉铁”中，向酸浸后的溶液中通入NH3调节溶液的pH至1.5左右，溶液温度保持80℃左右，鼓入空气，一段时间后沉淀出黄铵铁矾。鼓入的“空气”的作用是_______。(2)“深度沉铁”中，通入NH3调节溶液pH，溶液温度保持65℃左右，加入H2O2溶液，反应1h后黄铵铁矾沉淀趋于完全。①溶液中Fe3+转化为黄铵铁矾的离子方程式为_______。②溶液中c(H2O2)随时间t的变化关系如图所示，反应开始10~20min内c(H2O2)迅速减小，其原因是_______。(3)“深度沉铁”时溶液保持的温度比“初步沉铁”时溶液保持的温度低，其原因是_______。(4)已知几种金属离子的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示(金属离子的起始浓度0.1mol·L-1)。金属离子的氢氧化物Ni(OH)2Fe(OH)3黄铵铁矾开始沉淀pH7.12.71.3沉淀完全pH9.23.72.3“深度沉铁”中通入NH3调节溶液pH的范围是_______。10．（2021·湖南高三模拟）钛酸钡(BaTiO3)是电子陶瓷材料的基础原料，用于磁扩大器，电脑装置和计算机元件的制造，工业上生产钛酸钡的一种工艺流程如下：已知：草酸氧化钛钡晶体的化学式为BaTiO(C2O4)2·4H2O。(1)用盐酸酸浸时，当温度高于40℃时，浸出率急剧降低的主要原因是___________，常温下，若酸浸浸出液中c(Ba2+)=0.1mol·L-1，则c(CO)在浸出液中的最大值为___________mol·L-1(已知常温下，BaCO3的溶度积Ksp=2.58×10-9)(2)常温下，TiCl4为液体且极易水解，配制一定浓度的TiCl4溶液的方法是___________。(3)加入H2C2O4溶液时，发生反应的化学方程式为___________。(4)流程中通过过滤得到草酸氧化钛钡晶体后，为提高产品质量需对晶体洗涤。设计实验方案验证草酸氧化钛钡晶体是否洗涤干净？___________。(5)高温煅烧草酸氧化钛钡晶体［BaTiO(C2O4)2·4H2O]得到BaTiO3的同时，生成高温气体产物有CO、___________。和___________。(6)工业上还可利用固相合成法来制备BaTiO3，原理是将等物质的量的BaCO3和TiO2在1500℃下反应24h制备BaTiO3，该反应的化学方程式为___________。11．（2021·湖北高三模拟）CdS又称镉黄，可用作黄色颜料，也用于制备荧光粉等。以镉铁矿(成分为CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)为原料制备CdS的工艺流程如图：回答下列问题：(1)“滤渣1”的成分是_______(写化学式)。(2)“还原镉”时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为____。(3)加入H2O2溶液的目的是_____。(4)通入H2S也可以“沉镉”，发生反应的离子方程式为_______。(5)实际工业生产中，有时采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中Cd2+的含量，其原理是：Cd2++2NaR=2Na++CdR2，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的Na+比交换前增加了0.0552g·L-1.此时溶液pH=6，则该条件下Cd(OH)2的Ksp=_______。(6)CdS不溶于稀盐酸，可溶于浓盐酸，并生成H2[CdCl4]，反应的化学方程式为_______。若向反应后的溶液中加水稀释，又出现黄色沉淀，用平衡移动原理解释___________(已知Cd2++4Cl-⇌[CdCl4]2-)12．（2021·贵州贵阳市高三一模）以菱铁矿(主要成分FeCO3，还含有CaCO3和SiO2等杂质)为原料制备多功能水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下：

已知：①K2FeO4可溶于水、徼溶于浓KOH溶液；②FeO在强碱性溶液中稳定，在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解。回答下列问题：(1)K2FeO4中Fe元素的化合价是___________；滤渣的主要成分有___________。(2)“氧化1”过程所发生反应的离子方程式为___________；设计方案验证“氧化1”所得的溶液已经不再含有Fe2+___________(3)NaClO的电子式为___________；“氧化2”过程中生成了Na2FeO4和NaCl写出该过程中发生的氧化还原反应的离子方程式___________(4)提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，洗涤剂最好选用___________(填字母序号)和异丙醇。a.H2SO4溶液b.KOH浓溶液c.Fe2(SO4)3溶液(5)加饱和KOH溶液转化为K2FeO4后的溶液中，所含的阴离子除FeO和OH-外，一定还含有____。(6)实验室也可按照如图所示的装置模拟电解法制备K2FeO4，其中阳极的电极反应式是_______。13．（2021·河南郑州高三模拟）硫化铋在光电、催化及储能方面有着广泛应用，还可用作新型锂离子电池的电极材料。以浮选过的辉铋矿(主要成分是Bi2S3，还含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备高纯Bi2S3的工艺流程如下：已知：铋单质不溶于盐酸，可溶于硝酸，BiCl3极易水解生成BiOCl沉淀。回答下列问题：(1)辉铋矿的“浸出液”中铋元素主要以Bi3+形式存在，写出Bi2S3与FeCl3溶液反应的离子方程式：___________。(2)“浸出”时加入盐酸，既可提高铋的浸出率，又可_____；滤渣1的主要成分是S和______。(3)“还原”过程中发生置换反应的离子是___________，过量的铁粉可用___________除去。检验过滤后的铋粉是否洗净的方法是___________。(4)如把铋粉空气氧化后“酸溶”改为直接用浓硝酸氧化铋粉，不足之处是___________。(5)用Bi2S3/石墨烯复合材料、高纯锂作电极，LiPF6+EC/EMC作电解液制成的电池如图所示。放电时电池的总反应为：Bi2S3+6Li=3Li2S+2Bi，电极材料中石墨烯的作用是___________。放电时负极的电极反应为___________充电时阳极的电极反应为___________。14．（2021·山东实验中学模拟）草酸钴是一种重要的化工材料，广泛应用于有机合成。一种以铜钴矿粉(主要成分为，还含一定量)为原料，生产草酸钴晶体()的工艺流程如下：已知：①“浸出”液含有的离子主要有、、、、；②草酸钴晶体难溶于水。回答下列问题：(1)“浸出”时常采取分批加入细菌浸取液并搅拌的措施，其目的是____________________。(2)“萃取”步骤中萃取除去的主要金属阳离子是______。在实验室中进行萃取分液时需要使用的玻璃仪器主要有____________________。(3)“氧化”过程中发生的主要反应的离子方程式为____________________。“氧化”时温度常控制在70℃左右，温度不宜过高也不宜过低的原因为____________________。(4)“过滤”后的滤液中加入溶液反应得到草酸钴晶体，过滤得到的草酸钴晶体需要洗涤，实验室中洗涤该晶体的方法为____________________。(5)在空气中加热一定质量的固体样品时，其固体失重率数据见下表，请补充完整表中问题。已知：①在空气中加热至300℃及以上时，所得固体产物为钴氧化物，气体产物为。②。序号温度范围/℃发生反应的化学方程式固体失重率Ⅰ120～22019.67%Ⅱ300～350___________________________________56.12%15．（2021·陕西安康市高三一模）磷酸亚铁锂是锂离子电池中常用的正极材料，FePO4·2H2O(磷酸铁)是制备磷酸亚铁锂的前驱体。用磷铁渣(含Fe、FeP、Fe2P及SiO2)制备FePO4·2H2O的工艺流程如下：已知FePO4溶于强酸。(1)锂在元素周期表中的位置为___________。H3PO4的一级电离方程式为___________。(2)“浸取”时，在密闭反应器中依次加入硝酸、硫酸，硝酸首先分解生成NO2和O2，O2将铁和磷分别氧化为Fe2O3、P2O5。①Fe2P与O2反应的化学方程式为___________。②加入硫酸的目的是___________。(3)“制备”时发生反应的离子方程式为___________；上述流程制得的FePO4·2H2O中含有的杂质是___________；所得滤液中含有(NH4)2SO4，0.1mol/L的(NH4)2SO4溶液中，离子浓度由大到小的顺序为___________。(4)FePO4与Li2CO3及C在高温条件下生成LiFePO4和等物质的量的CO2、CO，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为___________。16．（2021·湖南长沙高三模拟）工业上常用水钴矿(主要成分为Co2O3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等杂质)制备钴的氧化物，其制备工艺流程如下：已知：CoC2O4∙2H2O微溶于水，它的溶解度随温度升高而逐渐增大。回答下列问题：(1)进行“酸浸”时，能提高“酸浸”速率的方法有_______(任写2种)。(2)“酸浸”后加入Na2SO3生成Co2+的离子方程式为_______。(3)沉淀a所含有的主要物质是_______；溶液d中的金属离子只有Co2+和Na+两种，则溶液c中加入NaF溶液的作用是_______。(4)“沉钴”过程中，加入(NH4)2C2O4使得n(C2O)∶n(Co2+)初始比值为1.15，沉淀反应时间为10min，沉淀反应的温度与钴的沉淀率关系如图所示：该过程需控制温度在46℃~50℃的原因是_______。(5)在空气中煅烧CoC2O4生成钴的某种氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为12.05g，CO2的体积为6.72L(标准状况)，则此反应的化学方程式为_______。17．（2021·山东日照市高三一模）从砷化镓废料(主要成分为GaAs，含Fe2O3、SiO2和CaCO3等杂质)中回收镓和砷的工艺流程如下：已知：镓(Ga)既能溶于酸也能溶于碱，与NaOH溶液反应生成NaGaO2和H2。回答下列问题：(1)“浆化”是将砷化镓废料转变成悬浊液的过程，其目的是___________。(2)砷化镓(GaAs)在“碱浸”时，砷转化为Na3AsO4进入溶液，该反应的化学方程式为___________。(3)“碱浸”的温度控制在70℃左右，温度不能过高或过低的原因是___________；“滤渣I”的成分为___________(填化学式)。(4)向浸出液中加H2SO4进行“中和”，调节pH使镓和硅共沉淀，不同pH时沉淀率如下表所示。根据表中数据可知，“中和”的pH应调节至___________范围内，沉淀的效果最好。(5)“旋流电解”时用惰性电极，则所得“尾液”的溶质主要是___________(填化学式)，可进行循环利用，提高经济效益。(6)若用240kg含镓3％的砷化镓废料回收镓，得到纯度为99％的镓7.10kg，则镓的回收率为___________％(结果保留一位小数)。18．（2021·广东省深圳高三模拟）高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为，含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为)、钛白废酸(主要成分为)为原料制备的工艺流程如图：(1)“酸浸”时，为提高锰的浸出率，可采取的措施是_______，“酸浸”过程中钛白废酸不宜过量太多，原因是_______。(2)在“酸浸”过程中，和颗粒组成两个原电池，如图所示：其中，原电池反应迅速，而原电池由于生成的硫覆盖在颗粒表面，溶解速率受阻变慢。①原电池中，为原电池的_______(填“正极”或“负极”)，每消耗1mol，生成_______mol。②原电池负极上的电极反应式为_______。(3)已知部分金属阳离子开始沉淀和沉淀完全的pH如表：开始沉淀的pH沉淀完全的pH1.93.23.44.78.110.179.5①要除去和，需要调节溶液的pH的范围为_______。②加入也可以将滤液中的转化为而除去，该反应的化学方程式为_______。③若石灰乳用量过大，则的产量