高中化學工藝流程題

高中化學工藝流程專題訓練Co1．（共14分）一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀，廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在；鈷以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在鋁箔的單面或雙面；鋰混雜于其中。從廢料中回收氧化鈷（CoO）的工藝流程如下：含鋁溶液含鋁溶液廢料Ⅰ堿溶鈷渣含Co2+及微量Li+Al3+溶液粗CoO粉鋰鋁渣Ⅲ①20%Na2CO3調(diào)pH=4.5～5②加NaFⅤ600℃濾液Ⅱ85～90加浸出劑Ⅳ30%Na2CO3調(diào)pH=8～8.5沉淀CoCO3（1）過程I中采用NaOH溶液溶出廢料中的Al，反應的離子方程式為。（2）過程II中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出鈷的化學反應方程式為（產(chǎn)物中只有一種酸根）。在實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)時，也可用鹽酸浸出鈷，但實際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸，請從反應原理分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因_______________。（3）過程Ⅲ得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和Al(OH)3，碳酸鈉溶液在產(chǎn)生Al(OH)3時起重要作用，請寫出該反應的離子方程式____________________。（4）碳酸鈉溶液在過程III和IV中所起作用有所不同，請寫出在過程IV中起的作用是__________。（5）在Na2CO3溶液中存在多種粒子，下列各粒子濃度關系正確的是______（填序號）。Ac(Na+)=2c(CO32-)Bc(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)Cc(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)Dc(OH-)-c(H+)==c(HCO3-)+2c(H2CO3（6）CoO溶于鹽酸可得粉紅色的CoCl2溶液。CoCl2含結(jié)晶水數(shù)目不同而呈現(xiàn)不同顏色，利用藍色的無水CoCl2吸水變色這一性質(zhì)可制成變色水泥和顯隱墨水。下圖是粉紅色的CoCl2·6H2O晶體受熱分解時，剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線，A物質(zhì)的化學式是______。（共14分）（1）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑（2）4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2OCo2O3·CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境。（合理即可）（3）2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑（4）調(diào)整pH，提供CO32-，使Co2+沉淀為CoCO3（5）BCD（有錯不得分，答對2個得1分，全對得2分）（6）CoCl2?2H2OCr2．（17分）從化工廠鉻渣中提取硫酸鈉的工藝如下：鉻渣鉻渣浸取調(diào)pH約3.6并微熱過濾操作B產(chǎn)品水稀NaOH濾液濾渣A母液酸化、還原調(diào)pH為5……過濾酸C+Na2SO3溶液NaOH溶液濾渣D12010080604020204060T/℃0S/g已知：①鉻渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+；②Fe3+、Cr3+完全沉淀（c12010080604020204060T/℃0S/g（1）“微熱”除能加快反應速率外，同時還可以，濾渣A為（填化學式）。（2）根據(jù)溶解度（S）∽溫度（T）曲線，操作B的最佳方法為（填字母序號）A．蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾B．蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶，過濾電源NaOH濃溶液Na+交換膜NaOH稀溶液Na2CrO4溶液Na2Cr2O7電源NaOH濃溶液Na+交換膜NaOH稀溶液Na2CrO4溶液Na2Cr2O7溶液；酸C為，Cr(OH)3的溶度積常數(shù)Ksp[Cr(OH)3]＝。（4）根據(jù)2CrO42－＋2H+Cr2O72－＋H2O設計圖示裝置（均為惰性電極）電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極連接電源的極，其電極反應式為。（17分）（1）促進Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去；（2分）Fe(OH)3；（2分）（2）A（2分）（3）3SO32-＋Cr2O72-＋8H＋＝2Cr3＋＋3SO42-＋4H2O；（3分，化學式和配平錯誤0分）H2SO4；（2分）1.0×10－32mol4·L-4（2分，不帶單位扣1分）（4）正極，（2分）4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O（2分）（無“↑”扣分1分）Cu(1)“氧化”一步中發(fā)生反應的離子方程式為_______。(2)“調(diào)節(jié)pH”一步應調(diào)節(jié)溶液的pH＝9.8，其目的是_______。(3)“熱解”一步溫度控制在75℃左右，其原因是_______(4)從“過濾2”步驟中得到的濾液中能回收的鹽類物質(zhì)主要有________(填化學式),表1生成氫氧化物沉淀的pH物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.911.1注：Fe(OH)2沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去。(5)輕質(zhì)碳酸鎂的成分為堿式碳酸鎂[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]，則“熱解”一步發(fā)生反應的離子方程式為_______。(12分)(1)ClO－＋2H＋＋2Fe2＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O(2分)(2)使Fe3＋、Mn2＋等雜質(zhì)離子生成氫氧化物沉淀除去，且盡量避免Mg2＋轉(zhuǎn)化為沉淀。(2分)(3)溫度太低，反應速率慢，溫度太高NH4HCO3會分解。(2分)(4)NaCl、NH4Cl(4分)(5)2Mg2＋＋4HCOeq\o\al(－,3)＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))MgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓＋3CO2↑(2分)Mn6.（14分）輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①MnO2有較強的氧化性，能將Cu+氧化成Cu2+②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會分解生成NH3③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2Mn2+：8.3～9.8Cu2+：4.4～6.4．．．．．．MnSO4·H2O晶體4.8mol/L硫酸輝銅礦酸浸S、SiO2浸出液調(diào)節(jié)pH至4沉淀物濾液NH4HCO3和氨水的混合物MnCO3加熱趕氨Cu2(OH)2CO3軟錳礦氨氣濾液（1）實驗室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要_______________________________。（2）酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施有___________________（任寫一點）。（3）酸浸時，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應的化學方程式__________________________________________________________________。（4）調(diào)節(jié)浸出液pH=4的作用是__________________________________________。 （5）本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是（寫化學式）____________________________。（6）獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，主要目的是_____________________。（7）用標準的BaCl2溶液測定樣品中MnSO4·H2O質(zhì)量分數(shù)時，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%（測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略），其可能原因有__________________(任寫一種)。(14分)（1）250mL容量瓶(1分)、膠頭滴管(1分)（2）粉碎礦石或適當升高溫度或攪拌（答案合理均給分）（3）Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O（4）使Fe3+完全生成Fe(OH)3沉淀（5）NH3（6）減少MnSO4·H2O晶體的損失（7）混有硫酸鹽雜質(zhì)或部分晶體失去結(jié)晶水Pd7.(11分)有機合成中常用的鈀/活性炭催化劑若長期使用，會被鐵、有機化合物等雜質(zhì)污染而失去活性，成為廢催化劑。一種由廢催化劑制取PdCl2的工藝流程如下：(1)“焙燒1”通入空氣的目的是________________(2)甲酸在反應中被氧化為二氧化碳，寫出甲酸與PdO反應的化學方程式：____。(3)加入濃氨水的過程中，需要控制溶液的pH為8～9，實驗室中檢測溶液pH的簡單方法是________________。(4)寫出“焙燒2”發(fā)生反應的化學方程式：____(5)Pd中加入王水的反應可以表示為Pd＋HCl＋HNO3→A＋B↑＋H2O(未配平)。其中B為無色有毒氣體，該氣體在空氣中不能穩(wěn)定存在；A中含有三種元素，其中Pd元素的質(zhì)量分數(shù)為42.4%，H元素的質(zhì)量分數(shù)為0.8%。則A的化學式為____。(11分)(1)使有機化合物等可燃物通過燃燒而除掉(2分)(2)HCOOH＋PdO=Pd＋CO2↑＋H2O(2分)(3)用潔凈的玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上(2分)(4)Pd(NH3)2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋PdCl2(2分)(5)H2PdCl4(3分)Sn8.（13分）硫酸亞錫（SnSO4）是一種重要的硫酸鹽，廣泛應用于鍍錫工業(yè)。某研究小組設計SnSO4制備路線如下：查閱資料：Ⅰ．酸性條件下，錫在水溶液中有Sn2+、Sn4+兩種主要存在形式，Sn2+易被氧化。Ⅱ．SnCl2易水解生成堿式氯化亞錫回答下列問題：（1）錫原子的核電荷數(shù)為50，與碳元素屬于同一主族，錫元素在周期表中的位置是。（2）操作Ⅰ是。（3）SnCl2粉末需加濃鹽酸進行溶解，請用平衡移動原理解釋原因。（4）加入Sn粉的作用有兩個：①調(diào)節(jié)溶液pH②。（5）反應Ⅰ得到沉淀是SnO，得到該沉淀的離子反應方程式是。（6）酸性條件下，SnSO4還可以用作雙氧水去除劑，發(fā)生反應的離子方程式是。（7）該小組通過下列方法測定所用錫粉的純度（雜質(zhì)不參與反應）：①將試樣溶于鹽酸中，發(fā)生的反應為：Sn+2HCl===SnCl2+H2↑；②加入過量的FeCl3；③用已知濃度的K2Cr2O7滴定生成的Fe2+，發(fā)生的反應為：6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl===6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O取1.226g錫粉，經(jīng)上述各步反應后，共用去0.100mol/LK2Cr2O7溶液32.0ml。錫粉中錫的質(zhì)量分數(shù)是。（13分）（1）五周期ⅣA族（1分）（2）加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌（2分）（3）SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl，加入鹽酸，使該平衡向左移動，抑制Sn2+水解（2分）（4）防止Sn2+被氧化（2分）（5）Sn2++CO32-===SnO↓+CO2↑（2分）（6）Sn2++H2O2+2H+===Sn4++2H2O（2分）（7）93.1%Ti9．（14分）二氧化鈦廣泛應用于各類結(jié)構(gòu)表面涂料、紙張涂層等，二氧化鈦還可作為制備鈦單質(zhì)的原料。Ⅰ．二氧化鈦可由以下兩種方法制備：方法1：可用含有Fe2O3的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，其中Ti元素化合價為+4價）制取，其主要流程如下：濾渣過量H2SO4濾渣過量H2SO4Fe，熱過濾Fe含TiO2+的溶液甲鈦鐵礦粉末濾液濾液FeSO4FeSO4·7H2O冷卻、結(jié)晶冷卻、結(jié)晶含TiO含TiO2+的溶液乙TiO2TiO2……（1）Fe2O3與H2SO4反應的離子方程式是_________________________________。（2）甲溶液中除含TiO2+之外還含有的金屬陽離子有__________________。（3）加Fe的作用是_________________________________。方法2：TiCl4水解生成TiO2·xH2O，過濾、水洗除去其中的Cl－，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO2，此方法制備得到的是納米二氧化鈦。（4）①TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化學方程式為_______________________________；②檢驗TiO2·xH2O中Cl－是否被除凈的方法是______________________________。②Mg②Mg800℃（5）TiO2制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟如下：①TiO2①TiO2TiCl4Ti反應②的方程式是，該反應需要在Ar氣氛中進行，請解釋原因：_____________。（14分，每空2分）（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O（2）Fe3+、Fe2+（3）將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+（4）①TiCl4+(x+2)H2O（過量）TiO2·xH2O↓+4HCl（寫==不扣分）800℃②取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl－800℃（5）TiCl4+2Mg====2MgCl2+Ti防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的O2(或CO2、N2)作用V10．（17分）釩及化合物用途廣泛。工業(yè)上常用含少量Al2O3的釩鐵礦（FeOV2O5）堿熔法提取V2O5。簡要流程如下：燒渣A浸出液浸出渣B濾液HVO3V2O5稀H2SO4H2O焙燒Na2CO3空氣 已知：①焙燒時可發(fā)生反應：V2O5+Al2O3+2Na2CO32NaVO3+2NaAlO2+2CO2②常溫下物質(zhì)的溶解度：NaVO3～g/100g水；HVO3～/100g水（1）“浸出渣B”的主要成分是。（寫化學式）（2）生產(chǎn)中，不直接用H2SO4浸泡“燒渣A”獲取HVO3的原因是。（3）“操作①”包括、洗滌。如果不洗滌，則產(chǎn)品中可能含有的金屬陽離子是、

。下列裝置（部分夾持儀器省去）可用在實驗室進行“操作②”的是。（填序號）

ABCD（4）NaVO3用于原油的脫硫技術，由V2O5溶于NaOH溶液中制取，反應的離子方程式為。（5）V2O5還可用于將硅鐵煉成釩鐵。生產(chǎn)中加入CaO可節(jié)能減排。有關反應如下：2V2O5（l）+5Si（s）+5CaO（s）=4V（s）+5CaSiO3（s）；△H1=-2096.7kJ/mol已知：CaSiO3（s）=CaO（s）+SiO2（s）；△H2=+92.5kJ/mol則：2V2O5（l）+5Si（s）=4V（s）+5SiO2（s）；△H3=。（17分）（1）Fe2O3或Fe3O4，或者Fe2O3和Fe3O4（2分）（2）H2SO4與NaVO3反應生成難溶的HVO3，HVO3包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應的進行，從而降低了HVO3產(chǎn)率，且使產(chǎn)生的HVO3不純。另外，鐵的氧化物會和硫酸反應生成鐵離子，增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源。（4分）（3）過濾（2分）Na+、Al3+（2分）D（2分）(4)V2O5+2OH2VO3-+H2O（3分）（可以沒有加熱符號）（5）-1634.2kJ/mol（2分）Y11．（14分）稀土元素是周期表中IIIB族鈧、釔和鑭系元素的總稱，它們都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似，常見化合價為+3。其中釔（Y）元素是激光和超導的重要材料。我國蘊藏著豐富的釔礦石（Y2FeBe2Si2O10），以此礦石為原料生產(chǎn)氧化釔（Y2O3）的主要流程如下：已知：①有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：開始沉淀時的pH完全沉淀時的pHFe3+2.73.7Y3+6.08.2②在周期表中，鈹、鋁元素處于第二周期和第三周期的對角線位置，化學性質(zhì)相似。（1）釔礦石（Y2FeBe2Si2O10）的組成用氧化物的形式可表示為。（2）欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。則①最好選用鹽酸、（填字母）兩種試劑，再通過必要的操作即可實現(xiàn)。a．NaOH溶液b．氨水c．CO2氣d．HNO3②寫出Na2BeO2與足量鹽酸發(fā)生反應的離子方程式：。（3）為使Fe3+沉淀完全，須用氨水調(diào)節(jié)pH=a，則a應控制在的范圍內(nèi)；繼續(xù)加氨水調(diào)節(jié)pH=b發(fā)生反應的離子方程式為，檢驗Fe3+是否沉淀完全的操作方法是。（14分）（1）Y2O3·FeO·2BeO·2SiO2（2分）（2）①b（2分）②：BeO22-+4H+=Be2++2H2O（3分）（3）3.7<a<6.0（2分）Y3++3NH3·H2O=Y(OH)3↓+3NH4+（3分）取少量濾液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠t色，若不變血紅色，則說明Fe3+完全沉淀，反之則未完全沉淀（2分）Zn12．（14分）工業(yè)上用閃鋅礦（主要成分為ZnS，還含有Fe2O3等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)ZnSO4·7H2O的工藝流程如下：（1）濾渣A經(jīng)CS2提取后可獲得一種淡黃色副產(chǎn)品，其化學式為。（2）浸取過程中Fe2(SO4)3的作用是。（3）除鐵過程控制溶液的pH在5.4左右，該反應的離子方程式為。該過程在空氣入口處設計了一個類似淋浴噴頭的裝置，其目的是。（4）置換法除重金屬離子所用物質(zhì)C為。（5）硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關系如下表：溫度/℃020406080100溶解度/g41.854.170.474.867.260.5從除重金屬后的硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作為、、過濾、干燥。（1）S（2）做氧化劑（3）4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+增大空氣與溶液的接觸面積，加快反應速率。（4）Zn（鋅）（5）60℃條件下蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶（每空2分Zr13.（16分）鋯產(chǎn)業(yè)是極有發(fā)展?jié)摿扒熬暗男屡d產(chǎn)業(yè)，鋯（Zr）元素是核反應堆燃料棒的包裹材料，二氧化鋯（ZrO2）可以制造耐高溫納米陶瓷。我國有豐富的鋯英石（ZrSiO4），含Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，生產(chǎn)鋯流程之一如下：試回答下列問題：（1）寫出上述流程中高溫氣化的反應方程式（碳轉(zhuǎn)化成CO）：；（2）寫出ZrOCl2?8H2O在900℃生成ZrO2的反應方程式；（3）關于二氧化鋯納米陶瓷和鋯合金的說法不正確的是（單選）；A.二氧化鋯納米陶瓷是新型無機非金屬材料B.1納米=10-10米C.鋯合金的硬度比純鋯要高D.日本福島核電站的爆炸可能是由鋯合金在高溫下與水蒸氣反應產(chǎn)生的氫氣爆炸引起（4）一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷；電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO2）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。在熔融電解質(zhì)中，O2-向(填正負)極移動。電池正極電極反應為：，負