工藝流程題(選修)

【工藝流程題】1．【2017新課標1卷】（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下：回答下列問題:（1）“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70％時,所采用的實驗條件為___________________。(2）“酸浸”后,鈦主要以SKIPIF1<0形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實驗結(jié)果如下表所示：溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率％9295979388分析40℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4，其中過氧鍵的數(shù)目為__________________.(5）若“濾液②”中SKIPIF1〈0，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使SKIPIF1<0恰好沉淀完全即溶液中SKIPIF1〈0，此時是否有Mg3（PO4)2沉淀生成?（列式計算）。FePO4、Mg3(PO4）2的Ksp分別為SKIPIF1<0。(6）寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式。2．【2017新課標3卷】(15分）重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì).制備流程如圖所示：回答下列問題：（1）步驟①的主要反應(yīng)為：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3SKIPIF1〈0Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_______。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_____.（2)濾渣1中含量最多的金屬元素是_______，濾渣2的主要成分是__________及含硅雜質(zhì).（3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變____________（填“大"或“小”),原因是_____________（用離子方程式表示).(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________（填標號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃ b．60℃ c．40℃ d．10℃步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。(5）某工廠用m1kg鉻鐵礦粉（含Cr2O340%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg,產(chǎn)率為_____________.3．【2017北京卷】(13分)TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti)的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：資料：TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點/℃58136181（升華）3161412熔點/℃?69?25193304714在TiCl4中的溶解性互溶-—微溶難溶(1)氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進行.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沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g）的熱化學(xué)方程式：_______________________。②氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”),判斷依據(jù):_______________.③氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是__________________________。④氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_____________.(2）精制過程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：物質(zhì)a是______________，T2應(yīng)控制在_________。4．【2017江蘇卷】（12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì)）為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶"時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶"時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。（2）向“過濾Ⅰ"所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________（填“增大”、“不變"或“減小”）。（3）“電解Ⅰ"是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是___________。(4)“電解Ⅱ"是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_____________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。(5）鋁粉在1000℃時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________.5．【2017江蘇卷】（15分）某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對實驗的影響可忽略)。已知：①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解,如：3NaClO2NaCl+NaClO3②AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2OAg（NH3)2++Cl?+2H2O③常溫時N2H4·H2O(水合肼）在堿性條件下能還原Ag（NH3）2+：4Ag（NH3)2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O（1）“氧化"階段需在80℃條件下進行，適宜的加熱方式為__________________。（2）NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________.HNO3也能氧化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點是____________________。(3)為提高Ag的回收率，需對“過濾Ⅱ"的濾渣進行洗滌,并_______________________。（4）若省略“過濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外（該條件下NaClO3與NH3·H2O不反應(yīng)），還因為_____________________.（5）請設(shè)計從“過濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實驗方案：________________________(實驗中須使用的試劑有：2mol·L?1水合肼溶液，1mol·L?1H2SO4)。6．【鄭州市2017屆第三次模擬】碲（Te）廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽極泥（主要含有TeO2、少量Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下：已知TeO2微溶于水，易溶于較濃的強酸和強喊。（1）“堿浸”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________.（2）堿浸后的“濾渣”可以部分溶于稀硝酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________.（3）“沉碲”時控制溶液的pH為4．5?5．0，生成TeO2沉淀。酸性不能過強,其原因是_______________；防止局部酸度過大的操作方法是_________。(4）“酸溶”后,將SO2通人TeCl4酸性溶液中進行“還原”得到碲,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________。（5）25°C時，亞碲酸（H2TeO3)的Ka1=1×10—3,Ka2=2×10-8。①0。1mol·L-1H2TeO3電離度α約為_____________。（α=已電離弱電解質(zhì)分子數(shù)弱電解質(zhì)分子總數(shù)×100②0．lmol?L—1的NaHTeO3溶液中，下列粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是___________.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．【寧德市2017屆第三次質(zhì)量檢查】氯化亞銅是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于有機合成、石油、油脂、染料等工業(yè)。一種利用低品位銅礦(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)為原料制取CuCl的工藝流程如下：回答下列問題:（1）步驟Ⅰ“浸取”前需將銅礦粉碎的目的是______;“浸取”時,被氧化的元素有___(填元素符號)(2）已知Cu2+、Mn2+、Fe3+開始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表，則步驟Ⅱ“中和”時，pH應(yīng)控制的范圍為_______________.物質(zhì)Cu(OH）2Mn（OH)2Fe（OH）3開始沉淀pH4。78.31。2完全沉淀pH6.79。83。2（3）步驟IV加熱“蒸氨”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________.(4）步驟VI反應(yīng)的離子方程式為______________，其中鹽酸需過量，其原因是________________.(5）步驟Ⅶ獲得CuCl晶體需經(jīng)過濾、洗滌、干燥。洗滌時，常有無水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑的優(yōu)點是______________（寫一點）。8．【安徽省江南十校2017屆5月沖刺聯(lián)考(二模）】金屬釩主要用于冶煉特種鋼和在化學(xué)工業(yè)、煉油工業(yè)中作催化劑，被譽為“合金的維生素”。回收利用廢釩催化劑(主要成分為V2O5、VOSO4和二氧化硅）的工藝流程如下圖所示。(1）粉碎的作用是_______，濾渣可用于_______（填用途）。（2)25時，取樣進行實驗分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下表所示：pH1。31。41。51.61。71.81。92。02。1釩沉淀率/％8。191。896。59899。89.896.493.089。3根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷，加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH的最佳選擇為_____;上述過濾操作過程中所需用到的玻璃儀器有__________。(3）為了提高釩的浸出率，用酸浸使廢釩催化劑中的V2O5轉(zhuǎn)變成可溶于水的VOSO4，酸浸過程中還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_______.（4)完成并配平氧化過程中的離子方程式:__________ClO3-＋VO2++=VO3+＋Cl—＋.（5）廢釩催化劑中V2O5的質(zhì)量分數(shù)為6%(原料中的所有釩已換算成V2O5）.取100g此廢釩催化劑按上述流程進行實驗，當(dāng)加入105mL0.1mol·L—1的KClO3溶液時，溶液中的釩恰好被完全處理，假設(shè)以后各步釩沒有損失，則該工業(yè)生產(chǎn)中釩的回收率是________。9．【龍巖市2017屆5月綜合能力測試（二）】金屬鎘廣泛用于合金制造及電池生產(chǎn)等，一種用銅鎘廢渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等單質(zhì)）制取海綿鎘的工藝流程如下：（1）步驟Ⅰ進行破碎和粉磨的目的是_________.（2）步驟Ⅱ需隔絕O2的原因________（用文字和方程式說明）。（3)步驟Ⅲ中除鐵發(fā)生的離子反方程式為______.（4)步驟Ⅳ調(diào)節(jié)pH適宜的試劑是_______，應(yīng)調(diào)整的范圍為________。（已知部分氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表）氫氧化物Fe(OH)3Cd（OH)2Zn(OH)2開始沉淀的pH1。57.25。9沉淀完全的pH3.39。98。9（5）步驟Ⅴ發(fā)生的反應(yīng)為Zn+Co2+=Zn2++Co,（已知Sb的金屬活動性介于Cu和Ag之間）,加入少量銻鹽能加快反應(yīng)的進行，其原因是___________;（6)用石墨作陽極，純鋅作陰極電解ZnSO4溶液可得高純鋅，電解時總反應(yīng)的離子方程式為______；電解后的殘液返回到步驟_______(填流程中數(shù)字）.10．【葫蘆島市2017屆第二次模擬考試（5月)】聚硅酸鐵是目前無機高分子絮凝劑研究的熱點,一種用鋼管廠的廢鐵渣（主要成分Fe3O4，少量碳及二氧化硅）為原料制備的流程如下:（1)廢鐵渣進行“粉碎”的目的是____________。（2）“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度、氧流量等，其