化学工艺流程题.doc

1、1化工流程题练习【化学工艺流程题的一般组成】1、利用酸性含锰废水（主要含 Mn2+、Cl -、H +、Fe 2+、Cu 2+）可制备高性能磁性材料（MnCO 3）及纯净的氯化铜晶体（CuCl 22H2O） 。工业流程如下：已知：几种金属离子沉淀的 pH如表金属离子 Fe2+ Fe3+ Cu2+ Mn2+完全沉淀的 pH 9.7 3.2 6.4 10.4回答下列问题：（1）过程中，MnO 2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（CuCl 22H2O） 。（3）过程中，298K、c(Mn 2+)为 1.0mol

2、/L时，实验测得 MnCO3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 MnCO3可制备重要催化剂 MnO2，在空气中加热 460.0g的 MnCO3得到 332.0g产品，若产品中杂质只有 MnO，则该产品中 MnO2的物质的量是 。2（摩尔质量（g/mol）：MnCO 3:115 MnO2:87 MnO:71）2某实验小组以粗镍（含少量 Fe 和 Cr 杂质）为原料制备 Ni(NH3)6Cl2，并测定相关组分的含量。制备流程示意图如下：已知：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 0.1 molL-1计算)如下表

3、所示：离子 Fe3+ Cr3+ Ni2+开始沉淀 pH 1.5 4.3 6.9完全沉淀 pH 2.8 5.6 8.9Ni(OH) 2为绿色难溶物。 Ni(NH3)6(NO3)2、Ni(NH3)6Cl2 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 3.0molL-1 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。调节 pH 约为 6 的原因是_。试剂 X 可以是_(填标号)

4、。A. H2SO4 B. Ni(OH)2 C. NaOH D. Fe2O3 E. 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 3.00mL6 mol/L 盐酸，以甲基橙作指示 剂，滴定至终点消耗 0.500 0 molL-1NaOH 标准溶液 V1mL；ii. 空白试验：不加入样品重复实验 i，消耗 NaOH 标准溶液 V2mL。NH3 的质量分数为_。(用 V1 ,V2 表示)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 H2SO4 溶液替代盐酸C. 用酚酞替代甲基橙 D.

5、 进行平行实验（5）为测定 Cl 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 23 滴 K2CrO4 溶液作指示剂，用已知浓度的 AgNO3标准溶液滴定至 终点， 记录读数，重复操作 23 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。其正极材料有钴酸锂(LiCoO 2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。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)。3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，

6、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 H2SO4和 H2O2的混合溶液，可能发生反应的离子方程式 _；（3）写出“沉钴” 过程中发生反应的化学方程式_；（4）充放电过程中，发生 LiCoO2与 Li1-xCoO2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空气电池，他们的锂空气电池在放电过程中产生稳定的晶状超氧化锂(LiO 2)，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 _。4废旧印刷电路板是一种电子废弃物

7、，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矾，流程简图如下：回答下列问题：（1）反应是将 Cu转化为 Cu(NH3） 42+，反应中 H2O2 的作用是 。写出操作的名称： 。（2）反应 II是铜氨溶液中的 Cu(NH3） 42+与有机物 RH反应，写出该反应的离子方程式： 。操作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 Cu2 在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 。若操作使用下图装置，图中存在的错误是

8、。（4）操作以石墨作电极电解 CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作 由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。（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 NH4Cl在反应中的主要作用是 。5毒重石的主要成分 BaCO3（含 Ca2+、Mg 2+、Fe 3+等杂质） ，实验室利用毒重石制备 BaCl22H2O的流程如下：4Ca2+ Mg2+ Fe3+开始沉淀的 pH 11.9 9.1 1.9完全沉淀的 pH 13.9 11.1 3.2已知：Ksp（BaC 2O4）= 1.610 7，Ksp（CaC 2O4）= 2.310 9（1）实验室用 37%的

9、盐酸配制 1mol/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：_。滤渣中含_（填化学式） 。加入 H2C2O4时应避免过量，原因是：_。（3）操作的步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、_。（4）利用间接酸碱滴定法可测定 Ba2+的含量，实验分两步进行。已知：2CrO 42+2H+=Cr2O72+H2O Ba2+CrO42=BaCrO4步骤 移取 x mL一定浓度的 Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用 b molL1 盐酸标准液滴定至终点，测得

10、滴加盐酸体积为 V0 mL。步骤：移取 y mL BaCl2溶液于锥形瓶中，加入 x mL与步骤相同浓度的 Na2CrO4溶液，待 Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用 b molL1 盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为 V1 mL。氯化钡溶液浓度为_ molL1 (用含字母的式子表示)。若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，则 Ba2+浓度的测量值将_（填“偏大”或“偏小” ） 。【真题演练】【2016 年高考新课标卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V 2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质 V2O

11、5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3质量分数/% 2.22.9 2.83.1 2228 6065 12 0Fe 3+、Pb 2+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 pH”或“” ）T 1时 Ksp（CaWO 4）=_。将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_。1011二氧化铈(CeO 2)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SiO2、Fe 2O3、CeO 2、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 CeO2和硫酸

12、铁铵晶体。已知：CeO 2不溶于稀硫酸，也不溶于 NaOH 溶液。(1)稀酸 A的分子式是_。(2)滤液 1中加入 H2O2溶液的目的是_。(3)设计实验证明滤液 1中含有 Fe2+_。(4)已知 Fe2+溶液可以和难溶于水的 FeO(OH)反应生成 Fe3O4,书写该反应的离子方程式_。(5)由滤液 2生成 Ce(OH)4的离子方程式_。(6)硫酸铁铵晶体Fe 2(SO4)32(NH4)2SO43H2O广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是_。(7)取上述流程中得到的 Ce(OH)4产品 0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为 0.l000molL-1FeSO

13、 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为 Ce3+ )，消耗 25.00 mL标准溶液。该产品中 Ce(OH)4的质置分数为_(结果保留两位有效数字)。12平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含 SiO2、Fe 2O3、CeO 2、FeO 等物质） 。某课题以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到 Ce(OH)4和硫酸铁铵：I.酸性条件下，铈在水溶液中有 Ce3+、Ce 4+两种主要存在形式；II. CeO2不溶于稀硫酸；利用有机溶剂可分离稀土元素如 Ce 等化合物。请按要求回答下列问题：(1) Ce 的原子序数为 58，它位于元素周期表中第 _周期。(2)步骤、反应的化学方

14、程式分别为_、_。(3)检验滤渣 B 洗涤干净的方法是_ 。(4)步骤的离子方程式为_。(5)操作 X 名称为_。(6)在滤液 B 中加过量铁粉于 50 C 水浴中加热充分反应后趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集得产品绿矾。步骤中的硫酸溶液过稀会导致_；静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是11_。(7)取 2.08 g 产品 Ce(OH)4加过量稀硫酸溶解后，用 0.1000 mol/L FeSO4溶液滴定至终点共消耗 90.00mL，则产品中 Ce(OH)4的质量分数为 _。13重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿(主要成分为 F

15、eOCr2O3)为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制 K2Cr2O7的主要工艺如下,请回答下列问题：(1)以上工艺流程所涉及元素中属于过渡元素的有_，铁在周期表中的位置是第_周期_族。(2)在反应器中，有 Na2CrO4生成，同时 Fe2O3转变为 NaFeO2，杂质 SiO2、Al 2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：_。(3)NaFeO2能发生强烈水解，在步骤中生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：_。(4)流程中酸化所用的酸和流程中所用的某种盐最合适的是_(填字母)。A盐酸和氯化钾 B硫酸和氯化钾 C硫酸和硫酸锌 D次氯酸和次氯酸钾酸化时，CrO 转化

16、为 Cr2O ，写出平衡转化的离子方程式：_。(5)水溶液中的 H 是以 H3O 的形式存在，H 3O 的电子式为_。(6)简要叙述操作的目的：_。14铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用。（1）二氧化铈 (CeO2)在平板电视显示屏中有着重要应用。CeO 2在稀硫酸和 H2O2的作用下可生成 Ce3+，CeO 2在该反应中作_剂。（2）自然界 Cr 主要以+3 价和+6 价存在。+6 价的 Cr 能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3 价的铬。完成并配平下列离子方程式：_Cr2O72 +_SO32 +_ =_Cr3+_SO42 + _H2O（3）钛(

17、Ti) 被誉为 “二十一世纪的金属 ”，工业上在 550时用钠与四氯化钛反应可制得钛，该反应的化学方程式是 。（4）NiSO 4xH2O 是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、电池等，可由电镀渣 (除镍外，还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如下：（1）向滤液中加入 FeS是为了生成难溶于酸的硫化物沉淀而除去 Cu2+、Zn 2+等杂质，则除去 Cu2+的离子方程式为：_ （2）对滤液的操作，请回答：往滤液中加入 H2O2的离子方程式：_ _调滤液pH 的目的是除去 Fe3+，其原理是 Fe3+3H2OFe（OH） 3+3H+，已知 25时 KspFe（OH） 3=2.810-39，

18、则该温度下上述反应的平衡常数 K=_检验 Fe3+是否除尽的操作和现象是_（3）滤液溶质的主要成分是 NiSO4，加 Na2CO3过滤后得到 NiCO3固体，再加适量稀硫酸溶解又生成 NiSO4，这两步操作的目的是_ _12（4）得到的 NiSO4溶液经一系列操作可得到 NiSO46H2O晶体，请回答：一系列操作主要包括_、_、_等操作为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，则应该回流到流程中的_位置（填 a、b、c、d）如果得到产品的纯度不够，则应该进行_操作（填操作名称）15醋酸镍（CH 3COO） 2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含 NiS、Al 2O3、FeO、CaO、S

19、iO 2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：相关离子生成氢氧化物的 pH和相关物质的溶解性如下表：（1）调节 pH步骤中，溶液 pH的调节范围是_。（2）滤渣 1和滤渣 3主要成分的化学式分别是_、_。（3）酸浸过程中，lmol NiS失去 6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式_。（4）沉镍前 c（Ni 2 ）2.0 mol L-1，欲使 100 mL该滤液中的 Ni2 沉淀完全c（Ni 2 ）10 -5molL-1，则需要加入 Na2CO3固体的质量最少为_g。 （保留小数点后 1位）16以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下图所示。请

20、回答下列问题：（1）Mn xZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为_。（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_(填“氧化剂”或“还原剂”)，发生反应的离子方程式为： 。（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经 KMnO4溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同 pH时，KMnO 4溶液对 Hg的单位时间去除率及主要产物如下图所示。13写出 pH=2时 KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式 。在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使 KMnO4溶液的氧化性增强外，还可能是： ，设计相应的实验证明： 。（4）已知 Fe、Al、Mn 的氢氧化物开始沉淀及沉淀完

21、全时的 pH如下表所示，当 Al3+完全沉淀时，若要使 Mn2+不沉淀，则 Mn 2+的最大浓度为： 。已知：K spMn(OH)2=1.91013氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2开始沉淀 pH 1.8 4.1 8.3完全沉淀 pH 3.2 5.0 9.8（5）用惰性电极电解 K2MnO4溶液制备 KMnO4的装置如下图所示。a 应接直流电源的_(填“正”或“负”)极。已知 25，两室溶液的体积均为 100 mL，电解一段时间后，右室溶液的 pH由 10变为 14，则理论上可制得_mol KMnO4 (忽略溶液的体积和温度变化)。18锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收

22、利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂则是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为 LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：已知：FePO 4可溶于稀 H2SO4，不溶于水和其他的酸。Li 2SO4、LiOH 和 Li2CO3在 273K下的溶解度分别为 34.2g、22.7g 和 1.54g373K下，Li 2CO3的溶解度为 0.72gK spAl(OH)3=10-32 KspFe(OH)3=410-38（1）可以提高操作 1浸出率的方法有(写出 3种) 。（2）完成操作 3

23、中的离子方程式： 。（3）该锂电池充电时的正极反应式： 。（4）操作 4中应选择试剂 将溶液调节 pH值至 。（5）沉淀 C的成分 （6）磷酸铁也可以通过电解法制备，如右图，请完成制备过程的总反应离子方程式： 。1419Ba(NO 3)2可用于生产绿色烟花、绿色信号弹、炸药、陶瓷釉药等。钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSO 3、Ba(FeO 2)2等 ，某主要生产 BaCO3、BaSO 4的化工厂利用钡泥制取 Ba(NO3)2晶体(不含结晶水)，其部分工艺流程如下：又已知： Fe3+和 Fe2+以氢氧化物形式沉淀完全时，溶液的 pH 分别为 3.2 和 9.7；Ba(NO3

24、)2晶体的分解温度：592 ；KSP(BaSO4)=1.110-10，K SP(BaCO3)=5.110-9。（1）该厂生产的 BaCO3因含有少量 BaSO4而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和 Na2CO3溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。试用离子方程式说明提纯原理：。（2）上述流程酸溶时，Ba(FeO 2)2与 HNO3反应生成两种硝酸盐，反应的化学方程式为： 。（3）该厂结合本厂实际，选用的 X 为 (填序号)；ABaCl 2 BBaCO 3 CBa(NO 3)2 D Ba(OH)2（4）中和 I 使溶液的 p H 为 45 目的是 ；结合离子方程式简述原理 。（5）从 Ba(NO3

25、)2溶液中获得其晶体的操作方法是 。（6）测定所得 Ba(NO3)2晶体的纯度：准确称取 W 克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量其质量为 m 克，则该晶体的纯度为 。20软锰矿主要成分为 MnO2，还含有 CaCO3、Fe 2O3、Al 2O3等杂质。工业上利用软锰矿制取碳酸锰(MnCO 3)流程如下：其中，还原焙烧主反应为：2MnO 2+C=2MnO+CO2。根据要求回答问题：（1）步骤 D中 Fe2+被氧化，该反应的离子方程式为 。（2）步骤 H的离子方程式为 。（3）加入 Na2S可以除去 Pb2+、Al 3+等离子。已知 Ksp(PbS)=110-28

26、 Ksp(MnS)= 110-9.6 ，当溶液中 c(Pb2+)=110-5molL-1时，溶液中 c(Mn2+)允许的最大值为 。15（4）pH=0 的溶液中，不同价态锰的微粒的能量（ G）如右图。若某种含锰微粒（如 Mn3+）的能量处于相邻价态两种微粒（Mn 2+和 MnO2）能量连线左上方，则该微粒不稳定并发生歧化反应，转化为相邻价态的微粒。MnO 42能否稳定存在于 pH=0的溶液中？答：_（“能”或“不能”）；将 Mn3+歧化反应设计为原电池，可测定反应平衡常数。电池负极反应为 ，平衡常数表达式为 ；实验室可利用以下反应检验 Mn2+存在：2Mn 2+ + 5S2O82- + 8H2

27、O 16H + + 10SO42- + 2MnO4-确认 Mn2+存在的现象是 ；检验时必须控制 Mn2+浓度和用量不能过大，否则实验失败。理由是 。22工业上设计将 VOSO4中的 K2SO4、SiO 2杂质除去并回收得到 V2O5的流程如下：请回答下列问题：（1）步骤所得废渣的成分是 （写化学式），操作 I的名称 。（2）步骤、的变化过程可简化为（下式 R表示 VO2+，HA 表示有机萃取剂）：R2(SO4)n (水层)+ 2nHA（有机层） 2RAn（有机层） + nH 2SO4 (水层) 中萃取时必须加入适量碱，其原因是 。中 X试剂为 。（3）的离子方程式为 。（4）25时，取样进行

28、试验分析，得到钒沉淀率和溶液 pH之间关系如下表：pH 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1钒沉淀率% 88.1 94.8 96.5 98.0 98.8 98.8 96.4 93.1 89.3结合上表，在实际生产中，中加入氨水，调节溶液的最佳 pH为 ；若钒沉淀率为 93.1%时不产生 Fe(OH)3沉淀，则溶液中 c(Fe3+) 。(已知：25时， KspFe(OH)3=2.610-39)（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 和 。23用废铅蓄电池的铅泥（含 PbSO4、PbO 和 Pb等）可制备精细化工产品 3PbOPbSO4 H 2O（三盐） ，主要制备流程如下。（1）铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO42H 2O。铅蓄电池在充电时，阳极的电极反应式为_。若铅蓄电池放电前正、负极质量相等，放电时转移了 lmol电子，则理论上两极质量之差为_。16（2）将滤液 I、滤液 III合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物( Mr=322) ，其化学式为_。（3）步骤酸溶时铅与硝酸反应生成 Pb(NO3)2及 NO的离子方程式为_；滤液 II中溶质的主要成分为_（填化学式） 。（4）步骤合成三盐的化学方程式为_ 。（5）步骤的洗涤操作中，检验沉淀是否洗涤完全的操作方法是_。