专项提能检测(三) “化工流程题”专练.doc

1、专项提能检测(三) “化工流程题”专练1(2015无锡模拟)稀土元素是周期表中 B 族钪、钇和镧系元素之总称，金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，它们的性质极为相似，常见化合价为3 价。无论是航天、航空、军事等高科技领域，还是传统工农业，稀土的应用几乎是无所不在。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y 2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的 pH 见下表。离子 开始沉淀时的 pH 完全沉淀时的 pHFe3 2.7 3.7Y3 6.0 8.2Be(OH) 22NaOH= =Na2BeO22H 2O请回

2、答下列问题：(1)过滤所得滤液的溶质主要有_ 。(2)欲从过滤所得混合溶液中制得 Be(OH)2 沉淀，最好选用盐酸和 _两种试剂，再通过必要的操作即可实现。aNaOH 溶液 b氨水 cCO 2 dHNO 3写出 Na2BeO2 与足量盐酸发生反应的离子方程式： _。(3)已知 25 时，K spFe(OH)3410 38 ，则该温度下反应 Fe3 3H 2O Fe(OH)33H 的平衡常数 K_。(4)写出煅烧过程的化学方程式：_ 。2(2015济南模拟)铁及其化合物应用广泛。(1)三氯化铁是一种水处理剂，工业制备无水三氯化铁固体的部分流程如下图：检验副产品中含有 X 时，选用的试剂是 _(

3、填下列字母中序号 )。aNaOH 溶液 bKSCN 溶液c酸性 KMnO4 溶液 d铁粉在吸收塔中，生成副产品 FeCl3 的离子方程式为_ 。(2)高铁酸钾(K 2FeO4)也是一种优良的水处理剂，工业上，可用铁作阳极，电解 KOH溶液制备高铁酸钾；电解过程中，阳极的电极反应式为_；电解一段时间后，若阳极质量减少 28 g，则在此过程中，阴极析出的气体在标准状况下的体积为_L。(3)硫化亚铁常用于工业废水的处理。你认为，能否用硫化亚铁处理含 Cd2 的工业废水？_(填“能”或“否”)。请根据沉淀溶解平衡的原理解释你的观点(用必要的文字和离子方程式说明) ：_。已知：25 时，溶度积常数 Ks

4、p(FeS)6.310 18 、K sp(CdS)3.610 29 工业上处理含 Cd2 废水还可以采用加碳酸钠的方法，反应如下：2Cd2 2CO H 2O=Cd2(OH)2CO3A，则 A 的化学式为23_。3(2015南京模拟)以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细 氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为 Al2O3(含少量杂质 SiO2、FeO 、Fe 2O3)，其制备实验流程如下：(1) 铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为_。(2) 图中“滤渣”的主要成分为 填化学式 。(3) 加 30%的 H2O2 溶液发生的离子反应方程式为_。(4) 煅烧硫酸铝铵晶体，发生

5、的主要反应为4NH4Al SO4 212H2O = = = = = = = =1 240 2Al2O32NH 3N 25SO 33SO 253H 2O将产生的气体通过下图所示的装置。集气瓶中收集到的气体是_( 填化学式) 。足量饱和 NaHSO3 溶液吸收的物质除大部分 H2O(g)外还有 _(填化学式)。KMnO 4 溶液褪色(MnO 还原为 Mn2 )，发生的离子反应方程式为_。 44(2015安庆模拟)用湿法制磷酸副产品氟硅酸 (H2SiF6)生产无水氟化氢的工艺如下图所示：已知：氟硅酸钾(K 2SiF6)微酸性，有吸湿性，微溶于水，不溶于醇。在热水中水解成氟化钾、氟化氢及硅酸。(1)写

6、出反应器中的化学方程式：_ 。(2)在实验室过滤操作中所用的玻璃仪器有_ ；在洗涤氟硅酸钾(K 2SiF6)时常用酒精洗涤，其目的是_。(3)该流程中哪些物质可以循环使用：_(用化学式表达)。(4)氟化氢可以腐蚀刻划玻璃，在刻蚀玻璃过程中也会生成 H2SiF6，试写出该反应方程式：_。(5)为了测定无水氟化氢的纯度，取标况下的气体产物 2.24 L，测得质量为 3.1 g，并将气体通入含足量的 Ca(OH)2 溶液中，得到 5.85 gCaF2 沉淀，则无水氢氟酸质量分数为_(保留 2 位有效数字)。通过计算结果，试解释，标况下 2.24 L 产物的质量远远大于2.0 g 的原因：_。5(20

7、15通州模拟)碱式氯化铝 Al2(OH)nCl6n 是利用工业铝灰和活性铝矾土为原料(主要含 Al、Al 2O3、SiO 2 及铁的氧化物) 经过精制加工而成，此产品活性较高，对工业污水具有较好的净化效果。其制备流程如下：(1)原料需要粉碎，其目的是_ ；滤渣的主要成分是_。(2)步骤在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，此时溶液中呈浅绿色的阳离子常采用加入_试剂进行检验( 填化学式) ；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_。(3)步骤中加入适量的 Ca(OH)2 并控制 pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是_；已知碱式氯化铝的分散质粒子大小在 1100 nm 之间，则区别滤液与碱式氯

8、化铝两种液体的物理方法是_；若 Ca(OH)2 溶液过量，则步骤得到的碱式氯化铝产率偏低，该反应的离子方程式为_。(4)某温度下若 0.1 mol AlCl3 溶于蒸馏水，当有 2.5%水解生成 Al(OH)3 溶液时，吸收热量 Q kJ，该过程的热化学反应方程式为_。6(2015石景山模拟)孔雀石主要成分是 Cu2(OH)2CO3，还含少量 FeCO3 及 Si 的化合物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下：(1)步骤中涉及的反应用离子方程式表示为_ 。(2)步骤中试剂是_( 填字母)。aKMnO 4 bH 2O2 cFe 粉 dKSCN(3)步骤加入 CuO 的目的是 _。(4)

9、步骤获得硫酸铜晶体，需要经过_、_、过滤等操作。(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成 Cu 及其他无毒物质，写出该反应的化学方程式：_。(6)测定硫酸铜晶体(CuSO 4xH2O)中结晶水的 x 值：称取 2.4 g 硫酸铜晶体，加热至质量不再改变时，称量粉末的质量为 1.6 g。则计算得 x_(计算结果精确到 0.1)。7(2015泰州模拟)锌浮渣主要含 Zn、ZnO、SiO 2、Fe 2 、Cd 2 、Mn 2 ，工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌，其工艺流程如下：(1)锌浮渣利用硫酸浸出后，将滤渣 1 进行再次浸出，其目的是 _。(2)净化 1 是为了将 Mn2 转化为

10、MnO2 而除去，写出该反应的离子方程式：_。(3)90 时，净化 2 溶液中残留铁的浓度受 pH 影响如图所示。pH 较小时，虽有利于 Fe2 转化为 Fe3 ，但残留铁的浓度仍高于pH 为 34 时的原因是_。(4)滤渣 3 的主要成分为_( 填化学式)。(5)碳化在 50 进行， “前驱体”的化学式为ZnCO32Zn(OH)2H2O，写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式： _；碳化时所用 NH4HCO3 的实际用量为理论用量的 1.1 倍，其原因一是为了使 Zn2 充分沉淀，二是_。8(2015黄山模拟)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：注：Al(

11、OH) 3 和 Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 和 80 (1)电解精炼银时，电解质溶液可选用_；滤渣 A 与稀 HNO3 反应的化学方程式为_。(2)固体混合物 B 的组成为_；过滤得到固体 B 时，实验室如何进行洗涤操作？_。(3)在第一步过滤所得的 CuSO4 溶液中含有过量的硫酸，若要用该溶液来检测糖尿病需要对溶液进行哪些处理_。检测糖尿病时发生的反应方程式为_。(4)完成煅烧过程中发生反应的一个化学方程式：_CuO_Al 2O3 _CuAlO2_。= = = = =高 温 (5)理论上生产 6.15 kg CuAlO2 需要含铜的质量分数为 64%的银铜合金废料_kg。

12、答 案1解析：(1)钇矿石与氢氧化钠共熔，加水溶解后得硅酸钠溶液和铍酸钠溶液，同时还产生了氢氧化钇和三氧化二铁沉淀，加 盐酸、氨水 调节 pH 后加入草酸，此 时的沉淀为草酸钇，溶液中存在氯化铵和草酸 铵；(2)想从过滤所得混合溶液中制得 Be(OH)2 沉淀，最好选用盐酸和氨水两种试剂，在适合的 pH 下即可形成沉淀； Na 2BeO2 与足量盐酸发生反应，生成氯化铍、 氯化钠和水，离子反应方程式为 BeO 4H =Be2 2H 2O；22(3)KspFe(OH)34.010 38 c(Fe3 )c3(OH )，那么 c3(OH ) ，则4.010 38cFe3 c3(H ) ，则 K 2.

13、510 5 ；10 1434.010 38cFe3 c3H cFe3 (4)煅烧草酸钇的方程式为 Y2(C2O4)3 Y2O33CO3CO 2。= = = = 答案：(1)氯化铵、草酸铵(2)b BeO 4H =Be2 2H 2O22(3)2.5105(4)Y2(C2O4)3 Y2O33CO3CO 2= = = = 2解析：(1)吸收剂 X 的作用是吸收未反 应的 Cl2，生成 FeCl3，所以 X 为 FeCl2，用酸性 KMnO4 溶液可以检验亚铁离子的存在，故 c 符合； 吸收塔中，氯气和氯化亚铁反应生成副产品氯化铁，反应的离子方程式 为 2Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl ；(2)用

14、铁作阳极，电解 KOH 溶液制 备高铁酸钾。 电解过程中，阳极的电极反应是铁失电子生成高铁酸根离子，结合碱溶液中 氢氧根离子电荷配平得到 电极反应为Fe6e 8OH =FeO 4H 2O；电解一段时间后，若阳极质量减少 28 g 铁，n(Fe) 240.5 mol，则在此过程中，阴极电极反应为 2H 2e =H2，依据电子守恒28 g56 gmol 1Fe6e 3H 2，阴极析出的气体在标准状况下的体积30.5 mol22.4 Lmol 1 33.6 L；(3)溶度积常数 Ksp(FeS)6.3 1018 、Ksp(CdS)3.610 29 ，由溶度 积常数分析判断CdS 更难 溶，可以 实现

15、沉淀转 化，Cd 2 (aq)FeS(s)= =Fe2 (aq)CdS(s)，所以能用硫化 亚铁处理含 Cd2 的工业废水；2Cd 2 2CO H 2O=Cd2(OH)2CO3A，根据原子守恒可23知 A 的化学式为 CO2。答案：(1)c 2Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl (2)Fe6e 8OH =FeO 4H 2O 33.624(3)能 CdS 比 FeS 更难溶，可以实现沉淀转化，Cd 2 (aq)FeS(s)= =Fe2 (aq)CdS(s) CO 23解析：(1)氧化铝为两性氧化物，与酸、碱均反 应；(2)铁的氧化物和氧化铝溶于酸，二氧化硅不溶形成滤渣；(3)溶液中的亚铁离子不

16、易除去，需把其氧化为铁离子再沉淀除去；(4)通过饱和亚硫酸氢钠溶液除去氨气、三氧化硫，通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫气体，故收集的气体为氮气；KMnO 4 溶液与二氧化硫反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子。答案：(1)Al 2O33H 2SO4=Al2(SO4)33H 2O(2)SiO2 (3)2Fe 2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O(4)N 2 SO 3、NH 3 2MnO 5SO 22H 2O= 42Mn2 5SO 4H 244解析：(1)根据题意知，氟硅酸与硫酸钾反应后得到硫酸和氟硅酸钾，所以方程式为H2SiF6K 2SO4=H2SO4K 2SiF6。(2)过滤实验用的玻璃 仪器有

17、烧杯、漏斗、玻璃棒；因为氟硅酸钾微溶于水，不溶于醇，用酒精洗涤可减少氟硅酸钾的损失。(3)通过流程可看出硫酸有进有出，可以循环使用，硫酸钾也可以循环使用。(4)氟化 氢和二氧化硅反应生成了氟硅酸和水，化学方程式为 6HFSiO 2=H2SiF62H 2O。(5)氟化 钙的物质的量为0.075 mol，所以吸收的氟化氢的物质的量为 0.15 mol，氟化 氢的质量为 3 g，5.85 g78 gmol 1则 w(HF) 100%97% ；因为 HF 分子间形成氢键，部分缔合成双聚体，所以标况下3 g3.1 g2.24 L 产 物的质量会远远大于 2.0 g。答案：(1)H 2SiF6K 2SO4

18、=H2SO4K 2SiF6(2)烧杯、漏斗、玻璃棒 氟硅酸钾不溶于酒精，减少用水洗涤时的损失(3)H2SO4、K 2SO4(4)6HFSiO 2=H2SiF62H 2O(5)97% HF 分子间形成氢键，部分缔合成双聚体5解析：(1)原料都是固体，将固体物质粉碎，其目的是为了增大反应物接触面积，加快溶解速率(提高 Al3 的浸出率 )；Al、Al2O3、Fe2O3 等金属或金属氧化物都能溶于酸，滤渣的主要成分是 SiO2。(2)步骤在煮沸过程中，溶液逐 渐变为 浅绿色，此 时溶液中呈浅绿色的阳离子 Fe2 常采用加入 K3Fe(CN)6溶液的方法来检验。随后溶液会被空气中的氧气氧化 变为 Fe

19、3 ，而使溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式 为4Fe2 O 24H =4Fe3 2H2O。(3)步骤中加入适量的 Ca(OH)2 并控制 pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是使 Fe3 转化为 Fe(OH)3 沉淀除去。由于碱式氯化铝的分散质粒子大小在 1100 nm 之间，所以属于胶体；而滤液则属于溶液。因此区别滤液与碱式氯化铝两种液体的物理方法是利用胶体的性质，观察是否有丁达尔 效应，有丁达 尔效应的就是胶体，否则就是滤液。若 Ca(OH)2 溶液 过量， 则会发生反应：Al 3 4OH =AlO 2H 2O，导致 2步骤得到的碱式氯化铝产率偏低。 (4)有 0.1 mol2.5%

20、的 AlCl3 水解放出 Q kJ 热量，则该过程的热化学反应方程式为 AlCl3(aq)3H 2O(l) Al(OH)3(胶体)3HCl(aq) H400Q kJmol1 。答案：(1)增大反应物接触面积，加快溶解速率( 提高 Al3 的浸出率) SiO 2(或二氧化硅)(2)K3Fe(CN)6 4Fe 2 O 24H =4Fe3 2H 2O(3)除 Fe3 观察是否有丁达尔效应 Al 3 4OH =AlO 2H 2O 2(4)AlCl3(aq)3H 2O(l) Al(OH)3(胶体)3HCl(aq) H 400Q kJmol 16解析：实验过程中先将矿石溶解，所以加入稀硫酸溶解碱式碳酸 铜

21、和碳酸亚铁。若将 Fe2 氧化为 Fe3 ，而不引入 杂质， 应选用过氧化氢。所得溶液 2 中加入 CuO，调节溶液的pH，使 Fe3 沉淀完全。(6)加热晶体后所得粉末为 CuSO4，计算其物质的量：n(CuSO 4)m/ M 1.6 g/160 gmol1 0.01 mol，而减少的为水的质量 m(H2O)2.4 g1.6 g0.8 g，n(H2O) 0.044 mol，CuSO4xH2O CuSO4 xH2O，则 x4.4。0.8 g18 gmol 1 = = = = =1 x0.01 mol 0.044 mol答案：(1)Cu 2(OH)2CO3 4H =2Cu2 CO 2 3H 2O

22、、FeCO 32H =Fe2 CO 2H 2O(2)b(3)消耗酸使溶液 pH 升高，便于 Fe3 形成沉淀除去(4)加热浓缩 冷却结晶(5)Cu2(OH)2CO3C 2Cu2CO 2H 2O= = = = = (6)4.47解析：(1)将滤渣 1 进行再次浸出的目的是提高锌元素的 总浸出率。(2)净化 1 是为了将 Mn2 转化 为 MnO2 而除去，在反 应中 S 元素的化合价从7 价降低到6 价，得到 1 个电子，而锰元素从2 价升高到4 价，失去 2 个电子，根据得失电子守恒可知该反应的离子方程式 Mn2 S 2O 2H 2O=MnO22SO 4H 。28 24(3)铁离子水解溶液显酸

23、性，因此 pH 较小时，虽有利于 Fe2 转化为 Fe3 ，但由于 H 抑制 Fe3 水解，因此导致残留铁 的浓度仍高于 pH 为 34。(4)锌是活泼的金属，能把溶液中的 Cd2 置换出来，因此 滤 渣 3 的主要成分为 Cd。(5)根据流程图可判断，在碳化过程生成“前驱体”的同时还有 CO2 和硫酸铵生成，则反应的化学方程式为 3ZnSO46NH 4HCO3=ZnCO32Zn(OH)2H2O3(NH 4)2SO45CO 2 ；由于反应过程中有部分 NH4HCO3 分解(或 NH4HCO3 消耗 H ，避免 H 浓度过大溶解 ZnCO32Zn(OH)2H2O)，所以碳化 时所用 NH4HCO

24、3 的实际用量为理论用量的 1.1倍。答案：(1)提高锌元素的总浸出率(2)Mn2 S 2O 2H 2O=MnO22SO 4H 28 24(3)H 抑制 Fe3 水解(4)Cd(5)3ZnSO46NH 4HCO3=ZnCO32Zn(OH)2H2O3(NH 4)2SO45CO 2 反应过程中有部分 NH4HCO3 分解(或 NH4HCO3 消耗 H ，避免 H 浓度过大溶解 ZnCO32Zn(OH)2H2O)8解析：(1)电解精炼银时，电解质溶液可选用硝酸银溶液；银与稀硫酸不反应，则滤渣 A 是银。稀硝酸有强氧化性，能与 银发生氧化还原反应 ，则银与稀 HNO3 反应的化学方程式为 3Ag4HN

25、O 3(稀) =3AgNO3NO2H 2O。(2)硫酸铜、硫酸铝与氢氧化钠反应生成氢氧化铜、 氢氧化铝沉淀。由于 Al(OH)3 和Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 和 80 ，因此煮沸的过程中氢氧化铜分解生成氧化铜， 则固体混合物 B 的组成为 Al(OH)3 和 CuO；过滤后的沉淀需要在过滤器中完成，则过滤得到固体 B 时，进行洗涤的实验操作是将固体置于漏斗中，慢慢注入蒸馏水直到淹没固体，静置使其全部滤出，重复 2 3 次。(3)醛基与氢氧化铜的反应需要在弱碱性环境中完成，则若要用该溶液来检测糖尿病需要对溶液进行的操作是溶液中加过量氢氧化钠，生成偏碱性的氢氧化铜悬浊液。葡萄糖

26、含有醛基与新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式为 CH2OHCH(OH)4CHO2Cu(OH) 2NaOHCH2OHCH(OH)4COONaCu 2O3H 2O。 (4)根据方程式可知反应中铜元素的化合价从2 价降低到 1 价，得到 1 个电子。则氧元素的化合价应该升高，即反 应中还有氧气产生，根据 电子得失守恒可知反 应的化学方程式为 4CuO2Al 2O3 4CuAlO2O 2。= = = = =高 温 (5)理论上生产 6.15 kg CuAlO2，设需要含铜的质量分数 为 64%的银铜合金废料的质量为 x，根据铜原子守恒 则 x64%6.15 kg ，解得 x5 kg。64123答案：(1)AgNO 3 3Ag4HNO 3(稀)= =3AgNO3NO 2H2O (2)Al(OH) 3 和 CuO 将固体置于漏斗中，慢慢注入蒸馏水直到淹没固体，静置使其全部滤出，重复 23 次(3)溶液中加过量氢氧化钠，生成偏碱性的氢氧化铜悬浊液 CH 2OHCH(OH)4CHO 2Cu(OH)2NaOH CH2OHCH(OH)4COONaCu 2O3H 2O (4)4CuO2Al 2O3 4CuAlO2O 2 (5)5= = = = =高 温