考题考题高考化学 考题 化工流程一金属.docx

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考题考题高考化学考题化工流程一金属

化工流程

（一）（金属）

1．有关“未来金属”钛的信息有：

①硬度大②熔点高③常温下耐酸碱、耐腐蚀④铁矿炼钛的一种工业流程为：

（1）钛铁矿的主要成分是FeTiO3（钛酸亚铁），其中钛的化合价为_______价，反应①化学方程式为_______。

（2）TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属Ti，反应③化学方程式为_________，属于______（填反应类型），该反应_____（填“能”或“不能”）说明Mg的金属活动性强于Ti．

（3）上述冶炼方法得到的金属钛中会混有少量金属单质是______（填名称），由前面提供的信息______（填序号） 知，除去它的试剂可以是以下试剂中的_________（填序号）

A：

HCl      B：

NaOH     C：

NaCl      D：

H2SO4

（4）氯化过程中主要发生的反应为2FeTiO3+6C+7Cl2====2TiCl4+2X+6CO，则X的化学式为：

___________。

2．二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物。

平板电脑显示屏生产过程中有大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）产生。

某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

（1）滤渣A的主要成分是_____________；洗涤滤渣A除去的阳离子主要是________（填离子符号），检验该离子是否洗净的操作是________________________；

（2）步骤②中反应的离子方程式是_____________________；

（3）萃取是分离稀土元素的常用方法。

已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP________（填“能”或“不能”）与水互溶。

实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有________、烧杯、玻璃棒、量筒等；

（4）步骤④中反应化学方程式为______________________________。

3．化学来源于生活又服务于生活，化工生产是指对原料进行化学加工，最终获得有价值的产品的生产过程。

某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红（氧化铁）和硫酸铵晶体。

流程如下：

请回答下列问题：

（1）操作I的名称________________，滤渣的成分为__________________。

（2）简述下列实验操作：

①检验溶液A中金属阳离子的方法为____________________________________________________；

②检验固体B是否洗涤干净的方法是____________________________________________________。

（3）请写出溶液A中反应的离子方程式_______________________________________________________

（4）测定废料中硫酸铜的质量分数：

称取ag废料样品，将操作I得到的滤渣用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥，称得固体的质量为bg，则废料中硫酸铜的质量分数为_______________（写出表达式。

）

（5）某同学提出另一种制备铁红的方法：

往工业废水中加入足量的硫酸和双氧水，通过下列操作也可以得到铁红，请配平下列离子方程式_____Fe2++_____H2O2+_____H+=_____Fe3++____H2O

4．湿法炼锌厂在除杂过程中会产生大量铁矾渣。

某黄钾铁矾渣主要含有K2Fe6（SO4）4（OH）12、ZnO·Fe2O3及少量CaO、MgO、SiO2等。

一种由黄钾铁矾渣制备复合镍锌铁氧体（NiZnFe4O8）的流程如下：

回答下列问题

（1）滤渣I的主要成分是___________。

（2）净化除杂阶段加入Fe粉时发生反应的离子方程式为___________、___________。

已知：

25℃时Ksp（CaF2）=2.7×10－11，Ksp（MgF2）=6.4×10－19。

加入NH4F使Ca2+、Mg2+离子沉淀，若沉淀后溶液中c（Ca2+）=2.7×10－6mol·L－1，则c（Mg2+）=___________mol·L－1。

（3）在Fe2+、Ni2+、Zn2+共沉淀过程中，三种离子的损失浓度与pH的关系曲线如图所示，pH与n（NH4HCO3）︰n（Fe2++Ni2++Zn2+）的关系曲线如图所示。

为提高原料利用率，n（NH4HCO3）︰n（Fe2++Ni2++Zn2+）最好控制在___________左右；按此比例，若以Me代表Fe、Ni、Zn元素，则生成MeCO3·2Me（OH）2·H2O沉淀的化学反应方程式为___________。

（4）铁氧体工艺阶段制备NiZnFe4O8过程中，需加入___________剂（填“氧化”或“还原”）。

按照上述流程，一座10万吨规模的锌厂每年产生黄钾铁矾渣约5万吨，Fe3+含量为27%，理论上每年可制备复合镍锌铁氧体（NiZnFe4O8，M=476g·mol－1）___________万吨（保留两位有效数字）

5．七水硫酸锌别名皓矾，常用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂，在医药上用于催吐剂。

工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4·7H2O的流程如下：

请回答下列问题：

（1）氧化锌矿粉碎过筛的目的是_____；滤渣X的成分是____。

（2）步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为________。

（3）“除铁”加入试剂M调节溶液的pH，试剂M可以为____（填化学式）；已知：

Ksp[Fe（OH）3]=2.6×10−39，沉铁过程中要使溶液中c（Fe3+）≤1.0×10−5mol·L−1，必须控制溶液的pH≥_____。

[lg2.6=0.4]

（4）步骤Ⅲ加入锌粉的目的是_____，滤渣Z的成分是____。

（5）取28.70gZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示：

①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行，其原因是______。

②680℃时所得固体的化学式为______。

a．ZnOb．Zn3O（SO4）2c．ZnSO4d．ZnSO4·H2O

6．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Al（OH）3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

回答下列问题：

（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。

（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为___________。

（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）2+离子可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________________________。

（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。

根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。

为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为_________。

A．氯水B．KSCN溶液C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液

（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：

准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。

已知：

2Fe3++2I-=2Fe2++I22S2O32-+I2=2I-+S4O62-

则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。

若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会_______（填“偏高”“偏低”“不变”）

7．以高钛渣（主要成分为Ti3O5，含少量SiO2、FeO、Fe2O3）为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下：

已知：

Na2TiO3难溶于碱性溶液；H2TiO3中的杂质Fe2＋比Fe3＋更易水洗除去。

（1）熔盐:

①为加快反应速率，在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可采取的措施是__________。

②NaOH固体与Ti3O5在空气中加热至500～550℃时生成Na2TiO3，该反应的化学方程式为_________。

（2）过滤:

①“滤液”中主要溶质为NaOH，还含有少量________（填化学式）。

②除杂后的滤液中获得的NaOH可循环利用，则“水浸”时，用水量不宜过大的主要原因是_________。

（3）水解:

“酸溶”后获得的TiOSO4经加热煮沸，生成难溶于水的H2TiO3，该反应的化学方程式为______。

（4）脱色:

H2TiO3中因存在少量Fe（OH）3而影响TiO2产品的颜色，“脱色”步骤中Ti2（SO4）3的作用是_________。

8．NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。

可由电镀废渣（除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得。

工艺流程如下图：

请回答下列问题：

（1）用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有_________________（任写一点）。

（2）向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式：

____________________________________________。

（3）在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬。

此外，还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀除去。

如图是温度—pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25℃时，Fe（OH）3的Ksp=2.64×10－39]。

下列说法正确的是（选填序号）_______。

a.FeOOH中铁为+2价

b.若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c（Fe3+）=2.6×10－29mol·L－1

c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2++C1O3－+6H+=6Fe3++C1－+3H2O

d.工业生产中常保持在85~95℃生成黄铁钒钠，此时水体的pH约为3

（4）上述流程中滤液I的主要成分是___________。

（5）操作I的实验步骤依次为（实验中可选用的试剂：

6mol·L－1的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸）：

①___________；②___________；③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4·6H2O晶体：

④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。

9．“变废为宝”是化工的重要主题。

工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液（主要成分有CuCl2，FeCl2等）制备碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3]，其制备过程如下图所示：

查阅资料得知，一定浓度的Cu2+、Fe2+、Fe3+生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子

Cu2+

Fe2+

Fe3+

开始沉淀的pH

4.2

6.5

1.4

沉淀完全的pH

6.7

9.7

3.7

（1）电子工业中用FeCl3溶液制作铜制印刷电路板，该反应的离子方程式为___________。

（2）操作I、操作Ⅱ所用的玻璃仪器除烧杯外还需要______________________。

（3）氯酸钠的作用是____________________________________________；反应A中氧化剂与还原剂物质的量之比是___________。

（4）调节pH的范围为___________，可以选择的试剂是___________（填序号）。

A.氨水B.硫酸铜C.氧化铜D.氢氧化铜

（5）已知滤液Ⅱ中含有碳酸氢钠，写出生成碱式碳酸铜的离子方程式：

___________。

（6）若废液中CuCl2的含量为13.5%，则1吨废液理论上可提炼碱式碳酸铜________吨。

10．锌锰干电池是很古老的一次性电池，它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。

已知闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分；软锰矿中含MnO2约a%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分。

科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。

请回答下列问题：

（1）反应I需不断搅拌，目的是____________________________。

（2）检验反应I的滤液中含有Fe3+的试剂为____________；写出反应I中由FeS生成Fe3+的离子方程式____________________________________。

（3）反应Ⅱ加入适量锌的作用是__________________；反应III中MnO2的作用是________________。

（4）已知ZnCO3、MnCO3的Ksp分别为1.4×10-10、2.2×10-11；要使反应IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6mol/L，则溶液中残留的CO32-浓度至少为__________mol/L。

（5）图是Na2SO4和Na2SO4•10H2O的溶解度曲线（g/100g水），则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是：

将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液________→__________→用乙醇洗涤→干燥。

用乙醇洗涤而不用水洗的原因是_________________________________________。

11．一种新兴材料——铍日益被重视，有“超级金属…尖端金属…空间金属”之称。

工业上常用绿柱石（主要成分3BeO·Al2O3·6SiO2，还含有铁等杂质）冶炼铍，一种简化的工艺流程如下：

按元素周期表的对角线规则，Be和Al性质相似：

几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表。

回答下列问题：

（1）步骤②中将熔块粉碎的目的是___________；滤渣1的主要成分是___________。

（2）步骤③加入H2O2时发生反应的离子方程式为___________，从滤液1中得到沉淀的合理pH为___________（填序号）

A.3.3—3.7B.3.7—5.0C.5.0—5.2D.5.2—6.5

（3）步骤④不宜使用NaOH溶液来沉淀Be2+的原因是___________。

从溶液中得到（NH4）2BeF4的实验操作是___________、过滤、洗涤、干燥。

（4）实验室模拟步骤⑤装置如图，控制氨气与氟化氢气体积比的方法是_______________。

（5）步骤⑥的反应类型是___________，步骤⑦需要隔绝空气的环境，其原因是___________。

（6）若绿柱石中BeO的含量为a%，上述过程生产Be的产率为b%，则1t该绿柱石理论上能生产含铍量2%的镀铜合金___________t。

12．ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂（主要成分为ZrSiO4，还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质）通过如下流程制取。

已知：

①ZrSiO4能与烧碱反应生成Na2ZrO3和Na2SiO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。

②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子

Fe3+

Al3+

ZrO2+

开始沉淀pH

1.9

3.3

6.2

沉淀完全pH

3.0

5.2

8.0

（1）“熔融”过程中，ZrSiO4发生反应的化学方程式是_________________，滤渣I的化学式为______________。

（2）“氧化”过程中，发生反应的离子方程式是_______________，调“pH=a”时，a的范围是__________________。

（3）为得到纯净的ZrO2，滤渣III要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________。

（4）滤渣Ⅲ的成分是Zr（CO3）2·xZr（OH）4。

取干燥后的滤渣Ⅲ37.0g，煅烧后可得到24.6gZrO2。

则x等于______________________；“调pH=8.0”时，所发生反应的离子方程式为_______

13．（14分）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等），生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。

（2）反应II中加入NaHCO3调节体系的pH在____范围内。

（3）反应III中生成的气体遇空气变红棕色，则III中发生反应的离子方程式是_________。

（4）反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量，若消耗1mol氧气可节约n（NaNO2）=____mol。

（5）用硫酸可知体系的pH。

若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理分析其原因是_________。

（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）2+离子可发生水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式是____________。

14．（16分）纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能，在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。

工业上用钛铁精矿（FeTiO3）提炼TiO2的工艺流程如下：

（1）写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式，酸浸时为了提高浸出率，可以采取的措施为。

（2）钛铁精矿后冷却、结晶得到的副产物A为，结晶析出A时，为保持较高的酸度不能加水，其原因可能为　　　　　。

（3）滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，其目的是。

（4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是。

（5）工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4，然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛，写出TiO2制备Ti的化学方程式：

。

15．2018年第十二届中国国际航空航天博览会于11月6日至11日在珠海举行。

银铜合金广泛用于航空工业，从银铜合金的切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

注：

Al（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，粗银作______极，另一电极上的电极反应式为____________。

（2）加快渣料（含少量银）溶于稀H2SO4的速率的措施有________、________（写出两种）。

（3）滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，滤渣A与稀HNO3反应的离子方程式为__________。

（4）煮沸CuSO4混合溶液的过程中，得到固体B，则固体B的组成为______；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为___________。

（5）硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素，浸取时发生复杂的氧化还原反应。

反应体系中除CuSO4和FeS2外，还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O，下列对该反应的分析正确的是______（填字母代号）。

A．氧化剂为CuSO4和FeS2

B．反应后溶液的pH降低

C．被氧化的FeS2只占总量的30%

D．每转移2mol电子消耗3molCuSO4

16．以红土镍矿（主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等）为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe（SO4）2（OH）6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下：

（1）“酸浸”过程，为提高铁和镍元素的浸出率，可采取的措施有___________（写出两种）。

（2）“过滤Ⅰ”滤渣的主要成分是______。

（3）“氧化”过程欲使0.3molFe2+转变为Fe3+，则需氧化剂NaClO至少为________mol。

（4）“沉铁”过程中加入碳酸钠调节浴液的pH至2，生成黃钠铁矾沉淀，写出该反应的化学方程式______。

若碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁矾转变为_____（填化学式）。

（5）向“过滤Ⅱ”所得滤液（富含Ni2+）中加入N2H4·H2O，在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应，含镍产物的XRD图谱如下图所示（XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为_____。

写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式_____。

（6）高铁酸盐也是一种优良的含铁净水剂，J．C．Poggendor早在1841年利用纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解制得Na2FeO4，阳极生成FeO42－的电极反应式为______；Deininger等对其进行改进，在阴、阳电极间设置阳离子交换膜，有效提高了产率，阳离子交换膜的作用是_______。

17．一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。

从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为__。

（2）过程II中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。

则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）___。

在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，则不用盐酸浸出钴的主要原因是____________。

（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al（OH）3，碳酸钠溶液在产生Al（OH）3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式_______。

（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是________。

（5）仅从沉淀转化角度考虑，能否利用反应：

CoCO3+C2O42-＝CoC2O4+CO32-将CoCO3转化为CoC2O4?

____（填“能”或“不能”），说明理由：

__________________[已知Ksp（CoCO3）=1.4×10-13,Ksp（CoC2O4）=6.3×10-8]。

（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。

CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。

如图是粉红色CoCl2·6H2O晶体受热时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是___。