高考化学化学工艺流程题强化专练含答案.docx

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高考化学化学工艺流程题强化专练含答案

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化学工艺流程题强化专练

一、简答题（本大题共1小题，共10.0分）

1.钛被称为继铁、铝之后的第三金属。

工业上常用硫酸酸解钛铁矿（主要成分为FeTiO，还含有部分FeO）的方法制取金红石（TiO），再还原TiO制取金属钛。

工业制取TiO的工艺流程图如下：

回答下列问题：

（1）钛酸亚铁（FeTiO）中Ti的化合价为________。

（2）钛液1中钛以TiO2+的形式存在，则FeTiO与硫酸反应的离子方程式为________。

（3）为提高钛铁矿的酸解率，可添加适量氧化剂，依据下图判断，添加的最佳氧化剂为________（填化学式）。

（4）钛液1中加入的A物质是________，流程中的操作a是________。

（5）制取金红石过程中，需要测定TiO2+生反应

的含量。

取100mL钛液1，加铝粉，使其发

，反应消耗铝1.35g，则钛液1

中TiO2+

的物质的量浓度为________。

二、流程题（本大题共9小题，共90.0分）

2.

硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为MgBO•HO和FeO，还有少量FeO、FeO、CaO、AlO和SiO等）为原料制备硼酸（HBO）的工艺流程如图所示：

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3.

回答下列问题：

（1）写出MgBO•HO与硫酸反应的化学方程式______。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有______（写出两条）。

（2）利用______的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是______（化学式）。

（3）“净化除杂”需先加HO溶液，作用是______。

然后在调节溶液的pH约为5，目的是______。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是______（填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为______。

（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。

以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程______。

LiTiO和LiFePO都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。

由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为______。

（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl2-形式存在，写出相应反应的离子方程式______。

（3）TiO•xHO沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：

温度/℃

3035404550

TiO•xHO转化率/%9295979388

分析40℃时TiO•xHO转化率最高的原因______。

（4）LiTiO中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为______。

（5）若“滤液②”中c（Mg2+

）=0.02mol•L-1，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增第2页，共16页

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加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+）=1.0×10-5，此时是否有Mg（PO）

2

沉淀生成？

______（列式计算）。

FePO、Mg（PO）的K分别为1.3×10-22、

1.0×10

-24

（6）写出“高温煅烧②”中由FePO制备LiFePO的化学方程式______。

4.某废旧锂电池材料含有钴酸锂（LiCoO）、导电剂石墨和铝粉等。

回收废旧锂电池

中钴的工艺流程如下：

已知：

K（CoCO）＝2.5×10－9

，K（CoCO）＝1.5×10－13

。

回答下列问题：

（1）“浸出液”的主要成分是LiHCO、Al（HCO），“浸出渣”的主要成分是CoCO。

“浸出”中生成CoCO的化学方程式为________，若HCO用量过大，CoCO的产率反而会降低，原因是________。

（2）“转化”中加入NaCO溶液发生反应的离子方程式为________。

（3）“电解”时装置如图所示。

阳极的电极反应式为________，电解后a室中的电解液可返回________工序继续使用。

5.KIO是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

回答下列问题：

（1）KIO的化学名称是______。

（2）利用“KClO氧化法”制备KIO工艺流程如下图所示：

酸化反应”所得产物有KH（IO）、Cl和KCI．“逐Cl”采用的方法是______。

“滤液”中的溶质主要是

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______。

“调pH”中发生反应的化学方程式为______。

（3）KIO也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

1写出电解时阴极的电极反应式______。

2电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为______，其迁移方向是______。

③与“电解法”相比，“KClO氧化法”的主要不足之处有______（写出一点）。

6.一种磁性材料的磨削废料（含镍质量分数约为21％）的主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。

由该废料制备纯度较高的氢氧化镍的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应生成的气体只有N。

写出金属镍溶解的离子方程式：

。

（2）“除铁”时HO的作用是，为了证明添加的HO已足量，应选择的试剂

是

（填

“铁氰化钾”或“硫氰化钾”）溶液。

（3）“除铜”时，反应的离子方程式为，若用NaS代替HS除铜，优点是。

（4）已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是。

（5）镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：

M＋Ni（OH）

MH＋NiOOH（式中M为储氢合金）

写出电池放电过程中正极的电极反应式：

（6）已知黄钠铁矾[NaFe（SO）（OH）]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点。

某研究小组为测定黄钠铁矾的组成，进行了如下实验：

步骤Ⅰ．称取4.850g黄钠铁矾样品，加盐酸完全溶解后，配成100.00mL溶液A；

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步骤Ⅱ．量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，用0.2500mol·L－1

的NaSO溶液

进行滴定（反应为I

＋2NaSO＝2NaI＋NaSO），滴定至终点时消耗30.00mL

NaSO溶液。

步骤Ⅲ．另取25.00mL溶液A，加足量BaCl溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g。

1用NaSO溶液进行滴定时，使用的指示剂为，滴定达到终点时的颜色变化为

2黄钠铁矾的化学式为

7.锰的用途非常广泛，以碳酸锰矿（主要成分为MnCO，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：

物质Mn（OH）Co（OH）Ni（OH）MnS

CoSNiS

K2.1×10-13

3.0×10-16

5.0×10-16

1.0×10

-11

5.0×10-22

1.0×10-22

（1）步骤Ⅰ中，为加快溶浸速率，可采取的措施是：

______。

（至少答两条）

（2）步骤Ⅱ中，须加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，则滤渣1的主要成分为______（填化学式）。

已知MnO的作用为氧化剂，则得到该成分所涉及的离子方程式为____________。

（3）步骤Ⅲ中，所加（NH）S的浓度不宜过大的原因是______。

（4）滤液2中，c（Co2+）：

c（Ni2+）=______。

（5）将质量为akg的碳酸锰矿经上述流程处理后得到单质Mnbkg。

若每一步都进行完全，滤渣1为纯净物，质量为ckg，则原碳酸锰矿中MnCO的质量分数为______。

（用含a、b、c的式子表达，无需化简）

8.活性氧化锌是一种新型的多功能精细无机材料，具有普通氧化锌所无法比拟的特殊性能，如表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。

我国目前采用湿化学法（NPP－法）制备纳米级活性氧化锌，以粗氧化锌（含少量CuO、FeO、MnO、FeO等）为原料，生产工艺流程如图：

已知：

1当pH＝5.4时，KMnO的还原产物为MnO。

2以上实验条件下，各种氢氧化物沉淀的pH情况如下表所示。

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Fe（OH）

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Fe（OH）Cu（OH）Zn（OH）Mn（OH）

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

7.5

9.0

2.2

3.2

5.2

6.7

6.4

8.0

8.6

10.1

9.

根据以上信息，回答下列问题：

（1）过程①中，能提高浸取效率的措施有________（答出一条即可）。

（2）该工艺流程过程②中能否选用氢氧化钠溶液或氨水调节pH？

________（填“能”或“不能”）。

理由是________________。

（3）过程③中发生的两个主要氧化还原反应的离子方程式为________________、________________。

（4）过程④加入锌粉的作用是________________________。

（5）过程⑤后经过过滤得到的滤渣，再将其________、________，得到产品。

生产中也可以用NHHCO溶液代替NaCO溶液，得到的滤渣为碱式碳酸锌[ZnCO·2Zn（OH）·HO]，请写出该反应的化学方程式：

________________________________。

二硫化钨（WS，其中W的化合价为＋4）可用作润滑剂，还可以在石油化工领域中用作催化剂。

由钨铁矿（其主要成分是FeWO，还含少量AlO）制备二硫化钨的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）FeWO中铁元素的化合价为________________。

（2）FeWO在“熔融”过程中发生反应的化学方程式为________________________；“熔融”过程中为了提高熔融速率，可采取的措施有_______________（写出一条即可）。

（3）过量CO通入粗钨酸钠溶液中发生反应的离子方程式为

_____________________，操作Ⅰ中用作引流的玻璃仪器是________。

（4）生成二硫化钨的化学方程式为2（NH）WS＋3O

2WS＋4NH＋2S

10.

＋2SO＋2HO，若反应中转移8mol电子，则生成WS的质量是________g。

工业上用重铬酸钠（NaCrO）结晶后的母液（含少量杂质Fe3+）生产重铬酸钾（KCrO）．工艺流程如图1及相关物质溶解度曲线如图2：

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（1）由NaCrO生产KCrO的化学方程式为：

______．通过冷却结晶析出大量KCrO的原因是______．

（2）向NaCrO母液中加碱液调pH的目的是______．

（3）固体A主要为______（填化学式），固体B主要为______（填化学式）．（4）为检验得到的重铬酸钾晶体中含有少量的氯化钠杂质，实验方法是：

______；进一步提纯产品的方法是______

（5）将SO通入用硫酸酸化的重铬酸钾溶液中，可制得硫酸铬钾KCr（SO），

反应的化学方程式为______；如果溶液的酸碱性控制不当，可能会有Cr（OH）SO

4

杂质生成．现从得到的硫酸铬钾产品中取出3.160g样品加入足量盐酸和BaCl溶液后，得到白色沉淀5.126g．若产品中杂质只有Cr（OH）SO，则该产品中KCr（SO）

2

的质量分数为______（用百分数表示，保留1位小数）．

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1.【答案】

（1）+4价

（2）FeTiO+4H+=TiO2++Fe2+

答案和解析

+2HO

（3）KMnO

（4）Fe（或Fe粉）；洗涤、干燥

（5）1.5mol/L

【解析】【分析】

本题考查化学工业流程，为高频考点，把握流程中发生的反应、混合物分离提纯、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识、化学反应原理与实验的结合，题目难度不大。

【解答】

用硫酸酸解钛铁矿（主要成分为FeTiO，还含有部分FeO），过滤除去不溶物，所得

滤液中含有Fe2+

、TiO2+

、Fe3+

等，向滤液中加入Fe粉，还原Fe3+

生成Fe2+

，蒸发浓缩

并冷却结晶，过滤得到绿矾晶体，滤液2中加入沸水并过滤得到钛酸，钛酸经洗涤、干燥后灼烧即可得到TiO；

（1）钛酸亚铁（FeTiO）中Fe为+2价，O为-2价，结合正负化合价代数和为0，则Ti的化合价为+4价，

故答案为：

+4价；

（2）钛液1中钛以TiO2+的形式存在，则FeTiO与硫酸反应的离子方程式为

FeTiO+4H+=TiO2+

+Fe2+

+2HO，

故答案为：

FeTiO+4H+=TiO2++Fe2++2HO；

（3）根据题目要求结合图象在60分钟时酸浸率最大的氧化剂是KMnO，则选择的氧化剂为KMnO，

故答案为：

KMnO；

（4）由流程分析，钛液1中加入应加入Fe粉，将溶液中的Fe3+面有附着液，应通过洗涤、干燥，除去杂质，提高其纯度，故答案为：

Fe（或Fe粉）；洗涤、干燥；

（5）反应消耗铝1.35g，其物质的量为

=0.05mol，由反应

还原为Fe2+

；钛酸的表

3TiO2++Al+6H+=3Ti3+

+Al3+

+3HO可知溶液中TiO2+的物质的量为0.05mol×3=0.15mol，

其物质的量浓度为

=1.5mol/L，

故答案：

1.5mol/L。

2.【答案】MgBO•HO+2HSO2HBO+2MgSO提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径FeOSiO、CaSO将亚铁离子氧化为铁离子使铁离子、铝离子形成氢氧

化物沉淀而除去

七水硫酸镁

2HBO

BO+3HO、

BO+3Mg2B+3MgO

【解析】解：

以铁硼矿（主要成分为MgBO•HO和FeO，还有少量FeO、FeO、CaO、AlO和SiO等）为原料制备硼酸（HBO），由流程可知，加硫酸溶解只有SiO

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不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO，“净化除杂”需先加HO溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，使铁离子、铝离子均转化为沉淀，则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出HBO，

（1）MgBO•HO与硫酸反应的化学方程式MgBO•HO+2HSO2HBO+2MgSO，

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有提高反应温度或减小

铁硼矿粉粒径等，故答案为：

MgBO•HO+2HSO2HBO+2MgSO；提高反应温度或减小铁硼矿粉粒径；

（2）利用FeO的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是SiO、CaSO，故答案为：

FeO；SiO、CaSO；

（3）“净化除杂”需先加HO溶液，作用是将亚铁离子氧化为铁离子。

然后在调节溶液的pH约为5，目的是使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去，

故答案为：

将亚铁离子氧化为铁离子；使铁离子、铝离子形成氢氧化物沉淀而除去；（4）最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出，则“粗硼酸”中的主要杂质是七水硫酸镁，故答案为：

七水硫酸镁；

（5）NaBH为离子化合物，含离子键、共价键，其电子式为，故答案

为：

；

（6）以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的化学方程式为2HBOBO+3HO、

BO+3Mg2B+3MgO，故答案为：

2HBOBO+3HO、BO+3Mg2B+3MgO。

以铁硼矿（主要成分为MgBO•HO和FeO，还有少量FeO、FeO、CaO、AlO和SiO等）为原料制备硼酸（HBO），由流程可知，加硫酸溶解FeO、SiO不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO，“净化除杂”需先加HO溶液，将亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH约为5，使铁离子、铝离子均转化为沉淀，则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出HBO，以此来解答。

本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，为2015年高考真题，把握实验流程及发生的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度中等。

3.【答案】

（1）100℃、2h或90℃、5h；

（2）FeTiO+4H++4Cl-=Fe2+

+TiOCl2-+2HO；

（3）低于40℃，TiO•xHO转化反应速率随温度升高而增加，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO•xHO转化反应速率下降；

（4）4；

（5）Fe3+

恰好沉淀完全时，（cPO3-）=

=1.3×10-17mol/L，Qc[Mg（PO）]=（

）

3×（1.3×10-17mol/L）2=1.69×10-40＜Ksp=1.0×10-24，因此不会生成

Mg（PO）沉淀；

（6）2FePO+LiCO+HCO

2LiFePO+HO↑+3CO↑

【解析】【分析】

本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握流程中发生的反应、混合物分离提纯、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识、化学反应

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原理与实验的结合，题目难度不大。

【解答】

用钛铁矿（主要成分为FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质）来制备LiTiO和

LiFePO，由制备流程可知，加盐酸过滤后的滤渣为SiO，滤液①中含Mg2+

、Fe2+

、Ti4+

，

水解后过滤，沉淀为TiO．xHO，与双氧水反应Ti元素的化合价升高，生成（NH）TiO，与LiOH反应后过滤得到LiTiO，再与碳酸锂高温反应生成LiTiO；水解后的滤液②中含Mg2+、Fe2+，双氧水可氧化亚铁离子，在磷酸条件下过滤分离出FePO，

高温煅烧②中发生2FePO+LiCO+HCO

2LiFePO+HO↑+3CO↑，以此来解答。

（1）由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为选择温度为100℃、2h或90℃、5h，

故答案为：

100℃、2h或90℃、5h；

（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl2-形式存在，相应反应的离子方程式为

FeTiO+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl2-+2HO，

故答案为：

FeTiO+4H+

+4Cl-=Fe2+

+TiOCl2-+2HO；

（3）40℃时TiO•xHO转化率最高，因低于40℃，TiO•xHO转化反应速率随温度升高而增加，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO•xHO转化反应速率下降，故答案为：

低于40℃，TiO•xHO转化反应速率随温度升高而增加，超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO•xHO转化反应速率下降；

（4）LiTiO中Ti的化合价为+4，Li的化合价为+1价，由化合价的代数和为0可知，O元素的负价代数和为22，设过氧键的数目为x，则（x×2）×1+（15-x×2）×2=22，解得x=4，故答案为：

4；

（5）Fe3+

恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+

）=1.0×10-5，由Ksp（FePO），可知c（PO3-）

==1.3×10-17mol/L，Qc[Mg（PO）]=（

）3×（1.3×10-17mol/L）2

=1.69×10-40

＜Ksp=1.0×10-24，则无沉淀生成，

故答案为：

Fe3+恰好沉淀完全时，c（PO3