高考化学二轮复习专题10化工流程大题练习.docx

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高考化学二轮复习专题10化工流程大题练习

专题10化工流程大题

1．以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：

硼镁泥的主要成分如下表：

MgO

SiO2

FeO、Fe2O3

CaO

Al2O3

B2O3

30%～40%

20%～25%

5%～15%

2%～3%

1%～2%

1%～2%

回答下列问题：

（1）“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________（写化学式）。

（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是___________、__________________。

（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是______________________________。

（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是____________________________________。

【答案】

（1）

H2SO4　SiO2　

（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋　调节溶液pH，使Fe3＋、Al3＋以氢氧化物的形式沉淀除去　（3）取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全　（4）防止MgSO4·7H2O结晶析出。

2．“分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐（NaAlSiO4·nH2O），其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故此得名。

利用铝灰（主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等）制备“分子筛”的一种工艺如下：

（1）分子筛的孔道直径为4A称为4A型分子筛；当Na＋被Ca2＋取代时就制得5A型分子筛，当Na＋被K＋取代时就制得3A型分子筛。

要高效分离正丁烷（分子直径为4.65A）和异丁烷（分子直径为5.6A）应该选用________型的分子筛。

（2）铝灰在90℃时水解的化学方程式为____________________________；“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是_________________________________。

（3）“酸溶”时，为降低生产成本，应选择的酸为__________，理由是_____________。

（4）“氧化”时，发生的主要反应的离子方程式为____________________________。

（5）该工艺中滤渣的成分是________。

（6）“胶体”调节pH后过滤所得“晶体”需洗涤，如何证明该晶体已经洗涤干净？

_____________________________________________________________________。

【答案】

（1）5A

（2）AlN＋3H2O

Al（OH）3＋NH3↑　加快AlN水解反应速率；降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出

（3）盐酸　电解时生成的氢气和氯气可以制备盐酸

（4）2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O

（5）Fe（OH）3

（6）取最后一次洗涤液少许，加入浓氢氧化钠溶液并微热，若不能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则洗涤干净，否则未洗涤干净（或取最后一次洗涤液少许，加稀硝酸酸化，再加硝酸银溶液，若不能产生白色沉淀，则洗涤干净，否则未洗涤干净）。

3．PFS是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。

（1）酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是________；PFS中铁元素的化合价为________；在酸浸槽中，为了提高浸出率，可以采取的措施有________________（写两条）。

（

2）若废铁屑中含有较多铁锈（Fe2O3·xH2O），则酸浸时反应的化学方程式有__________________________。

（3）如果反应釜中用H2O2作氧化剂，则反应的离子方

程式为_______________；生产过程中，发现反应釜中产生了大量的气体，且温度明显升高，其原因可能是_________________________。

（4）聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。

如果溶液酸性过强，造成的后果是____________________。

如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。

若溶液中Fe3＋的浓度为1mol·L－1，当Fe3＋开始沉淀时，溶液的pH约为________。

[已知Fe（OH）3的Ksp≈1.0×10－39]。

【答案】

（1）H2SO4　＋3　加热、搅拌、多次浸取等

（2）Fe2O3·xH2O＋3H2SO4===Fe2（SO4）3＋（3＋x）H2O、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　H2O2与Fe2＋的反应为放热反应，加入的H2O2过多，且生成的Fe3＋能作H2O2分解的催化剂，H2O2发生分解反应，生成了O2　（4）影响Fe3＋与OH－的结合（合理答案均可）　1

4．醋酸镍[（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料。

一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）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：

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

物质

20℃时溶解性（H2O）

Fe3＋

1.1

3.2

CaSO4

微溶

Fe2＋

5.8

8.8

NiF2

可溶

Al3＋

3.0

5.0

CaF2

难溶

Ni2＋

6.7

9.5

NiCO3

Ksp＝9.60×10－6

（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）写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：

___________________________。

（4）酸浸过程中，1molNiS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：

______________________________________。

（5）沉镍过程中，若c（Ni2＋）＝2.0mol·L－1，欲使100mL该滤液中的Ni2＋沉淀完全[c（Ni2＋）≤10－5mol·L－1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为________g。

（保留小数点后1位有效数字）

（6）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。

酸浸的最佳温度与时间分别为________℃、________min。

【答案】

（1）5.0≤pH＜6.7　

（2）SiO2、CaSO4　CaF2　

（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　

（4）NiS＋H2SO4＋2HNO3===NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O　（5）31.4　（6）70　120

5．硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。

用锌白矿（主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO4·7H2O的流程如下：

相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算）如表所示：

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3＋

1.1

3.2

Fe2＋

5.8

8.8

Zn2＋

6.4

8.0

（1）“滤渣1”的主要成分为________（填化学式）。

“酸浸”过程中，提高锌元素浸出率的措施有：

适当提高酸的浓度、____________（填一种）。

（2）“置换”过程中，加入适量的锌粉，除与溶液中的Fe3＋、H＋反应外，另一主要反应的化学方程式为______________________________________。

（3）“氧化”一步中，发生反应的离子方程式为________________________________。

溶液pH控制在[3.2,6.4）之间的目的是____________________________________。

（4）“母液”中含有的盐类物质有____________（填化学式）。

【答案】

（1）SiO2　粉碎锌白矿（或充分搅拌浆料、适当加热等）

（2）Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4

（3）3Fe2＋＋MnO

＋

7ZnO＋9H＋===3Fe（OH）3＋MnO2＋7Zn2＋　使Fe3＋沉淀完全，而Zn2＋不沉淀

（4）ZnSO4、K2SO4

6．某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag（金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略）。

已知：

①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：

3NaClO===2NaCl＋NaClO3

②AgCl可溶于氨水：

AgCl＋2NH3·H2OAg（NH3）

＋Cl－＋2H2O

③常温时N2H4·H2O（水合肼）在碱性条件下能还原Ag（NH3）

：

4Ag（NH3）

＋N2H4·H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH

＋4NH3↑＋H2O

（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为________________。

（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为A

gCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为__________________________________。

HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是___________________________________________。

（3）为提高Ag的回收率，需对“

过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并_____________________。

（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外（该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应），还因为________________________________________________________________________。

（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：

______________（实验中须使用的试剂有：

2mol·L－1水合肼溶液，1mol·L－1H2SO4）。

【答案】

（1）水浴加热

（2）4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑　

会释放出氮氧化物（或NO、NO2），造成环境污染

（3）将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中

（4）未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl与氨水反应

（5）向滤液中滴加2mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1mol·L－1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥

7．工业上利用粗ZnO（含FeO、CuO）制取金属锌的流程如下（部分步骤省略）：

已知：

几种离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

待沉淀的离子

Fe2＋

Fe3＋

Zn2＋

Cu2＋

开始沉淀时pH

6.3

1.5

6.2

5.2

沉淀完全时pH

9.7

3.2

8.0

6.4

请回答下列问题：

（1）酸浸粗氧化锌的过程中，为了加快酸浸速率，可采取的措施有______________________________

（写出一点即可）。

（2）步骤A的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，并全部形成Fe（OH）3沉淀，为了暂不形成Cu（OH）2、Zn（OH）2，该步骤需控制溶液pH的范围是______________，该步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式为_______________________________________。

（3）步骤D的操作名称为________________________________________________。

（4）由粗ZnO制取单质锌的另一种方法是将粗ZnO（含FeO、CuO）溶于NaOH溶液，ZnO全部转化为Na2[Zn（OH）4]溶液，该反应的化学方程式为_________________________；然后将FeO、CuO过滤除去；再用惰性电极电解该滤液，阳极上逸出无色无味气体，阴极上析出锌，则阴极电极反应式为_____________________________________________。

【答案】

（1）将粗氧化锌粉碎成细颗粒、适当增加硫酸的浓度、适当升高温度（任写一点）

（2）3.2≤pH＜5.2

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　（3）过滤

（4）ZnO＋2NaOH＋H2O===Na2[Zn（OH）4]

[Zn（OH）4]2－＋2e－===Zn＋4OH－

8.Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2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

形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________。

（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：

温度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O转化率%

92

95

97

93

88

分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________。

（4）Li2Ti5O15中Ti的

化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。

（5）若“滤液②”中，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使

恰好沉淀完全即溶液中，此时是否有Mg3（PO4）2沉淀生成？

（列式计算）。

FePO4、Mg3（PO4）2的Ksp分别为。

（6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。

【答案】

（1）100℃、2h，90℃，5h

（2）FeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++

+2H2O

（3）低于40℃，TiO2·xH2O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TiO2·xH2O转化反应速率下降（4）4

（5）Fe3+恰好沉淀完全时，c（

）=

mol·L−1=1.3×10–17mol·L−1，c3（Mg2+）×c2（

）＝（0.01）3×（1.3×10–17）2=1.7×10–40＜Ksp[Mg3（PO4）2]，因此不会生成Mg3（PO4）2沉淀。

（6）2FePO4+Li2CO3+H2C2O4

2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑

学方程式

为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4

2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。

9.重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。

制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为：

FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3

Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2

上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。

该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_______，滤渣2的主要成分是__________及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填“大”或“小”），原因是_____________（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。

向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。

冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a．80℃b．60℃c．40℃d．10℃

步骤⑤的反应类型是___________________。

（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为_____。

【答案】

（1）2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应

（2）铁Al（OH）3

（3）小2

+2H+

+H2O（4）d复分解反应（5）

×100%

【解析】

（1）FeO·Cr2O3是还原剂，氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3，每摩转移7mol电子，而NaNO3是氧化剂，还原产物为NaNO2，每摩转移2mol电子，根据电子守恒可知，FeO·Cr2O3和NaNO3的系数比为2∶10.1、制备型工艺流程题

（1）明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。

善于从基本概念和反应原理的角度分析流程图试题中的元素及化合物知识，善于从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。

箭头进入的是投料（反应物），箭尾是生成物。

（2）注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择。

读懂流程图，写出主要的化学反应方程式或制备原理。

（3）要解决一个物质的制备、合成等实际的化学问题往往从成本角度、环保角度、现实角度等多角度考虑。

2、化学工艺流程常涉及的化学反应原理有：

（1）沉淀溶解平衡的相关应用

①沉淀的最小浓度控制；②沉淀转化的条件。

（2）反应速率及化学平衡理论在实际生产中的应用

①反应速率控制；②化学平衡移动；③化学平衡常数的应用；④反应条件的控制。

（3）氧化还原反应的具体应用

①强弱规律；②守恒规律；③选择

规律。

（4）盐类水解的具体应用

①水解规律；②水解反应的控制（抑制或促进）。

3、实验技术类

无机化工类实验题主要以无机化工流程图为载体，联系中学化学中基本实验方法，如装置气密性检查，混合物分离、提纯和检验以及产品收集与尾气处理等。

无机化工实验题的命题热点主要有：

（1）金属冶炼类，如冶炼铁、铜、锰和钨等金属，联系产品纯度测定、冶炼条件控制以及混合物分离和提纯等。

（2）中学重要化工产品的制备，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铜、硝酸铜和碳酸钙等物质的制备。

（3）模拟化工原理，设计实验。

如探究接触法制硫酸、合成氨、氨催化氧化法制硝酸和硅的精炼等原理。

11．纳米碳酸钙是一种广泛应用于塑料、食品、医药、饲料等行业的重要无机填料。

以磷石膏钙渣为原料制取高品质纳米碳酸钙的工艺流程如下：

已知某磷石膏钙渣的主要成分及其含量如下表所示。

CaO

P2O5

SO3

Fe2O3

Al2O3

SiO2

烧失量

47.70%

1.60%

1.77%

0.041%

0.0027%

9.85%

37.69%

请回答下列问题：

（1）对磷石膏钙渣进行酸溶的目的是获得机制CaCl2溶液，为了提高溶出率，可以采取的措施有___________（填字母）。

A．粉碎磷石膏钙渣B．增大盐酸浓度C．适当降低温度D．缩短酸溶时间

（2）为了探究酸溶的工艺条件,称取6份各50g磷石膏钙渣，分别用不同浓度盐酸进行溶解，反应时间为30min,测得滤液中钙溶出率的结果如图所示，最适宜的盐酸浓度为___________。

（3）精制是向粗制CaCl2溶液中通入氨气,控制溶液的pH,主要除去___________（填金属阳离子）。

（4）碳化时，先将精制CaCl2溶液稀释至一定体积，控制反应温度以及NH3和CO2的通入量,此过程中，通入气体有先后顺序,应先通入气体的化学式___________（填化学式）;碳化时发生反应的化学方程式为___________________________________________。

（5）把CaCO3浊液滴入1.0mol·L-1的Na2SO3溶液中，能否产生CaSO3沉淀?

___________。

若不能,说明原因;若能,请从定量的角度简述判断依据：

___________________________________。

[已知：

Ksp（CaSO3）=1.4×10-7，Ksp（CaCO3）=2.8×10-9

（6）试设计简单的实验方案,判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级：

___________。

【答案】AB4.0mol·L-1Fe3+、Al3+NH3CaCl2+H2O+2NH3+CO2=CaCO3↓+2NH4Cl能由=50可知,当CaSO3与CaCO3的混合液中c（SO32-）>50c（CO32-）时．即发生由CaCO3向CaSO3的转变取少量样品和水混合形成分散系．用一束光照射,若出现一条光亮的通路，则是纳米级．否则不是

12．高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。

实验室可用软锰矿（主要成分为MnO2）为原料制备高锰酸钾。

其部分流程如下：

已知：

墨绿色浸出液的成分为K2MnO4、KCl溶液

回答下列问题：

（1）实验中采用铁坩埚而不是瓷坩埚的原因是：

（用化学反应方程式表示）_______________________。

（2）写出生成K2MnO4和KCl反应的化学方程式：

________________________；通入CO2，可使MnO42-发生反应，生成MnO

及MnO2。

若通入CO2太多，则在加热浓缩时，会有__________________晶体和KMnO4晶体一起析出。

（3）在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是（用化学反应方程式表示）_________________________；过滤用到的玻璃仪器有烧杯、_________、_______；加热

时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是_______________________________________；洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是_______________________________________。

（4）计算12.25gKClO3固体经过上述转化，最多可制得KMnO4的质量为___________（结果保留一位小数）。

（相对原子质量：

K—39Cl—35.5O—16Mn—55）

【答案】SiO2＋2KOH

K2SiO3＋H2OKClO3＋3MnO2＋6KOH

3K2MnO4＋KCl＋3H2OKHCO32KMnO4

O2↑＋MnO2＋K2MnO4漏斗玻璃棒受热均匀利于蒸发溶剂减少高锰酸钾的溶解31.6g

13．铅和铅的化合物有广泛的用途，如Pb有感光性，也可用作金属着色剂，PbI2在潮湿空气中能被光逐渐分解，生成一氧化铅和碘。

合成PbI2的实验流程如图所示。

（1）若Fe3O4表示为氧化物形式是Fe2O3·FeO，将Pb3O4表示为氧化物形式是__________。

（2）将铅块制成铅花的目的是_______________。

（3）如果流程中生成的NOx为NO，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

（4）PbI2在潮湿空气中能被光逐渐分解的化学方程式为_______________。

（5）硫酸铅可溶于醋酸铵饱和溶液中，请从化学反应原理角度解释:

_____________________。

（6）铅主要的矿物有方铅矿（PbS）和铅钒矿（PbSO4）,将二者以物质的量之比为1:

1时加热得到金属铅和一种气体，有关反应的化学方程式是__________________。

（7）室温下，浓度均为4×10-3mo/L的KI和Pb（NO3）2溶液等体积混合，刚好