高考化学 工艺流程图 题型分类.docx

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高考化学工艺流程图题型分类

化学工艺流程

1．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，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为___________________。

（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42－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c（Mg2+）=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+）=1×10-5mol/L，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1.3×10-22、1.0×10-24。

（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++TiOCl42−+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（PO43－）=

mol·L−1=1.3×10-17mol·L−1，c3（Mg2+）×c2（PO43-）＝（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↑

2．水泥是重要的建筑材料。

水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。

实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：

（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。

加入硝酸的目的是__________，还可使用___________代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是_________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为____________________________________。

（3）加氨水过程中加热的目的是___________。

沉淀B的主要成分为_____________、____________（填化学式）。

（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：

+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。

实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。

【答案】

（1）将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；双氧水（H2O2）

（2）SiO2（或H2SiO3）；SiO2+4HF

SiF4↑+2H2O

（3）防止胶体生成，易沉淀分离；Fe（OH）3、

（OH）3

（4）45.0%

3．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）小增大溶液中H+，促进平衡2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2O正向移动

（4）d复分解反应

（5）

4.高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。

以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：

回答下列问题：

（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用

是。

（2）“平炉”中发生的化学方程式为。

（3）“平炉”中需要加压，其目的是。

（4）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。

①“

歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4、MnO2和（写化学式）。

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为，

阴极逸出的气体是。

③“电解法”和“CO2歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为。

（5）高锰酸钾纯度的测定：

称取1.0800g样品，溶解后定容于100mL容量瓶中，摇匀。

取浓度为

0.2000mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48mL，该样品的纯度为（列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）。

【答案】

（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；

（2）2MnO2+4KOH+O2

2K2MnO4+2H2O；

（3）提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；

（4）①KHCO3；②MnO42−−e−=MnO4−；H2；③3:

2；

（5）

。

5．过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。

以下是一种制备过氧化钙的实验方法。

回答下列问题：

（一）碳酸钙的制备

（1）步骤①加入氨水的目的是_______。

小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于____。

（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是______（填标号）。

a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b．玻璃棒用作引流c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁

d．滤纸边缘高出漏斗e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度

（二）过氧化钙的制备

（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈____性（填“酸”、“碱”或“中”）。

将溶液煮沸，趁热过滤。

将溶液煮沸的作用是___________。

（4）步骤③中反应的化学方程式为________，该反应需要在冰浴下进行，原因是_________。

（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_______。

（6）制备过氧化钙的另一种方法是：

将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。

该工艺方法的优点是______，产品的缺点是_______。

【答案】

（1）调节溶液pH使Fe（OH）3沉淀；过滤分离；

（2）ade；（3）酸；除去溶液中溶解的CO2；

（4）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O=CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl；温度过高时过氧化氢分解；（5）去除结晶表面水分；（6）工艺简单、操作方便；纯度较低。

6．天青石（主要含有SrSO4和少量CaCO3杂质）是

获取锶元素的各种化合物的主要原料。

回答下列问题（相关数据如下）

I、

（1）SrO2中氧元素的化合价为______________。

Sr（OH）2的碱性比Mg（OH）2的碱性____________。

（填“强”或“弱”），25℃时Mg（OH）2的溶度积为______。

（2）工业上可以用SrO与铝粉充分混合，在真空加热反应生成金属锶和3SrO·8Al2O3，写出该反应的化学方程式____________。

Ⅱ、以天青石（主要含有

SrSO4和少量CaCO3杂质）生产Sr（OH）2·xH2O的工艺如下：

（3）滤渣2为混有CaCO3的SrCO3，写出生成SrCO3的化学方程式______________。

（4）加热水浸固体3是为了获得较为纯净的Sr（OH）2涪液，此时应缓慢加热使沉淀颗粒长大，有利于__________。

（5）从趁热过滤后的滤液中得到Sr（OH）2·xH2O产品的步骤为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。

为得到较大颗粒的Sr（OH）2·xH2O晶体，可

采用的方法是____________（填一种）。

（6）取mg纯净Sr（OH）2·xH2O产品溶于水，加入过量纯碱溶液后过滤、洗涤、干燥后，得到ng滤渣，则x=__________（用含m、n的式子表示）。

【答案】

（1）-1强5.00×10-10

（2）27SrO+16Al=3SrO·8Al2O3+24Sr

（3）SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3↓+H2O+CO2↑+（NH4）2SO4

（4）过滤分离（5）减慢冷却结晶的速度（6）

7．镍及其化合物用途广泛。

某矿渣的土要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图是从该矿渣中

回收NiSO4的工艺路线：

已知：

（NH4）2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4，NiFe2O4在焙烧过程中

生成NiSO4、Fe2（SO4）3。

锡（Sn）位子第五周期第IVA族.

（1）焙烧前将矿渣与（NH4）2SO4混合研磨，混合研磨的目的是________________。

（2）"浸泡“过程中Fe2（SO4）3生成FeO（OH）的离子方程式为__________，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO（OH）外还含有____________（填化学式）。

（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：

取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的_____倍；除去过量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式________________。

⑷“浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3mol·L-1,当除钙率达到99%时，溶液中c（F-）=______mol·L-1。

[己知Ksp（CaF2）>4.0×10-11]

（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值是__________。

（6）己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。

用电化学制备正十二烷的方法为：

向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加

入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。

己知电解总反应为：

2C6H13COONa+2CH3OH

C12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa

下列说法正确的是（_____）

A.图中电源的A极为直流电源的负极

B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性

C.阳极电极反应为：

2C6H13COO--2e-=C12H26+2CO2↑

D.反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备

【答案】

（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分

（2）Fe3++2H2O

FeO（OH）↓+3H+SiO2、CaSO4

（3）0.5Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

（4）c（F+）=2.0×10-3mol·L-1

（5）0.25

（6）D

8．某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。

某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收锌和铜。

采用的实验方案如下，回答下列问题：

已知：

ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变；CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应

（1）在下列装置中，第一次浸出反应装置最合理的_______（填标号）。

（2）滤液1中含有Fe2+，选用提供的试剂进行检验，检验方法如下：

____________。

（提供的试剂：

稀盐酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水）

（3）本实验要用到抽滤，设所用的洗涤剂为X，抽滤洗涤沉淀的操作__________。

（4）写出第二次浸出的化学反应方程式__________________________，

向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液，应先加_________________。

（5）滤渣2的主要成分是____________________________________。

浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是______________________。

（6）某同学在实验完成之后，得到1.50gCuSO4·5H2O，则铜的回收率为_____。

【答案】

（1）D

（2）取少量滤液1，滴加高锰酸钾溶液，若褪色，则证明有亚铁离子

（3）关小水龙头，使洗涤剂X缓缓通过沉淀物（4）CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O

（5）H2SO4SiO2、S蒸发皿（6）30%.

9．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FeO·Cr2O3）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）配平反应器①中的反应

____FeO·Cr2O3+NaOH+KClO3=Na2CrO4+Fe2O3+KCl+H2O

（2）在反应器①中，除了有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3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②中生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：

___________________。

（4）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是______________简要叙述步骤③的目的：

____________________。

（5）步骤④中酸化所用的酸和流程⑤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

（6）酸化时，CrO转化为Cr2O，写出平衡转化的离子方程式：

_________________________。

【答案】

（1）6、24、7、12、3、7、12

（2）Al2O3＋Na2CO3

2NaAlO2＋CO2↑

（3）NaFeO2＋2H2O＝Fe（OH）3↓＋NaOHH2SiO3

（4）Al（OH）3由于溶液中硅酸钠和偏铝酸钠发生水解，降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全（5）B（6）2CrO＋2H＋

Cr2O＋H2O

10．某化学兴趣小组利用工业废弃固体（主要成分为Cu2S和FeS2）制备硫酸铜溶液和硫酸亚铁晶体，设计方案如图所示：

已知:

T℃时,Ksp[Cu（OH）2]=2.0×10−20，Ksp[Fe（OH）2]=6.0×10−16，

Ksp[Fe（OH）3]=1.0×10−38。

（1）为了提高废弃固体的灼烧速率，可以采取的措施有____________、___________（写出两条）。

（2）FeS2在空气中灼烧时氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

（3）溶液C在氮气的环境下，通过____________、____________、过滤、洗涤、干燥制取硫酸亚铁晶体。

（4）常温下，固体D、O2和稀硫酸混合后几乎不反应，但加入少量溶液C立即发生反应，则溶液C对该反应起________作用，其中发生反应的离子方程式为___________________、_________________________。

（5）除杂时先加入双氧水，然后加入试剂Z调节溶液的pH值使铁离子完全沉淀：

①加入的试剂Z可以是________。

A．NaOHB．CuOC．Cu（OH）2D．NH3·H2O

②若除杂时溶液中Cu2+浓度为2.0mol·L−1，则加入试剂Z调节溶液的pH至_______________________。

【答案】

（1）将废弃固体粉碎成细小的颗粒通入氧气

（2）11:

4

（3）蒸发浓缩冷却结晶（4）催化4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2OCu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+

（5）BC3≤pH＜4

11．低浓度SO2废气的处理是工业难题，工业上常利用废碱渣（主要成分Na2CO3）吸收硫酸厂尾气中的SO2制备无水Na2SO3的成本低，优势明显，其流程如下。

（1）为了使SO2尽可能吸收完全，在不改变吸收塔体积的条件下，可以采取的合

理措施______________、_______________。

（写出两条）

（2）中和器中发生的主要反应的离子方程式是_____________________。

（3）下图为吸收塔中Na2CO3溶液与SO2反应过程中溶液组成变化。

①则初期反应（图中A点以前）的化学方程式是__________________。

②通过电解法可分离图中B点NaHSO3与Na2SO3混合物，实现Na2SO3的循环利用，示意图如下：

简述分离NaHSO3与Na2SO3混合物的原理___________________。

（4）下图是亚硫酸钠的溶解度曲线（温度在33℃前后对应不同物质），下列说法正确的是______

A．a点时溶液为不饱和溶液

B．b点时Na2SO3·7H2O和无水Na2SO3共存

C．制备无水Na2SO3，应该在95~100℃加热浓缩，冷却至室温结晶

（5）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别吸收SO2，则理论吸收量最多的是__________

A．Na2SO3B．Na2SC．Ba（NO3）2D．酸性KMnO4

【答案】

（1）控制SO2流速增大Na2CO3溶液的浓度（适当升温、采用气液逆流法、喷淋法或将Na2CO3溶液雾化等合理即可）

（2）HSO3-+OH-=SO32-+H2O

（3）2Na2CO3+SO2+H2O=2NaHCO3+Na2SO3阳极4OH－-4e－=2H2O+O2↑，c（H+）增大，H＋由a室经阳离子交换膜进入b室，H＋与SO32－结合生成HSO3－，Na2SO3转化为NaHSO3，阴极2H＋-2e－=H2↑，导致HSO3－

H＋+SO32－正向移动，Na＋从b室进入c室，NaHSO3转化为Na2SO3。

（4）B（5）C

12．KIO3是一种无色易溶于水的晶体，医药上可作防治地方甲状腺肿的药剂，目前碘酸钾被广泛应用于食盐加碘。

一种由含碘废水制取碘酸钾的工艺如下：

（1）检验“含碘废水”中含有的单质I2，常用的试剂是________。

（2）进行“过滤1”时，需同时对CuI沉淀进行洗涤。

在洗涤过滤滤液中可通过滴加________盐溶液来检验其是否已洗涤干净。

（3）“滤渣2”的成分为____________（填化学式）。

（4）“制KI”时，发生反应的化学方程式为____________。

（5）江苏食用加碘盐新标准是每千克食盐中碘元素含量为25毫克（波动范围为18～33mg/kg）。

测定食盐试样中碘元素含量的步骤如下：

称取4.000g市售食盐加入锥形瓶中，依次加入适量的水、稍过量KI及稀硫酸；充分反应后，再加入12.00mL6.000×10－4mol·L－1Na2S2O3溶液，与生成的碘恰好完全反应。

有关反应原理为：

KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O；　I2＋2S2O===2I－＋S4O。

①计算该食盐试样中碘元素的含量（单位mg/kg，写出计算过程）。

_______

②该食盐试样是否符合江苏食用加碘盐新标准并说明判断依据。

_______

【答案】

（1）淀粉溶液

（2）BaCl2[或Ba（NO3）2]（3）Cu（或Cu和Fe）

（4）K2CO3＋FeI2===FeCO3↓＋2KIKIO3～6Na2S2O3

（5）n（I）＝n（KIO3）＝n（Na2S2O3）＝×6.000×10－4mol·L－1×12.00mL×10－3L·mL－1

＝1.200×10－6mol

m（I）＝1.200×10－6mol×127g·mol－1×103mg·g－1＝0.1524mg

碘含量为：

＝38.10mg/kg不符合新标准。

因为38.10mg/kg不在18～33mg/kg范围内

13．利用废旧锌铁皮制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO的一种制备流程图如下：

已知：

Ksp[Zn（OH）2]=1.2×10—17；Zn（OH）2既能溶于强酸，又能溶于强碱．还能溶于氨水，生成[Zn（NH3）4]2＋．

（1）溶液A中加稀H2SO4生成Zn（OH）2的离子方程式为_________。

（2）常温下，Zn（OH）2饱和溶液中c（Zn2＋）=3×10—6mol/L，若溶液A中加入稀H2SO4过量，会溶解产生的Zn（OH）2，Zn（OH）2开始溶解的pH为_________，为防止Zn（OH）2溶解，可将稀H2SO4改为_________。

（lg2=0.3）

（3）“部分氧化”阶段，NaClO3被还原为Cl—，还原剂与氧化剂反应的物质的量之比是_________。

（4）①由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中通入N2的原因是_________。

②Fe3O4胶体粒子的直径的范围是_________。

③确定滤液B中含有Fe2＋的试剂是_________。

（5）试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨