高三工艺流程题专题训练3.docx
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高三工艺流程题专题训练3
高三工艺流程题专题训练（三）
编题：
李跃审题：
江和平2013年5月
2、孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量铁的化合物和硅的化合物。
以孔雀石为原料可制备CuCl2·3H2O及纯碱，流程如下图。
且知：
溶液A只含Cu2+、Fe2+、Fe3+三种金属离子，且三种离子沉淀的pH如表所示。
回答下列问题：
（1）图中“试剂1”为 。
（2）加入CuO作用是调节溶液pH，则pH的范围为 。
金属离子
Fe3+
Fe2+
Cu2+
pH
氢氧化物开始沉淀
1.9
7.0
4.7
氢氧化物完全沉淀
3.2
9.0
6.7
（3）气体E、F与饱和食盐水作用生成H和G时，E和F应按一定先后顺序通人饱和食盐水中。
其中，应先通入气体是 （填代号及对应物质的化学式）
（4）由溶液C获得CuCl2·3H2O，需要经过 、 、过滤等操作。
（5）已知：
常温下Cu（OH）2的Ksp=2×10-20。
计算Cu2++2H2O
Cu（OH）2+2H+反应平衡常数 。
2、
（1）C12或H2O2
（2）3.2，4.7
（3）F NH3
（4）蒸发浓缩、冷却结晶
（5）5×10-9
3、摩尔盐[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]是一种复盐，它易溶于水，不溶于乙醇，性质比一般亚铁盐稳定，不易被氧化。
某实验小组查得硫酸铵、七水硫酸亚铁、硫酸亚铁铵的溶解度如下表：
温度/℃
10
20
30
40
50
（NH4）2SO4/g
73.0
75.4
78.0
81.0
84.5
FeSO4·7H2O/g
40.0
48.0
60.0
73.3
―
（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O/g
18.1
21.2
24.5
27.9
31.3
该实验小组在实验室按下列流程进行制取摩尔盐的实验：
（1）为了加快铁屑的溶解，可加入少量的__________________（填物质名称）。
（2）反应Ⅰ进行后要“趁热过滤”，其目的是：
__________________。
实验中要在反应Ⅱ的溶液中加入少量稀硫酸，其作用是：
__________________。
（3）反应Ⅱ后的溶液经蒸发等操作所得固体用乙醇洗涤的目的是：
_________________。
（4）在摩尔盐溶液中加入足量氨水，反应的离子方程式为：
______________________。
（1）铜或硫酸铜等（写出正确的化学式也给分）
（2）除去过量铁屑防止温度降低析出FeSO4·7H2O造成FeSO4的损失
抑制Fe2+、NH4+的水解
（3）除去晶体表面的少量水分
（4）Fe2++2（NH3·H2O）＝Fe（OH）2↓+2NH4+
11、分子筛可用于物质的分离提纯。
某种型号的分子筛的工业生产流程可简单表示如下：
（1）在加NH3·H2O调节pH的过程中，若pH控制不当会有Al（OH）3生成。
已知常温下，Al（OH）3浊液的pH=3，其Ksp=1×10-36，则其中c（Al3+）= 。
（2）生产流程中所得滤液的主要成分为 （写化学式）。
（3）假设生产流程中铝元素和硅元素均没有损耗，钠原子的利用率为10％，试通过计算确定该分子筛的化学式（写出计算过程）。
（4）分子筛的孔道直径为4Å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4.65Å）和异丁烷（分子直径为5.6Å）应该选用 型的分子筛。
（1）0.001mol·L－1
（2）Na2SO4、（NH4）2SO4
（3）n[Al2（SO4）3]=34.2g/342g·mol-1=0.1mol，n（Na2SiO3）=122g/122g·mol-1=1mol
n（Al2O3）=0.1mol，n（SiO2）=1mol，n（Na2O）=0.1mol，n（H2O）=0.6mol
n（Na2O）∶n（Al2O3）∶n（SiO2）∶n（H2O）=0.1mol∶0.1mol∶1mol∶0.6mol=
=1∶1∶10∶6
化学式：
Na2O·Al2O3·10SiO2·6H2O或Na2（Al2Si10O24）·6H2O
（4）5A
13、由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如下：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转化为低价氧化物。
该过程中两个主要反应的化学方程式是、，反射炉内生成炉渣的主要成分是；
（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%～50%。
转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。
冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式是、
；
（3）粗铜的电解精炼如右图所示。
在粗铜的电解过程中，粗铜板是图中电极（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应为；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的纯存在形式和位置为。
【答案】：
（1）2CuFeS2+O2
Cu2S+2FeS+SO2
2FeS+3O2
2FeO+2SO2，FeSiO3；
（2）2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2、Cu2S+2Cu2O
6Cu+SO2↑
（3）c；Cu2++2e-=Cu；Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中。
某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K+、Mg2+、Br－、SO42－、Cl－等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，他们设计了如下流程：
回答以下问题：
（1）操作Ⅰ的名称：
；要从橙色液体中分离出溴，所采取的操作需要的主要玻璃仪器除酒精灯和温度计外，还需要 ；
（2）试剂z的化学式为 ；检验SO42－已除尽的方法是 ；
（3）写出操作Ⅲ的具体操作步骤 ；
（4）某同学用如图所示的实验装置制取氧化剂并将其通入盐湖苦卤中，装置b在实验中的作用是 。
若把上述装置中的a、b作为气体的发生、收集装置，装置c可任意改进，则根据下列提供的药品，用这套装置还可以制取的气体是 ；若用上述装置中的a、b制取并收集NO，应将装置b如何改进 。
①制NH3：
浓氨水和碱石灰 ②制SO2：
Cu片和浓硫酸
③制NO：
Cu片和稀硝酸 ④制O2：
MnO2和双氧水
10．
（1）萃取、分液；
蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶；
（2）K2CO3；取无色溶液D，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀，则SO42-已
除尽；
（3）将溶液倒入蒸发皿中并置于三脚架上；加热并用玻璃棒不断搅拌蒸发皿中的液体，直到出现较多晶体时，停止加热。
（4）安全瓶（或答防止倒吸）；①；将b中装满水。
硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为CuCO3·Cu（OH）2和CuSiO3·2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。
以硅孔雀石为原料直接制取硫酸铜产品的工艺流程如下图：
请回答下列问题：
（1）写出步骤①中在矿粉中加入30%稀硫酸时CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式：
。
（2）步骤①中加入双氧水的作用是（用离子方程式表示） 。
（3）步骤②调节溶液pH约为4，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，调节溶液pH可选用的最佳试剂是 。
A．Fe（OH）3 B．NH3·H2O C．CuO D．NaOH
（4）已知常温下，Ksp[Al（OH）3]＝3.2×10-34，测得滤液A中Al3+的浓度为1×10－2mol/L，则在滤渣B中 （填“有”或“没有”）Al（OH）3。
（5）为充分利用母液，某学生设计二种方案回收铜。
乙方案中铜将在 （填“A”或“B”）极析出，为保持乙方案中电流恒定，B极应该使用 （填“铁”或“石墨”）作电极材料。
该方案和甲相比较，最大的缺点是 。
9．
（1）CuSiO3·2H2O+H2SO4==CuSO4+H2SiO3+2H2O
（2）2Fe2+ +H2O2+2H+==2Fe3++2H2O
（3）C
（4）有
（5）A 铁 耗能
用黄铁矿（主要成分FeS2，铁元素化合价为+2）氧化焙烧后产生的硫酸渣制备铁黄颜料（主要成份为FeOOH），工业流程如下：
（1）从物质分类的角度，FeOOH属于 。
（2）步骤②被氧化的元素是 （填符号）。
（3）步骤③中用氨水做沉淀剂得到pH－t（时间）变化曲线如右图。
已知反应过程中存在沉淀溶解平衡Fe（OH）2
Fe2++2OH－和氧化还原平衡4Fe2++O2+6H2O
4FeOOH+8H+。
试从平衡移动的角度解释：
线段l溶液pH快速下降的原因是 ，
线段2溶液pH变化缓慢的原因是 ，线段3溶液pH急剧下降的原因是 。
（4）操作⑤是 。
（5）称取铁黄颜料0．3107g，用稀硫酸溶解后配成100mL溶液，每次取25．00mL溶液，用0．1000mol·L－1的磺基水杨酸（H2Y）标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25．50mL，该产品的纯度为 。
（已知:
Fe3++3H2Y=[FeY3]3－+6H+）
回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气。
氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是 ， ；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式 ；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称 ，其中发生的化学反应方程式为 ；
（3）设备B的名称 ，其中m和n是两个通水口，入水口是 （填“m”或“n”）。
不宜从相反方向通水的原因 ；
（4）设备C的作用 ；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：
c（CO）不低于 。
（1）液化、分馏 与碳反应后除去CO2 C＋H2O
CO＋H2 CH4＋H2O
CO＋3H2
（2）合成（氨）塔 N2（g）＋3H2（g）
2NH3
（3）冷却塔（或冷凝器） n 高温气体由冷却塔的上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷却效果好
（4）将液氨与未反应的原料气分离
（5）13.8
钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O）是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，由钼精矿（主要成分是MoS2，含少量PbS等）制备钼酸钠晶体的部分流程如下：
（1）写出“碱浸”反应的离子方程式：
（2）减浸液结晶前需加入Ba（OH）z固体以除去SO42－。
当BaMoO4开始沉淀时，SO42－的去除率是 。
[已知：
碱浸液中c（MoO42－）=0.40mol·L－1，c（SO42－）=0.04mol·L－1，Ksp（BaSO4）=1.1×10-10、Ksp（BaMoO4）=4.0×10-8，加入Ba（OH）2固体引起的溶液体积变化可忽略。
]
（3）重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是 。
（4）右图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果：
▲盐酸中碳钢的腐蚀速率；■硫酸中碳钢的腐蚀速率；●缓蚀剂中碳钢的腐蚀速率
①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异，其原因可能是 。
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4—Fe2O3保护膜。
密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀，除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。
NaNO2的作用是 。
③若缓释剂钼酸钠—月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L－1，则缓蚀效果最好时钼酸钠的物质的量浓度为 。
（1）MoO3＋CO32－=MoO42－＋CO2↑
（2）97.3%
（3）使用定次数后，母液中杂质的浓度增大，重结晶时会析出杂质，影响产品纯度，
（4）④（Cl－有利于碳钢的腐蚀，SO42－不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；硫酸溶液随着浓度的增大，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢。
②替代空气中氧气起氧化剂作用
③7.28×l0－4mol·L－1
正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。
但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过（NH4）2Fe（SO4）2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将（NH4）2Fe（SO4）2和LiOH溶液直接混合的原因是 。
②共沉淀反应的化学方程式为 。
③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能 。
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。
①在上述溶解过程中，S2O32－被氧化成SO42－，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为 。
②Co（OH）2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。
已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为 。
（填化学式）；
在350~400℃范围内，剩余固体的成分为 。
（填化学式）。
（1）①Fe2+在碱性条件下更易被氧化（凡合理答案均可）
②（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4↓+2NH4HSO4+H2O
③与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
（凡合理答案均可）
（2）①8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4＝4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O
②CoO、Co2O3、Co3O4
工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式。
A B
（2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：
取样、 、沉淀、 、 、冷却结晶、 、烘干。
（3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是 。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是 。
（4）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是 （填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是：
。
（5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。
加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：
滤液D加石灰水前先要加热，原因是 。
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。
如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：
（注明你的表达式中所用的有关符号的含义）
（1）Ca（OH）2或CaO；Na2CO3
（2）溶解 过滤 蒸发 过滤
（3）有晶体析出（或出现浑浊） 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大
（4）NH4Cl 取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子
（5）NH4＋＋OH－＝NH3↑+H2O 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀
（6）ω（NaHCO3）=84（m1－m2）/31m1
我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下图所示：
（1）沉淀池中发生反应的化学方程式是 。
（2）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 （填上述流
程中的编号）的循环。
从沉淀池中取出沉淀的操作是 。
（3）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。
（4）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。
a．增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出
b．使NaHCO3更多地析出
c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
（1）NH3＋CO2＋NaCl＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl
（2）循环Ⅰ过滤
（3）用硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，说明含NaCl杂质
（4）a
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