高考化学工艺流程专题训练.docx

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高考化学工艺流程专题训练

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高考化学工艺流程专题训练

一、填空题

1．工业上制备BaCl2的工艺流程图如图：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。

查表得

BaSO4（s）+4C（s）

4CO（g）+BaS（s）△H1=+571kJ·mol-1①

BaSO4（s）+2C（s）

2CO2（g）+BaS（s）△H=+226kJ·mol-1②

（1）反应C（s）+CO2（g）

2CO（g）的△H=_______kJ·mol-1。

（2）气体用过量NaOH溶液吸收，得到Na2S，在Na2S水溶液中c（Na＋）与c（S-2）的关系是_______。

（填字母）

A．c（Na＋）=2c（S2－）B．c（Na＋）<2c（S2－）

C．c（Na＋）>2c（S2－）D．2c（Na＋）>c（S2－）

（3）向AgNO3溶液中加入BaCl2和KBr，当两种沉淀共存时，

=___________。

[KSP（AgBr）=5.4×l0-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10]

（4）常温常压下，空气中的CO2溶于水达到平衡时，溶液的pH=5.6，溶液c（H2CO3）=1.5×10-5mol·L-1。

若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3H2CO3－+H＋的平衡常数K1=_______。

（保留两位有效数字）（已知：

10-5.60=2.5×10-6）

2．高纯度氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域。

镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如图所示：

已知：

溶液

中除含Mg2+、SO42－外，还含少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子；

Mg2+与氨水的反应为吸热反应。

请回答下列问题：

（1）Mg在元素周期表中的位置为__________________。

（2）H2O2的电子式为________。

溶液

中加入H2O2溶液发生反应的离子方程式是__________。

（3）向溶液

中首先加入的试剂是___________，产生沉淀的化学式为_________________。

工业上有时只用一种含钠化合物替代H2O2和MgO，该试剂通常为___________（填化学式）。

（4）溶液

中Mg2+转化率随温度T的变化情况如图所示：

向溶液

中加入氨水发生反应的离子方程式是______________________。

T1前Mg2+转化率增大的原因是_________________；

3．硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。

工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3　、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：

请回答下列问题：

（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是：

______________________________。

（2）漂白粉的有效成分是NaClO,请完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：

_______________________

□Fe（OH）2+□ClO-+□_____＝□Fe（OH）3+□Cl－

（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，相对分子质量为89，化学式是____________（不用考虑化学式中各元素的排列顺序）。

（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为________________。

Mg（OH）2

Zn（OH）2

开始沉淀的pH

10.4

6.4

沉淀完全的pH

12.4

8.0

开始溶解的pH

—

10.5

（5）假设各步转化均完全，分析图中数据可知：

菱锌矿粉中ZnCO3的质量是_____________。

4．利用氯碱工业的盐泥生产MgSO4·7H2O的工艺流程如下。

［盐泥含Mg（OH）2及少量的CaCO3、MnCO3、FeCO3、Al（OH）3、SiO2等］:

（1）酸浸时，FeCO3与硫酸反应的化学方程式为____________；滤渣1的主要成分为CaSO4和________（填化学式）；为了提高浸取率可采取的措施有___________（填序号）。

a．多次用废硫酸浸取b．减小盐泥粒度并充分搅拌c．延长浸取时间

（2）氧化时，次氯酸钠溶液（碱性条件）将MnSO4氧化为MnO2的离子方程式为________；滤渣2为MnO2和_____________、________（填化学式）。

（3）镁的碳化物常见的有MgC2和Mg2C3两种，分别可发生水解反应生成乙炔和丙二烯，MgC2的电子式为___________；丙二烯的结构简式为___________。

（4）一种碱式碳酸镁［4MgCO3·Mg（OH）2·5H2O］可用作防火保温材料，用化学方程式说明可作防火材料的原理：

_______________。

5．碳酸钡是一种重要的无机盐产品，广泛应用于工业陶瓷、光学玻璃、建筑等行业。

碳化法生产碳酸钡的工艺流程示意图如下：

已知：

重晶石的主要成分是BaSO4；Ba（HS）2溶液呈弱碱性；2BaS+2H2O=Ba（OH）2+Ba（HS）2。

回答下列问题：

（1）煅烧时发生反应的化学方程式为，该反应的氧化产物的电子式为；当温度过高时，尾气中有毒气体的含量会升高，原因是（用化学方程式表示）。

（2）为了提高浸取速率，可采取的措施是（任写一种）。

（3）碳化时发生反应的离子方程式为。

（4）脱硫过程是用Na2CO3溶液将BaCO3浆液中含有的BaS2O3除去：

CO32－+BaS2O3=BaCO3+S2O32－，该反应的平衡常数为【已知Ksp（BaCO3）=2.5×10－9，Ksp（BaS2O3）=1.6×10－5】。

（5）Ba（HS）2溶液中离子浓度由大到小的顺序为。

（6）BaCO3不能用于医疗用的“钡餐”，原因是。

6．近年来，高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快。

实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。

其部分流程如下：

（1）第①步中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是（用化学方程式表示）________________________________________。

（2）KOH、KClO3和MnO2共熔反应生成墨绿色K2MnO4的化学方程式为________________________________________。

（3）第④步通入CO2可以使MnO42—发生反应，生成MnO4—和MnO2。

则K2MnO4完全反应时，转化为KMnO4的百分率约为________（精确到0.1%）。

（4）第⑤步趁热过滤的目的是______________________________________。

（5）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、________、洗涤、干燥。

干燥过程中，温度不宜过高，因为____________________________________。

7．工业上以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。

钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中一部分铁元素在风化过程中会转化为＋3价。

已知：

TiOSO4遇水会水解。

（1）步骤②中，用铁粉将Fe3＋转化为Fe2＋的离子方程式为_______________________

（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的________（填字母序号）。

a．熔、沸点差异　b．溶解性差异　c．氧化性、还原性差异

（3）步骤②、③、④中，均需要进行的操作是________（填操作名称）。

（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2＋转化为H2TiO3的原理：

____________________________________________________________。

（5）利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应可生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为__________________________________

（6）研究发现，用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用如图所示装置可获得金属钙，并可以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。

写出阳极的电极反应式：

_________________________

在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是______________________________________（请结合化学用语解释）。

8．工业碳酸钠（纯度约为98%）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42—等杂质，提纯工艺流程如下：

Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：

Ⅱ.有关物质的溶度积如下：

物质

CaCO3

MgCO3

Ca（OH）2

Mg（OH）2

Fe（OH）3

Ksp

4.96×10－9

6.82×10－6

4.68×10－6

5.61×10－12

2.64×10－39

回答下列问题：

（1）加入NaOH溶液后过滤得到的滤渣中主要含有________（填写化学式）。

25℃时，向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c（Mg2＋）∶c（Fe3＋）＝________。

（2）操作X为________，其温度应控制在_____________________________________

（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。

请你分析实际工业生产中是否可行________，并说明理由______________________________

________________________________________________________________________。

9．氧化铜矿石含有CuO和难溶于水的Cu2（OH）2CO3，还含有Fe2O3、FeO和SiO2等。

铜、铁是畜禽所必需的微量元素。

某厂生产硫酸铜和硫酸亚铁流程如下：

（1）氧化铜矿石粉碎的目的是,KMnO4的作用是将Fe2+氧化成Fe3+。

（2）写出“酸浸”中Cu2（OH）2CO3发生反应的离子方程式。

（3）“中和/过滤”中加入CaCO3的目的是,使Fe3+水解成沉淀而除去。

（4）流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤需要使用的玻璃仪器有烧杯、。

（5）加入铁屑的作用是使母液中Fe3+转化为Fe2+、。

（6）下表为硫酸铜晶体“烘干粉碎”的试验结果。

表中m为CuSO4·5H2O晶体的质量，x为干燥后所得晶体中结晶水个数。

据此可确定由CuSO4·5H2O脱水得流程所示产品的适宜工艺条件为（指出条件的温度和时间）。

10．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：

（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）酸浸过程中，lmolNiS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_____________________________。

（4）沉镍前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）

11．化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）来制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________（填选项序号）。

a．品红溶液b．紫色石蕊溶液c．酸性KMnO4溶液d．溴水

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为______________________

（3）过程③中，需加入的物质是____________；反应的化学方程式为_____________________

用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe3＋。

（4）在实验室里，完成过程④中的____________（填操作名称），需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有___________________________。

（5）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是____________________________________________________。

（6）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：

①用分析天平称取2.700g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495g。

若该聚铁的主要成分为[Fe（OH）SO4]n，则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。

（假设杂质中不含铁元素和硫元素）

12．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。

某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）的处理工艺流程如下。

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。

（1）实验室用18.4mol·L－1的浓硫酸配制250mL4.8mol·L－1的H2SO4溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需________________________。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_____________________________

______________________________________________________（答出两点）。

（3）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr2O72—，写出此反应的离子方程式：

_____________________________________________________________。

（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子

Fe3＋

Mg2＋

Al3＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

2.7

－

－

－

沉淀完全时的pH

3.7

11.1

8

9（>9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72—转化为CrO42—。

滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________。

（5）钠离子交换树脂的反应原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是_______________________________。

（6）写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式：

__________________________________________________。

二、实验题

13．氧化铜矿石含有CuO和Cu2（OH）2CO3，还含有Fe2O3、FeO和SiO2等。

铜、铁是畜禽所必需的微量元素。

某饲料厂联合生产硫酸铜和硫酸亚铁工艺流程如下：

（1）氧化铜矿石粉碎的目的是。

氧化时加入的KMnO4的作用是。

（2）写出“酸浸”中Cu2（OH）2CO3发生反应的离子方程式。

（3）“中和/过滤”中加入CuCO3的目的是。

（4）流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、。

（5）加入铁屑的作用是、。

（6）下表和图为“烘干粉碎”的试验结果。

表2中，m为CuSO4·5H2O晶体的质量，x为干燥后所得晶体中结晶水的个数。

据此可确定由CuSO4·5H2O和FeSO4·7H2O脱水得流程中所示产品的适宜工艺条件分别为，（分别指出两条件的温度和时间）。

14．锌焙砂是锌精矿经焙烧后所得的产物，主要含ZnO、ZnSO4，有少量FeO、CuO、NiO杂质，是炼锌最主要的原料。

某科研小组设计了如下提取金属锌的实验流程：

（1）酸浸时需要240mL4mol·L－1稀H2SO4，用18.4mol·L－1浓硫酸配制该稀H2SO4过程

中用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、胶头滴管外，还要、；酸浸得到的溶液中除Zn2+、Ni2＋外，还含有的金属阳离子是、（填离子符号）。

（2）净化Ⅰ需要加入H2O2，加入H2O2时发生的离子反应方程式是；反应后控制溶液pH为4即沉淀完全，沉淀的主要成分是。

（3）净化Ⅱ得到的Cu、Ni，需要进行洗涤操作，检验是否洗涤干净的方法是；本流程中可以循环利用的物质除锌外还有、。

（4）可用电解沉积硫酸锌溶液的方法制备锌，若在在阳极产生13.44L（标准状况下）氧气，在阴极析出锌的质量为。

（5）上述工艺中，如果不设计“净化Ⅱ”，对提取金属锌造成的影响是____________________。

15．硫酸厂的烧渣主要成分是Fe2O3，其次含少量的SiO2和FeS。

工业上利用硫酸厂烧渣经回收处理制得绿矾（FeSO4·7H2O）和一种聚铁胶体[Fe（OH）SO4]n。

绿矾是治疗缺铁性贫血药品的重要成分，而聚铁胶体是重要的水处理剂。

上述生产工艺流程如下：

请通过分析回答下列相关问题：

（1）灼烧产生的尾气对大气有污染，因此工业生产中必须进行回收处理，下列方法可行的是_______________：

A．用氨水吸收B.直接用水吸收

C.用浓硫酸吸收D.与空气混合用石灰石粉末悬浊液吸收

（2）操作Ⅲ是_____________、_______________、过滤、洗涤、干燥保存等；

（3）在由溶液X制聚铁胶体过程中①调节pH及②控制温度目的是___________________。

（4）在反应釜中FeS、O2及稀H2SO4反应硫酸铁等物质，则反应的离子方程式为___________________________；

（5）某研究性小组为探究绿矾（相对分子质量：

278）在隔绝空气条件下加热分解反应的产物（已知分解产物全为氧化物），进行了如图所示的实验：

①实验开始时，在点燃C处酒精喷灯之前应先打开活塞通CO2，其目的是_____________。

装置D的作用是______________________。

②该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是____________________________。

③该组同学称取55.6g绿矾按上图装置进行实验。

待绿矾分解完全后，E瓶中产生了23.3g白色沉淀。

将C中固体产物投入足量稀硫酸中完全溶解得到溶液，取少量该溶液滴入KSCN溶液呈红色；另取少量该溶液滴入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液不褪色。

据写出绿矾分解的化学方程式为__________________________。

16．用软锰矿（MnO2）、黄铁矿（FeS2）酸浸生产硫酸锰（MnSO4），并进一步电解制取二氧化锰（EMD）的工艺流程如下：

I.将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热保温反应一定时间。

II.向反应釜中加入MnO2、CaCO3试剂，再加入Na2S溶液除掉浸出液中的重金属。

III.过滤，向滤液中加入净化剂进一步净化，再过滤，得到精制MnSO4溶液。

IV.将精制MnSO4溶液送入电解槽，电解制得EMD。

请回答下列问题：

（1）步骤I中搅拌、加热的目的是。

完成酸浸过程中反应的离子方程式：

（2）加入CaCO3将浸出液pH调至pH=5，从而除掉铁，请解释用CaCO3除铁的原理：

。

（结合离子方程式解释）

（3）步骤IV中用如图所示的电解装置电解精制的MnSO4溶液，生成EMD的是

极（填“a”或“b”），生成EMD的电极反应式是。

（4）EMD可用作碱性锌锰电池的材料。

已知碱性锌锰电池的反应式为：

Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH＋Zn（OH）2。

下列关于碱性锌锰电池的说法正确的是（填字母序号）。

[来源

A．碱性锌锰电池是二次电池

B．碱性锌锰电池将化学能转化为电能

C．正极反应为：

2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－

D．碱性锌锰电池工作时，电子由MnO2经外电路流向Zn极

17．用铝土矿（含30%SiO2、40.8%Al2O3和少量Fe2O3等）制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：

（1）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有。

（2）焙烧除铁反应：

4（NH4）2SO4+Fe2O3

2NH4Fe（SO4）2+3H2O+6NH3↑（Al2O3部分发生类似反应）。

氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为，用电子式表示气体I的形成过程。

（3）操作①包括：

加水溶解、。

（4）用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。

写一个高温下中间体与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式。

（5）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性。

原因是。

（6）不计损失，投入1t铝土矿，当加入54kg纯铝后，铝硅合金中m：

n=。

18．氧化铜矿石含有CuO和Cu2（OH）2CO3，还含有Fe2O3、FeO和SiO2等。

铜、铁是畜禽所必需的微量元素。

某厂生产硫酸铜和硫酸亚铁流程如下：

（1）氧化铜矿石粉碎的目的是。

氧化时加入的KMnO4的作用是。

（2）写出“酸浸”中Cu2（OH）2CO3发生反应的化学方程式。

（3）“中和/过滤”中加入CaCO3的目的是。

（4）流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤需要使用的玻璃仪器有烧杯、。

（5）加入铁屑的作用是、。

（6）下表为硫酸铜晶体“烘干粉碎”的试验结果。

表中m为CuSO4·5H2O晶体的质量，x为干燥后所得晶体中结晶水个数。

据此可确定由CuSO4·5H2O脱水得流程所示产品适宜工艺条件分别为（指出条件的温度和时间）。

19．CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。

以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程如图：

已知：

①钴与盐酸反应的化学方程式为：

Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑

②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。

③物质的熔沸点随压强降低而降低

④乙醚沸点为 34.6℃

⑤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

Co（OH）2

Al（OH）3

开始沉淀

2.3

7.5

7.6

3.4

完全沉淀

4.1

9.7

9.2

5.2

（1）在上述工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，从环保角度分析其主要优点为___________