工艺流程图题目.docx

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工艺流程图题目

一、钡铟锡

1．（北京二中2016）（12分）某厂以重晶石（有效成分是BaSO4）为主要原料制取Ba（OH）2·8H2O晶体的示意图如下：

已知：

i．BaSO4（s）＋2C（s）＝2CO2（g）＋BaS（s）ΔH1＝+226.2kJ/mol

C（s）＋CO2（g）＝2CO（g）ΔH2＝+172.5kJ/mol

ii．某些物质的溶解度（g/100g）简表

10℃

20℃

40℃

60℃

80℃

Ba（OH）2·8H2O

2.48

3.89

8.22

20.9

101

NaOH

98.0

109

129

174

314

NaCl

35.8

35.9

36.4

37.1

38.0

BaCl2

33.5

35.8

40.8

46.2

52.5

回答下列问题：

（1）炭与重晶石直接反应的热化学方程式是：

BaSO4（s）＋4C（s）＝BaS（s）＋4CO（g）ΔH=____kJ/mol。

（2）由BaCl2溶液可通过不同途径得到Ba（OH）2·8H2O。

途径1：

①得到固体1的离子方程式是______。

②固体2与水反应的化学方程式是______。

途径2：

途径2中的“操作”是加热浓缩，冷却结晶，过滤。

依据上述溶解度简表分析，过滤时的最佳温度是；

（3）若向滤液1中加入CuO粉末，可直接得到含Ba（OH）2·8H2O晶体和CuS的浊液，反应化学方程式是______。

将该浊液加热到80℃左右浓缩，趁热过滤，冷却滤液至室温，再过滤，即可得到Ba（OH）2·8H2O晶体。

上述操作

中趁热过滤的原因是______。

2．（2018东城期末）（10分）从废旧液晶显示器的主材ITO（主要成分是含铟、锡的氧化物）回收铟和锡，流程示意图如下。

资料：

物质

铟（In）

锡（Sn）

周期表位置

第五周期、第IIIA族

第五周期、第IVA族

颜色、状态

银白色固体

银白色固体

与冷酸作用

缓慢反应

缓慢反应

与强碱溶液

不反应

反应

（1）为了加快步骤①的反应速率，可以采取的措施有______（至少答两点）。

（2）步骤①中铟的氧化物转化成In3+的离子方程式是______。

（3）步骤②中加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+，根据所给资料分析其原因是______。

（4）步骤④和⑤中NaOH溶液的作用是______。

（5）下图是模拟精炼铟的装置图，请在方框中填写相应的物质。

1、

（1）+571.2；  

（2）CO32-+Ba2+=BaCO3↓；BaO+9H2O=Ba（OH）2•8H2O；20℃或常温；20℃时4种物质中Ba（OH）2•8H2O溶解度最小；

（3）BaS+CuO+9H2O=Ba（OH）2•8H2O+CuS；减少过滤过程中Ba（OH）2•8H2O的损失．

2.（2018东城期末）（10分）

（1）增大盐酸浓度、加热、将废料粉碎

（2）In2O3+6H+==2In3++3H2O

（3）同周期主族元素从左向右原子半径减小，金属性减弱（还原性减弱）

（4）除去a、b两种滤渣中的锡和锌

（5）

二、铬

1.（人大附2015）（10分）

某厂废水中含5.00×10-3 mol·L-1的Cr2O72-，其毒性较大。

某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4（Fe的化合价依次为+3、+2），设计了如下实验流程

（1）第①步反应的离子方程式是________________。

（2）第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：

________________。

（3）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr（OH）3外，还有________________。

（4）欲使1L该废水中的Cr2O72-完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。

理论上需要加入________________g 

FeSO4·7H2O。

2．（2017东城期末）（12分）利用熔融碱焙烧工艺可从铝热法生产金属铬所得铬渣（Al、Al2O3、Cr2O3等）中浸出铬和铝，实现铬和铝的再生利用。

其工作流程如下：

（1）铝热法冶炼金属铬，是利用了金属铝的（填“氧化性”或“还原性”）。

（2）溶液1中的阴离子有CrO42－、。

（3）过程Ⅰ，在Cr2O3参与的反应中，若生成0.4molCrO42-，消耗氧化剂的物质的量是。

（4）通入CO2调节溶液pH实现物质的分离。

①滤渣A煅烧得到Al2O3，再用电解法冶炼Al。

冶炼Al的化学方程式是。

②滤渣B受热分解所得物质可以循环利用，B是。

③已知：

2CrO42－＋2H+

Cr2O72－＋H2OK＝4.0×1014

滤液3中Cr2O72－的浓度是0.04mol/L，则CrO42－的浓度是mol/L。

（5）过程Ⅱ的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重结晶可制得纯净的K2Cr2O7。

不同温度下化合物的溶解度（g/100gH2O）

化合物名称

0°C

20°C

40°C

60°C

80°C

NaCl

35.7

36.0

36.6

37.3

38.4

KCl

28.0

34.2

40.1

45.8

51.3

K2SO4

7.4

11.1

14.8

18.2

21.4

K2Cr2O7

4.7

12.3

26.3

45.6

73.0

Na2Cr2O7

163

183

215

269

376

结合表中数据分析，过程Ⅱ得到K2Cr2O7粗品的操作是：

，

过滤得到K2Cr2O7粗品。

1、

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

（2）将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照。

（3）Fe（OH）3、Fe（OH）2

（4）13.9

2.（2017东城期末）（12分）

（1）还原性

（2）AlO2-、OH－（3）0.3mol

（4）①2Al2O3（熔融）

3O2↑+4Al②NaHCO3③0.01

（5）向滤液③中加入稀盐酸和KCl固体后，蒸发浓缩、降温结晶

三、钛

1、（2017西城重点中学）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。

钛铁矿主要成分为钛酸亚铁（TeTiO3）,其中一部分铁盐酸在风化过程中会转化为+3价。

已知：

TiOSO4遇水会分解

（1）步骤②中，用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为______________。

（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，均需用到的操作是_________（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）可以利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为_________________。

（6）研究发现，可以用石墨作阳极、铁网作阴极、熔触CaF2-CaO作电解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。

①写出阳极所发生反应的电极反应式：

______________。

②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）______________。

2．（12分）钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：

（1）钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是___________________。

（2）过程①中反应的离子方程式是：

FeTiO3+4H++4Cl－==Fe2++TiOCl42－+2H2O、_______。

（3）过程①中，铁的浸出率结果如图1所示。

由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是___________________。

（4）过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成（NH4）2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。

（5）在滤液B转化为FePO4沉淀过程中发生以下反应，请配平：

（6）过程

中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。

3.（13分）用钒钛磁铁矿为原料冶炼铁，产生一种固体废料，主要成分如下表。

通过下列工艺流程可以实现元素Ti、Al、Si的回收利用，并得到纳米二氧化钛和分子筛。

请回答下列问题：

（1）步骤①②③中进行分离操作的名称是，

（2）下列固体废料的成分中，不属于碱性氧化物的是（填字母序号）。

a.TiO2b.MgOc.SiO2d.CaO

（3）熔融温度和钛的提取率关系如下图，适宜温度为500℃，理由是。

（4）滤液①中溶质的成分是。

（5）步骤②中发生反应的离子方程式是。

（6）将步骤③中制取分子筛的化学方程式补充完整：

根据成分表中数据，计算10kg固体废料，理论上应再加入Na2Si03物质的量的计算式是n（Na2SiO3）=mol（摩尔质量/g/mol：

SiO260Al2O3102）。

1、（2017西城重点中学）（15分）

（1）2Fe3++Fe=3Fe2+；

（2）b

（3）过滤

（4）溶液中存在平衡：

TiO2++2H2O

H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3。

（3分）

（说明：

写出离子方程式或化学方程式得l分，从稀释和升温角度正确分析平衡移动各得l分。

）

（5）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O

（6）①2O2－-4e-=O2↑（同时写出C+O2=CO2不扣分）或C+2O2--4e-=CO2↑

②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：

2CaO

2Ca+O2↑，2Ca+TiO2

Ti+2CaO

由此可见，CaO的量不变。

（两个方程式各1分，不写“一定条件”不扣分）

或：

制备TiO2时，在电解槽发生如下反应：

阴极：

2Ca2++4e-=2Ca，阳极：

2O2－-4e-=O2↑，2Ca+TiO2

Ti+2CaO

由此可见，CaO的量不变。

（电极反应式和化学方程式各1分，不写“一定条件”不扣分）。

2.（12分）

（1）增大反应物接触面积，加快反应速率。

（2）MgO+2H+====Mg2++H2O

（3）100℃3小时

（4）温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降

高温

（5）2Fe2++H2O2+2H3PO4==2FePO4+4H++2H2O

（6）2FePO4+Li2CO3+H2C2O4====2LiFePO4+3CO2↑+H2O

3、

四、碳和硅

1.（2016北大附中）（16分）石墨在材料领域有重要应用。

某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）

和MgO（0.5%）等杂质。

设计的提纯和综合应用工艺如下：

（注：

SiCl4的沸点是57.6ºC，金属氯化物的沸点均高于150ºC）

（1）Si的原子结构示意图是。

（2）下列说法正确的是。

a.酸性：

H2CO3>H2SiO3b.原子半径：

O

c.稳定性：

H2O>CH4>SiH4d.离子半径：

O2-

（3）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间的N2，主要目的是          。

（4）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。

气体I中的氯化物主要为

       。

由气体II中某物质得到水玻璃的化学方程式为                。

（5）步骤①为：

搅拌、       。

所得溶液IV中阴离子有                     。

（6）由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为                      。

1、

（1）排除空气，减少C的损失；

（2）SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O；

（3）过滤；Cl-、OH-、AlO2；

（4）CH3COOCH2CH3+AlO2+2H2O 

 Al（OH）3↓+CH3COO-+CH3 CH2OH；78

（5）

五、砷

1．As2O3在医药、电子等领域有重要应用。

某含砷元素（As）的工业废水经如下流程转化为粗As2O3。

（1）“碱浸”的目的是将废水中的H3AsO3和H3AsO4转化为盐。

H3AsO4转化为Na3AsO4反应的化学方程式是________。

（2）“氧化”时，1molAsO33－转化为AsO43－至少需要O2________mol。

（3）“沉砷”是将砷元素转化为Ca5（AsO4）3OH沉淀，发生的主要反应有：

a．Ca（OH）2（s）

Ca2+（aq）+2OH－（aq）ΔH＜0

b．5Ca2++OH－+3AsO43－

Ca5（AsO4）3OHΔH＞0

研究表明：

“沉砷”的最佳温度是85℃。

用化学平衡原理解释温度高于85℃后，随温度升高沉淀率下降的原因是________。

（4）“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3，反应的化学方程式是________。

（5）“还原”后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，同

时结晶得到粗As2O3。

As2O3在不同温度和不同浓

度硫酸中的溶解度（S）曲线如右图所示。

为了提

高粗As2O3的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是

________。

（6）下列说法中，正确的是________（填字母）。

a．粗As2O3中含有CaSO4

b．工业生产中，滤液2可循环使用，提高砷的回收率

c．通过先“沉砷”后“酸化”的顺序，可以达到富集砷元素的目的

1．（12分，每空2分）

（1）H3AsO4+3NaOH==Na3AsO4+3H2O

（2）0.5

（3）温度升高，反应a平衡逆向移动，c（Ca2+）下降，反应b平衡逆向移动，Ca5（AsO4）3OH沉淀率下降

（4）H3AsO4+H2O+SO2==H3AsO3+H2SO4

（5）调硫酸浓度约为7mol·L－1，冷却至25℃，过滤

（6）abc

六、钴

1．（12分）氧化钴（Co2O3）粉体材料在工业、电子、电讯等领域都有着广阔的应用前景。

某铜钴矿石主要含有CoO（OH）、CoCO3、Cu2（OH）2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。

由该矿石制备Co2O3的部分工艺过程如下：

Ⅰ．将粉碎的矿石用过量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡。

Ⅱ．浸出液除去含铜的化合物后，向溶液中先加入NaClO3溶液，再加入一定浓度的Na2CO3溶液，过滤，分离除去沉淀a[主要成分是Na2Fe6（SO4）4（OH）12]。

Ⅲ．向上述滤液中加入足量NaF溶液，过滤，分离除去沉淀b。

Ⅳ．Ⅲ中滤液加入浓Na2CO3溶液，获得CoCO3沉淀。

Ⅴ．将CoCO3溶解在盐酸中，再加入（NH4）2C2O4溶液，产生CoC2O4·2H2O沉淀。

分离出沉淀，将其在400℃～600℃煅烧，即得到Co2O3。

请回答：

（1）Ⅰ中，稀硫酸溶解CoCO3的化学方程式是________，加入Na2SO3溶液的主要作用是________。

（2）根据图1、图2分析：

①矿石粉末浸泡的适宜条件应是________。

②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是________。

（3）Ⅱ中，浸出液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式：

ClO3−++==Cl−++

（4）Ⅱ中，检验铁元素完全除去的试剂是________，实验现象是________。

（5）Ⅱ、Ⅳ中，加入Na2CO3的作用分别是________、________。

（6）Ⅲ中，沉淀b的成分是MgF2、________（填化学式）。

（7）Ⅴ中，分离出纯净的CoC2O4·2H2O的操作是________。

2.（11分）

钴酸锂废极片中钴回收的某种工艺流程如下图所示，其中废极片的主要成分为钴酸锂（LiCoO2）和金属铝，最终可得到Co2O3及锂盐。

（1）“还原酸浸”过程中，大部分LiCoO2可转化为CoSO4，请将该反应的化学方程式补充完整：

2LiCoO2+3H2SO4+□

□CoSO4+□+□+□。

（2）“还原酸浸”过程中，Co、Al浸出率（进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的百分数）受硫酸浓度及温度（t）的影响分别如图1和图2所示。

工艺流程中所选择的硫酸浓度为2mol.L-1，温度为80oC，推测其原因是。

A.Co的浸出率较高B.Co和Al浸出的速率较快

C.Al的浸出率较高D.双氧水较易分解

（3）加入（NH4）2C2O4后得CoC2O4沉淀。

写出CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到Co2O3的反应的化学方程式：

。

（4）若初始投入钴酸锂废极片的质量为1kg，煅烧后获得Co2O3的质量为83g，已知Co的浸出率为90%，则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为（小数点后保留两位）。

（5）已知“沉锂”过程中，滤液a中的c（Li+）约为10-1mol·L-1，部分锂盐的溶解度数据如下表所示。

温度

Li2SO4

Li2CO3

0oC

36.1g

1.33g

100oC

24.0g

0.72g

结合数据分析，沉锂过程所用的试剂b是（写化学式），相应的操作方法：

向滤液a中加入略过量的试剂b，搅拌，，洗涤干燥。

3.（2015山东理综,29,15分）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。

LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。

（1）利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

B极区电解液为　　　　溶液（填化学式）,阳极电极反应式为　　　　　　　　,电解过程中Li+向　　　　电极迁移（填“A”或“B”）。

（2）利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:

Co（OH）3溶解还原反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

铁渣中铁元素的化合价为　　　　　　。

在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2体积为1.344L（标准状况）,则钴氧化物的化学式为　　　　。

2.（11分，特殊标注外，每空2分）

（1）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2

2CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O

（2）AB（3）4CoC2O4+3O2

2Co2O3+8CO2

（4）6.56%（5）Na2CO3（1分）加热浓缩，趁热过滤

3、

（1）LiOH　2Cl--2e-

Cl2↑　B

（2）2Co（OH）3+S

+4H+

2Co2++S

+5H2O

[或Co（OH）3+3H+

Co3++3H2O,2Co3++S

+H2O

2Co2++S

+2H+]　（3）　Co3O4