化学工艺流程题Word下载.docx

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L-1计算）如下表所示：

离子

Cr3+

Ni2+

开始沉淀pH

1.5

4.3

6.9

完全沉淀pH

2.8

5.6

8.9

②Ni（OH）2为绿色难溶物。

Ni（NH3）6（NO3）2、Ni（NH3）6Cl2均为可溶于水的蓝紫色晶体，水溶液均显碱性。

（1）实验需要配制3.0mol·

L-1稀硝酸250mL，需要的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管和_________________。

（2）步骤（a）中Ni和浓硝酸反应的化学方程式为________________。

（3）步骤（b）首先加入试剂X调节溶液的pH约为6，过滤后再继续加入X调节pH以得到绿色沉淀。

①调节pH约为6的原因是_______________________________________________。

②试剂X可以是__________________（填标号）。

A.H2SO4B.Ni（OH）2C.NaOHD.Fe2O3E.NiO

（4）NH3含量的测定

i.用电子天平称量mg产品于锥形瓶中，用25mL水溶解后加入3.00mL

6mol/L盐酸，以甲基橙作指示剂，滴定至终点消耗0.5000mol·

L-1NaOH标准溶液V1mL；

ii.空白试验：

不加入样品重复实验i，消耗NaOH标准溶液V2mL。

NH3的质量分数为____________。

（用V1,V2表示）

②在上述方案的基础上，下列措施能进一步提高测定准确度的有____________（填标号）。

A.适当提高称量产品的质量B.用H2SO4溶液替代盐酸

C.用酚酞替代甲基橙D.进行平行实验

（5）为测定Cl－的含量，请补充完整下述实验方案。

称量mg产品于锥形瓶中，用25mL水溶解，________________，滴入2～3滴K2CrO4溶液作指示剂，用已知浓度的AgNO3标准溶液滴定至终点，记录读数，重复操作2～3次。

3．锂电池应用很广，某种锂离子电池，其正极材料可再生利用。

其正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

（1）写出“正极碱浸”中发生反应的化学方程式____________；

（2）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学方程式________________________；

如果可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，可能发生反应的离子方程式___________________________；

（3）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________________；

（4）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出充电时正极的电极反应_____________________________________；

（5）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有____________（填化学式）；

（6）最近美国和韩国的科学家合作研究出新型锂—空气电池，他们的锂—空气电池在放电过程中产生稳定的晶状超氧化锂（LiO2），超氧化锂可以很容易地分解成锂和氧，从而具有更高的效率和更长的循环寿命。

请写出该电池正极的电极反应____________。

4．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。

湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。

某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：

（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH3）42+，反应中H2O2的作用是。

写出操作①的名称：

。

（2）反应II是铜氨溶液中的Cu（NH3）42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：

操作②用到的主要仪器名称为，其目的是（填序号）。

a．富集铜元素

b．使铜元素与水溶液中的物质分离

c．增加Cu2＋在水中的溶解度

（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。

若操作③使用下图装置，图中存在的错误是。

（4）操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。

阴极析出铜，阳极产物是。

操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。

（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是。

循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是。

5．毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2∙2H2O的流程如下：

Ca2+

Mg2+

开始沉淀的pH

11.9

9.1

1.9

13.9

11.1

Ksp（BaC2O4）=1.6×

10–7，Ksp（CaC2O4）=2.3×

10–9

（1）实验室用37%的盐酸配制1mol/L盐酸，除烧杯外，还需要使用下列玻璃仪器中的：

______________。

a．容量瓶b．量筒c．玻璃棒d．滴定管

为了加快毒重石的酸浸速率，可以采取的措施有：

_______________________。

（至少两条）

（2）加入氨水调节溶液pH=8的目的是：

________________________________。

滤渣Ⅱ中含__________（填化学式）。

加入H2C2O4时应避免过量，原因是：

_____________________________。

（3）操作Ⅳ的步骤是：

蒸发浓缩、冷却结晶、____________。

（4）利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行。

2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H2OBa2++CrO42—=BaCrO4↓

步骤Ⅰ移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用bmol·

L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL。

步骤Ⅱ：

移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol·

L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。

氯化钡溶液浓度为______________________mol·

L－1（用含字母的式子表示）。

若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，则Ba2+浓度的测量值将___________（填“偏大”或“偏小”）。

【真题演练】

【2016年高考新课标Ⅲ卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。

从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。

废钒催化剂的主要成分为：

物质

V2O5

V2O4

K2SO4

SiO2

Fe2O3

Al2O3

质量分数/%

2.2~2.9

2.8~3.1

22~28

60~65

1~2

<

1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路

线：

（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为，

同时V2O4转成VO2+。

“废渣1”的主要成分是__________________。

（2）“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为______mol。

（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。

“废渣2”中含有_______。

（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：

4ROH+V4O124−

R4V4O12+4OH−（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）。

为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈性（填“酸”“碱”“中”）。

（5）“流出液”中阳离子最多的是________。

（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式。

强化练习

1．马日夫盐[Mn（H2PO4）2·

2H2O]是一种白色晶体，易溶于水，常用于机械设备的磷化处理。

以软锰矿（主要成分为MnO2，还含有少量的Fe2O3、FeO和Al2O3）为原料制备马日夫盐的流程如下：

⑴软锰矿要先制成矿浆的目的是______________，葡萄糖（C4H12O6）与MnO2反应时，产物为MnSO4、CO2和H2O，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________________。

（2）用H2O2溶液“氧化”时发生反应的离子方程式为_______________________。

（3）已知几种金属离子的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表，“调pH并过滤”时，应调整的pH范围为______________，滤渣1的主要成分为____________（填化学式）。

1.8

Al3+

3.0

5.0

5.8

8.8

7.8

9.8

（4）加入磷酸后发生反应的化学方程式为_____________________。

（5）某工厂用上述流程制备马日夫盐，已知软锰矿中MnO2的含量为87%，整个流程中锰元素的损耗率为9%，则1吨该软锰矿可制得马日夫盐________t。

2．以某种软锰矿（主要成分MnO2，同时含有FeCO3、Al2O3、SiO2等）为主要原料生产KMnO4的一种流程图如下：

Mn（OH）2极易被空气氧化；

Fe（OH）3、Al（OH）3的溶度积常数依次为4.0×

10-38、1.3×

10-33。

（1）滤渣A的化学式是_________；

溶液B中的主要阴离子有______________。

（2）为避免引入杂质，②步调节pH加入的物质是____________；

调节pH除杂过程中，后析出的

沉淀是________________。

（3）浓硫酸与MnO2反应也能生成Mn2+，其化学方程式是___________________。

（4）K2MnO4在酸性、中性环境下都会歧化生成MnO4-和MnO2，则③步原料应保证_______________。

④步溶解水应煮沸的目的是_____________________。

（5）⑤步的阳极电极反应式是____________；

该法电解时要产生污染，其原因是________________。

3．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：

（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__________________________，该条件下此反应的△S____0（填大于、小于或等于）。

（3）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。

①“CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应生成的含锰物质有KMnO4和MnO2，该反应的化学方程式为__________________。

②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，若用惰性电极，阳离子交换膜电解槽电解时产品纯度高，阴极室中加入电解质溶液溶质的化学式为_______，电解时阳极发生的电极反应为____________，从阳极室的溶液得到产品的实验操作是___________________。

与传统工艺比较，现代工艺的优点除产品纯度高外还有_______________。

4．镍及其化合物用途广泛。

某矿渣的主要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、

CaO、SiO2等，以下是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：

①（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。

②锡（Sn）位于第五周期第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为______________________________________________________。

（4）“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。

[已知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+的萃取率影响如下图所示，V0/VA的最佳取值是______。

5．硫酸铅，又名石灰浆，可用于铅蓄电池、纤维增重剂、涂料分析试剂。

工业上通常用自然界分布最广的方铅矿（主要成分为PbS）生产硫酸铅。

工艺流程如下：

①Ksp（PbSO4）=1.08×

10-8，Ksp（PbCl2）=1.6×

l0-5。

②PbCl2（s）+2C1-（aq）

PbCl42-（aq）△H>

③Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9和7。

（1）流程中加入盐酸可以控制溶液的pH<

1.9，主要目的是__________________________。

反应过程中可观察到淡黄色沉淀，则①对应的离子方程式为_____________________。

（2）②所得的滤液A蒸发浓缩后再用冰水浴的目的是_____（请用平衡移动原理解释）

（3）④中对应反应的平衡常数表达式________。

（4）上述流程中可循环利用的物质有_________________。

（5）炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造成严重污染。

水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb（OH）+、Pb（OH）2、Pb（OH）3-、Pb（OH）42-。

各形态的铅浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示：

①探究Pb2+的性质：

向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加NaOH溶液又变澄清；

pH≥13时，溶液中发生的主要反应的离子方程式为_________________.。

②除去溶液中的Pb2+：

科研小组用一种新型试剂可去除水中的痕量铅和其他杂质离子，

实验结果记录如下：

I．由表可知该试剂去除Pb2+的效果最好，请结合表中有关数据说明去除Pb2+比Fe3+效果好的理由是_____。

Ⅱ．若新型试剂（DH）在脱铅过程中主要发生的反应为：

2DH（s）+Pb2+⇌D2Pb（s）+2H+，则脱铅时最合适的pH约为________。

6．工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下（软锰矿的主要成分是MnO2，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质）：

（1）一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO4，该反应的化学方程式为______________________。

（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为______________________。

（3）“除重金属”时使用（NH4）2S而不使用Na2S的原因是_______________________________________。

（4）“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为____________________________。

（5）“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为_______________________________________。

“50℃碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因是______________________________________（写两种）。

（6）已知：

25℃时，KW=1.0×

10－14，Kb（NH3·

H2O）=1.75×

10－5。

在（NH4）2SO4溶液中，存在如下平衡：

NH4++H2O

NH3·

H2O+H+，则该反应的平衡常数为____________________。

8．废旧锂离子电池的回收利用意义重大，其正极废料的主要成分是LiCoO2、铝、炭黑及其他杂质，回收利用的流程如下图。

已知“溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+，还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。

（1）写出步骤①中溶解铝的离子方程式：

___________________，写出固体X到粗铝过程中所涉及的化学方程式：

________________________。

（2）步骤②加入H2SO4和物质Y，物质Y可能为________（填序号）。

a.KMnO4溶液b.稀硝酸溶液c.H2O2溶液

写出步骤②中LiCoO2固体溶解的化学方程式：

（3）实验表明溶液A中各种金属离子的沉淀虑随pH的变化如下图，现向溶液A中加入氨水，除去杂质离子________（填离子符合），应调节pH范围为_____________。

（4）母液中主要的溶质为_________________。

（5）从2kg锂离子电池正极材料（Li元素含量为7%）中可回收LiCO3的质量为_______g。

（已知回收率为85%）

9．钼酸钠晶体（Na2MoO4·

2H2O）可用于制造生物碱、油墨、化肥、钼红颜料、催化剂等，也可用于制造阻燃剂和无公害型冷水系统的金属抑制剂。

下图是利用钼精矿（主要成分是MoS2，含少量PbS等）为原料生产钼酸钠晶体的工艺流程图：

（1）Na2MoO4中Mo的化合价为____________。

（2）“焙烧”时，Mo元素转化为MoO3，反应的化学方程式为____________，氧化产物是________（写化学式）。

（3）“碱浸”生成CO2和另外一种物质，CO2的电子式为_______，另外一种生成物的化学式为______。

（4）若“除重金属离子”时加入的沉淀剂为Na2S，则废渣成分的化学式为________。

（5）测得“除重金属离子”中部分离子的浓度：

c（MoO42-）=0.40mol/L，c（SO42-）=0.04mol/L。

“结晶”前需先除去SO42-，方法是加入Ba（OH）2固体。

假设加入Ba（OH）2固体后溶液体积不变，当BaMoO4开始沉淀时，SO42-的去除率为______%。

（小数点后保留一位数字）[已知：

Ksp（BaSO4）=1.1×

10-10，Ksp（BaMoO4）=4.0×

10-8]

（6）钼精矿在碱性条件下，加入NaClO溶液，也可以制备钼酸钠，同时有SO42-生成，该反应的离子方程式为___________________。

10．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。

自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。

由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。

③常温下钨酸难溶于水。

（1）钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为____，请写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式__________。

（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子确SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为____，滤渣Ⅱ的主要成分是____。

（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线，则：

①T1_____T2（填“>

”或“<

”）T1时Ksp（CaWO4）=____。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为____。

11．二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。

某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

（1）稀酸A的分子式是_____________________。

（2）滤液1中加入H2O2溶液的目的是__________________。

（3）设计实验证明滤液1中含有Fe2+_____________________。

（4）已知Fe2+溶液可以和难溶于水的FeO（OH）反应生成Fe3O4,书写该反应的离子方程式____________。

（5）由滤液2生成Ce（OH）4的离子方程式__________________。

（6）硫酸铁铵晶体[Fe2（SO4）3·

2（NH4）2SO4·

3H2O]广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是___________________。

（7）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0.531g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000mol·

L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+），消耗25.00mL标准溶液。

该产品中Ce（OH）4的质置分数为___