第三轮复习系列化学工艺流程DOC.docx

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化学工艺流程题

【四川高考】

【09四川】新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。

磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：

方法一：

将碳酸锂、乙酸亚铁［（CH3COO）2Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。

方法二：

将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。

沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。

在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：

请回答下列问题：

（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。

其原因是　　　　。

（2）在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有　　　　　　　　、

　　　　　　　　、　　　　　　　　（填化学式）生成。

（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为　　　　　　　　。

（4）写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：

　　　　　　　　　　　　　。

（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为　　　　。

【10四川】四川攀枝花蕴藏着丰富的钒、钛、铁资源。

用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为＋4）做原料，生成白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：

请回答下列问题：

（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是。

（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：

、。

（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。

水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。

请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：

。

过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、、、（填化学式），减少废物排放。

（4）A可用于生成红色颜料（Fe2O3），其方法是：

将556akgA（摩尔质量为278g·mol－1）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。

若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上课生成红色颜料kg。

【11四川】开发氢能是实现社会可持续发展的需要。

硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

请回答下列问题：

（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________。

（2）该循环工艺过程的总反应方程式为_____________。

（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是_____。

（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH）表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。

电池充放电时的总反应为：

①电池放电时，负极的电极反应式为____________。

②充电完成时，Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）。

若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为______________

【12四川】直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，

将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终

生成硫酸钙。

硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器与甲烷

反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于

二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。

请回答下列问题：

（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有。

（填写字母编号）

A.温室效应B.酸雨C.粉尘污染D.水体富营养化

（2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。

①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为。

②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式：

。

（3）已知1molCH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1kJ，1molCH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。

写出空气反应器中发生反应的热化学方程式：

。

（4）回收的CO2与苯酚钠在一定条件下反应生成有机物M，其化学为C7H5O3Na，M经稀硫酸化得到一种药物中间N，N的结构简式为

①M的结构简式为。

②分子中无—O—O—，醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有种。

【13四川】明矾石经处理后得到明矾【KAl（SO4）2·12H2O】。

从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：

4KAl（SO4）2·12H2O+3S＝2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O

请回答下列问题：

（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是。

（2）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是。

（3）A12O3在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是。

（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，该电池反应的化学方程式是。

（5）焙烧产生的SO2可用于制硫酸。

已知25℃、101kPa时：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）△H1=一197kJ/mol；

2H2O（g）＝2H2O

（1）△H2＝一44kJ/mol；

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）＝2H2SO4（l）△H3＝一545kJ/mol。

则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是①。

焙烧948t明矾（M＝474g/mol），若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫酸②t。

【跟踪练习】

1．高锰酸钾是中学常用的试剂。

工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。

（1）铋酸钠（不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn2＋的存在（铋的还原产物为Bi3＋，Mn的氧化产物为＋7价），写出反应的离子方程式______________________。

（2）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。

其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。

a．84消毒液（NaClO溶液）b．双氧水

c．苯酚d．75%酒精

（3）上述流程中可以循环使用的物质有________、________（写化学式）。

（4）理论上（若不考虑物质循环与制备过程中的损失）1molMnO2可制得________molKMnO4。

（5）该生产中需要纯净的CO2气体。

写出实验室制取CO2的化学方程式________，所需气体产生装置是________（选填代号）。

（6）操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在________（填性质）上的差异，采用________（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

2．锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。

工业上常以β锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。

其中一种工艺流程如下：

已知：

①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

开始沉淀pH

2.7

3.7

9.6

完全沉淀pH

3.7

4.7

11

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃

0

10

20

50

75

100

Li2CO3的溶解度/g

1.539

1.406

1.329

1.181

0.866

0.728

请回答下列问题：

（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：

__________________________。

（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。

（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：

________________________。

（4）洗涤所得Li2CO3沉淀要使用________（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是__________________________________。

（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是____________。

3．聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2（OH）n（SO4）3－0.5n]m，广泛用于污水处理。

实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁和绿矾（FeSO4·7H2O），过程如下：

（1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是________________。

（2）实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。

装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→________→________→________→________→f。

装置A中发生反应的化学方程式为__________________________。

（3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量________，充分反应后，经过滤操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。

过滤所需的玻璃仪器有________________。

（4）欲测定溶液Y中Fe2＋的浓度，需要用容量瓶配制KMnO4标准溶液，用KMnO4标准溶液滴定时应选用________滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

（5）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数。

若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

4．多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl4为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。

研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子）制备BaCl2·2H2O，工艺流程如下：

已知：

①常温下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别是3.4、12.4

②BaCO3的相对分子质量是197；BaCl2·2H2O的相对分子质量是244

回答下列问题：

（1）SiCl4发生水解反应的化学方程式为____________________________。

（2）用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59kJ热量，则该反应的热化学方程式为____________________。

（3）加钡矿粉并调节pH＝7的目的是①____________，②____________。

（4）过滤②后的滤液中Fe3＋浓度为______（滤液温度25℃，Ksp[Fe（OH）3]＝2.2×10－38）。

（5）生成滤渣A的离子方程式______________________。

（6）列式计算出10吨含78.8%BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H2O的质量为多少吨？

5．亚氯酸钠（NaClO2）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。

它在碱性环境中稳定存在。

某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。

（1）双氧水的结构式为________________；Ⅰ中发生反应的还原剂是________（填化学式）。

（2）Ⅱ中反应的离子方程式是____________________________。

（3）A的化学式是________________，装置Ⅲ中A在______________极区产生。

（4）ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。

①写出该反应的化学方程式________________。

②研究表明：

若反应开始时盐酸浓度较大，则气体产物中有Cl2，用离子方程式解释产生Cl2的原因______________________。

（5）NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。

取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液，分别与足量FeSO4溶液反应时，消耗Fe2＋的物质的量________（填“相同”、“不相同”或“无法判断”）。

6．金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。

以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下：

回答下列问题：

（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成。

副产品甲阳离子是________。

（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是____________________________。

（3）此时溶液Ⅰ中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等阳离子。

常温下，其对应氢氧化物的Ksp如下表所示。

氢氧化物

Fe（OH）2

TiO（OH）2

Mg（OH）2

Ksp

8.0×10－16

1.0×10－29

1.8×10－11

①常温下，若所得溶液中Mg2＋的物质的量浓度为0.0018mol·L－1，当溶液的pH等于________时，Mg（OH）2开始沉淀。

②若将含有Fe2＋、TiO2＋和Mg2＋的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，写出该反应的离子方程式：

________________________。

（4）Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是__________________。

（5）在800～1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛，装置如下图所示。

图中b是电源的________极，阴极的电极反应式________。

【参考答案】【四川高考】

【09四川】新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。

磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：

方法一：

将碳酸锂、乙酸亚铁［（CH3COO）2Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。

方法二：

将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。

沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。

在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：

请回答下列问题：

（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。

其原因是　　　　。

（2）在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有　　　　　　　　、

　　　　　　　　、　　　　　　　　（填化学式）生成。

（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为　　　　　　　　。

（4）写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：

　　　　　　　　　　　　　。

（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为　　　　。

【答案】

（1）为了防止亚铁化合物被氧化

（2）CO2H2ONH3

（3）Fe+H2PO4-+Li+-2e-＝LiFePO4+2H+

（4）

（5）FePO4+Li++e-====LiFePO4

【10四川】四川攀枝花蕴藏着丰富的钒、钛、铁资源。

用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为＋4）做原料，生成白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：

请回答下列问题：

（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是。

（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：

、

。

（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。

水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。

请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：

。

过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、、、

（填化学式），减少废物排放。

（4）A可用于生成红色颜料（Fe2O3），其方法是：

将556akgA（摩尔质量为278g·mol－1）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。

若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上课生成红色颜料

kg。

【答案】（16分）

（1）TiO2+2H2SO4=Ti（SO4）2+2H2O或TiO2+H2SO4＝TiOSO4+H2O（2分）

（2）2Fe3＋+Fe=3Fe2＋Fe+2H＋=Fe2＋+H2↑（各2分，共4分）

（3）加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H＋浓度促进钛盐水解（答对1点给1分，共3分）

H2OFeSO4H2SO4（答对1点给1分，共3分）

（4）160a+320b+160c（4分）

【11四川】开发氢能是实现社会可持续发展的需要。

硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

请回答下列问题：

（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________。

（2）该循环工艺过程的总反应方程式为_____________。

（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是_____。

（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH）表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。

电池充放电时的总反应为：

①电池放电时，负极的电极反应式为____________。

②充电完成时，Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）。

若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为______________

【答案】

【12四川】直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，

将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终

生成硫酸钙。

硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器与甲烷

反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于

二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。

请回答下列问题：

（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有。

（填写字母编号）

A.温室效应B.酸雨C.粉尘污染D.水体富营养化

（2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。

①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为。

②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式：

。

（3）已知1molCH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1kJ，1molCH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。

写出空气反应器中发生反应的热化学方程式：

。

（4）回收的CO2与苯酚钠在一定条件下反应生成有机物M，其化学为C7H5O3Na，M经稀硫酸化得到一种药物中间N，N的结构简式为

①M的结构简式为。

②分子中无—O—O—，醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有种。

【答案】⑴ABC（3分）⑵①Ca（HCO3）2或碳酸氢钙（2分）

②Ca（HSO3）2+O2=CaSO4+H2SO4（3分）

⑶CaS（s）+2O2（g）=CaSO4（s）；△H=－962.4kJ·mol－1（3分）

⑷①

（2分）②6（3分）

【13四川】明矾石经处理后得到明矾【KAl（SO4）2·12H2O】。

从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：

4KAl（SO4）2·12H2O+3S＝2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O

请回答下列问题：

（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是。

（2）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是。

（3）A12O3在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是。

（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，该电池反应的化学方程式是。

（5）焙烧产生的SO2可用于制硫酸。

已知25℃、101kPa时：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）△H1=一197kJ/mol；

2H2O（g）＝2H2O

（1）△H2＝一44kJ/mol；

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）＝2H2SO4（l）△H3＝一545kJ/mol。

则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是①。

焙烧948t明矾（M＝474g/mol），若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫酸②t。

【跟踪练习】

1．高锰酸钾是中学常用的试剂。

工业上用软锰矿制备高锰酸钾流程如下。

（1）铋酸钠（不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn2＋的存在（铋的还原产物为Bi3＋，Mn的氧化产物为＋7价），写出反应的离子方程式______________________。

（2）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。

其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。

a．84消毒液（NaClO溶液）b．双氧水

c．苯酚d．75%酒精

（3）上述流程中可以循环使用的物质有________、________（写化学式）。

（4）理论上（若不考虑物质循环与制备过程中的损失）1molMnO2可制得________molKMnO4。

（5）该生产中需要纯净的CO2气体。

写出实验室制取CO2的化学方程式________，所需气体产生装置是________（选填代号）。

（6）操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在________（填性质）上的差异，采用________（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

答案　

（1）2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===2MnO

＋5Bi3＋＋5Na＋＋7H2O

（2）ab

（3）MnO2　KOH

（4）

（5）CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　AC

（6）过滤　溶解度　浓缩结晶