高三化学工业流程汇编.docx
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高三化学工业流程汇编
高考化学模拟汇编之化学工业流程
1.工业上常以赤铁矿石（主要成分为Fe2O3）和焦炭为主要原料，在高温下炼铁。
焦炭产生CO的反应是：
C+O2==CO2C+CO22CO
（1）CO还原赤铁矿的化学方程式是
（2）下列说法正确的是
a.为使赤铁矿石充分燃烧，需将其粉碎
b.足量的空气能提高炼铁反应速率
c.与生铁相比较，纯铁转化为“铁水”的温度低
（3）生铁的用途很多，某电镀厂用生铁将废水中的Cr2O72-转化为Cr3+，流程图如下：
1气体A是
②在上述酸性溶液中，生铁比纯铁产生Fe2+的速率快，原因是
③将Cr3+转化为Cr（OH）3的离子方程式是
（4）电解法将一定浓度的酸性废水中的Cr2O72-转化为Cr3+，其原理示意图如下：
①阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3+的离子方程式是
②一段时间后，试管底部出现沉淀。
解释生成沉淀的原因：
2.高铁酸钾（K2FeO4）具有很强的氧化性，是一种高效水处理剂。
（1）用K2FeO4处理废水时，既利用其强氧化性，又利用Fe（OH）3胶体的作用。
（2）制备K2FeO4可以采用干式氧化法或湿式氧化法。
①干式氧化的初始反应是2FeSO4+6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，该反应中每生成2molNa2FeO4时转移电子mol。
②湿式氧化法的流程如下图：
上述流程中制备Na2FeO4的化学方程式是。
结晶过程中反应的离子方程式是。
（3）K2FeO4在水中不稳定，发生反应：
4FeO
+10H2O
4Fe（OH）3（胶体）+8OH-+3O2，其稳定性与温度（T）和溶液pH的关系分别如下图所示。
T4
T3
T2
T1
c（FeO
）/mmol·L-1
c（FeO
）/mmol·L-1
图ⅠK2FeO4的稳定性与温度的关系图ⅡK2FeO4的稳定性与溶液pH的关系
1由图Ⅰ可得出的结论是。
2
图Ⅱ中ac（填“>”、“<”或“=”），其原因是。
3.短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如图所示，B、D最外层电子数之和为12，二者可形成DB2、DB3两种分子，DB2具有漂白性。
回答下列问题:
（1）A的氢化物的电子式是
（2）下列叙述中，正确的是（填字母）
a．稳定性：
A的氢化物＞C的氢化物
b.还原性：
B2-＞D2-
C.酸性：
H4CO4＞H2DO4
d.最高化合价值：
D＝B＞A＞C
（3）DB2通过下列工艺流程可制化工业原料H2DB4和清洁能源H2。
化学键
H－H
Br－Br
H－Br
能量（kJ/mol）
436
194
362
①为摸清电解情况查得：
试写出通常条件下电解槽中发生总反应的热化学方程式：
化学式
Ag2SO4
AgBr
溶解度（g）
0.796
8.4×10-6
②根据资料：
为检验分离器的分离效果，取分离后的H2DB4溶液于试管，向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反应，若观察到，证明分离效果较好。
③在原电池中，负极发生的反应式为。
④在电解过程中，电解槽阴极附近溶液pH（填“变大”、“变小”或
“不变”）。
⑤将该工艺流程用总反应的化学方程式表示为：
。
该生产工艺的优点有（答一点即可）；缺点有（答一点即可）。
4.用芒硝（Na2SO4°10H2O）制备纯碱、明矾铵[（NH4）2Al（SO4）2°12H2O]的生产工艺流程如下图：
（1）溶液C中的溶质主要是_____________
（2）明矾铵的溶液呈_____性，明矾铵可用于净水，用离子方程式说明其原理______________________
（3）过程Ⅰ中的反应温度不能超过40℃，其原因是____________________________________________
（4）运用化学平衡原理解释Na2SO4稍过量的原因
（5）若将Al2（SO4）3加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,请用离子方程式解释
解释产生该现象的原因是______________________________________________
（6）溶液E中的溶质离子为__________________
（7）已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，过程Ⅱ中得到明矾铵的系列实验操
作是:
、、过滤、洗涤、干燥。
5.某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。
已知碳酸锰难溶于水。
一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰流程如下
某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。
已知碳酸锰难溶于水。
一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：
阴离子膜法电解装置如右图所示：
（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式。
（2）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：
离子
Fe3+
Al3+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
2.7
3.7
7.0
7.8
9.3
沉淀完全的pH
3.7
4.7
9.6
9.8
10.8
加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是，滤液中含有的阳离子有H+和。
（3）在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣中也无MnO2，请解释原因
。
（4）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的极。
实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为。
（5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式。
6.绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。
下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：
查询资料，得有关物质的数据如下表：
25℃时
pH值
饱和H2S溶液
3.9
SnS沉淀完全
1.6
FeS开始沉淀
3.0
FeS沉淀完全
5.5
（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+，最好选用的试剂为。
A．KSCN溶液B．NaOH溶液C．KMnO4溶液D．苯酚溶液
（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是。
（3）操作IV的顺序依次为、冷却结晶、。
（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②。
（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：
a.称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。
①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为（填仪器名称）。
②判断此滴定实验达到终点的方法是。
③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为。
7.工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。
（1）NaCl的电子式是。
（2）若采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2会与NaOH充分接触，导致产物仅是NaClO和H2。
无隔膜法电解冷的食盐水相应的离子方程式为。
（3）氯碱工业耗能高，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。
在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①经精制的饱和NaCl溶液应从图中电解池的（填写“左”或“右”）池注入。
②图中X是_______（填化学式）；图示中氢氧化钠溶液质量分数a％与b％的关系是
（填字母）。
A.a%=b%B.a%﹥b%C.a%﹤b%
③上述设计的主要优点有（写出一个方面）_______________________。
（4）氯碱工业的产物NaOH与不同物质反应可以生成不同的盐。
已知常温下，浓度均为0.1mol/L的4种钠盐溶液pH如下表：
溶质
Na2CO3
NaHCO3
NaClO
NaHSO3
pH
11.6
9.7
10.3
5.2
下列说法中，不正确的是（填字母）
a．向氯水中加入NaHCO3，可以增大氯水中次氯酸的浓度
b．四种溶液中，水的电离程度最大的是NaClO
c．常温下，相同物质的量浓度的H2SO3、H2CO3、HClO，pH最大的是H2SO3
d．NaHSO3溶液中离子浓度大小顺序为c（Na+）>c（H+）>c（HSO3-）>c（SO32-）>c（OH-）
8.海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。
海水的pH一般在7.5~8.6之间。
某地海水中主要离子的含量如下表：
成分
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
Cl-
SO42-
HCO3-
含量/mg∙L-1
9360
83
200
1100
16000
1200
118
（1）海水显弱碱性的原因是（用离子方程式表示）：
，该海水中Ca2+的物质的量浓度为__________mol/L。
（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。
其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过。
①阴极的电极反应式为。
②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg（OH）2，写出生成CaCO3的离子方程式。
③淡水的出口为a、b、c中的__________出口。
（3）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。
锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：
LiFePO4
FePO4
该电池电解质为能传导Li+的固体材料。
放电时该电极是电池的极（填“正”或“负”），电极反应式为。
（4）利用海洋资源可获得MnO2。
MnO2可用来制备高锰酸钾：
将MnO2与KOH混合后在空气中加热熔融，得到绿色的锰酸钾（K2MnO4），再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。
该制备过程中消耗相同条件下空气和氯气的体积比为___________________（空气中氧气的体积分数按20%计）。
9.海水中含有丰富的镁资源。
工业上常用海水晒盐后的苦卤水提取Mg，流程如下图所示：
（1）工业制取镁的方法是__________________法。
（2）试剂Ⅰ一般选用_________（填化学式）。
（3）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）。
①由图可知Mg与卤素单质的反应均为_________（填“放热”或“吸热”）反应；推测化合物的热稳定性顺序为MgI2______MgF2（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②依上图数据写出MgBr2（s）与Cl2（g）反应的热化学方程式__________。
（4）金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体生成。
写出CH3MgCl水解的化学方程式___________________________________。
（5）向Mg（OH）2中加入NH4Cl溶液，可使沉淀溶解，请结合平衡原理和必要的文字解释原因______________________________________________。
10.废旧电池的回收和利用是保护环境和资源利用的重要方法，铅蓄电池是最常见的二次电池，一种处理废铅蓄电池的主要工艺流程如下：
（1）铅蓄电池中，发生的总反应是：
Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）2PbSO4（s）＋2H2O（l）
充电时有Pb生成的一极是（填电极名称），有PbO2生成的一极
电极反应是。
（2）湿法溶解时，加入酸化的FeSO4溶液将PbO2还原为PbSO4，该反应的离子方程式是。
（3）电解硫酸钠溶液的装置如下图所示。
甲与电源的极相连（填电极名称），气体B是_____（填化学式），当有1mol电子转移时，生成气体C在标准状况下的体积是。
11.碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]在医药上可用于治疗消化性溃疡出血。
某研究小组利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）制取碱式硫酸铁的流程如下：
已知：
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
Al（OH）3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
请回答下列问题：
（1）反应①中发生的氧化还原反应的离子方程式是。
（2）加入NaHCO3的目的是。
（3）反应Ⅱ中发生反应的离子方程式是，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量是。
（4）根据我国质量标准，医用碱式硫酸铁中不得含有Fe2+。
该小组为检验所得产品中是否含有Fe2+的实验操作是。
12.硫酸是用途广泛的化工原料，可作脱水剂、吸水剂、氧化剂和催化剂等。
（1）工业制硫酸铜的方法很多。
①方法一、用浓硫酸和铜制取硫酸铜。
该反应的化学方程式是_______，此法的最大缺点是_______。
②方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜，生产的主要过程如下图所示：
稀硫酸、铜和氧化铁反应的化学方程式是_______；向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是_______；由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是_______。
（2）氨法脱硫技术可吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，同时制得硫酸铵。
主要的工艺流程如下图所示：
①吸收塔中发生反应的化学方程式是_______。
②有数据表明，吸收塔中溶液的pH在5.5~6.0之间，生产效率较高。
当控制一定流量的尾气时，调节溶液的pH的方法是_______。
13.辉铜矿主要成分Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。
研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。
主要工艺流程如下：
已知：
①MnO2有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+
②[Cu（NH3）4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围（开始沉淀和完全沉淀的pH）：
Fe3+：
1.5～3.2Mn2+：
8.3～9.8Cu2+：
4.4～6.4
（1）实验室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要_______________________________。
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有___________________（任写一点）。
（3）酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。
写出该反应的化学方程式
__________________________________________________________________。
（4）调节浸出液pH=4的作用是__________________________________________。
（5）本工艺中可循环使用的物质是（写化学式）____________________________。
（6）获得的MnSO4·H2O晶体后常用酒精洗涤，主要目的是_____________________。
（7）用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有__________________（任写一种）。
14.硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。
锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意如下：
●
（1）焦炭在过程Ⅰ中作______剂。
（2）过程Ⅱ中的Cl2用电解饱和食盐水制备，制备Cl2的化学方程式是________________
（3）整个制备过程必须严格控制无水。
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸，反应的化学方程式是________________
②干燥Cl2时，从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入到浓H2SO4中。
冷却的作用是__________________________
（4）Zn还原SiCl4的反应如下：
反应1：
400℃～756℃，SiCl4（g）+2Zn（l）
Si（s）+2ZnCl2（l）ΔH1<0
反应2：
756℃～907℃，SiCl4（g）+2Zn（l）
Si（s）+2ZnCl2（g）ΔH2<0
反应3：
907℃～1410℃，SiCl4（g）+2Zn（g）
Si（s）+2ZnCl2（g）ΔH3<0
①对于上述三个反应，下列说法合理的是_____。
a.升高温度会提高SiCl4的转化率b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.增大压强能提高反应的速率d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
②实际制备过程选择“反应3”，选择的理由是__________________________
③已知Zn（l）==Zn（g）ΔH=+116KJ/mol。
若SiCl4的转化率均为90%，每投入
1molSiCl4，“反应3”比“反应2”多放出_____kJ的热量。
（5）用硅制作太阳能电池时，为减弱光在硅表面的反射，采用化学腐蚀法在其表面形成粗
糙的多孔硅层。
腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液。
硅表面首先形成SiO2，最后转
化为H2SiF6。
用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程____________________________
15.由废铁制备FeCl2的主要过程如下：
Ⅰ．按下图所示过程制备FeCl3•6H2O
③
稀硝酸、盐酸
②
FeCl3•6H2O晶体
FeCl2溶液
盐酸
①
废铁
FeCl3溶液
（1）①中产生气体的电子式是。
（2）用离子方程式表示过程②中稀硝酸的作用，在该过程中要不断向溶液中补充盐酸，目的是。
Ⅱ．由FeCl3•6H2O制得干燥FeCl2的过程如下：
ⅰ.向盛有FeCl3•6H2O的容器中加入SOCl2，加热，获得无水FeCl3
ⅱ.将无水FeCl3置于反应管中，通入①中产生的气体一段时间后加热，生成FeCl2
ⅲ.收集FeCl2，保存备用
（3）SOCl2与水接触会迅速产生白雾和SO2。
加热分解FeCl3•6H2O不能得到无水FeCl3，而步骤ⅰ中可得到无水FeCl3，结合必要化学方程式解释得到无水FeCl3的原因。
（4）过程ⅱ中产生FeCl2的化学方程式是。
Ⅲ．FeCl2的包装上贴有安全注意事项，部分内容如下：
品名
氯化亚铁
理化特性
白色，遇空气易变成黄色，易吸水，有腐蚀性……
注意事项
避免接触空气、碱等；聚乙烯塑料桶包装；避免受热
（5）下列说法正确的是。
a.密闭保存、远离火源b.可以与强氧化剂共同存放、运输
c.不宜用铁制容器包装而要用聚乙烯塑料桶包装
（6）FeCl2在空气中受热可生成氯化铁、氧化铁等，反应的化学方程式是。
16.发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。
下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：
（1）该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2，此反应的平衡常数表达式K=____________。
（2）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ/mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ/mol，请写出CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式_________________。
（3）“催化还原”反应制乙二醇原理如下：
CH3OOC-COOCH3（g）+4H2（g）
HOCH2-CH2OH（g）+2CH3OH（g）△H=-34kJ/mol
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究。
右图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n（氢气）/n（草酸二甲酯）]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2.5MPa、3.5MPa的情况，则曲线甲对应的压强是P（甲）=___________。
（4）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸
①草酸氢钾溶液中存在如下平衡：
H2O
H++OH-、HC2O4-
H++C2O42-和。
②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是（填序号）。
a．c（K+）=c（HC2O4-）+c（H2C2O4）+c（C2O42-）
b．c（K+）+c（Na+）=c（HC2O4-）+c（C2O42-）
c．c（Na+）=c（H2C2O4）+c（C2O42-）
d．c（K+）>c（Na+）
（5）以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等电量，则每代替32g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为L。
17.钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。
利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：
已知：
FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：
FeTiO3＋4H+＋4Cl-＝Fe2+＋TiOCl42-＋2H2O
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是。
（2）滤渣A的成分是。
（3）滤液B中TiOCl42-转化生成TiO2的离子方程式是。
（4）反应②中固体TiO2转化成（NH4）2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。
反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是。
（5）反应③的化学方程式是。
（6）由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是。
充电
放电
（7）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：
Li4Ti5O12＋3LiFePO4
Li7Ti5O12＋3FePO4
该电池充电时阳极反应式是。
18.一定温度范围内用氯化钠熔浸钾长石（主要成份为KAlSi3O8）可制得氯化钾，主要反应是：
NaCl（l）＋KAlSi3O8（s）
KCl（l）＋NaAlSi3O8（s）。
（1）氯化钠的电子式是。
（2）上述反应涉及的元素中，
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