工业流程的设计题文档格式.docx

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（3）、碱浸时主要反应的离子方程式为。

（4）、酸浸时反应的化学方程式为。

（5）、生成Li2CO3的化学反应方程式为。

已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应该。

[答案]

（1）Al（OH）3、CoSO4、Li2CO3

（2）隔绝空气和水分

（3）2Al+2OH－+2H2O→2AlO2－+3H2↑

（4）2LiCoO2+H2O2+3H2SO4→Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O

（5）Li2SO4+Na2CO3→Na2SO4+Li2CO3↓趁热

[陶炳春改编]2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。

（1）上述工艺回收到的产物有。

（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是。

（3）碱浸后的滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH较难操作，可改用，离子方程式为

（4）酸浸时如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处是，化学方程式为。

（5）生成Li2CO3的化学反应方程式为。

（3）通入足量的CO2气体AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）2+HCO3-

（4）有氯气生成，污染较大2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O

3、[原题]钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用。

但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应。

工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石（含TiO2大于96％）等为原料生产。

（1）由金红石为原料采用亨特（Hunter）法生产钛的流程如下：

①沸腾氯化炉中反应：

TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g），在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，△S=57.74J/K）▲（选填：

“能”或“不能”）。

②已知：

Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）△H=－804.2kJ/mol；

2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）△H=－882.0kJ/mol

Na（s）=Na（l）△H=2.6kJ/mol

则TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）△H=▲kJ/mol

③海绵钛破碎后用0.5%～1.5%的盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的是▲。

（2）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺。

试回答下列有关问题。

①TiO2直接电解法（剑桥法）生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示,阴极获得钛可能发生的反应或电极反应为：

▲。

②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体是　▲　。

（3）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，原理为：

　，下列说法正确的是▲。

（a）该反应正反应为的△H＞0

（b）在不同温度区域，Ti

I4的量保持不变

（c）在提纯过程中，I2的量不断减少

（d）在提纯过程中，I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区

[答案：

]

（1）①不能（2分）；

②－970.2（2分）；

③除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物（1分）

（2）①TiO2+4e－=Ti+O2－（或：

Ca2++2e－=Ca,2Ca+TiO2=2CaO+Ti）（2分）

②H2（1分）（3）d（2分）

[顾春燕改编]钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用。

①沸腾氯化炉中反应的化学方程式为：

▲，试判断反应TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）+O2（g），在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，△S=57.74J/K）▲（选填：

请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式▲

①TiO2直接电解法（剑桥法）生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示,在阴极，被还原的Ca进一步还原TiO2获得钛，可能发生的反应或电极反应为：

②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，只允许氧离子通过，在电解过程中阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体若是单质，可以是　▲　，则阳极点击反应式为▲。

答案：

（1）①TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO（2分）；

不能（2分）；

②TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）△H=－970.2kJ/mol（2分）；

③除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物（2分）

（2）①Ca2++2e－=Ca,2Ca+TiO2=2CaO+Ti（2分）

②H2（1分）；

H2+O2--2e-=H2O（1分）

4、[原题]美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。

有机合成常用的钯/活性炭催化剂长期使用，催化剂会被杂质（如：

铁、有机物等）污染而失去活性，成为废催化剂，需对其再生回收。

一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下：

（1）甲酸在反应中的作用是（选填：

“氧化剂”、“还原剂”）。

（2）加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd（NH3）4]2+，此时铁的存在形式是（写化学式）。

（3）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3）中转化为H2PdCl4，硝酸还原为NO，该反应的化学方程式为：

。

（4）700℃焙烧1的目的是：

；

550℃焙烧2的目的是：

（1）还原剂（2分）

（2）Fe（OH）3（2分）

（3）3Pd+12HCl+2HNO3=3H2PdCl4+2NO↑+4H2O（2分）

（4）除去活性炭及有机物（2分）；

脱氨[将Pd（NH3）2Cl2转变为PdCl2]（2分）。

[陆海峰改编]美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。

（1）废钯催化剂经烘干后，再在700℃的高温下焙烧，焙烧过程中需通入足量空气的原因是；

甲酸还原氧化钯的化学方程式为。

（2）钯精渣中钯的回收率高低主要取决于王水溶解的操作条件，已知反应温度、反应时间和王水用量对钯回收率的影响如图1～图3所示，则王水溶解钯精渣的适宜条件为、、。

（3）加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd（NH3）4]2+，此时铁的存在形式是（写化学式）。

（4）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3）中转化为H2PdCl4，硝酸还原为NO，该反应的化学方程式为：

（5）700℃焙烧1的目的是：

（1）使活性炭充分燃烧而除去（2分）

PdO＋HCOOH＝Pd＋CO2↑＋H2O（2分）

（2）80～90℃（或90℃左右）、反应时间约为8h、钯精渣与王水的质量比为1∶8

（3）Fe（OH）3

（4）3Pd+12HCl+2HNO3=3H2PdCl4+2NO↑+4H2O（2分）

（5）除去活性炭及有机物（2分）；

5、[原题]氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。

下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制的流程：

根据上述流程回答下列问题：

（1）混合①中发生反应的化学方程式为。

（2）混合①中使用冰水的目的是。

（3）操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是、。

操作Ⅲ一般适用于分离____________混合物。

（选填编号）

a．固体和液体b．固体和固体c．互不相溶的液体d．互溶的液体

（4）混合②中加入Na2SO3的目的是。

（1）SO2＋Br2＋2H2O→2HBr＋H2SO4。

（2）降低体系温度，防止溴蒸发，使反应完全。

（3）过滤、蒸馏。

d。

（4）除去粗品中未反应完的溴。

[倪汉斌改编]海水中提取溴占溴年产量的1/3，空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法。

其中一种工艺是先将海水酸化浓缩，通入某气体Z置换Br-使之成为单质，继而通入热空气和水蒸气将溴蒸气吹入吸收塔，Na2CO3饱和溶液是吸收塔中常用试剂，已知Na2CO3吸收溴蒸气是歧化反应生成两种盐，同时有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生；

浓缩该两盐溶液，再加酸A酸化得溴水，操作B便可得液溴。

回答下列问题：

（1）海水浓缩的最低碳环保的方法是________________________

（2）Na2CO3吸收溴蒸气的反应方程式为。

（3）酸A最佳试剂是______________

（4）酸化反应的方程式是________________________；

产生1mol溴，转移电子______mol；

（已知+1价溴的化合物少见）

（5）热空气和水蒸气吹出的是溴蒸气，为什么还要用Na2CO3吸收和酸化得溴？

____________________________________________________

（6）操作B的名称是_______________。

以溴为原料制氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。

（7）混合①中发生反应的化学方程式为。

（8）混合①中使用冰水的目的是。

（9）操作Ⅰ操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是、、_______。

（10）混合②中加入Na2SO3的目的是。

Na2SO3不能过量，否则副反应的离子方程式为________________________________。

（11）纯净的氢溴酸应为无色液体，但实际工业生产中制得的氢溴酸（工业氢溴酸）带有淡淡的黄色。

于是甲乙两同学设计了简单实验加以探究：

甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3＋，则用于证明该假设所用的试剂为，若假设成立可观察到的现象为。

乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为_______，其用于证明该假设所用的试剂为。

（1）海水暴晒蒸发

（2）3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2

（3）H2SO4

（4）5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H205mol

（5）是为了达到浓缩的目的。

（6）蒸发浓缩

（7）SO2＋Br2＋2H2O→2HBr＋H2SO4。

（8）降低体系温度，防止溴蒸发，使反应完全。

（9）蒸馏、过滤、蒸馏。

（10）除去粗品中未反应完的溴。

（本空2分）

（11）KSCN溶液，溶液变成血红色。

含有Br2，CCl4。

6、[原题]稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3。

其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。

我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：

已知：

①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

开始沉淀时的pH

完全沉淀时的pH

Fe3+

2.7

3.7

Y3+

6.0

8.2

②在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。

（1）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为▲。

（2）欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be（OH）2沉淀。

则

①最好选用盐酸、▲（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现。

a．NaOH溶液b．氨水c．CO2气d．HNO3

②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：

（3）为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在▲的范围内；

检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是▲。

（1）Y2O3·

FeO·

2BeO·

2SiO2（2分）

（2）①b（2分）②BeO22－＋4H＋==Be2＋＋2H2O（2分）

（3）3.7～6.0（2分）取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+沉淀完全（2分）

[成爱群改编]稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3。

检验草酸钇沉淀是否洗涤干净的操作方法是▲。

（4）10mL0.1mol/LH2C2O4溶液与10mL0.1mol/LNaOH溶液混合后溶液显酸性，溶液中离子浓度由大到小的排列顺序是。

（3）3.7～6.0（2分）取少量滤液，测其pH值，若呈中性，则已洗净（2分）

（4）c（Na+）>

c（HC2O4—）>

c（H+）>

c（C2O42-）>

c（OH-）（2分）

7、【原题】某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成（质量分数）如下：

软锰矿

闪锌矿

MnO2约70%,SiO2约20%，Al2O3约4%，

其余为水分

ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，

科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。

MnCO3、ZnCO3

（1）反应Ⅰ后过滤所得滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等。

试写出反应Ⅰ中生成CuSO4的化学方程式______________________________。

（2）反应Ⅱ加入适量锌的作用是_________________。

如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为_______________________________。

（3）反应Ⅴ的条件是电解，电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为

_______________________________________________________。

（4）本工艺所用的原料除软锰矿、闪锌矿、硫酸外还需要______________等原料。

【参考答案】

（1）MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+MnSO4+CuSO4+2H2O

（2）将溶液中的硫酸铜转化为铜Zn+Fe2+=Fe+Zn2+

（3）Mn2+－2e-+2H2O=MnO2+4H+

（4）Na2CO3、Zn、MnO2

【陈金春改编】

（1）流程Ⅰ所得滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，则流程Ⅰ中被氧化的物质有种，完成反应Ⅰ中生成CuSO4和MnSO4的化学方程式：

MnO2+CuS+=↓++CuSO4+。

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Fe（OH）2

开始沉淀pH

1.5

3.3

7.6

（2）氢氧化物开始沉淀的pH如下表：

流程Ⅲ中MnO2的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，不直接生成Fe（OH）2沉淀的原因是

；

MnCO3和ZnCO3的作用是。

（3）反应V的条件是电解，均用惰性电极，写出电解反应方程式：

，

从整个流程看，参与循环生产的物质有（写化学式）。

（4）MnO2和Zn可按物质的量之比1：

1生产锌-锰干电池，则从主产MnO2和Zn的角度计算，所用软锰矿和闪锌矿的质量比大约是__________。

（1）3种，MnO2+CuS+2H2SO4=S↓+MnSO4+CuSO4+2H2O

（2）当Fe2+完全沉淀时碱过量得不到Al（OH）3沉淀；

调节溶液的pH使Fe3+和Al3+生成沉淀。

（3）MnSO4+ZnSO4+2H2O

MnO2+Zn+2H2SO4

MnO2、Zn和H2SO4

（4）1.03（或1）

8、[原题]某科研小组设计出利用工业废酸（10%H2SO4）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。

各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

离子

Fe2＋

6.34

9.7

Fe3＋

1.48

3.2

Zn2＋

6.2

8.0

⑴氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：

Ksp（CuS）▲Ksp（ZnS）（选填“＞”“＜”或“＝”）。

⑵物质A可使用下列物质中的▲。

A．KMnO4B．O2C．H2O2D．Cl2

⑶除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在▲范围之间。

⑷物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是▲。

⑴＜⑵BC

⑶3.2~6.2⑷（NH4）2SO4

[黄彩菊改编]请回答下列问题：

⑵堆浸后加入Fe粉发生的反应的离子方程式有：

，

⑶加入A物质的目的是，物质A可使用下列物质中的▲。

⑷除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在▲范围之间。

（5）加入（NH4）2CO3、氨水沉淀Zn2+时发生反应的化学方程式为

（6）物质B的化学式是▲，列举其的一种用途

[答案]⑴＜⑵Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+Cu2+=Fe2++Cu

⑶将Fe2+氧化成Fe3+，以便除去BC（4）3.2~6.2

（5）2NH4HCO3+2ZnSO4+2NH3••H2O=2（NH4）2SO4+Zn2（OH）2CO3↓+CO2↑+H2O

（6）（NH4）2SO4氮肥

9、[原题]Ag/α-Al2O3中石油化学工业的一种重要催化剂，其中Ag起催化作用，α-Al2O3是载体且不溶于硝酸，该催化剂回收实验如下图所示。

其中的转化反应为：

6AgCl+Fe2O3→3Ag2O+2FeCl3

Ag/α-Al2O3HNO3蒸馏水NaCl

（Ⅰ）

酸溶

（Ⅳ）

（Ⅲ）

沉淀

（Ⅱ）

过滤、洗涤

NOxα-Al2O3NaNO3

NaOH溶液HNO