新课标高考化学工业流程题专题Word文档下载推荐.docx
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3.(16分)铝广泛应用于化学工业和日常生活中。
工业上由铝土矿(Al2O3∙3H2O的含量约为85%,其余主要为SiO2、Fe2O3等)冶炼金属铝的流程如下。
已知拜耳法生产Al2O3∙3H2O的基本原理为:
Al2O3∙3H2O+2NaOH(aq)
2NaAlO2(aq)+4H2O,[Al2O3∙3H2O也可表示为2Al(OH)3]
(1)操作I的名称为,赤泥中除含有铝硅酸盐外,还含有的主要物质有
(2)为了提高铝土矿的溶出速率可采取的有效措施为(任写三点)
(3)用化学平衡理论解释稀释溶液I有利于Al2O3∙3H2O结晶的原因____________
(4)为了析出Al2O3∙3H2O,也可向溶液I中通入过量CO2气体,写出生成Al2O3∙3H2O的离子方程式:
(5)为了回收赤泥附着液带走的有用成分,工业上将用热水洗涤后的洗液用作溶液I的稀释剂,请指出流程图中另一处类似的做法
4.工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
…
试回答下列问题:
(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。
A.稀硫酸B.氨水C.氢氧化钠溶液D.高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中,FeCO3沉淀完全后,溶液中含有少量Fe2+,检验Fe2+的方法是__
________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是
(5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为
)
5.(2015全国卷1)硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·
H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
⑴写出Mg2B2O5·
H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_________(写出两条)。
⑵利用_______的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是______(化学式)。
⑶“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是_______。
然后再调节溶液的pH约为5,目的是_____。
⑷“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。
⑸以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_______。
|
⑹单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___________。
热点1非氧化还原反应方程式的书写
1.钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物,成分可表示为FeTiO3(Ti为+4价)。
钛白粉(TiO2)涂料、塑料、油墨、造纸行业具有广泛的用途,制备流程如下:
(1)写出操作III中TiOSO4水解的化学方程式:
_________________________。
2.碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。
以
-锂辉石(主要成分为Li2O
Al2O3
4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:
·
(1)步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为_______________。
3.铜在自然界存在于多种矿石中。
(Ⅰ)以硅孔雀石(主要成分为CuSiO3•2H2O,含少量SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质)为原料制取硫酸铜的工艺流程如下:
已知:
Fe3+、Cu2+和Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为、和.
(1)“溶浸”中CuSiO3•2H2O和H2SO4发生反应的化学方程式。
(1)
}
5.金属钒(V)在材料科学上有重要作用,被称为“合金的维生素”。
以下是测定矿石中钒的含量的两个反应:
(1)用稀硫酸溶解五氧化二钒,得到(VO2)2SO4溶液。
写出该反应的化学方程式_____________;
热点2氧化还原反应方程式的书写
1.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,在空气中迅速被氧化成绿色;
见光则分解,变成褐色。
下图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生产CuCl的流程:
根据以上信息回答下列问题:
(1)写出产生CuCl的化学方程式________________________。
2.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。
如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率,减少环境污染。
请填写下列空白:
(1)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程:
______________。
3.一种将废水(含Ca2+、Mg2+、CN﹣及悬浮物)通过净化、杀菌消毒生产自来水的流程示意图如下:
(1)向滤液2中通人Cl2的作用有两种:
其中之一是将CN﹣氧化成无毒气体,从而消除CN﹣的毒性,若参加反应的C12与CN﹣的物质的量之比为5:
2,则该反应的离子方程式是 。
4.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。
研究人员综合利用这两种资源,开发出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:
①MnO2有较强的氧化性,能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫
\
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+:
~Mn2+:
~Cu2+:
~
(1)酸浸时,得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。
写出该反应的化学方程式
5.近年来,高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快。
实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。
其部分流程如下:
(1)KOH、KClO3和MnO2共熔反应生成墨绿色K2MnO4的化学方程式为。
综合一无机流程综合推断
、
1.氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如图1所示:
(1)该流程中可以循环的物质是 。
(2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42﹣等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,写出一次精制中发生的离子方程式 、
,若食盐水不经过二次精制,仍会有少量的Ca2+、Mg2+直接进入离子膜电解槽,这样产生什么后果是 。
(3)图2是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成).则B处产生的气体是 ,E电极的名称是 极。
电解总反应的离子方程式为 。
(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的化学方程式为 。
(5)已知在电解槽中,每小时通过1安培的直流电理论上可以产生的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8小时,制得32%的烧碱溶液(密度为吨/m3)113m3,电解槽的电流强度×
104A,该电解槽的电解效率为 。
2.研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收硫酸厂的尾气SO2,制备硫酸锰的生产流程如图1:
图2
浸出液的pH<2,其中的金属离子主要是Mn2+,还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子。
PbO2的氧化性大于MnO2.有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表,阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见图2.
离子
离子半径(pm)
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2+
74
/
Fe3+
64
Al3+
50
Mn2+
#
80
Pb2+
121
Ca2+
99
﹣
(1)浸出过程中生成Mn2+反应的化学方程式为 。
(2)Fe2+被氧化的过程中主要反应的离子方程式 。
(3)在氧化后的液体中加入石灰浆,用于调节pH,pH应调节至 范围。
(4)阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子.请依据图、表信息回答,决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有 等(写二点)。
(5)吸附步骤除去的主要离子为 。
(6)电解MnSO4、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn,写出阳极的电极反应方程式 。
3.铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。
工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。
@
(1)在滤液A中加入漂白液,所得滤液B显酸性。
①滤液A中加入漂白液的目的是:
(用离子方程式表示)。
②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为(填代号)。
A.氢氧化钠溶液B.硫酸溶液C.氨水D.二氧化碳
(2)由滤液B制备少量无水AlCl3(AlCl3极易在空气中水解)
①由滤液B制备氯化铝晶体(将AlCl3•6H2O)涉及的操作为:
、冷却结晶、(填操作名称)、洗涤。
②将AlCl3•6H2O溶于浓硫酸进行蒸馏,也能得到一定量的无水AlCl3,此原理是利用浓硫酸下列性质中的
(填序号)。
①氧化性②吸水性③难挥发性④脱水性
(3)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为(填代号)。
》
4.工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如下:
Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O
(1)实验操作I的名称为 ;
在空气中灼烧固体混合物D时,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有 (填仪器名称)。
(2)滤液A中铁元素的存在形式为 (填离子符号),生成该离子的离子方程式为 ,检验滤液A中存在该离子的试剂为 (填试剂名称)。
(3)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨,该反应的化学方程式为 。
(4)常温下,等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中,由水电离出的c(OH﹣)前者为后者的108倍,则两种溶液的pH= 。
(5)①利用电解法进行粗铜精炼时,下列叙述正确的是 (填代号)。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极,发生氧化反应
c.精铜作阴极,电解后电解液中Cu2+浓度减小
d.粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系
②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂,测定粗铜样品中金属铜的质量分数,涉及的主要步骤为:
称取一定质量的样品→ →过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量.(填缺少的操作步骤,不必描述操作过程的细节)
5.磷酸二氢钾(KH2PO4)在工业、农业、医药及食品等行业均有广泛的应用,有报道一种湿法磷酸萃取制备磷酸二氢钾的工艺流程如图甲所示(部分流程步骤已省略):
已知萃取的主要反应原理:
KCl+H3PO4═KH2PO4+HCl;
HCl+E(表示有机萃取剂)═HCl•E;
请回答下列问题:
(1)在实验室实现流程图中操作X需要的主要玻璃仪器是;
流程图中物质A是;
(2)副产品B的化学式是;
一系列操作Y,具体包括、洗涤、干燥;
(3)评价该工艺的优点、(任写两点);
(4)若用1000kg质量分数为56%的磷酸溶液,产率为98%,则可生产KH2PO4的质量为:
kg;
(5)萃取一步是该流程的核心操作,萃取率、杂质脱除率受众多因素影响,请从如图乙中寻找出投料比
对萃取率和杂质脱除率影响的主要规律或结论(任写两条):
①;
②。
6.工业上以软锰矿(主要成分MnO2)为原料,通过液相法生产KMnO4.即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4,分离后得到的K2MnO4,再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4,其生产工艺简略如下:
(1)反应器中反应的化学方程式为 。
(2)生产过程中最好使用含MnO280%以上的富矿,因为MnO2含量最低的贫矿中Al、Si的氧化物含量较高,会导致KOH消耗量 (填“偏高”或“偏低”).
(3)电解槽中阳极的电极反应方程式为 。
<
(4)在传统工艺中得到K2MnO4后,向其中通入CO2反应生成黑色固体、KMnO4等,反应的化学反应方程式为 。
根据上述反应,从Mn元素的角度考虑KMnO4的产率最高为 。
与该传统工艺相比,电解法的优势是 。
(5)用高锰酸钾测定某草酸结晶水合物的纯度:
称量草酸晶体样品溶于水,用•L﹣1的酸性KMnO4溶液滴定(杂质不反应),至溶液呈浅粉红色且半分钟内不褪去,消耗KMnO4溶液,则该草酸晶体的纯度为 。
(已知该草酸结晶水合物H2C2O4•2H2O的式量为126)
7.为回收利用废钒催化剂(含有V2O5,、及不溶性残渣),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,主要流程如图1:
已知部分含钒物质在水中的溶解性如下:
物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
可溶
难溶
易溶
回答下列问靥:
(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热法,写出该反应的化学方程式。
(2)滤液中含钒的主要成分为(写化学式)。
(3)反应③的沉淀率是回收钒的关键,该步反应的离子方程式为;
沉淀率的髙低除受溶液pH影响外,还与氯化按系数(NH4Cl加入质量与样品中V2O5的质量比)和温度有关.根据图2判断最佳氯化铵系数和温度分别为、。
(4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以测定反应②后溶液中含钒量,该滴定反应的离子方程式。
若产生的CO2(标准状况下),则转移电子数为。
(5)全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液,电池的工作原理为:
VO
+V2++H+
VO2++H2O+V3+电池充电时阳极的电极反应式为。
8.钠及其化合物具有广泛的用途。
(1)工业上制备金属钠的常用方法是______________。
试写出制备金属钠的化学方程式
,
金属钠可用于
(写出Na在熔点低方面的一种用途)。
(2)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2、CO2为原料可组成新型电池。
该电池的结构如图所示:
①正极的电极反应式为________________,电池工作时物质A可循环使用,A物质的化学式为______。
(3)常温下,浓度均为mol·
L-1的下列五种钠盐溶液的pH如下表:
上述盐溶液的阴离子中,结合H+能力最强的是
,根据表中数据,浓度均为mol·
L-1的下列四种酸的溶液分别稀释100倍,pH变化最大的是_______(填序号)。
a.HCN
b.HClO
c.CH3COOH
d.H2CO3
(4)实验室中常用NaOH来进行尾气处理、洗气和提纯。
①常温下,当300mL1mol·
L-1的NaOH溶液吸收L(折算成标准状况)SO2时,所得溶液pH>
7,则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为________________________。
②已知几种离子开始沉淀时的pH如下表:
当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加某浓度的NaOH溶液时,________(填离子符号)先沉淀,Ksp[Fe(OH)2]______Ksp[Mg(OH)2](填“>”、“=”或“<”)
9.一种以黄磷(P4)为原料制备次磷酸钠晶体的工艺流程如图10所示:
图10
(1)一定温度下,PH3为分解反应为4PH3(g)
P4(g)+6H2(g),该反应的平衡常数表达式为K=
;
磷化氢是一种易燃、有毒的气体,可以在常温下催化氧化为磷酸,其反应的化学方程式是。
(2)搅拌釜中通入CO2的目的是。
(3)滤渣2的主要成分为。
(4)次磷酸钠可用于化学镀。
如在塑料镀件上化学镀铜,用含有Cu2+和H2PO2-的溶液在pH=11条件下反应,次磷酸根离子被氧化为HPO32-,该反应的离子方程式为。
化学镀与电镀相比,优点是:
、。
(答两点)
10.茶是我国人民喜爱的饮品。
我市某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有Ca、Al、Fe三种元素。
【查阅部分资料】草酸铵[(NH4)2C2O4]属于弱电解质。
草酸钙(CaC2O4)难溶于水。
Ca2+、Al3+、Fe3+完全沉淀的pH为Ca(OH)2:
pH≥13;
Al(OH)3:
pH≥;
Fe(OH)3:
pH≥。
请根据上述过程及信息填空:
(1)步骤②加盐酸的作用是。
(2)写出检验Ca2+的离子方程式。
(3)写出沉淀C所含主要物质的化学式。
(4)写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式。
(5)步骤⑨的作用是。
(6)称取400g茶叶样品灼烧得灰粉后,加入过量盐酸后过滤,将所得滤液加入过量的(NH4)2C2O4溶液,再过滤、洗涤、干燥、称量得到沉淀,原茶叶中钙元素的质量分数为。
11.钒有金属“维生素”之称,研究发现钒的某些化合物对治疗糖尿病有很好的疗效。
工业上设计将VOSO4
中的K2SO4、SiO2、CuO杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:
(1)操作②的名称是。
】
(2)步骤②、③的变化过程可表示为(HM为有机萃取剂):
VOSO4(水层)+2HM(有机层)
VOM2(有机层)+H2SO4
(水层)
步骤②必须加入适量碱,其原因是。
步骤③中X试剂为。
(3)步骤④的离子方程式为。
(4)该工艺流程中,可以循环利用的物质有和。
(5)操作Ⅰ得到的废渣,用溶解(填试剂),充分反应后,
(填写系列操作名称),称量得到mg氧化铜。
(6)将(5)得到mg氧化铜用氢气完全还原结果生成铜为ng,则氧化铜的质量分数是。
12.下图是对一种废旧合金各成分(含有Cu、Fe、Si三种成分)进行分离、回收再利用的工业流程,通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。
已知相关溶度积常数:
298K时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×
10-20,Ksp[Fe(OH)3]=
4.0×
10-38,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×
10-13,根据上面流程回答有关问题:
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是。
(2)加入过量FeCl3溶液过程中可能涉及的化学方程式:
(3)过量的还原剂应是,溶液b中所含的金属阳离子有。
(4)①向溶液b中加入酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式为。
②若用Xmol/LKMnO4溶液处理溶液b,当恰好反应时消耗KMnO4溶液YmL,则最后所得红棕色固体C的质量为(用含X、Y的代数式表示)。
(5)常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等,向溶液c中逐滴加入KOH溶液,则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为:
(填金属阳离子)
(6)最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后,析出固体B的质量为Zg,同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等,则阳极生成的最后一种气体在标准状况下的体积为(用含Z的代数式表示)。
^
13.工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。
(1)卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取,结晶而制得纯碱。
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为___________;
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为___________(已知产物之一为CaS);
(2)氨碱法的工艺如下图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。
①图中的中间产物C是_______,D_______。
(写化学式);
②装置乙中发生反应的化学方程式为______;
(3)联合制碱法对氨碱法的改进,其优点是______________;
(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似,故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。
请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线,分析说明是否可行________
(
。
14.硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。
工业上常用菱锌矿生产硫酸锌,菱锌矿的主要成分是ZnCO3,并含少量的Fe2O3、FeCO3MgO、CaO等,生产工艺流程示意如下:
(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是_____。
(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
□Fe(OH)2+□____+□_____=□Fe(OH)3+□CI-
(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的,组成元素是Fe、O和H,化学式量为89,化学式是_______。
(4)根据下表数据,调节“滤液2”的pH时,理论上可选用的最大区间为______。
]
Mg(OH)2
Zn(O