精做01 化学工艺流程原卷版.docx

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精做01化学工艺流程原卷版

精做01化学工艺流程

1．（2020•新课标Ⅰ卷）钒具有广泛用途。

黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。

采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Al3+

Mn2+

开始沉淀pH

1.9

7.0

3.0

8.1

完全沉淀pH

3.2

9.0

4.7

10.1

回答下列问题：

（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。

（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成VO2+，同时还有___________离子被氧化。

写出VO+转化为VO2+反应的离子方程式___________。

（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。

（4）“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。

滤渣③的主要成分是___________。

（5）“调pH”中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是___________。

（6）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________。

2．（2020•新课标Ⅲ卷）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。

采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子

Ni2+

Al3+

Fe3+

Fe2+

开始沉淀时（c=0.01mol·L−1）的pH

沉淀完全时（c=1.0×10−5mol·L−1）的pH

7.2

8.7

3.7

4.7

2.2

3.2

7.5

9.0

回答下列问题：

（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。

为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。

写出该反应的离子方程式______________。

（2）“滤液②”中含有的金属离子是______________。

（3）“转化”中可替代H2O2的物质是______________。

若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即

“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。

（4）利用上述表格数据，计算Ni（OH）2的Ksp=______________（列出计算式）。

如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是______________。

（5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。

写出该反应的离子方程式______________。

（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。

3．（2019•新课标Ⅰ卷）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。

一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。

（2）“滤渣1”的主要成分有_________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据H3BO3的解离反应：

H3BO3+H2O

H++B（OH）−4，Ka=5.81×10−10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。

（4）在“沉镁”中生成Mg（OH）2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。

4．（2019•新课标Ⅱ卷）立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。

回答下列问题：

（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时，钡的焰色为__________（填标号）。

A．黄色B．红色C．紫色D．绿色

（2）以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：

①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。

回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。

其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的___________（填化学式）。

③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。

（3）成品中S2−的含量可以用“碘量法”测得。

称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L−1的I2−KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。

以淀粉为指示剂，过量的I2用0.1000mol·L−1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2+2

=2I−+

。

测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。

终点颜色变化为_________________，样品中S2−的含量为______________（写出表达式）。

5．（2019•新课标Ⅲ卷）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。

回答下列问题：

相关金属离子[c0（Mn+）=0.1mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

Mg2+

Zn2+

Ni2+

开始沉淀的pH

8.1

6.3

1.5

3.4

8.9

6.2

6.9

沉淀完全的pH

10.1

8.3

2.8

4.7

10.9

8.2

8.9

（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。

若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________。

（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。

当x=y=

时，z=___________。

1．（2021·河南省天一大联考高三上学期期末考试）利用某工业废料（主要成分为Co2O3，含有少量PbO、NiO、FeO）制备Co2O3和Ni（OH）2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如表。

沉淀物

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Co（OH）2

Ni（OH）2

完全沉淀时的pH

9.7

3.7

9.0

9.2

回答下列问题：

（1）“酸浸”时为加快反应速率，可采取的措施是___________（答两条）。

（2）“酸浸”时Co2O3和H2O2能发生氧化还原反应，该反应的离子方程式为___________；滤渣1的主要成分是___________（填化学式）。

（3）“调pH”时，pH调节的最小值是___________；操作X是高温煅烧，如果在实验室中进行操作X，装Co2（OH）2CO3的仪器的名称是___________。

（4）“沉钴”时发生反应的离子方程式为___________。

（5）Ni（OH）2可用于制备镍氢电池，该电池充电时的总反应为Ni（OH）2＋M=NiOOH＋MH（M为储氢合金），电解液为KOH溶液，则放电时正极的电极反应式为___________。

2．（2021·山东省聊城市期末考试）钼酸钠（Na2MOO4）可用做新型水处理剂和金属缓蚀剂。

现从某废钼催化剂（主要成分MOS2和Al2O3、Fe2O3等）为原料制取钼酸钠和Al（OH）3，其工艺如图所示：

已知：

碱性焙烧时MOO3、Al2O3跟Na2CO3发生反应转化为Na2MOO4、NaAlO2和CO2。

回答下列问题：

（1）Na2MOO4中MO的化合价为___________。

（2）第一步焙烧时可将废钼催化剂表面的油脂转化为CO2与H2O，MOS2转化为SO2与MOO3。

废钼催化剂在不同温度下焙烧2小时的实验数据如下表，请从转化效率、能源节约综合考虑，选择焙烧最佳温度为___________

。

温度/

300

400

500

600

烧前/g

50.00

50.00

50.00

50.00

烧后/g

48.09

47.19

46.55

46.54

（3）实验室过滤所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、___________。

检验过滤①所得滤渣中含有三价铁的实验操作是___________。

（4）过滤②前加人的H2SO4若过量，Al（OH）3溶解的离子方程式为___________。

（5）将过滤②后得到的滤液进行蒸发浓缩冷却结晶，过滤③得到Na2SO4晶体，则与Na2SO4晶体相比，Na2MOO4的溶解度受温度影响___________。

（填“较大”或“较小”）

（6）用20t含MOS2（化学式量160）80%的废钼催化剂，经过制取、分离、提纯，不考虑损耗，理论上能得___________Na2MOO4（化学式量206）。

3．（2021·湖北省十堰市期末考试）镍催化剂的主要成分为Ni，还含有一定量Al、Fe及氧化铁、少量其他不溶性物质，回收废镍催化剂制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）的工艺流程如下：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Ni2+

开始沉淀的pH（c=0.01mol·L-1）

2.2

7.5

7.2

沉淀完全的pH（c=1.0×10-5mol·L-1）

3.2

9.0

8.7

回答下列问题：

（1）“碱浸”时发生反应的离子方程式是___________。

提高“碱浸”速率的措施是___________（任写一点即可）。

（2）“滤液②”可能含有的金属离子是___________。

（3）“转化”步骤中加入H2O2的目的是___________，反应的离子方程式是___________。

（4）“调pH”时，最适宜的pH范围是___________。

（5）“控制pH浓缩结晶”步骤后得到硫酸镍晶体的操作依次是：

过滤、___________、干燥。

（6）利用表格中的数据，计算Fe（OH）3的Ksp=___________

4．（2021·山东省济南高三期末考试）一种从废电池正极材料（含铝箔、LiCOO2、Fe2O3及少量不溶于酸碱的导电剂）中回收各种金属的工艺流程如下：

已知：

①黄钠铁矾晶体颗粒粗大，沉淀速度快，易于过滤。

②钴酸锂难溶于水，碳酸锂的溶解度随温度升高而降低。

③

，

。

回答下列问题：

（1）为了提高“碱溶”效率，可以采取的措施是_______（写出一条即可）。

（2）“浸取”时有无色气体产生，发生反应的离子方程式为_______。

（3）“沉钴”时采用饱和草酸铵溶液将钴元素转化为COC2O4，与草酸钠溶液相比效果更好，原因是_______。

（4）“沉锂”后得到碳酸锂固体的实验操作为_______。

（5）“沉铁”时所得黄钠铁矾的化学式可表示为NaxFey（SO4）m（OH）n。

采用滴定法测定黄钠铁矾样品的组成，实验步骤如下：

Ⅰ．称取4.850g样品，加盐酸完全溶解后，配成100.00mL溶液。

Ⅱ．量取25.00mL溶液，加入足量的KI，用0.2500mol·L-1Na2S2O3溶液进行滴定至终点（I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6），消耗30.00mLNa2S2O3溶液。

Ⅲ．另取25.00mL溶液，加入足量BaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，得到沉淀1.165g。

用Na2S2O3溶液进行滴定时，使用的指示剂为_______；黄钠铁矾的化学式为_______。

5．（2021·山东泰安市高三模拟）新型锂电池正极材料锰酸锂（LiMn2O4）有望取代广泛使用的LiCoO2。

工业上用某软锰矿（主要成分为MnO2，还含有少量铁、铝及硅等氧化物）为原料制备锰酸锂的流程如图：

已知：

lg2=0.3，

=8，25℃有关物质的溶度积常数：

物质

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mn（OH）2

Ksp

8.0×10-16

4.0×l0-38

5.12×10-33

4.0×l0-14

（1）已知锂电池放电时正极的电极反应式为：

LiMn2O4+e-+Li+===Li2Mn2O4，则锰酸锂中锰元素的化合价为_______________。

（2）“浸取”得到的浸取液中阳离子主要是Mn2+，生成Mn2+的离子方程式为________________，检验还含有Fe2+的方法是____________________________。

（3）“精制”中加入H2O2的量比理论值大的多，其主要原因是______，若所得溶液中锰离子的浓度为1mol·L-1，则加入氧化锰调节pH的范围为____（当溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时可以认为沉淀完全）。

（4）“沉锰”得到的是Mn（OH）2和Mn2（OH）2SO4滤饼，二者均可被氧化为Mn3O4，若控温氧化时溶液的pH随时间的变化如下图，则15~150min内滤饼中一定参加反应的成分是______；判断的理由是_____________________________________（用化学方程式表示）。

（5）写出高温煅烧生成锰酸锂的化学方程式_______。

6．（2021·山东淄博市高三模拟）一种以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含少量SiO2）为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如图所示：

（1）写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：

___________________。

（2）恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl2是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为：

①Cu2S+2CuCl2=4CuCl+S；②__________。

（3）向滤液M中加入（或通入）_______________（填字母），所得物质可循环利用。

A．铁B．氯气C．高锰酸钾D．氯化氢

（4）“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是______________；向浓缩池中加入适量HNO3的作用是_____________。

操作1是_______________。

（5）某探究性小组的研究成果如图所示，可以用废铜屑和黄铜矿来富集Cu2S。

通入的硫化氢的作用是_____________，当转移0.2mol电子时，生成Cu2S________mol。

7．（2021·河南省郑州、商丘市名师联盟高三12月教学质量检测）用蛇纹石（主要含3MgO·2SiO2·2H2O、FeO、Fe2O3、Al2O3及少量Cr2O3）制取MgO的工艺流程如图：

已知该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

金属离子

Fe3+

Al3+

Cr3+

Fe2+

Mg2+

开始沉淀pH

1.6

3.3

3.8

6.5

9.4

沉淀完全pH

3.2

5.2

6.8

9.7

12.4

回答下列问题：

（1）“酸浸”时，当蛇纹石矿粉粒度一定、硫酸的浓度、活化剂用量及液固比一定时，提高浸取率还可采取的措施是___（列举1条）；3MgO·2SiO2·2H2O与硫酸反应的化学方程式为___（生成产物之一为SiO2·nH2O）。

（2）“净化”过程包括“氧化”和“沉出杂质”两步骤。

①写出“氧化”时反应的离子方程式：

___。

②“沉出杂质”加氨水时，应控制溶液pH的范围是___。

③氨水“净化”反应的温度对MgO纯度和产率的影响如图所示，在35～40℃，随温度升高，产率降低的主要原因是___；在25～50℃，温度越高，MgO纯度随温度升高而提高的主要原因是___。

（3）用2.76t该蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O含量为80%）原料按以上流程制取MgO，制取过程中Mg的损失率为6%，可以制得MgO的质量为___kg。

8．（2021·河北省石家庄市藁城一中第三次月考）氯化亚铜是一种重要的化工原料，一种利用低品位铜矿（主要含有Cu2S、CuS、FeO、Fe2O3、SiO2等）为原料制取CuCl的工艺流程如图：

（1）反应Ⅰ“浸取”前需将铜矿粉碎的目的是___________；

（2）滤渣Ⅰ的成分除S和MnO2外还含有___________，反应Ⅰ中MnO2的作用为___________

（3）已知生成氢氧化物的pH如表，则反应Ⅱ“中和”时，用氨水调pH的范围是___________。

物质

Cu（OH）2

Mn（OH）2

Fe（OH）3

开始沉淀pH

4.2

8.3

1.2

完全沉淀pH

6.7

9.8

3.2

（4）检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3+所需要的试剂是___________

（5）①反应Ⅲ中生成难溶MnCO3的离子方程式___________：

②反应Ⅳ所对应的化学方程式：

___________

（6）CuCl的定量分析

步骤1.取样品0.7500g和30.0mL1.0mol·L-1过量的FeCl3溶液置于250mL的锥形瓶中，不断摇动。

步骤2.待样品溶解后，平均分为3份，用0.1000mol·L-1Ce（SO4）2标准溶液进行滴定。

三次实验测得数据如表

序号

1

2

3

起始读数/mL

0.95

0.70

1.00

终点读数/mL

20.95

24.95

21.00

已知：

CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2；Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+。

①数据处理：

计算得CuCl的纯度为___________%

②误差分析：

下列操作会使测定结果偏高的是：

___________

A．锥形瓶中有少量蒸馏水

B．滴定终点读数时仰视滴定管刻度线

C．0.1000mol·L-1硫酸铈溶液久置后浓度变小

D．滴定前滴定管尖嘴无气泡，滴定后产生气泡

E.

振荡锥形瓶时部分液体溅出

9．（2021·山西省榆社中学高三第六次模块诊断）工业上以铬铁矿（主要成分是FeO·Cr2O3，含少量MgCO3、Al2O3、SiO2等）为原料制取铬酸钠（Na2CrO4）晶体，其工艺流程如下：

已知：

①＋3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当pH>9时以CrO

形式存在且易被氧化。

②常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子

Fe3＋

Fe2＋

Mg2＋

Al3＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

1.9

7.0

9.1

—

—

沉淀完全时的pH

3.2

9.0

11.0

4.7（>10溶解）

5.6（>9溶解）

（1）提高酸浸速率的措施有___（答两条），滤渣3的主要成分是___（填化学式）。

（2）流程中两次使用了H2O2进行氧化，第二次氧化时反应的离子方程式为________________。

（3）如果把“调pH＝4.7”和“调pH>11”中间的“过滤”步骤省略，引起的后果是______________。

（4）制取铬酸钠后的废水中含有的Cr2O72-可以用绿矾除去，测得反应后的溶液中含Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋、H＋等阳离子。

①该反应的离子方程式为____________。

②含一定浓度Cr3＋的废水排放到河塘中会使鱼类等水生生物死亡，原因是________________。

10．（2021·四川遂宁市高三零模）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

湿法炼锌产生的铜镉渣（主要含锌、铜、铁、镉（Cd）、钴（Co）等单质）用于生产金属镉的工艺流程如下：

表中列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（金属离子的起始浓度为0.1mol·L－1）

金属离子

Fe3+

Fe2+

Cd2+

开始沉淀的pH

1.5

6.3

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

9.4

（1）写出加快“铜镉渣”“溶浸”速率的两种措施__________________________。

（2）滤渣Ⅰ的主要成分是_______________（填化学式）。

（3）①操作Ⅲ中先加入适量H2O2的作用是___________________________________。

②再加入ZnO控制反应液的pH，合适的pH范围为__________________________。

③若加入的H2O2不足，加入ZnO后所得的电解液中会含有Fe元素。

设计实验方案加以鉴别：

取电解液少量于试管中，向其中滴加_______________溶液（填化学式），产生蓝色沉淀，则证明电解液中含有Fe元素。

（4）净化后的溶液用惰性电极电解可获得镉单质。

电解废液中可循环利用的溶质是____。

（5）该湿法炼锌废水中含有Zn2+，排放前需处理。

向废水中加入CH3COOH和CH3COONa组成的缓冲溶液调节pH，通入H2S发生反应：

Zn2++H2S⇌ZnS（s）+2H+。

处理后的废水中部分微粒浓度为：

微粒

H2S

CH3COOH

CH3COO－

浓度/mol·L－1

0.10

0.05

0.10

处理后的废水的pH=_______________，c（Zn2+）=_______________mol·L－1。

（已知：

Ksp（ZnS）=1.0×10－23，Ka1（H2S）=1.0×10－7，Ka2（H2S）=1.0×10－14，Ka（CH3COOH）=2.0×10－5）

11．（2021·江苏泰州市泰州中学高三模拟）无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。

工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3＞SiO2 等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：

物质

SiCl4

AlCl3

FeCl3

FeCl2

沸点/℃

5