181期末复习工艺流程图题型.docx
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181期末复习工艺流程图题型
2018期末复习：
元素化合物综合题
1．（2016年北京卷，12分）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。
其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是____________
（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：
i：
2Fe2++PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2O
ii:
……
①写出ii的离子方程式：
________________________________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。
将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b.________________________________________________。
（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：
PbO（s）+NaOH（aq）
NaHPbO2（aq），
其溶解度曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。
滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____
A．减少PbO的损失，提高产品的产率
B．重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率
C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，
简述过程Ⅲ的操作_______________________。
答：
1.
（1）Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。
（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；
②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。
（3）①A、B；
②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加热至110℃，
充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。
2．（2016江苏卷12分）以电石渣[主要成分为Ca（OH）2和CaCO3]为原料
制备KClO3的流程如下：
（1）氯化过程控制电石渣过量，在75℃左右进行。
氯化时存在Cl2与Ca（OH）2作用生成Ca（ClO）2的反应，
Ca（ClO）2进一步转化为Ca（ClO3）2，少量Ca（ClO）2分解为CaCl2和O2。
①生成Ca（ClO）2的化学方程式为。
②提高Cl2转化为Ca（ClO3）2的转化率的可行措施有（填序号）。
A．适当减缓通入Cl2速率B．充分搅拌浆料C．加水使Ca（OH）2完全溶解
（2）氯化过程中Cl2转化为Ca（ClO3）2的总反应方程式为
6Ca（OH）2+6Cl2＝Ca（ClO3）2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为（填化学式）。
②滤液中Ca（ClO3）2与CaCl2的物质的量之比
n[Ca（ClO3）2]∶n[CaCl2]1∶5
（3）向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca（ClO3）2转化为KClO3，
若溶液中KClO3的含量为100g▪L-1，
从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是。
解：
Ca（OH）2CaCO3
2.
（1）①2Cl2+2Ca（OH）2==Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O；
②AB
（2）①CaCO3、Ca（OH）2
②＜
2NaOH（稀、冷）+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O
6NaOH（浓、热）+3Cl2＝5NaCl+NaClO3+3H2O
6Ca（OH）2+6Cl2＝Ca（ClO3）2+5CaCl2+6H2O
2Cl2+2Ca（OH）2==Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O
（3）蒸发浓缩、冷却结晶
3．（2015福建卷）无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
（1）氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为
___________________________________________________________。
（2）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/℃
57.6
180（升华）
300（升华）
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是（写出一种）。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。
③已知：
Al2O3（s）+3C（s）=2Al（s）+3CO（g）ΔH1=+1344.1kJ·mol-1
2AlCl3（g）=2Al（s）+3Cl2（g）ΔH2=+1169.2kJ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，
其化学式分别为。
⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是。
解：
AlCl3、FeCl3
3.
（1）Al3++3H2O
Al（OH）3（胶体）+3H+
（2）①防止后续步骤生成的AlCl3水解
或增大反应物的接触面积，加快反应速率。
②Fe或铁；
③Al2O3（s）+3C（s）+3Cl2（g）==2AlCl3（g）+3CO（g）
ΔH=+174.9kJ/mol
④NaCl、NaClO、Na2CO3；
⑤除去FeCl3，提高AlCl3纯度。
4．（2013全国I卷）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时，该锂离子电池负极发生的反应为
6C+xLi++xe-=LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。
回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_________。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_____________________________。
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式：
________________________________________________________________；
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是____________________。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。
（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：
__________________________________。
（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是__________。
在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________________（填化学式）。
解：
（LiCoO2、C）
80℃
4.
（1）+3
（2）2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑
（3）
有氯气生成，污染较大。
（4）CoSO4+2NH4HCO3==CoCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑
过量
（5）Li1-xCoO2+LixC6==LiCoO2+6C负极Li正极
（6）Li+从负极脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料
Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4
5．氮化硅（Si3N4）是高温结构陶瓷，具有优良的性能，人们常常利用它来制造轴承、
汽轮叶片、永久性模具等机械构件。
设计的合成氮化硅工艺流程如下：
（1）①电弧炉中主要反应的化学方程式为：
________________________________
__________________________________________________________________
②用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为：
__________________________________，碳化硅晶体是________晶体。
（2）在流化床反应的气态产物中，SiCl4大约占85%，还有Cl2等，
有关物质的沸点数据如下表：
物质
Si
SiCl4
Cl2
沸点/℃
2355
57.6
－34.1
提纯SiCl4的主要工艺操作依次是沉降、________，
其中温度最好控制在______（填序号）。
A．略小于－34.1℃B．大于57.6℃C．略小于57.6℃D．－34.1℃
（3）①粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用作制冷剂的气体和一种难溶性的酸，
该反应的方程式为：
_________________________________________。
②该工艺流程中涉及的主要反应属于氧化还原反应的有________个。
5．
（1）①SiO2+2C
Si（粗硅）+2CO↑
②SiO2+3C
SiC+2CO↑
原子晶体：
金刚石、晶体硅；SiO2、SiC。
（2）冷凝（或降温） C
（3）①Si3N4+9H2O===4NH3↑+3H2SiO3
②2
6．（2017•天津卷，14分）某混合物浆液含有Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4。
考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，
某研究小组利用设计的电解分离装置（见图），
使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用．回答Ⅰ和Ⅱ中的问题．
Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）
（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为。
B→C的反应条件为 ，
C→Al的制备方法称为 。
（2）该小组探究反应②发生的条件。
D与浓盐酸混合，不加热，无变化；
加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。
由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号） 。
a．温度b．Cl﹣的浓度c．溶液的酸度
（3）0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2•xH2O
的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为：
。
Ⅱ．（4）用惰性电极电解时，CrO42﹣能从浆液中分离出来的原因是 ，
分离后含铬元素的粒子是 ；
阴极室生成的物质为 （写化学式）。
6.Ⅰ．⑴
加热（或煅烧）电解法
⑵ac
⑶2Cl2（g）+TiO2（s）+2C（s）═TiCl4（l）+2CO（g）
△H=﹣85.6kJ•mol﹣1
16班
Ⅱ．⑷在直流电场作用下，
CrO42﹣通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液。
CrO42﹣、Cr2O72﹣NaOH和H2
（写法：
2CrO42﹣+2H+
Cr2O72﹣+H2O）
7．（2017•江苏卷，12分）铝是应用广泛的金属。
以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的
一种工艺流程如下：
注：
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，
溶液的pH （“增大”、“不变”或“减小”）。
反应：
OH-+HCO3-==H2O+CO32-
AlO2-+HCO3-+H2O==Al（OH）3↓+CO32-
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，
原因是 。
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示．
阳极的电极反应式为 ，
阴极产生的物质A的化学式为 。
（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。
在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，
有利于AlN的制备，其主要原因是 。
NaAlO2
NaOH
解：
7.⑴Al2O3+2OH﹣═2AlO2﹣+H2O
⑵减小
⑶石墨电极被阳极上产生的O2氧化
⑷4CO32﹣﹣4e﹣+2H2O═4HCO3﹣+O2↑H2
⑸NH4Cl分解产生的HCl能够
破坏Al表面的Al2O3薄膜。
8．（2017•新课标Ⅲ，15分）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，
铬铁矿的主要成分为FeO•Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示
回答下列问题：
（1）步骤①的主要反应为：
FeO•Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2。
上述反应配平后FeO•Cr2O3与NaNO3的系数比为。
该步骤不能使用陶瓷容器，原因是。
（2）滤渣1中含量最多的金属元素是 ，
滤渣2的主要成分是 及含硅杂质。
（3）步骤④调滤液2的pH使之变 （填“大”或“小”），
原因是（用离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示．
向“滤液3”中加入适量KCl，
蒸发浓缩，冷却结晶，
过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到 （填标号）
得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃
步骤⑤的反应类型是。
（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，
产率为 ×100%。
解：
Na2CrO4、NaNO2、Na2SiO3
NaAlO2、Na2CO3
8.⑴2：
7
SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2
Al2O3Fe2O3
⑵Fe Al（OH）3
⑶小 2CrO42﹣+2H+
Cr2O72﹣+H2O
⑷d复分解反应
⑸
=
解：
Cr2O3——K2Cr2O7
152294
m1×40%kg?
（理论产量）
K2Cr2O7的理论质量为m1×40%×
kg
所得产品的产率为
＝
9．（2017•北京卷，13分）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的
重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：
资料：
TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181（升华）
316
1412
熔点/℃
﹣69
25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
﹣
微溶
难溶
（1）氯化过程：
TiO2与Cl2难以直接反应，
加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：
TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）△H1=+175.4kJ•mol﹣1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=﹣220.9kJ•mol﹣1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式：
。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：
CO2生成CO反应的△H 0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：
。
③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，
则尾气的吸收液依次是
④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有 。
（2）精制过程：
粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。
示意图如下：
物质a是，T2应控制在 。
9.⑴①TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）
△H=﹣45.5kJ•mol﹣1
②＞
4000C-5000C平衡状态，
升高温度，CO的量增大（或CO2的量减小），
即2CO2
2CO+O2平衡向右移动，
说明CO2生成CO的反应是吸热反应。
③饱和食盐水、FeCl2溶液
④TiO2、C（反应物有剩余）
⑵SiCl4136℃左右
10．（2017•江苏卷，15分）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag
（金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略）。
已知：
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，
如：
3NaClO═2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水：
AgCl+2NH3•H2O⇌Ag（NH3）2++Cl﹣+2H2O
③常温时N2H4•H2O（水合肼）在碱性条件下能还原Ag（NH3）2+：
4Ag（NH3）2++N2H4•H2O═4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，适宜的加热方式为 。
（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为
。
HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是：
。
（3）为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并
。
（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，
则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3•H2O反应外
（该条件下NaClO3与NH3•H2O不反应），还因为 。
（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案（实验中须使用的试剂有：
2mol•L﹣1水合肼溶液，1mol•L﹣1H2SO4）：
。
10.⑴800C水浴加热
⑵4Ag+4NaClO+2H2O═4AgCl+4NaOH+O2↑；
会释放出氮氧化物（或NO、NO2），造成环境污染
⑶将洗涤液（含银氨络离子）合并入过滤Ⅱ的滤液中。
⑷未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，
且其中含有一定浓度的Cl﹣，
不利于AgCl与氨水反应。
⑸向滤液（含Ag（NH3）2+）中滴加2mol•L﹣1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，
用1mol•L﹣1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，
待溶液中无气泡产生，停止滴加，
静置，过滤、洗涤，干燥。
11．（2017•天津，14分）H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，
工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列方法中的问题．
Ⅰ．H2S的除去
方法1：
生物脱H2S的原理为：
H2S+Fe2（SO4）3═S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+O2+2H2SO4
2Fe2（SO4）3+2H2O
（1）硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，
该菌的作用是 。
（2）由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 。
若反应温度过高，反应速率下降，其原因是 。
方法2：
在一定条件下，用H2O2氧化H2S
（3）随着参加反应的n（H2O2）/n（H2S）变化，氧化产物不同．
当n（H2O2）/n（H2S）=4时，氧化产物的分子式为 。
Ⅱ．SO2的除去
方法1（双碱法）：
用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生，
NaOH溶液
Na2SO3溶液。
（4）写出过程①的离子方程式：
；
CaO在水中存在如下转化：
CaO（s）+H2O（l）═Ca（OH）2（s）
Ca2+（aq）+2OH﹣（aq），
从平衡移动的角度，简述过程②NaOH再生的原理 。
方法2：
用氨水除去SO2
（5）已知25℃，NH3•H2O的Kb=1.8×10﹣5，H2SO3的Ka1=1.3×10﹣2，Ka2=6.2×10﹣8．
若氨水的浓度为2.0mol•L﹣1，溶液中的c（OH﹣）= mol•L﹣1．
将SO2通入该氨水中，当c（OH﹣）降至1.0×10﹣7mol•L﹣1时，
溶液中的c（SO32﹣）/c（HSO3﹣）= 。
11.⑴催化作用（或降低反应活化能）
⑵30℃、pH=2.0
蛋白质变性（或硫杆菌失去活性）
⑶H2SO44H2O2+H2S==H2SO4+4H2O
⑷2OH﹣+SO2=SO32﹣+H2O
SO32﹣与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成
⑸6.0×10﹣30.62
解：
NH3·H2O
NH4++OH-
Kb=
=1.8×10﹣5c（OH﹣）=6.0×10﹣3
HSO3﹣
H++SO32﹣
Ka2=
=
=6.2×10﹣8
c（SO32﹣）/c（HSO3﹣）=0.62
《元素化合物》参考答案
1.
（1）Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O。
（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；
②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。
（3）①A、B；
②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加热至110℃，
充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。
2.
（1）①2Cl2+2Ca（OH）2==Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O；
②AB
（2）①CaCO3、Ca（OH）2②＜；
（3）蒸发浓缩、冷却结晶
3.
（1）Al3++3H2O
Al（OH）3+3H+
（2）①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率。
②Fe或铁；
③Al2O3（s）+3C（s）+2Cl2（g）==2AlCl3（g）+3CO（g）ΔH=+174.9kJ/mol
④NaCl、NaClO、NaClO3；
⑤除去FeCl3，提高AlCl3纯度。
4.
（1）+3
（2）
（3）
有氯气生成，污染较大
（4）
（5）
（6）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料
5．
（1）①SiO2+2C
Si（粗硅）+2CO↑
②S
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