工业流程性推断较难题.docx
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工业流程性推断较难题
工业流程推断
工业流程性推断的小问题
1判断物质
2书写方程式
3某步骤的意义（进行某操作的原因）
4、某操作的原理
5、试剂
（1）检验某离子是否存在使用的试剂
（2）洗涤沉淀所用的试剂
6、基本实验操作
（1）过滤，洗涤沉淀
（2）蒸发浓缩冷却结晶
（3）热过滤
（4）萃取分液
7、可以循环利用的物质
8、控制反应物量的关系
9、金属逐级沉淀
工业流程性推断练习
1、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、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如图下：
（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＋□Cl－
（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（OH）2
MgCO3
CaCO3
开始沉
淀的pH
10.4
6.4
沉淀完全
的pH
12.4
8.0
开始溶
解的pH
10.5
Ksp
5.6×10－12
6.8×10－6
2.8×10－9
（5）工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________（选填序号）。
a．大理石粉b．石灰乳c．纯碱溶液d．烧碱溶液
（6）“滤液4”之后的操作依次为________、________、过滤、洗涤、干燥。
（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________。
【答案】
（1）增大反应物接触面积或增加反应时的接触面积，使反应更加充分
（2）
（3）FeO（OH）（或其他合理答案）
（4）8.0≤pH≤10.4（或其他合理答案）
（5）b或（b和d）或d
（6）蒸发浓缩、冷却结晶（或其他合理答案）
（7）
（或其他合理答案）
2．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
某工厂对制革工业污泥中Cr（III）的处理工艺如下：
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
（1）实验室用18.4mol·L―1的浓硫酸配制250mL4.8mol·L―1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和胶头滴管外，还需。
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有、
。
（写出两个措施）
（3）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72―，写出此反应的离子方程式：
。
（4）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+
Mg2+
Al3+
Cr3+
开始沉淀时的pH
2.7
——
——
——
沉淀完全时的pH
3.7
11.1
8
9（＞9溶解）
加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72―转化为CrO42―。
滤液Ⅱ中阳离子主要有；但溶液的pH不能超过8，其理由是。
（5）钠离子交换树脂的反应原理为：
Mn+＋nNaR→MRn＋nNa+，利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是。
（6）写出上述流程中用SO2进行还原的化学方程式。
【答案】
（1）250mL容量瓶（1分）、量筒（1分）
（2）升高反应温度、增大固体颗粒的表面
积、加快搅拌速度等（3点中答到2点即给2分）
（3）2Cr3++3H2O2+H2O＝Cr2O72—+8H+（2分）
（4）Na+、Mg2+、Ca2+（2分）
pH超过8会使部分Al（OH）3溶解生成AlO2－，最终影响Cr（III）回收与再利用（2分）
（5）Ca2+、Mg2+（2分）
（6）3SO2+2Na2CrO4+12H2O＝2CrOH（H2O）5SO4↓+Na2SO4+2NaOH（2分，
或3SO2+2CrO42－+12H2O＝2CrOH（H2O）5SO4↓+SO42－+
2OH－）
3．
（1）下列关于工业生产说法正确的是。
（填序号）
A．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳，后通氨气
B．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率
C．在氯碱工业，电解槽被离子交换膜隔成阴极室和阳极室
D．工业上采用电解熔融氯化铝的方法制取金属铝
E．石油裂化属于化学变化，主要目的是为了获得短链不饱和气态烃
（2）我国规定饮用水质量标准规定必须符合下表中要求：
pH
Ca2+、Mg2+总浓度
细菌总数
6.5～8.5
＜0.0045mol·L-1
＜100个·mL-1
以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图：
①原水中含Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-等，加入石灰生成Ca（OH）2，进而发生若干复分解反应，写出其中的离子方程式（只要求写出两个）：
；。
②FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂，它在水中最终生成沉淀；通入二氧化碳的目的是和。
③气体A的作用是，下列物质中可以作为气体A的代用品（填编号）。
a．ClO2b．浓氨水c．K2FeO4d．SO2e.漂白粉
【答案】（15分）
（1）BC（2分）
（2）①HCO3－+OH-=CO32－+H2O,Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓
Ca2++HCO3－+OH-=CaCO3↓+H2O（任选其二，其他合理写法也对，每空2分）
②胶状Fe（OH）3（2分）；除去Ca2+；调节pH（每空2分）
③杀菌消毒（1分）；ace（2分）
4．H2O2在工业、农业、医药上都有广泛的用途。
（1）H2O2是二元弱酸，写出第一步的电离方程式，第二步的电离平衡常数表达式Ka2＝。
（2）许多物质都可以做H2O2分解的催化剂。
一种观点认为：
在反应过程中催化剂先被H2O2氧化（或还原），后又被H2O2还原（或氧化）。
下列物质都可做H2O2分解的催化剂，在反应过程中先被氧化，后被还原的是。
①I－②Fe3＋③Cu2＋④Fe2＋
（3）用碱性氢氧燃料电池合成H2O2，具有效率高，无污染等特点。
电池总反应为：
H2+O2+OH－＝H2O+HO2－。
写出正极反应式：
。
（4）H2O2是一种环境友好的强氧化剂。
电镀废水（主要含Cu2＋、Ni2＋，还含少量Fe3＋、Fe2＋、Cr3＋等）制备硫酸镍的一种流程如下：
①第（ⅰ）步，加入H2O2反应的离子方程式。
②第（ⅱ）步，滤渣中的主要成分在医疗上的用途是。
③为测定NiSO4·nH2O的组成，进行如下实验：
称取2.627g样品，配制成250.00mL溶液。
准确量取配制的溶液25.00mL，用0.04000mol·L－1的EDTA（Na2H2Y）标准溶液滴定Ni2+（离子方程式为Ni2＋+H2Y2－＝NiY2－+2H＋），消耗EDTA标准溶液25.00mL。
则硫酸镍晶体的化学式为。
【答案】
（1）H2O2
H＋+HO2－（2分）
或
（3分）
（2）①④（2分）
（3）O2+H2O+2e－＝HO2－+OH－（3分）
（4）①2H＋+2Fe2＋+H2O2＝2Fe3＋+2H2O（3分）
②尿糖的检测（2分）
③NiSO4·6H2O（3分）
5．某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）制备纯净的CuSO4·5H2O。
工艺流程如下
（部分操作和条件略）：
I．取工业硫酸铜固体，用稀硫酸溶解，过滤。
II．向滤液中滴加H2O2溶液，稍加热。
III．向II的溶液中加入CuO粉末至pH＝4。
IV．加热煮沸，过滤，滤液用稀硫酸酸化至pH＝1。
V．蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得晶体。
已知部分阳离子生成氢氧化物的pH、Ksp（25℃）如下表：
物质
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Cu（OH）2
开始沉淀时pH
2.7
7.6
4.7
完全沉淀时pH
3.7
9.6
6.7
Ksp
4.0×10–38
8.0×10–16
2.2×10–20
（1）II中发生反应的离子方程式是。
（2）II中将Fe2+氧化为Fe3+的目的是。
（3）用K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾）验证II中Fe2+是否转化完全的现象是。
（4）III中发生反应的离子方程式是。
通过计算说明在此条件下的溶液中Fe3+是否沉淀完全________________________（提示：
当溶液中某离子浓度小于1.0×10–5mol/L时可认为该离子沉淀完全）。
（5）应用化学平衡移动原理解释IV中“滤液用稀硫酸酸化”的原因。
【答案】
（1）2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O（2分）
（2）在调节pH＝4时，只将Fe3+转化为沉淀除去，而不会使Cu2+转化为沉淀。
（表述合理即可得分）（2分）
（3）若有蓝色沉淀生成，说明Fe2+没有完全转化；若没有蓝色沉淀生成，说明Fe2+已经完全转化。
（只答出其中一种情况，表述正确得满分。
）（1分）
（4）Fe3++3H2O
Fe（OH）3+3H+CuO+2H+＝Cu2++H2O（或只书写第二个反应也可得分）
或2Fe3++3CuO+3H2O＝2Fe（OH）3+3Cu2+（2分）
c（Fe3+）＝
＝4.0×10–8mol·L–1＜1.0×10–5mol·L–1，故Fe3+沉淀完全（2分）
（5）用稀硫酸酸化至pH＝1，可以抑制Cu2+在加热过程中水解，以获得纯净的硫酸铜晶体。
（表述合理即可得分）（1分）
6（本题共12分）
硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。
从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下：
根据题意回答：
1．实验中需用0.8mol/L的硫酸800mL，若用98%的浓硫酸（ρ=1.84g/mL）来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为
A．10mLB．20mLC．50mLD．100mL
2．加入的NaClO可与Mn2+反应：
Mn2++ClO-+H2O→MnO2↓+2H+
+Cl-，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为。
3．滤渣的主要成份除含有Fe（OH）3、Al（OH）3外，还有。
4．在“除钙”前，需检验滤液中Fe3+是否被除尽，简述检验方法。
5．已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：
温度（℃）
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤。
“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，，便得到了MgSO4·7H2O。
6．实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO4·7H2O为172.2g，则MgSO4·7H2O的产率为。
【答案】（共12分）
1．C（2分）
2．2Fe2++ClO-+2H+→2Fe3++Cl-+H2O（2分）
3．MnO2，SiO2（2分，答出一个给1分，多答或答错不给分）
4．取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3+；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe3+。
（2分）
5．蒸发浓缩，趁热过滤（1分）过滤（或过滤洗涤）（1分）
6．70%（2分）
7．工业上常用含少量SiO2、Al2O3的铬铁矿（FeO
Cr2O3）冶炼铬，简要流程如下：
（1）完成下列化学方程式（在横线填写物质的化学式及系数）：
2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3
4Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2＋______________。
（2）操作①包括过滤与洗涤，在实验室中进行洗涤沉淀的操作__________________________________。
操作②可选用的装置（部分夹持装置略去）是________（填序号）
（3）写出能够完成操作③的相关反应的化学方程式：
_____________________。
（4）化学需氧量（COD）可度量水遭受有机物污染的程度。
在强酸并加热的条件下，用K2Cr2O7做强氧化剂处理水样，并测定消耗的K2Cr2O7的量，然后换算成相当于O2的含量称为化学需氧量（以mg/L计）。
化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量（COD）过程如下：
I.取amL水样置于锥形瓶，加入10．00mL0.2500mol/L的K2Cr2O7溶液；
II．……。
III．加指示剂，用cmol
的硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）
]滴定，终点时消耗bmL（此步骤的目的是用Fe2＋把多余的Cr2O72－转化为）Cr3＋。
①I中量取K2Cr2O7溶液的仪器是_____________；
②计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：
要除去1molCr2O72－需消耗___molFe2＋，1molCr2O72－相当于_______molO2。
【答案】
（1）7NaNO2（2分）
（2）向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作2～3次（2分）D（2分）
（3）2C2O3
4Cr＋3O2↑或2Al＋C2O3
2Cr＋Al2O3（2分，其它答案合理也给分）
（4）①酸式滴定管或移液管（1分）②61.5（每空1分，共2分）
8．环境中常见的重金属污染物有：
汞、铅、锰、铬、镉。
处理工业废水中含有的Cr2O72-和CrO42-，常用的方法为还原沉淀法，该法的工艺流程为CrO42-
Cr2O72-
Cr3＋
Cr（OH）3↓。
其中第①步存在平衡2CrO42-（黄色）＋2H＋
Cr2O72-（橙色）＋H2O。
（1）写出第①步反应的平衡常数表达式。
（2）关于第①步反应，下列说法正确的是。
A．通过测定溶液的pH可以判断反应是否已达到平衡状态
B．该反应为氧化还原反应
C．强酸性环境，溶液的颜色为橙色
（3）第②步中，还原0.1molCr2O72-，需要mol的FeSO4·7H2O。
（4）第③步除生成Cr（OH）3外，还可能生成的沉淀为。
（5）在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr（OH）3（s）
Cr3＋（aq）＋3OH－（aq），常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp＝10－32，当c（Cr3＋）降至10－5mol/L，认为c（Cr3＋）已经完全沉淀，现将第③步溶液的pH调至4，请通过计算说明Cr3＋是否沉淀完全（请写出计算过程）：
。
【答案】
（1）K＝
（2）AC
（3）0.6
（4）Fe（OH）3
（5）当pH调至4时，c（OH－）＝10－10mol/L，c（Cr3＋）＝10－32/c3（OH－）＝10－2mol/L＞10－5mol/L，因此Cr3＋没有沉淀完全
9．（12分）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。
工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
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
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是。
（2）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作。
若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为。
（3）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）2+离子，可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子。
该水解反应的离子方程式为。
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。
根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。
为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为。
A．氯水B．KSCN溶液C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液
【答案】
（1）Al3+加快反应速率
（2）氧化剂2mol
（3）2Fe（OH）2+＋2H2O
Fe2（OH）42+＋2H+
（4）D
10．工业上用铝土矿（成分为氧化铝、氧化铁）制取铝的流程如下：
请回答下列问题。
（1）操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ都用到的玻璃仪器有________________________________。
（2）写出由溶液B生成Al（OH）3的离子方程式：
_________________________________________________________。
（3）工艺流程中涉及氧化还原反应的化学方程式为______________________________________________________________________。
（4）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________（填化学式）。
用此法制取铝的副产品是________（填化学式）。
【答案】
（1）烧杯、漏斗、玻璃棒
（2）2AlO2-＋CO2＋3H2O=2Al（OH）3↓＋CO32-
（3）2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
（4）CaO和CO2 Fe2O3和O2
11．工业上生产硫酸的流程图如下：
请回答下列问题：
（1）早期生产硫酸以黄铁矿为原料，但现在工厂生产硫酸以硫黄为原料，理由是。
（2）在气体进入催化反应室前需净化的原因是。
（3）在催化反应室中通常使用常压，在此条件下SO2的转化率为90%。
但是部分发达国家采取高压条件下制取SO3，采取加压措施的目的除了加快反应速率外，还可以，从而提高生产效率。
（4）工业生产中常用氨－酸法进行尾气脱硫，以达到消除污染，废物利用的目的。
用化学方程式表示其反应原理：
。
（5）除硫酸工业外，还有许多工业生产。
下列相关的工业生产流程中正确的是。
【答案】
（1）以黄铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高
（2）防止催化剂中毒（3）使平衡向正方向移动；有利于提高SO2的转化率（4）SO2＋NH3＋H2O＝NH4HSO3；NH4HSO3＋H2SO4＝（NH4）2SO4＋2H2O＋2SO2↑或SO2＋2NH3＋H2O＝（NH4）2SO3；（NH4）2SO3＋H2SO4＝（NH4）2SO4＋H2O＋SO2↑（5）AD
12．分子筛具有吸附能力强，热稳定性高等优良性能，使得分子筛获得广泛应用，某种型号分子筛的工业生产流程可表示如下：
在滴加氨水调节pH=9的过程中，若pH控制不当，会有Al（OH）3生成，假设生产过程中铝元素、硅元素均没有损失，钠原子利用率为10%。
（1）分子筛的直径为4A（1A=10－10m）称为4A型分子筛，当Na+被Ca2+取代时就制得5A型分子筛，当Na+被K+取代时就制得6A型分子筛。
要高效分离正丁烷（分子直径为4．65A）和异丁烷（分子直径为5．6A）应该选用_______型分子筛。
（2）Al2（SO4）3溶液与Na2SiO3溶液反应生成胶体的离子方程式为________________________
（3）该生产流程中所得滤液里含有的离子除H+、OH－外，主要还有等离子。
检验其中金属阳离子的操作方法是；
（4）加NH3•H2O调节pH后，加热到90℃并趁热过滤的原因可能是。
（5）该生产流程中所得分子筛的化学式为。
（用氧化物形式表示）
【答案】
（1）5A
（2）2Al3++3SiO32-+6H2O=2Al（OH）3+3H2SiO3
（3）Na+,NH4+,SO42-;将铂丝（或铁丝）在酒精灯上加热至无色，蘸取待测溶液放在酒精灯外焰上灼烧，若火焰呈黄色，则待测液中含有Na+;
（4）加热能促使胶体凝聚，趁热过滤可防止其它杂质晶体析出。
（5）Na2O·Al2O3·10SiO2·6H2O
13．工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式A．，B.
（2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：
取样、、沉淀、、、冷却结晶、、烘干
（3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是．碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是
（4）碳酸化后过滤、滤液D最主要的成分是（填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是
（5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨．加石灰水后所发生的反应的离子方式程为，滤液D加石灰水前先要加热，原因是
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠．如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为（注明你的表达式中所用的有关符号的含义）
【答案】
（1）Ca（OH）2或CaONa2CO3
（2）溶解过滤蒸发过滤
（3）有晶体析出（或出现浑浊）碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大
（4）NH4Cl取样，加硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生，证明该阴离子是氯离子
（5）NH4+＋OH－=NH3↑＋H2O防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀
（6）w（NaHCO3）＝
（设加热前质量为m1，加热后m2）
14．高锰酸钾是一种重要的化工产品。
如图是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
（1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，其消毒机理与（填字母）相似。
A．75%酒精B．O3C．二氧化硫D．漂白粉
（2）写出上述流程中反应2的化学方程式:
__
（3）上述流程中可以循环使用的物质有CO2、和。
（填化学式）
（4）若不考虑制备过程中的损失和整套装置的物质循环，则1molMnO2可制得___gKMnO4。
【答案】
（1）BD（2分）
（2）2CO2＋3K2MnO4=2KMnO4＋2K2CO3＋MnO2↓（2分）
（3）MnO2；KOH（各1分）
（4）105.33（2分）
15．海水是宝贵的自然资源．利用海水水可以得到一系列产品．也可以进行废气处理。
（1）利用氯碱工业产品处理含SO2的烟气的流程如下：
①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是.
②上述流程中循环利用的物质是。
（2）利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧排放的SO2造成的一系列环境问题。
其工艺流程如图所示：
天然海水吸收含硫的烟气后．需要用氧气进行氧化处理．其反应原理的化学方程式是；氧化后的海水需要加入氢氧化钠．与之混合后才能排放．该操作的主要目的是。
（3）从海水中捉纯粗盐后的母液中含有K+、
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