高考化学工业流程.docx
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高考化学工业流程
化学工艺流程题3
1．（16分）铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的过程如下图所示。
已知：
①NaFeO2遇水强烈水解。
②2CrO42－+2H+
Cr2O72－+H2O
请回答：
（1）K2Cr2O7中Cr元素的化合价是。
（2）煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反应的化学方程式是
。
（3）滤渣1为红褐色的固体，滤渣1的成分是（填名称）______________，滤液1的成分除Na2CrO4、NaOH外，还含有（填化学式）。
（4）利用滤渣2，可制得两种氧化物，其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属，该电解反应的化学方程式是。
（5）写出由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是。
（6）向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：
加热浓缩、、过滤、洗涤、干燥。
2、（10分）菱锰矿的主要成分是碳酸锰，还含有Fe2O3、FeO、CaO、MgO等成分。
某化工厂用废盐酸（质量分数约为20%）与菱锰矿制备MnCl2.4H2O（106℃时失去一分子结晶水，198℃时失去全部结晶水），部分工艺流程如下：
氢氧化铁
脉石弃渣
（1）盐酸与菱锰矿中碳酸锰反应的化学方程式为
（2）酸浸取时，浸出时间对浸出率的影响如右图所示，工业
采用的浸取时间是60min，其可能的原因
是。
（3）图中“净化剂X”可能是。
（4）加入MnSO4后控制实验条件析出某种杂质离子的盐Y,
盐Y的主要成分是。
（5）浓缩结晶时，必须一出现晶膜就立刻停止加热，其原因是。
3.聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2（OH）nCl6-n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制碱式氯化铝。
其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：
Al2O3（25%~34%）、SiO2（40%~50%）、Fe2O3（0.5%~3.0%）以及少量杂质和水分。
已知氧化铝有多种结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。
制备碱式氯化铝的实验流程如下：
根据流程图回答下列问题：
（1）“煅烧”的目的是__________________________________________________________。
（2）配制质量分数15％的盐酸需要200mL30%的浓盐酸（密度约为1.15g/cm3）和_______g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、____________________。
（3）“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________
_____________________________________________________________________________
（4）加少量铝粉的主要作用是___________________________________________________。
（5）“调节溶液pH在4.2~4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是
___________________；“蒸发浓缩”需保持温度在90~1000C，控制温度的实验方法是
____________________________________。
4.废旧锂离子电池的正极材料（主要含有
及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：
（1）在上述溶解过程中，
被氧化成
，
在溶解过程中反应的化学方程式为：
，氧化剂是______________。
（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是____________________________________。
废渣的主要成分是___________________________________。
（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为
_________________________________、_____________________________________。
（4）本工艺可回收的副产品是____________________________________。
5.CoCl2·6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。
下列是以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）为原料制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程：
已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：
Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑
②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110~120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
③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
Co（OH）2
Al（OH）3
开始沉淀
2.7
7.5
7.6
3.8
完全沉淀
3.2
9.7
9.2
5.2
请回答下列问题：
（1）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是。
（2）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是、和过滤。
（3）制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是：
。
（4）为测定产品中CoCl2·6H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。
通过计算发现产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100％，其原因可能是：
。
（5）在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的CoCl2·6H2O，方法是：
。
（6）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为：
。
原工艺较新工艺也有优点，其主要优点是。
6、（13分）工业上生产高氯酸时，还同时生产了一种常见的重要含氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠（NaClO2），其工艺流程如下：
已知：
1．NaHSO4溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。
2．高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点90℃。
请回答下列问题
（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为，冷却的目的是，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是。
（2）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为。
（3）通入反应器Ⅱ中的SO2用另一物质H2O2代替同样能生成NaClO2，请简要说明双氧水在反应中能代替SO2的原因是
（4）Ca（ClO）2、ClO2、NaClO、NaClO2等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂是因为它们都具有请写出工业上用氯气和NaOH溶液生产另一种消毒剂NaClO的离子方程式
7．（16分）钛合金是航天航空工业的重要材料。
由钛铁矿（主要成分是TiO2和Fe的氧化物）制备TiO2等产品的一种工艺流程示意如下：
已知：
①TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中
②TiCl4的熔点－25.0℃，沸点136.4℃；SiCl4的熔点－68.8℃，沸点57.6℃
回答下列问题：
（1）写出钛铁矿酸浸时，主要成分TiO2反应的离子方程式
加入铁屑的作用是。
（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有。
（3）向“富含TiO2＋溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2·nH2O，请用恰当的原理和化学用语解释其原因，废液中溶质的主要成分是（填化学式）。
（4）用金红石（主要含TiO2）为原料，采用亨特（Hunter）法生产钛的流程如下：
写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式，制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质，可采用方法除去。
（5）TiO2直接电解法生产金属钛是一种较先进的方法，电解
质为某种可以传导O2-离子的熔融盐，原理如右图所示，则其
阴极电极反应为：
，电解过程中阳极电极上会有气体生成，该气体可能含有。
8、（16分）工业上利用硫酸渣（含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红（Fe2O3）和回收（NH4）2SO4，具体生产流程如下：
注：
铵黄铁矾化学式为（NH4）2Fe6（SO4）4（OH）12
（1）在废渣溶解操作时，应选用__________溶解（填字母）。
A、氨水B、氢氧化钠C、盐酸D、硫酸
（2）物质A是一种氧化剂，工业上最好选用（供选择使用的有：
空气、Cl2、MnO2），其理由是。
（3）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是：
。
（4）“结晶”生成铵黄铁矾的反应化学方程式为_________________________________。
（5）简述检验“滤液”中含有NH4＋的实验方法：
。
9.（16分）高纯碳酸锰广泛应用于电子工业，是制造高性能磁性材料的主要原料。
新工艺采用工业冶铜后的废气SO2进行湿法浸取软锰矿（主要含MnO2，同时含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3）来制备。
（已知亚硫酸酸性强于碳酸）
①将过量的SO2气体通入软锰矿浆中进行“浸锰”操作，并控制温度加热反应；
②向浸锰结束后的滤液中加入MnO2、同时通入空气，再用Na2CO3溶液调节pH为3.7后过滤分离；
③调节滤液pH值为6.5～7.2，然后加入NH4HCO3，有浅红色的沉淀生成，过滤洗涤干燥后就可以得到高纯碳酸锰。
工业流程图如下：
已知生成氢氧化物的pH如下表：
物质
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Mn（OH）2
开始沉淀pH
2.7
7.6
8.3
完全沉淀pH
3.7
9.6
9.8
请根据题中有关信息回答问题：
（1）“浸锰”后所得混合液中主要存在的金属阳离子有 。
（2）由图可知，副反应MnSO4+SO2
MnS2O6的△H 0（填＞、＜或＝），为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是 。
（3）步骤②中加入MnO2和通入空气的作用 。
（4）③中控制温度为60~70℃，温度不宜太高的原因是 。
（5）与传统的电解法制MnCO3工艺相比较，新工艺的优点是
（写两点）。
10、明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。
具体实验步骤如下图所示：
根据上述图示，完成下列填空：
（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。
配制500mL稀氨水（每升含有39。
20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）__________mL，用规格为_______mL量筒量取。
（2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K＋、SO42－外，还有大量的NH4＋。
检验NH4＋的方法是_______________________________________________________。
（3）写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。
（4）滤液I的成分是水和______________。
（5）为测定混合肥料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。
②___________、__________、_________（依次填写实验操作名称）。
③冷却、称重。
（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：
______mol（用含有m、n的代数式表示）。
11、二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。
工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16。
27%）、Fe（5。
86%）、Al（3。
42%）、Zn（2。
68%）和Cu（0。
86%）等元素的化合物。
部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：
沉淀物
Al（OH）3
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Mn（OH）2
Cu（OH）2
Zn（OH）2
CuS
ZnS
MnS
FeS
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
8.。
0
≥–0.42
≥2.5
≥7
≥7
（1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。
（2）滤渣A的主要成分是 。
（3）加入MnS的目的是除去 杂质。
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为 。
（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 （写两种）。
12、将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。
以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液。
检验滤液中含有CO32－的方法是：
。
（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：
温度（℃）
0
20
60
K2SO4溶解的量（g）
7。
4
11。
1
18。
2
60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是
a熔点较低（29℃熔化）b能导电c能制冷d无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：
。
13、以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜（CuSO4·5H2O）。
制取硫酸铜晶体的过程如下图所示。
回答下列问题：
（1）配平在滤液（Ⅲ）中发生反应化学主程式：
____NOx+____H2O+____O2
____HNO3。
（2）写出制取硫酸铜的总反应方程式_________________________________。
（3）在上述生产过程中，被循环使用的物质是_______________________________。
（4）请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。
将它们的编号填入方框。
14、工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。
以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
①KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。
其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。
a.84消毒液（NaClO溶液）b.双氧水c.苯酚d.75%酒精
②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____（填代号）。
a.浓硝酸b.硝酸银c.氯水d.烧碱
③上述流程中可以循环使用的物质有、（写化学式）。
④若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molMnO2可制得molKMnO4。
⑤该生产中需要纯净的CO2气体。
若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号）。
a.石灰石b.稀HClc.稀H2SO4d.纯碱
所需气体发生装置是_____________（选填代号）。
⑥操作Ⅰ的名称是；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在（填性质）上的差异，采用（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。
15、重铬酸钾（K2Cr2O7）是工业生产和实验室的重要氧化剂。
实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠（Na2CrO4），涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3
12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O，然后将铬酸钠转化为K2Cr2O7。
其主要工艺如下：
试回答下列问题：
（1）在反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：
。
（2）NaFeO2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：
。
（3）操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明：
。
（4）操作④中，酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－,写出平衡转化的离子方程式：
。
（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL2mol/LH2SO4溶液和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）。
①判断达到滴定终点的依据是：
；
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为（设K2Cr2O7的摩尔质量为294g·mol-1，整个过程中其它杂质不参与反应）。
16、工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：
请回答下列问题：
（1）沉淀C的化学式为________，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作________。
（2）电解熔融的氧化铝时，加入冰晶石的作用是________________。
（3）操作I、操作II、操作III都是________________（填操作名称），实验室要洗涤Al（OH）3沉淀应该在________________装置中进行。
（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）。
（5）写出Na2CO3溶液与CaO反应离子方程式：
__________________________________。
（6）若铝土矿中还含有二氧化硅，此生产过程中得到的氧化铝将混有杂质：
________（填化学式）。
17．现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体（CuCl2·2H2O），为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按下图所示步骤进行提纯：
已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性，要将溶液中的Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为6.4、6.4、3.7。
请回答下列问题：
（1）本实验最适合的氧化剂X是__________
A．K2Cr2O7B．NaClOC．H2O2D．KMnO4
（2）物质Y不可以是___________
A．CuOB．CuCl2C．Cu（OH）2D．CuCO3
（3）除去Fe3＋的有关离子方程式是（物质Y在
（2）中选择合适的选项）：
________________________________________________________________
（4）加入氧化剂的目的是____________________________________________________。
（5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O？
__________（填“能”或“不能”）。
如不能，应如何操作？
（如能，此空不填）________________________________________________。
18．（10分）工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42－等杂质，提纯工艺线路如下：
Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：
Na2CO3·10H2ONa2CO3·7H2ONa2CO3·H2O
3236t（℃）
Ⅱ、有关物质的溶度积如下：
物质
CaCO3
MgCO3
Ca（OH）2
Mg（OH）2
Fe（OH）3
Ksp
4.96×10—9
6.82×10—6
4.68×10—6
5.61×10—12
2.64×10—39
回答下列问题：
（1）加入NaOH溶液时，首先生成的沉淀是（填化学式）；生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为。
（2）“趁热过滤”时的温度应控制在。
（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。
请你分析实际工业生产中是否可行，并说明理由。
（4）已知：
Na2CO3·10H2O（s）＝Na2CO3（s）＋10H2O（l）△H=+92.36kJ·mol—1
Na2CO3·10H2O（s）＝Na2CO3·H2O（s）＋9H2O（g）△H=+473.63kJ·mol—1
又知：
H2O（l）＝H2O（g）△H=+44kJ·mol—1
写出Na2CO3·H2O脱水生成气态水的热化学方程式。
19、重铬酸钠（Na2Cr2O7·2H2O）俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。
我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：
①中涉及的主要反应有：
主反应：
4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2
8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2
副反应：
SiO2＋Na2CO3
Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3
2NaAlO2＋CO2↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
沉淀物
Al（OH）3
Fe（OH）3
Mg（OH）2
Cr（OH）3
完全沉淀时溶液pH
4。
7
3。
7
11。
2
5。
6
试回答下列问题：
⑴“①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是。
两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是。
⑵“③”中调节pH至4.7，目的是。
⑶“⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42－转化为Cr2O72－，请写出该平衡转化的离子方程式：
。
⑷“⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是。
1、（16分）
（1）+6（2分）
（2）4FeO·Cr2O3+7O2+20NaOH
8Na2CrO4+4NaFeO2+10H2O
（共3分，物质正确1分，反应条件“高温或煅烧”1分，配平1分）
（3）氢氧化铁（2分）；NaAlO2、Na2SiO3（共2分，每种物质各1分）
（3）2Al2O3（熔融）
4Al+3O2↑（3分，物质正确1分，反应条件1分，配平1分）
（4）加稀硫酸酸化（2分）
（5）冷却结晶（2分）
2、
（1）MnCO3+2HCl=MnC
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