化工工艺流程题.docx

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化工工艺流程题

化工工艺流程题

1．（2009山东高考）孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3,还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：

（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+：

从下列所给试剂中选择：

实验步骤中试剂①为　　　　（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为　　　　（填代号）。

a.KMnO4　　　　　b.（NH4）2S　　　c.H2O2　　　　d.KSCN

（2）由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发，　　　　。

过滤等操作。

除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是　　　　。

（3）制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中选通入（或先加入）　　　　（填化学式）。

若实验过程中有氨气逸出、应选用下列　　　　装置回收（填代号）。

（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应　　，直到　　　　。

用KMnO4标准溶液滴定时应选用　　　　滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

2．（2010浙江高考）一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）的化学式为[Cu（NH3）4]SO4·H2O是一种重要的染料及农药中间体。

某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：

相关信息如下：

①[Cu（NH3）4]SO4·H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程：

[Cu（NH3）4]SO4·H2O＝[Cu（NH3）4]2++SO42－+H2O

[Cu（NH3）4]2+

Cu2++4NH3

②（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。

③[Cu（NH3）4]SO4·H2O在乙醇·水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如下：

请根据以下信息回答下列问题：

（1）方案1的实验步骤为：

a.加热蒸发　　　　b.冷却结晶　　　　　c.抽滤　　　　　d.洗涤　　　　　　e.干燥

①步骤C的抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是　　　　　　　　　　　；抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先　　　　　　　　　　　，然后　　　　　　　　　　　。

②该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体事往往含有　　　　　　　　　　　杂质，产生该杂质的原因是　　　　　　　　　　　。

（2）方案2的实验步骤为：

a.向溶液C加入适量　　　　　　　　　　　，b.　　　　　　　　　　　，c.洗涤，d.干燥。

①请在上述空格内填写合适的试剂或操作名称。

②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是　　　　　　　　　　　。

A.乙醇　　　　　B.蒸馏水　　　　　C.乙醇和水的混合液　　　　D.饱和硫酸钠溶液

③步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是　　　　　　　　　　　。

3．（2010江苏高考）以水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

（1）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成，已知常温下Mg（OH）2的Ksp＝1.8×10－11，若溶液中c（OH－）＝3.0×10－6mol/L，则溶液中c（Mg2+）=　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为　　　　　　。

　（3）高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。

取碱式碳酸镁4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

　（4）若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数　　　　　　　　　（填“升高”、“降低”或“不变”）。

4．（2011上海高考）CuSO4·5H2O是铜的重要化合物，有着广泛的应用。

以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。

根据题意完成下列填空：

（1）向含铜粉的稀硫酸中滴加浓硝酸，在铜粉溶解时可以观察到的实验现象：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）如果铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净，则制得的CuSO4·5H2O中可能存在的杂质是　　　　　　　　　　　　，除去这种杂质的实验操作称为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）已知：

CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4

　称取0.1000g提纯后的CuSO4·5H2O试样于锥形瓶中，加入0.1000mol/L氢氧化钠溶液28.00mL，反应完全后，过量的氢氧化钠用0.1000mol/L盐酸滴定至终点，耗用盐酸20.16mL，则0.1000g该试样中含CuSO4·5H2O　　　　　　　　g。

（4）上述滴定中，滴定管在注入盐酸之前，先用蒸馏水洗净，再用　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

在滴定中，准确读数应该是滴定管上蓝线　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　所对应的刻度。

（5）如果采用重量法测定CuSO4·5H2O的含量，完成下列步骤：

　①　　　　　　　　　　　　　　②加水溶解③加氯化钡溶液，沉淀④过滤（其余步骤省略）

　在过滤前，需要检验是否沉淀完全，其操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（6）如果1.040g提纯后的试样中含CuSO4·5H2O的准确值为1.015g，而实验测定结果是l.000g测定的相对误差为　　　　　　　　　　　　　。

5．（2011海南高考）硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤如下：

步骤1　将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。

步骤2　向处理过的铁屑中加入过量的3mol·L-1H2SO4溶液，在60℃左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。

步骤3　向所得FeSO4溶液中加入饱和（NH4）2SO4溶液，经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。

请回答下列问题：

（1）在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有__________（填仪器编号）

　　①铁架台　　　　②燃烧匙　　③锥形瓶④广口瓶⑤研体　⑥玻璃棒　⑦　酒精灯

（2）在步骤2中所加的硫酸必须过量，其原因是_______；

（3）在步骤3中，“一系列操作”依次为______、_______和过滤；

（4）本实验制的的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe杂质。

检验Fe3常用的试剂是______，可以观察到得现象是________。

6．（2011安徽高考）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。

某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO2和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的　　　　　　　（写化学式）转化为可溶性物质。

（2）第②步反应的离子方程式　　　　　+　　ClO3+　　　　＝　　Mn2O3↓+　　　　。

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、　　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　　，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有　　　　　　　（写化学式）。

（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况下载），则在第②步反应中至少需要　　　　　　　molNaClO3

7．（2011福建高考）四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。

该过程中有如下反应发生。

　　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

　　2TiO2＋（无色）＋Fe＋4H＋===2Ti3＋（紫色）＋Fe2＋＋2H2O

　　Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋（无色）＋Fe2＋＋2H＋

加入铁屑的作用是____________。

（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在_____________范围。

（3）若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe（OH）3杂质，还可制得钛白粉。

已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝2.79×10-39，该温度下反应Fe（OH）3＋3H＋

Fe3＋＋H2O的平衡常数K=_____________。

（4）已知：

TiO2（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（l）＋O2（g）　　　△H=+140KJ·mol-1

　　　C（s）＋O2（g）===2CO（g）　　　　△H=—221KJ·mol-1

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：

_____________。

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。

依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_____________（只要求写出一项）。

（6）依据右表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用_____________方法。

TiCl4

SiCl4

熔点/℃

－25.0

－68.8

沸点/℃

136.4

57.6

8．（2011江苏高考）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g），该反应的平衡常数表达式为K=　　　　　　　　；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为　　　　　　

（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是　　　　　　、　　　　　　　。

（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为　　　　　　　；该过程产生的为其可用碱溶液吸收，为其中污染空气的气体为　　　　　　　（写化学）。

9．（2010山东高考）聚合硫酸铁又称聚铁，化学式[Fe2（OH）n（SO4）3－0.5n]n，广泛用于污水处理。

实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁和绿矾（FeSO4·7H2O），过程如下：

（1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是

（2）实验室制备，收集干燥的SO2，所需仪器如下。

装置A产生SO2，按气流方向链接各仪器口，顺序为ａ→　→　→　→　→f。

装置D的作用是　　　　　　　　　　　　，装置Ｅ中NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　。

（3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量　　　　，充分反应后，经　　　　操作得当溶液Y，再经浓缩，结晶等步骤得到绿矾。

（4）溶液Z的影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为　　　　。

若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏　　　　　。

10．（2010广东高考）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。

以β－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：

已知：

Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．

（1）步骤Ⅰ前，β－锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________．

（2）步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42－,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入_____________（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的PH到6.0~6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

（3）步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有______________．

（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为________________．

（5）从母液中可回收的主要物质是_____________．

11．（2010上海高考）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程式为：

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）

12．（2010江苏高考）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba（FeO2）2等。

某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba（NO3）2，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液中pH=1，、Ba（FeO2）2与HNO3的反应化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）该厂结合本厂实际，选用的X为　　　　　　　　　　　　（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中　　　　　（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。

（4）上述流程中洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

13．（2010江苏高考）正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。

但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。

（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过（NH4）2Fe（SO4）2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。

①共沉淀反应投料时，不将（NH4）2Fe（SO4）2和LiOH溶液直接混合的原因是　　　　　。

②共沉淀反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。

③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

①在上述溶解过程中，S2O32－被氧化成SO42－，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。

②Co（OH）2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。

已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为　　　　　　　。

（填化学式）；

在350~400℃范围内，剩余固体的成分为　　　　　　。

（填化学式）。

14．（2010安徽高考）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。

某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉行涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：

⑴第②步反应得到的沉淀X的化学式为　　　　　　　。

⑵第③步反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

⑶第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有　　　　　　　　　。

若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：

　　　　　　　　　　　　　　　_。

⑷若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g,第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3，则至少有　　　　　gNa2CO3参加了反应。

15．（2010福建高考）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________。

16．（2010四川高考）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。

用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：

请回答下列问题：

（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。

水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。

请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、

　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　（填化学式），减少废物排放。

（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3），其方法是：

将556akgA（摩尔质量为278g/mol）溶于水中，加入过量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体，再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完全后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料，若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　kg。

17．（2009福建高考）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取两种工艺品的流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为_________.

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO32-的离子方程式为________.

（3）验证滤液B含Fe3+，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成份是________（填化学式），写出该溶液的一种用途________

（5）已知298K时，Mg（OH）2的容度积常数Ksp=5.6×10-12,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得pH=13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2+）=_______.

18．（2009广东高考）某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

PH

3.2

5.2

12.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有　　　　　　　　　（要求写出两条）。

（2）滤渣I的主要成分有　　　　　　。

（3）从滤渣Ⅱ中可回收利用的主要物质有　　　　　　。

（4）Mg（ClO3）2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：

MgCl2+2NaClO3===Mg（ClO3）2+2NaCl

已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示：

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2。

简述可制备Mg（ClO3）2的原因：

　　　　　　　　。

②按①中条件进行制备实验。

在冷却降温析出Mg（ClO3）2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：

　　　　　　　　　　　。

除去产品中该杂质的方法是：

　　　　　　　　　　　　。

19．（2009上海高考）实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙．大理石的主要杂质是氧化铁．以下是提纯大理石的实验步骤:

（1）溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）操作Ⅱ的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　，溶液A（溶质是共价化合物）是　　　　　　　　　　　　　　。

（3）写出检验滤液中是否含铁离子的方法：

（4）写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式：

　　　写出滤液B的一种用途：

（5）CaO2中一般含CaO。

试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。

　　　试剂：

氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞仪器：

电子天平、锥形瓶、滴定管

　　　实验步骤：

　　　①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；②加入　　　　　　　　　　　　　　　　；③加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。

（6）若理论上滴定时耗用标准溶液20．00mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴（1mL溶液为25滴），则相对误差为