高三化学工业流程汇总.docx

高三化学工业流程汇总.docx

《高三化学工业流程汇总.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学工业流程汇总.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高三化学工业流程汇总

工业流程题

1（15分）绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。

下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下表：

25℃时

pH值

饱和H2S溶液

3.9

SnS沉淀完全

1.6

FeS开始沉淀

3.0

FeS沉淀完全

5.5

（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+，最好选用的试剂为。

A．KSCN溶液B．NaOH溶液C．KMnO4溶液D．苯酚溶液

（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是。

（3）操作IV的顺序依次为、冷却结晶、。

（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：

①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②。

（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：

a.称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。

①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为（填仪器名称）。

②判断此滴定实验达到终点的方法是。

③计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为。

2.（14分）辉铜矿主要成分Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。

研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。

主要工艺流程如下：

已知：

①MnO2有较强的氧化性，能将Cu+氧化成Cu2+

②[Cu（NH3）4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3

③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围（开始沉淀和完全沉淀的pH）：

Fe3+：

1.5～3.2Mn2+：

8.3～9.8Cu2+：

4.4～6.4

（1）实验室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要_______________________________。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有___________________（任写一点）。

（3）酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。

写出该反应的化学方程式

__________________________________________________________________。

（4）调节浸出液pH=4的作用是__________________________________________。

（5）本工艺中可循环使用的物质是（写化学式）____________________________。

（6）获得的MnSO4·H2O晶体后常用酒精洗涤，主要目的是_____________________。

（7）用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%

（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有__________________（任写一种）。

3.（13分）硫酸亚锡（SnSO4）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。

某研究小

组设计SnSO4制备路线如下：

查阅资料：

Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式，Sn2+易被氧化。

Ⅱ．SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡

回答下列问题：

（1）锡原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，锡元素在周期表中的位置是。

（2）操作Ⅰ是。

（3）SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因。

（4）加入Sn粉的作用有两个：

①调节溶液pH②。

（5）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子反应方程式是。

（6）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是。

（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：

①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：

Sn+2HCl===SnCl2+H2↑；

②加入过量的FeCl3；

③用已知浓度的K2Cr2O7滴定生成的Fe2+，发生的反应为：

6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl===6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O

取1.226g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100mol/LK2Cr2O7溶液32.0ml。

锡粉中锡的

质量分数是。

4．（12分）钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。

利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：

已知：

FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：

FeTiO3＋4H+＋4Cl-＝Fe2+＋TiOCl42-＋2H2O

（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是。

（2）滤渣A的成分是。

（3）滤液B中TiOCl42-转化生成TiO2的离子方程式是。

（4）反应②中固体TiO2转化成（NH4）2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。

反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是。

（5）反应③的化学方程式是。

（6）由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是。

充电

放电

（7）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：

Li4Ti5O12＋3LiFePO4

Li7Ti5O12＋3FePO4

该电池充电时阳极反应式是。

5．（共14分）

一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。

从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为。

（2）过程II中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。

则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）。

在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因_______________。

（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al（OH）3，碳酸钠溶液在产生Al（OH）3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式____________________。

（4）碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。

（5）在Na2CO3溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______（填序号）。

Ac（Na+）=2c（CO32-）

Bc（Na+）>c（CO32-）>c（HCO3-）

Cc（OH-）>c（HCO3-）>c（H+）

Dc（OH-）-c（H+）==c（HCO3-）+2c（H2CO3）

（6）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。

CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。

下图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是______。

11）AD（2分）

（2）除去溶液中的Sn2+离子，并防止Fe2＋被氧化（2分）；

防止Fe2＋离子生成沉淀（2分）

（3）蒸发浓缩（1分）；过滤洗涤（1分）

（4）降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗（2分）

（5）①酸式滴定管（1分）

②滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。

（2分）

③0.975（2分）

2.（14分）

（1）D（2分）

（2）①防止过氧化钠与空气中的二氧化碳和水蒸汽反应，（2分）;Na2O（2分）

电解

②13（2分）③NaCl+H2O===NaClO+H2↑（2分）

（3）①9.5≦PH<10.0（2分）②O2+2H2O+4e—=4OH—（2分）

3.（14分）

（1）250mL容量瓶（1分）、胶头滴管（1分）

（2）粉碎矿石或适当升高温度或搅拌（答案合理均给分）

（3）Cu2S+2MnO2+4H2SO4=2CuSO4+2MnSO4+S↓+4H2O

（4）使Fe3+完全生成Fe（OH）3沉淀（5）NH3

（6）减少MnSO4·H2O晶体的损失

（7）混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水

4.（13分）

（1）五周期ⅣA族（1分）

（2）加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（2分）

（3）SnCl2+H2O

Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解（2分）

（4）防止Sn2+被氧化（2分）

（5）Sn2++CO32-===SnO↓+CO2↑（2分）

（6）Sn2++H2O2+2H+===Sn4++2H2O（2分）

（7）93.1%

5．（12分，每空2分）

（1）+2

（2）SiO2

（3）TiOCl42-＋H2O===TiO2↓＋2H+＋4Cl-

（4）温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解

（5）（NH4）2Ti5O15＋2LiOH＝Li2Ti5O15↓＋2NH3·H2O（或2NH3＋2H2O）

（6）20/9（1分）（7）LiFePO4–e-＝FePO4＋Li+（1分）

15．（共14分）

（1）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

（2）4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O

Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境。

（合理即可）

（3）2Al3++3CO32-+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑

（4）调整pH，提供CO32-，使Co2+沉淀为CoCO3

（5）BCD（有错不得分，答对2个得1分，全对得2分）

（6）CoCl2•2H2O

1．铁是人体必须的微量元素，绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。

（1）某同学以市售铁屑（含少量氧化铜、氧化铁等杂质）为原料制备纯净绿矾晶体。

实验步骤设计为：

①取一定量的铁屑于烧杯，加入过量稀硫酸溶解。

若该操作需用90mL1mol/Ｌ的硫酸溶液，则配制时用到的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还有两种仪器分别是。

②再向上述溶液中加入过量的铁粉，让其充分反应，然后过滤，再从滤液中通过操作a得到晶体，再用少量冰水洗涤获得纯净的绿矾晶体。

操作a的操作顺序依次为：

、冷却结晶、。

得到的绿矾晶体再用少量冰水洗涤的目的是：

除去晶体表面附着的硫酸等杂质；。

（2）制得的绿矾晶体由于保存不妥，容易被氧化。

某同学想了解其是否被氧化。

请你设计实验证明绿矾晶体部分被氧化。

（要求写出实验的步骤、现象、结论）。

（3）下图是某同学利用手持技术，获得8.34gFeS04·7H20样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示。

①试确定78℃时固体物质M的化学式：

。

②取适量380℃时所得的样品P，隔绝空气

加热至650℃，得到一种红棕色的物质Q，

同时有两种无色气体生成且两种气体的组

成元素相同，摩尔质量相差16，写出该反

应的化学方程式。

③该同学用下图所示装置设计实验，验证②中生成的气态物质。

I.按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：

c→

II.试剂X的名称是。

2．硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化，是分析化学中重要的试剂，常用于代替硫酸亚铁。

硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解。

回答下列问题：

（1）硫酸亚铁铵隔绝空气加热完全分解，发生了氧化还原反应，固体产物可能有FeO和Fe2O3，气体产物可能有NH3、SO3、H2O、N2和　　　　　　　　　　。

（2）为检验分解产物的成份，设计如下实验装置进行实验，加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。

①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是　　　　　　　　　　　。

②为验证A中残留物是否含有FeO，需要选用的试剂有　　　　　　　　　　　　　　　　。

　　A．KSCN溶液　　　B．浓盐酸　　　C．KMnO4溶液　　　D．稀硫酸

③装置B中BaCl2溶液的作用是为了检验分解产物中是否有　　　　　　　　　气体生成，若含有该气体，观察到的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

④若A中分解产物有N2，固体残留物只有Fe2O3，Fe2O3的物质的量为amol，C中沉淀物质的量为bmol，则a　　　　　　b（填“大于”、“小于”或“等于”）

⑤现欲将B中溶液准确稀释至100.00mL，应将锥形瓶中的溶液转移入　　　　　　　（填仪器名称）定容。

⑥实验中，观察到C中有白色沉淀生成，则C中发生的反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（用离子方程式表示）。

（3）已知亚铁离子被氧气氧化的反应是：

4Fe2++O2+（4+2x）H2O

2Fe2O3•xH2O+8H+，硫酸亚铁铵溶液较硫酸亚铁溶液不易被氧气氧化，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

3．（16分）辉铜矿是铜矿的伴生矿,主要含有硫化亚铜（Cu2S）及少量脉石（SiO2）。

把辉铜矿经过精选粉碎后，用来加工制备硝酸铜的工艺流程如下：

（1）写出矿石与足量的FeCl3溶液生成S单质时发生的离子方程式

写出操作2需要用到的玻璃仪器的名称。

（2）为保证产物的纯净，需要对沉淀1进行洗涤，写出洗涤的操作过程。

（3）进行操作3时需要向滤液3中加入适量的，请结合离子方程式解释其原因。

（4）焙烧辉铜矿会产生大气污染物SO2，实验室探究SO2的性质，按下图装置进行实验。

实验中，对于装置B中溶液红色褪为无色的现象，甲同学猜测是由于SO2显酸性引起的，乙同学猜测是由于SO2有漂白性引起的。

你认为的猜测正确，请设计简单实验证明。

。

②装置C可证明SO2具有还原性，则C中的溶液可选用（填化学式），验证SO2具有还原性的实验现象为。

③该实验剩余的SO2需要吸收处理，在D处框内画出尾气处理装置图并指明所用试剂。

4.（15分）SO2随意排放会造成严重的大气污染。

下列是某小组同学设计处理烟气（主要含SO2、N2、O2、粉尘）中SO2的方法。

（1）方法一：

利用氯碱工业产品处理含SO2的烟气，流程如下：

①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是；

②合成塔中每合成1mol气体放出热量92.3kJ（25℃、101kPa），反应的热化学方程式是；

③上述流程中循环利用的物质是。

（2）方法二：

利用FeCl3溶液的氧化性吸收烟气中的SO2。

①该反应的离子方程式是（反应a）。

为验证该反应，同学们将SO2通入

0.05mol·L-1FeCl3溶液中，溶液很快由黄色变为红褐色；将溶液长时间放置后，最终变为浅绿色。

关于红褐色液体，以下是同学们的分析推测与实验。

分析推测

实验步骤

甲：

生成了Fe（OH）3胶体

乙：

经查阅资料，可能发生反应：

Fe3+＋6SO2

Fe（SO2）

（反应b）

ⅰ.制备Fe（OH）3胶体并检验

ⅱ.分别向Fe（OH）3胶体和该红褐色液体中加入适量铁粉，振荡后前者不变色，后者变为浅绿色

②利用胶体的（填性质）可以检验步骤ⅰ中是否得到了Fe（OH）3胶体；

③根据反应b，说明步骤ⅱ中液体颜色变化的原因是（用离子方程式及必要的文字说明）；

④经讨论后得出结论：

FeCl3溶液和SO2反应过程中，反应a、b在体系中共存。

请从化学反应速率和反应限度的角度分析，SO2通入FeCl3溶液中产生上述现象的原因是。

5.（14分）重铬酸钠俗称红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）是重要的化工产品和强氧化剂。

工业制备的流程如下：

请回答：

（1）已知Fe（CrO2）2中铬元素是+3价，则Fe（CrO2）2中铁元素是价。

（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3可写成Na2O·SiO2，则Fe（CrO2）2

可写成。

（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe（CrO2）2生成可溶于水的Na2CrO4，反应化学方程式如下：

4Fe（CrO2）2+8Na2CO3+7O2=2Fe2O3+8Na2CO4+8CO2

为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是。

（4）已知CrO42-在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：

2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O;3CrO42-+4H+=Cr3O102-+2H2O

①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是。

②混合溶液乙中溶质的化学式是。

（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O72－必须除去。

工业上可用电解法来处理含Cr2O72－的废水，下图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。

通电后，Cr2O72－在b极附近转变为Cr3+，一段时间后Cr3+最终可在a极附近变成Cr（OH）3沉淀而被除去。

a电极的电极反应式是，b电极附近反应的离子方程式是。

6.（16分）工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO4·5H2O）。

该废料中各种成份含量如下：

Cu和CuO约占87%，其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质。

工艺流程为：

①将含铜废料研成粉末

②加过量热碱溶液，过滤

③滤渣用水洗至pH=7

④加稍过量稀硫酸，加热条件下通空气搅拌至固体基本溶解

⑧分离得到胆矾晶体

⑦再将滤液用硫酸调节pH=2～3

⑥调节pH=5.2沉降1小时之后过滤

⑤再加H2O2于80℃保温半小时

部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物

Al（OH）3

Fe（OH）3

Cu（OH）2

Mg（OH）2

Fe（OH）2

pH

5.2

3.1

6.7

9.4

9.7

回答：

（1）步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状？

。

（2）步骤②中的离子方程式（写出2个即可）：

、。

步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式：

。

（3）步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是（填序号）；

A．NaOHB．氨水C．Cu2（OH）2CO3D．Cu（OH）2E．MgCO3

步骤⑥中滤渣成份的化学式。

（4）步骤⑦中用硫酸调节pH＝2～3的原因是。

步骤⑧的分离方法是

7CoCl2·6H2O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。

8．（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。

1．（15分）

试管中，加水溶解并分为两份，向其中一份滴加KSCN溶液少量，溶液呈血红色，向另外一份滴加少量KMnO4酸性溶液，KMnO4溶液褪色，则说明该样品部分变质（3分）

（3）①FeSO4·4H2O（2分）②2FeSO4==Fe2O3+SO2↑+SO3↑（2分）

③a→b→f→e→d（2分）品红溶液或溴水或酸性KMnO4溶液（1分）

2．

（1）SO2

（2）①使分解产生的气体在B、C中被吸收充分

②CD

③SO3　　溶液变浑浊

④小于

⑤100mL容量瓶

⑥SO2+H2O2==2H++SO42－、、　SO42－+Ba2+==BaSO4↓

（3）硫酸亚铁铵溶液中NH4+发生水解增大c（H+），抑制了上述氧化还原反应的进行

3.答案：

（1）Cu2S+4Fe3+=2Cu2++S+4Fe2+；分液漏斗、烧杯

向漏斗中加入蒸馏水至浸没固体，待水自然流出后，再重复2~3次。

（3）稀硝酸；Cu2+在溶液中存在水解平衡，Cu2++2H2O

Cu（OH）2+2H+,加入稀硝酸后使平衡逆向移动，抑制Cu2+水解。

①甲；若向退色后的溶液中加入NaOH，溶液又变成红色，则甲正确。

乙；若将退色后的溶液加热，溶液恢复红色，则乙正确。

②KMnO4溶液；溶液的紫色退去。

③碱性试剂，画出合理的装置图均给分。

4.（共15分）

（1）①SO2＋OH－＝HSO3－

②H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）∆