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（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高三化学工业流程汇总
2013年工业流程题汇总
1．（12分）为了回收利用SO2，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）
吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO2废气，制备硫酸锰晶体（MnSO4·H2O）的生产流程，其流
程示意图如下：
已知：
浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋等其他金属离子。
有关金属离子形成氢氧化物沉淀时溶液的pH见下表：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2＋
7.6
9.7
Fe3＋
2.7
3.7
Al3＋
3.8
4.7
Mn2＋
8.3
9.8
请回答：
（1）含Al3＋的盐常用作净水剂，用离子方程式表示其净水原理_________。
（2）浸出过程中主要反应的化学方程式是_________。
（3）氧化过程中主要反应的离子方程式是_________，设计该环节的原因是_________。
（4）用石灰浆调节pH，pH应调节的范围是_________。
（5）滤渣的主要成分有哪些_________。
2．（12分）某化学小组在实验室模拟用软锰矿（主要成分MnO2，杂质为铁及铜的化合物等）制备高纯碳酸锰，过程如下（部分操作和条件略）：
①缓慢向烧瓶中（见右图）通入过量混合气进行“浸锰”操作，主要反应原理为：
SO2+H2O=H2SO3
MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O
（铁浸出后，过量的SO2会将Fe3+还原为Fe2+）
②向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO2粉末。
③再用Na2CO3溶液调节pH为3.5左右，过滤。
④调节滤液pH为6.5～7.2，加入NH4HCO3，有浅红色的沉淀生成，过滤、洗涤、干燥，得到高纯碳酸锰。
回答：
（1）“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6的生成，温度对“浸锰”反应的影响如下图，为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是。
（2）查阅表1，③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是。
②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是，相应反应的离子方程式为。
表1：
生成相应氢氧化物的pH
物质
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Mn（OH）2
Cu（OH）2
开始沉淀pH
2.7
7.6
8.3
4.7
完全沉淀pH
3.7
9.6
9.8
6.7
（3）③中所得的滤液中含有Cu2+，可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu2+，经过滤，得到纯净的MnSO4。
用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。
（4）④中加入NH4HCO3后发生反应的离子方程式是____________________。
（5）检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是。
3.（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。
4.（14分）海水中蕴藏着丰富的资源。
海水综合利用的流程图如下。
（1）粗盐中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42—及泥沙等杂质，需要提纯后才能综合利用。
粗盐提纯的步骤有：
加入过量的Na2CO3溶液；②加入过量的BaCl2溶液；③加入过量的NaOH溶液；④调节溶液的pH等于7；⑤溶解；
过滤；
蒸发。
正确的操作顺序是_____________（填写序号字母）。
A、⑤①③②④
B、⑤①②③
④
C、⑤③①②
④
D、⑤③②①
④
（2）NaCl做原料可以得到多种产品。
①工业上由金属钠制备过氧化钠的方法是：
将金属钠迅速升温至熔化，并控制温度在300–400℃，通入经处理过的空气可制得过氧化钠，进行该处理的目的是。
工业生产中因温度过低而得不到纯净的过氧化钠，你认为可能含有的杂质是（填化学式）。
②实验室用惰性电极电解100mL0.1mol/LNaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体（标准状况），则所得溶液的pH为__________（忽略反应前后溶液的体积变化）。
③电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式：
____________________________。
（3）分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。
①粗产品的溶液中含有Na+、Fe2+、Fe3+和Mn2+，需将Fe2+、Fe3+、Mn2+转化为沉淀除去。
因此先向溶液中加入一种上述
（1）中得到的物质NaClO，然后控制溶液的pH为____________。
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe（OH）3
2.7
3.7
Fe（OH）2
7.6
9.6
Mn（OH）2
8.3
9.5
Mg（OH）2
10.0
11.1
②在家用电热水器不锈钢内胆表面镶嵌镁棒，利用电化学原理来防止内胆腐蚀，写出正极的电极反应式：
____________________________________________。
5.（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）。
6.（13分）用芒硝（Na2SO4·10H2O）制备纯碱、铵明矾[NH4Al（SO4）2·12H2O]的生产工艺流程图如下所示：
（1）溶液C中的溶质主要是。
（2）铵明矾的溶液呈性，铵明矾可用于净水，用离子方程式说明原理
。
（3）过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，主要原因是。
（4）运用化学平衡原理解释Na2SO4溶液稍过量的原因
。
（5）若将Al2（SO4）3直接加入滤液A中，将产生大量白色沉淀和气体，导致铵明矾产量降低请用离子方程式解释产生该现象的原因。
（6）滤液E中溶质离子为。
（7）已知铵明矾的溶解度随温度升高明显增大，过程Ⅱ得到铵明矾的系列实验操作为
、、过滤洗涤、干燥
7.（14分）高铁酸钾（K2FeO4）具有很强的氧化性，是一种高效水处理剂。
（1）用K2FeO4处理废水时，既利用其强氧化性，又利用Fe（OH）3胶体的作用。
（2）制备K2FeO4可以采用干式氧化法或湿式氧化法。
①干式氧化的初始反应是2FeSO4+6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，该反应中每生成2molNa2FeO4时转移电子mol。
②湿式氧化法的流程如下图：
上述流程中制备Na2FeO4的化学方程式是。
结晶过程中反应的离子方程式是。
（3）K2FeO4在水中不稳定，发生反应：
4FeO
+10H2O
4Fe（OH）3（胶体）+8OH-+3O2，其稳定性与温度（T）和溶液pH的关系分别如下图所示。
T4
T3
T2
T1
c（FeO
）/mmol·L-1
c（FeO
）/mmol·L-1
图ⅠK2FeO4的稳定性与温度的关系图ⅡK2FeO4的稳定性与溶液pH的关系
1由图Ⅰ可得出的结论是。
2
图Ⅱ中ac（填“>”、“<”或“=”），其原因是。
8.（13分
）工业上用某矿渣（含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2）提取铜的操作流程如下:
反应Ⅰ
矿渣
已知：
Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
沉淀物
Cu（OH）2
Al（OH）3
Fe（OH）3
Fe（OH）2
开始沉淀pH
5.4
4.0
1.1
5.8
沉淀完全pH
6.7
5.2
3.2
8.8
（1）固体混合物A中的成分是。
（2）反应Ⅰ完成后，铁元素的存在形式为。
（填离子符号）
请写出生成该离子的离子方程式。
（3）x、y对应的数值范围分别是、。
（4）电解法获取Cu时，阴极反应式为，阳极反应式为。
（5）下列关于NaClO调pH的说法正确的是。
a.加入NaClO可使溶液的pH降低
b.NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO－+H+
HClO，
ClO－消耗H+，从而达到调节pH的目的
c.NaClO能调节pH的主要原因是由于NaClO水解ClO－+H2O
HClO+OH－，
OH－消耗H+，从而达到调节pH的目的
（6）用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，
该反应的离子方程式为。
9.（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。
10．（13分）
某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。
已知碳酸锰难溶于水。
一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：
阴离子膜法电解装置如右图所示：
（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式。
（2）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：
离子
Fe3+
Al3+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
2.7
3.7
7.0
7.8
9.3
沉淀完全的pH
3.7
4.7
9.6
9.8
10.8
加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是，滤液中含有的阳离子有H+和。
（3）在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣中也无MnO2，请解释原因
。
（4）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的极。
实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为。
（5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式。
11．（14分）同学甲认为甲醛与新制Cu（OH）2悬浊液的反应与乙醛类似，产物是Cu2O和甲酸钠，并设计实验进行验证：
向3.5mL新制氢氧化铜碱性悬浊液中加40%福尔马林溶液2mL，加热，有较多无色气泡逸出。
最终试管内所得红色沉淀与乙醛跟氢氧化铜悬浊液反应所得固体颜色有所不同，试管内壁沉积了一层紫红色的固体物质。
【资料】
（1）甲醛属于强还原剂，在碱性条件下还原性更强，在空气中能缓慢氧化成甲酸。
（2）CO也能还原银氨溶液产生银镜。
（3）Cu2O在酸性溶液中转化为Cu2+、Cu。
（4）Cu2O能溶于浓氨水形成无色配合物离子[Cu（NH3）2]+，并在空气中立即被氧化为蓝色的[Cu（NH3）4]2+。
置于空气中，Cu也能缓慢溶于浓氨水生成蓝色的[Cu（NH3）4]2+。
同学甲分别对实验过程中产生的红色沉淀及气体的成分进行探究。
（1）取少量实验中所得的红色沉淀于试管中，加入适量浓氨水，振荡，溶液颜色无明显变化，静置数小时后，溶液颜色略呈浅蓝色，但试管底部红色沉淀的量变化不大。
由此判断红色沉淀可能是（写化学式）。
用离子方程式解释溶液略呈浅蓝色的原因。
（2）为进一步验证上述结论，另取少量实验中所得的红色沉淀于试管，加入。
a．稀硫酸b．稀硝酸c．浓硝酸
若观察到的现象，可证明前面判断正确。
（3）同学甲认为无色气体可能是二氧化碳、甲醛或两者的混合气体。
同学乙认为该气体中不可能含有二氧化碳，理由是，并设计实验方案，将产生的无色气体通入银氨溶液中，水浴加热，试管壁上有银镜形成。
据此实验现象判断无色气体的成分是甲醛。
（4）两同学进一步查阅资料，发现无色气体的主要成分也可能是CO。
设计如下实验方案，进一步探究：
实验现象：
氧化铜由黑变红、澄清石灰水变浑浊。
方案中水洗的目的是。
（5）实验证明：
甲醛与新制Cu（OH）2悬浊液产生的大量无色气泡的主要成分是。
你认为甲醛与新制Cu（OH）2悬浊液反应的氧化产物还可能有。
12．（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。
13．（12分）由废铁制备FeCl2的主要过程如下：
Ⅰ．按下图所示过程制备FeCl3•6H2O
③
稀硝酸、盐酸
②
FeCl3•6H2O晶体
FeCl2溶液
盐酸
①
废铁
FeCl3溶液
（1）①中产生气体的电子式是。
（2）用离子方程式表示过程②中稀硝酸的作用，在该过程中要不断向溶液中补充盐酸，目的是。
Ⅱ．由FeCl3•6H2O制得干燥FeCl2的过程如下：
ⅰ.向盛有FeCl3•6H2O的容器中加入SOCl2，加热，获得无水FeCl3
ⅱ.将无水FeCl3置于反应管中，通入①中产生的气体一段时间后加热，生成FeCl2
ⅲ.收集FeCl2，保存备用
（3）SOCl2与水接触会迅速产生白雾和SO2。
加热分解FeCl3•6H2O不能得到无水FeCl3，而步骤ⅰ中可得到无水FeCl3，结合必要化学方程式解释得到无水FeCl3的原因。
（4）过程ⅱ中产生FeCl2的化学方程式是。
Ⅲ．FeCl2的包装上贴有安全注意事项，部分内容如下：
品名
氯化亚铁
理化特性
白色，遇空气易变成黄色，易吸水，有腐蚀性……
注意事项
避免接触空气、碱等；聚乙烯塑料桶包装；避免受热
（5）下列说法正确的是。
a.密闭保存、远离火源
b.可以与强氧化剂共同存放、运输
c.不宜用铁制容器包装而要用聚乙烯塑料桶包装
（6）FeCl2在空气中受热可生成氯化铁、氧化铁等，反应的化学方程式是。
14．（14分）铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用。
（1）用铁屑与稀硫酸反应制备FeSO4
①制备原理用离子方程式表示为。
若要提高
FeSO4生成速率，采取下列措施中正确的是。
A．使用浓硫酸与铁屑反应
B．使用磨细的铁粉反应
C．控制温度在50～70℃
D．控制温度在80～100℃
②在上述反应过程中，常会伴随发生反应：
4Fe2++O2+4H+
4Fe3++2H2O
若要减少产品FeSO4中Fe3+的含量，采取下列措施中正确的是。
A．控制稀硫酸的浓度不能太高
B．用去O2蒸馏水注入浓硫酸配制反应所需的稀硫酸
C．反应中保持n（Fe）/n（H2SO4）>1
D．反应中应经常添加Fe2（SO4）3搅拌
③反应结束后，将溶液进行、冷却、过滤、洗涤即得FeSO4·7H2O晶体。
（2）工业上用含有少量Cu、Al的废铁屑制备Fe2（SO4）3
其反应及操作流程如下：
①加入NaHCO3并搅拌，将混合液pH调控至范围内，使杂质沉淀过滤除去。
沉淀物
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Al（OH）3
Cu（OH）2
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
4.7
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
6.7
②反应Ⅱ中反应的离子方程式是：
。
③生产中，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体X，混合后重新通入反应Ⅱ中，该设计的目的是，气体X与NO配比的比例是。
（3）用Fe2（SO4）3处理含S2-污水时，有黑色沉淀及淡黄色悬浮物产生，其反应的离子方程式是。
15．（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______。
答案1．
（1）Al3++3H2O
Al（OH）3+3H+（2分）
（2）SO2＋MnO2＝MnSO4（2分）
（3）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O（2分）
Fe2＋的沉淀会影响Mn2+，因此，需将Fe2＋氧化为Fe3＋（2分）
（4）4.7≤pH＜8.3（2分）
（5）氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙（全对2分,少写1分，有错
2．（12分）
（1）150℃（或150℃以上）（1分）
（2）Fe（OH）3（1分）
将Fe2+氧化为Fe3+，将过量的SO2氧化除去（2分）
MnO2＋2Fe2+＋4H+=Mn2+＋2Fe3+＋2H2O，MnO2+SO2=Mn2++SO42-（2分）
（3）MnS（s）
Mn2+（aq）+S2-（aq）
生成的CuS比MnS更难溶，促进MnS不断溶解，平衡右移，使Cu2+除去。
（2分）
（4）Mn2＋＋2HCO3－＝MnCO3↓＋CO2↑＋H
升级会员 