高三化学工业流程题典题汇总.docx
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高三化学工业流程题典题汇总
化学工业流程题专项训练
1.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钴及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“盐酸及硝酸的混酸”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。
2.某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O。
已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）。
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：
沉淀物
Al（OH）3
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Ni（OH）2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
回答下列问题：
（1）操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为。
（2）“碱浸”过程中发生的离子方程式是。
（3）“酸浸”时所加入的酸是（填化学式）。
酸浸后，经操作a分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是。
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是：
。
（5）“调pH为2~3”的目的是。
（6）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4·7H2O），其原因可能是__。
3.高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。
工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：
3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH＝2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4＋2KOH＝K2FeO4＋2NaOH
主要的生产流程如下：
（1）写出反应①的离子方程式。
（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp（K2FeO4）Ksp（Na2FeO4）（填“＞”或“＜”或“＝”）。
（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。
图1为不同的温度下，Fe（NO3）3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；
图2为一定温度下，Fe（NO3）3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。
图1图2
①工业生产中最佳温度为 ℃，此时Fe（NO3）3及NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为。
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，写出该反应的离子方程式：
。
若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4及Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：
。
（4）K2FeO4在水溶液中易水解：
4FeO42—+10H2O
4Fe（OH）3+8OH—+3O2↑。
在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用溶液（填序号）。
A．H2OB．CH3COONa、异丙醇C．NH4Cl、异丙醇D．Fe（NO3）3、异丙醇
4．某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO2），现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。
其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。
已知：
①Cu2O+2H+＝Cu2++Cu+H2O；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。
回答下列问题：
（1）矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：
Cu2O+2H+＝Cu2++Cu+H2O
、（写其中2个）
（2）将有机层和水层分离的操作方法叫，实验室完成此操作所用到的一种主要仪器是。
（3）“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是。
（4）写出电解过程中（两电极都是惰性电极）阴极发生反应的电极反应式
（5）“循环III”中反萃取剂的主要成分是
5．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
6．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。
7．炼锌厂产生的工业废渣——锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2
等杂质，利用锌渣制取并回收ZnSO4·7H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：
已知：
Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：
3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强。
试回答下列问题：
（1）“浸出”时用到的“试剂X”为（填名称）。
（2）写出“氧化”过程的离子方程式。
（3“调pH”过程可以选用。
（从以下选项选择，填序号）
A．H2SO4B．ZnOC．NaOH
“滤渣2”的主要成分是（填化学式，下同）。
（4）“试剂Y”是______________；“滤渣3”的成分为_____________________。
（5）“操作1”的方法是_______；在“操作1”时，必须采取的实验措施是。
8.从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到较纯净的硫酸锌，实验流程如下：
沉淀物
Zn（OH）2
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Cu（OH）2
Cd（OH）2
Mn（OH）2
pH值
8.0
9.7
3.2
6.7
9.4
10.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表，请回答下列问题：
（1）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有。
“酸浸”时适当补充少量水的原因是。
（2）滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式，请完成剩余产物，并配平相关系数，若系数为1，也需写上Fe2++MnO4-+H+=Fe3++Mn2++
加入ZnO的原因是（写出相关方程式以及对应的文字说明）。
（3）滤渣III的成份主要是（化学式）。
（4）从滤液III得到晶体的操作过程为、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。
9．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：
。
10.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）及传统的电解法制MnCO3工艺相比较，新工艺的优点是
（写两点）。
11．氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3，它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。
氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种，其中一种提取铈的工艺流程如下：
已知：
焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其它稀土氟氧化物；酸浸I的浸出液中含少量的+3价的铈
请回答下列问题
（1）焙烧前将矿石粉碎成细颗粒的目的是__________________________________.
（2）酸浸II后，四价铈转化为三价，为了避免三价铈以四氟硼酸盐形式损失，用可溶性钾盐将四氟硼酸根沉淀除去，该反应的离子方程式为:
___________________
（3）在生产过程中,酸浸I中会产生大量黄绿色气体,污染环境、腐蚀设备,写出产生黄绿色气体的离子方程式:
___________________,提出一种解决的方案:
____________________.
（4）实验室中进行操作I所用玻璃仪器名称:
____________;在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH值获得Ce（OH）3，测定该溶液pH值的操作是________________________________________.
（5）写出氧化步骤的化学方程式:
__________________,其中还原产物是________
12．2011年8月12日，网上传云南曲靖市越州镇有总量5000余吨的重毒化工废料铬渣由于非法丢放，毒水被直接排放南盘江中。
Ⅰ：
某工厂对制革工业
污泥中Cr（III）回收及再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3＋、Al3+、Ca2+、Mg2+）：
部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
阳离子
Fe3+
Fe2+
Mg2+
Al3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀时的pH
1.9
7.0
——
——
4.7
——
沉淀完全时的pH
3.2
9.0
11.1
8
6.7
9 （＞9溶解）
（1）实验室用18.4
mol·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、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需。
（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是（至少答一点）。
（3）加入H2O2的作用是___________。
调节溶液的pH＝8是为了除去 离子。
（4）钠离子交换树脂的原理为：
Mn＋＋nNaR→MRn＋nNa＋，被交换的的杂质离子是____________。
（5）还原过程发生以下反应（请配平）：
_____Na2Cr2O7＋_____SO2＋____________＝____Cr（OH）（H2O）5SO4＋ Na2SO4；
Ⅱ：
工业废水中常含有一定量的Cr2O72－和CrO42－，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。
其中一种处理方法为电解法：
该法用Fe做电极，电解含Cr2O72－的酸性废水，随着电解进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀。
阳极的电极反应式为。
在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应方程式解释）。
13.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。
2.（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）
3.
（1）MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O（2分）
（2）图中反映浸取时间为60分钟时浸取率出现第一个峰值，此后时间延长对浸出率没有明显影响，从提高生产效率角度选择浸出时间为60分钟较为合理。
（2分）
（3）碳酸锰（其它碳酸盐也可）（2分）（4）MgSO4（或答硫酸镁晶体）（2分）
（5）若水分太少可能导致得到的晶体是失去部分结晶水的产物。
（2分）
4.
（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。
（2）230；量筒。
（3）Al203+6H+==2Al3++3H2OFe2O3+6H+==2Fe3++3H2O（4）除去溶液中的铁离子；
（5）pH计（或精密pH试纸）；水浴加热。
5.
（1）
（2）将正二价铁元素氧化成正三价Al（OH）3和Fe（OH）3
（3）Co2＋＋2OH－＝Co（OH）2↓2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓（4）Na2SO4
6.⑴5.2～7.6⑵蒸发浓缩、冷却结晶
⑶降低烘干温度，防止产品分解生成有毒的无水氯化钴。
⑷样品中含有NaCl杂质；烘干时失去了部分结晶水⑸重结晶
⑹减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐硝酸替代新工艺中的盐酸和过氧化氢，比新工艺流程少，节约成本
7.⑴漏斗、蒸发皿⑵2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑、Al2O3+2OH—=2AlO2—+3H2O
⑶H2SO4Ni2+、Fe2+⑷3.2—9.2⑸防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解
⑹H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2＋未被完全氧化造成的
8.
（1）Cl2+2OH—＝Cl—+ClO—+H2O（2分）
（2）＜（2分）（3）①26（1分）1.2（1分）
②3ClO—＋Fe3+＋3H2O＝Fe（OH）3↓＋3HClO（2分）2FeO42—＋Fe3+＋8OH—＝3FeO43—＋4H2O（2分）
（4）B（2分）9.
（任写出其中两个即给分，每空3分，共6分）
（2）分液分液漏斗（各2分，共4分）（3）FeSO4·7H2O（2分，只写FeSO4得1分）（4）Cu2++2e-=Cu（2分）（5）H2SO4（2分）
10.（13分）
（1）3NaClO3＋3H2SO4＝HClO4＋2ClO2＋3NaHSO4＋H2O；（2分）
降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出（2分）高氯酸的沸点低（1分）
（2）2ClO2＋SO2＋4OH－＝2ClO2－＋SO42－＋2H2O；（2分）
（3）H2O2有还原性也能把ClO2还原为NaClO2（2分）
（4）强氧化性（2分）Cl2＋2OH－＝ClO－＋Cl－＋H2O；（2分）
11．（16分）
（1）TiO2＋2H+=TiO2＋＋H2O（2分），使Fe3+还原为Fe2+（1分）。
（2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤（洗涤）（2分）；
（3）溶液中存在水解平衡TiO2＋＋（n+1）H2O
TiO2·nH2O＋2H+，加入的Na2CO3粉末及H+
反应，降低了溶液中c（H+），促进水解平衡向生成TiO2·nH2O的方向移动；（3分）Na2SO4（1分）
（4）TiO2＋2C＋2Cl2
TiCl4＋2CO（2分）；蒸馏（或分馏）（1分）
（5）TiO2+4e－=Ti+2O2－（2分）；O2，CO，CO2（2分）
12．（16分，每空2分）
（1）硫酸溶液
（2）2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O（3）B；Fe（OH）3Al（OH）3
（4）Zn；Cd和Zn（5）加热浓缩、蒸发结晶、过滤（洗涤）；保持溶液一定的酸度
13.（11分）
（1）增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拌或增加浸出时间（2分）（要求写出一条即可）。
防止硫酸锌中从溶液中析出。
（1分）
（2）5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O（2分，不配平扣1分）
因为Fe3++3H2O
Fe（OH）3+3H+，ZnO+2H+=Zn2++H2O,加入ZnO能促进Fe3+水解生成Fe（OH）3而除去。
（2分）
（3）Zn、Cd、Cu（2分，漏写扣1分）（4）蒸发浓缩（2分）
14．（16分）
（1）D（2分）
（2）空气（2分）
原料来源容易，成本低，不产生污染，不引入杂质。
（2分，答其中两点即可）
（3）溶液温度控制在80℃（1分），pH控制在1.5（1分），氧化时间为4小时左右（2分）
（4）3Fe2（SO4）3＋12NH3·H2O＝（NH4）2Fe6（SO4）4（OH）12↓+5（NH4）2SO4（3分）
（5）取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热。
用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH4+。
（3分）
15.
（1）Mn2+、Fe2+、Al3+ （2分）
（2）＜；150℃ （各2分）
（3）加入MnO2是为了除去过量的SO2；通入空气将Fe2+氧化成Fe3+便于后来加碳酸钠除去（4分）
（4）防止NH4HCO3受热分解（3分）
（5）综合利用了尾气SO2有利于环境保护，同时节约能源。
（3分）
16．
（1）增大固体及空气的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率
（2）K++BF4-=KBF4↓
（3）2Ce4++2Cl-=2Ce3++Cl2↑用H2SO4酸浸
（4）漏斗烧杯玻璃棒；撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后及标准比色卡对比。
（5）2Ce（OH）3+NaClO+H2O=2Ce（OH）4+NaClNaCl
17．（16分）
Ⅰ：
（1）250mL容量瓶（1分）、胶头滴管（1分）
（2）①升高反应温度，②搅拌，③过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取），④适当延长浸取时间（只要答出任意一点即可，可从反应温度、溶液的pH、搅拌速度、溶剂的配比等角度）（2分）
（3）氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr（或Cr2O72-），以便于及杂质离子分离（2分）；
Fe3+和Al3+（2分，各1分）
（4）Ca2+、Mg2+（2分，各1分）（5）1，3，11H2O,2，1（2分），
Ⅱ：
F
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