化工流程专练学生.docx

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化工流程专练学生

化工流程专练

1．（12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：

NaHSO4溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出．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

2．硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物，主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。

下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图：

（1）实验室实现“操作I”所用的玻璃仪器有_______、________和烧杯。

（2）检验“酸溶”后的溶液中含有Fe2+试剂是_______，现象是_______。

（3）“操作III”系列操作名称依次为______、______、过滤和洗涤。

洗涤的方法是______________。

（4）加入适量H2O2的目的是氧化Fe2+，写出H2O2氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式：

__________________。

3．（16分）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___________

（5）“操作1”是；在“操作1”时，必须采取的实验措施是。

4．（16分）某地煤矸石经预处理后主要含SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等。

某实验小组利用其提取Al（OH）3。

（1）“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为。

为提高“酸浸”时铝浸出率，可采取的措施之一是。

（2）“氧化”的目的是。

检验Fe3+已水解完全的方法是。

（3）滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg（OH）2和。

（4）①上述流程中可循环利用的物质的化学式是。

②“转化”时主要反应的离子方程式为。

（5）Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。

为了获得产品Al（OH）3，从氧化后的溶液开始，若只用纯碱一种试剂，后续操作是。

5．（16分）锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+，工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌，其工艺流程如下：

（1）锌浮渣利用硫酸浸出后，将滤渣1进行再次浸出，其目的是。

（2）净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去，试写出该反应的离子方程式。

（3）90℃时，净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图。

pH值中等时，虽有利于Fe2+转化为Fe3+，但残留铁的浓度仍高于pH为3～4时的原因是。

（4）滤渣3的主要成份为（填化学式）。

（5）碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O，写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式；碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍，其原因一是为了使Zn2+充分沉淀，二是。

6．粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。

实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如图：

已知烧结过程的产物主要是：

NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。

（1）写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式。

（2）操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是。

（3）浸出过程中，NaFeO2可完全水解，水解反应的离子方程式为。

（4）操作b的名称是，所用的玻璃仪器有、和烧杯。

（5）“碳化”时生成沉淀的化学式为。

7．（12分）以炼铅厂铅锌烟灰（主要成分为ZnO，还含有少量Fe2+、Mn2+及微量其他重金属离子）为原料生产氯化锌的工艺流程如下：

（1）“酸浸”时一般控制温度为30℃，温度不宜过高的原因是。

（2）“氧化”时需控制溶液的pH为5。

写出KMnO4氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式。

实际生产中高锰酸钾用量远多于理论用量的原因是。

（3）物质A的化学式是。

（4）写出流程中省略的操作步骤：

，若操作不当则会产生杂质Zn（OH）Cl，欲降低产品中该杂质的含量，可以采取的方法是。

8．（12分）氢氧化镁广泛用作阻燃剂和填充剂。

以白云石（化学式：

MgCO3·CaCO3）为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：

（1）根据流程图，白云石“轻烧”分解的化学反应式是。

（2）“研磨”的目的是。

（3）加入氨水时反应的化学方程式为；

检验Mg（OH）2沉淀是否洗涤干净的方法是。

（4）本流程中可以循环利用的物质是。

（5）传统工艺是将白云石高温分解为氧化镁和氧化钙后提取，而该工艺采用轻烧白云石的方法，其优点是。

9．（15分）含苯酚的工业废水的方案如下图所示：

回答下列问题：

（1）设备①进行的是操作（填写操作名称），实验室这一步操作所用的仪器是。

（2）由设备②进入设备③的物质A是。

（3）在设备③中发生反应的化学方程式为。

（4）在设备④中，物质B的水溶液和CaO反应，产物是CaCO3、和水，再通过过滤得产物。

（5）上图中，能循环使用的物质是C6H6、CaO、NaOH水溶液、。

（6）写出同时满足下列条件的苯酚的一种同分异构体的结构简式是。

①核磁共振氢谱只有一个峰

②分子中无碳碳双键

10．（12分）工业上用碘酸盐（碘酸为强酸）制备高碘酸（H5IO6，属于弱酸），并用高碘酸在酸性介质中氧化

Mn2＋生成MnO4—，其流程如下图所示：

（1）反应Ⅰ是将碘酸钠氧化为不溶于水的Na2H3IO6，该反应的化学方程式为________。

反应Ⅱ得到的是不溶于水的黑色Ag5IO6，过滤Ⅱ的滤液呈________（填“酸”、“碱”或“中”）性。

（2）无色气体的名称为________。

白色滤渣的化学式为________。

（3）工业上为降低成本，减少对环境的污染，整个流程需要控制加入氯气和硝酸银的物质的量之比为n（Cl2）∶n（AgNO3）＝________。

（4）氧化Mn2＋过程中，消耗1molH5IO6时，转移2mol电子，则该反应的离子方程式为________。

11．（12分）利用硫酸渣（主要含Fe2O3、FeO，杂质为Al2O3和SiO2等）生产铁基颜料铁黄（FeOOH）的制备流程如下：

（1）“酸溶”时，Fe2O3与硫酸反应的化学方程式为。

（2）滤渣Ⅰ的主要成分是FeS2、S和（填化学式）；Fe3+被FeS2还原的离子方程式为。

（3）“氧化”中，生成FeOOH的离子方程式为。

（4）滤液Ⅱ中溶质是Al2（SO4）3和（填化学式）；“洗涤”时，检验铁黄表面已洗涤干净的操作是。

12．（14分）用工业FeCl3粗品（含Ca、Mn、Cu等杂质离子）制取高纯铁红，实验室常用萃取剂X（甲基异丁基甲酮）萃取法制取高纯铁红的主要实验步骤如下：

已知：

HCl（浓）+FeCl3

HFeCl4

试回答下列问题：

（1）用萃取剂X萃取，该步骤中：

①Ca、Mn、Cu等杂质离子几乎都在（填“水”或“有机”）相。

②若实验时共用萃取剂X120mL，萃取率最高的方法是（填字母）。

a．一次性萃取，120mL

b．分2次萃取，每次60mL

c．分3次萃取，每次40mL

（2）用高纯水反萃取，萃取后水相中铁的存在形式是（写化学式）;反萃取能发生的原因是。

（3）所得草酸铁沉淀需用冰水洗涤，其目的是。

（4）测定产品中铁的含量需经酸溶、还原为Fe2+，然后在酸性条件下用标准K2Cr2O7溶液滴定，已知铬的还原产物为Cr3+，写出该滴定反应的离子方程式，并用单线桥标出电子转移的方向和数目。

13．四氯化钛（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图如下：

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工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的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°C时，Ksp[Fe（OH）3]=2.79×10-39，该温度下反应Fe（OH）3+3H+

Fe3++3H2O的平衡常数K=。

（4）已知：

TiO2（s）+2Cl2（g）====TiCl4（l）+O2（g）ΔH＝+140kJ·mol－1

2C（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）依据表格信息，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

14．钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）铁在元素周期表中的位置为。

（2）写出TiO2+水解的离子方程式：

。

加入过量铁粉的作用是：

①；②。

（3）操作Ⅰ的实验步骤为：

___________________，过滤。

（4）副产品主要成分的化学式为。

（5）写出TiO2转化成TiCl4的化学方程式：

。

15．（14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。

（2）利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是______（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是（填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。

（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。

以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。

16．（19分）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:

（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是。

实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的。

a．烧杯b．容量瓶c．玻璃棒d．滴定管

（2）

Ca2+

Mg2+

Fe3+

开始沉淀时的pH

11.9

9.1

1.9

完全沉淀时的pH

13.9

11.1

3.2

加入NH3·H2O调节pH=8可除去（填离子符号），滤渣Ⅱ中含（填化学式）。

加入H2C2O4时应避免过量，原因是。

已知：

Ksp（BaC2O4）=1.6×10-7，Ksp（CaC2O4）=2.3×10-9

（3）利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行。

已知：

2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20Ba2++CrO42—=BaCrO4↓

步骤I：

移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用bmol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL。

步骤II：

移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。

滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的（填“上方”或“下方”）。

BaCl2溶液的浓度为mol·L－1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2+浓度测量值将（填“偏大”或“偏小”）。

17．（14分）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取两种工艺的流程如下：

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的溶度积常数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．锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。

工业上常以β-锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。

其中一种工艺流程如下：

已知：

①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

请回答下列问题：

（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：

__________________________。

（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是__________________________________。

（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：

________________________。

（4）洗涤所得Li2CO3沉淀要使用____（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是______。

（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是_______。

19．（12分）ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂（主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2·SiO2，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质）通过如下方法制取。

已知：

①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。

②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子

Fe3+

Al3+

ZrO2+

开始沉淀时pH

1.9

3.3

6.2

沉淀完全时pH

3.2

5.2

8.0

（1）熔融时ZrSiO4发生反应的化学方程式为，滤渣I的化学式为。

（2）为使滤液I的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pH=a，则a的范围是；继续加氨水至pH=b时，所发生反应的离子方程式为。

（3）向过滤III所得滤液中加入CaCO3粉末并加热，得到两种气体。

该反应的离子方程式为。

（4）为得到纯净的ZrO2，Zr（OH）4需要洗涤，检验Zr（OH）4是否洗涤干净的方法是。

20．（16分）硅孔雀石是一种含铜矿石，含铜形态为CuCO3·Cu（OH）2和CuSiO3·2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。

以其为原料制取硫酸铜的工艺流程如图：

（1）完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O反应的化学方程式:

CuSiO3·2H2O+H2SO4＝CuSO4+_______+H2O；双氧水的作用是____。

（2）步骤②调节溶液pH，可以选用的试剂是______。

A．CuOB．Fe2O3C．Al2O3D．Cu（OH）2

（3）有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：

氢氧化物

Al（OH）3

Fe（OH）3[来

Fe（OH）2

Cu（OH）2

开始沉淀的pH

3.3

1.5

6.5

4.2

沉淀完全的pH

5.2

3.7

9.7

6.7

步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分的化学式为，滤液B中除Cu2+外,还含有的金属阳离子是。

（4）将滤液B通过、，过滤等操作可得到硫酸铜晶体。

测定硫酸铜晶体结晶水的含量时，应将其放入______中灼烧。

加热失水后,若在空气中冷却称量，测定结果_____（填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

21．（14分）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等），生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。

（2）反应II中加入NaHCO3调节体系的pH在____范围内。

（3）反应III中生成的气体遇空气变红棕色，则III中发生反应的离子方程式是_________。

（4）反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量，若消耗1mol氧气可节约n（NaNO2）=____mol。

（5）用硫酸可知体系的pH。

若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理分析其原因是_________。

（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）2+离子可发生水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式是____________。

22．（14分）聚合氯化铝（化学式为[Al2（OH）nCl6-n•xH2O]m）晶体是一种高效无机水处理剂，下图是实验室模拟工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程，制备原料主要是铝加工行业的废渣铝灰，主要含Al2O3、Al，含有SiO2等杂质．

（1）试剂X（写名称）是____________，操作2包含过滤、_______和干燥。

（2）生产过程中操作1的操作步骤____________________________________。

（3）当m=1时，制备[Al2（OH）nCl6-n•xH2O]m的离子方程式：

_____________________________．生产中要严格控制溶液中pH，过小，则氯化铝水解不完全，且m值偏小，产品产量质量会降低．而pH过大，产量也会降低，其原因是_______________________________________．

（4）工业上采用电解装置制取活泼金属铝，若阳极产生的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO2气体，若生产中每生成8．1gAl，阳极损失石墨3．0g，则理论上产生CO的物质的量是_________________________。

23．（14分）硅及其化合物在工业上有广泛用途，以硅粉、镁粉等原料制备硅烷的工业流程如下：

反应釜中发生反应：

4NH4Cl+Mg2Si

4NH3↑+SiH4↑+2MgCl2△H<0

（1）工业上可用硅烷和氨气生产一种能耐高温的材料Si3N4，Si3N4应属于晶体；NH3、Si3N4和SiH4三种物质的熔沸点由高到低的顺序是。

（2）上述生产硅烷的过程中反应釜抽真空的原因是。

（3）液氨参与循环的作用是。

（4）氨气也是重要的工业原料，1mol氨气在一定温度下（T>150℃）发生催化氧化反应能释放出226．5kJ的热量，该反应的热化学方程式是。

（5）三硅酸镁（Mg2Si3O8·nH2O）难溶于水，在医药上可做抗酸剂。

它可以中和多余胃酸（主要成分盐酸），生成的难溶物还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。

三硅酸镁与胃酸反应的化学方程式是。

若将1．84g三硅酸镁加到50mL1．0mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用l．0mol/LNaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30mL，则Mg2Si3O8·nH2O中n的值是。

24．（18分）以铝灰（主要成分为Al、Al2O3，另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3杂质）为原料，可制得液体聚合氯化铝[Alm（OH）nCl3m—n]，生产的部分过程如下图所示（部分产物和操作已略去）。

（1）Al2O3与盐酸反应的离子方程式是_____________________。

（2）滤渣I是__________。

滤渣2为黑色，该黑色物质的化学式是___________。

（3）向滤液2中加入NaClO溶液至不再产生红褐色沉淀，此时溶液的pH约为3.7。

其中NaClO的作用是___________。

该过程发生反应的离子方程式为______________。

（4）将滤液3的pH调至4.2～4.5，利用水解反应得到液体聚合氯化铝。

该反应的化学方程式为_____________________。

（5）Na2S溶液呈碱性的原因是________（用离子方程式表示）。

该溶液中c（Na＋）＝________。

25．（13分）氯化铁是一种重要的化学试剂和化工原料，工业上以黄铁矿（主要成分为FeS2）为原料在制备硫酸的同时，利用其煅烧后炉渣的主要成分Fe2O3可制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O），其工艺流程如下（杂质不参与反应）：

回答下列问题：

（1）高温煅烧时，黄铁矿要粉碎成细小的颗粒,其目的是。

（2）黄铁矿高温煅烧时发生反应的化学方程式。

（3）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是、。

（4）系列操作包括:

蒸发浓缩、、、洗涤等。

蒸发与过滤时玻璃棒的作用分别是：

、。

（5）取ag黄铁矿，按上述流程制得FeCl3·6H2O晶体，将该晶体溶于水，再将所得溶液蒸干、灼烧，得到bg固体产物（整个过程中的损耗忽略不计），黄铁矿的纯度为（用含a、b的表达式表示）。

26．（16分）利用明