高三化学工业流程汇总.docx
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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)