模拟工艺流程3学生版教学文稿.docx
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模拟工艺流程3学生版教学文稿
§8-2购物环境与消费行为2004年3月20日
（二）上海的人口环境对饰品消费的影响
图1-2大学生购买手工艺品可接受价位分布
（六）DIY手工艺品的“创作交流性”
自制饰品一反传统的饰品消费模式，引导的是一种全新的饰品文化，所以非常容易被我们年轻的女生接受。
附件
（一）：
1．www。
cer。
net/artide/2004021313098897。
shtml。
（一）对“漂亮女生”饰品店的分析
中式饰品风格的饰品绝对不拒绝采用金属，而且珠子的种类也更加多样。
五光十色的水晶珠、仿古雅致的嵌丝珐琅珠、充满贵族气息的景泰蓝珠、粗糙前卫的金属字母珠片的材质也多种多样。
2018模拟工艺流程3学生版
一、综合题
1．硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。
工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图：
（1）步骤Ⅰ的操作是____________。
（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是______________。
（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe（OH）3和MnO（OH）2两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。
（4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。
（5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
41.8
54.1
70.4
74.8
67.2
60.5
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________、冷却结晶、过滤。
烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是_________________________________。
（6）取28.70gZnSO4•7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。
分析数据，680℃时所得固体的化学式为______。
a．ZnOb．Zn3O（SO4）2c．ZnSO4d．ZnSO4•H2O
2．铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。
以下是从某废旧铍铜元件（含BeO 25%、CuS71%、少量FeS 和SiO2）中回收铍和铜两种金属的流程。
已知：
Ⅰ．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似
Ⅱ．常温下：
Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20
Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38
Ksp[Mn（OH）2]=2.l×10-13
（1）原子序数为29 的Cu 的原子结构示意图为______________________。
（2）滤渣B的主要成分为___________________（ 填化学式）。
写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的化学方程式___________________________________________。
（3）①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择合理步骤并排序。
a．加入过量的NaOHb．过滤c．加入适量的HCl
d．加入过量的氨水e．通入过量的CO2f．洗涤
②从BeCl2溶液中得到BeCl2 固体的操作是___________________________________。
（4）①MnO2 能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式________________________________。
②若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是_______________________（任写一条）。
（5）溶液D 中含c（Cu2+）=2.2 mol·L-1、c（ Fe3+）=0.008 mol·L-1、c（ Mn2+）=0.01mol·L-1,逐滴加入稀氨水调节pH 可依次分离,首先沉淀的是___________（填离子符号）,为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH 大于________。
（6）取铍铜元件1000g,最终获得Be 的质量为72 g，则Be 的产率是________。
3．某小组利用工厂度弃物（主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3 等）设计回收镁的工艺流程如下：
（1）酸浸过程中采用“粉碎废料、加热、搅拌、适当提高稀硫酸的浓度等”措施的目的是____________。
为了提高产品的纯度，试剂X宜选择_______（填选项字母）。
A．CuO B．MgO C．MgCO3 D．氨水
（2）滤渣2的主要成分是__________（填化学式）。
（3）写出生成滤渣3的离子方程式：
_______________________。
（4）已知：
298K时,Ksp[Al（OH）3]=3.0×10-34、Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38。
①加入试剂X,当Al3+ 开始沉淀时,滤液1中
=____________。
②向浓度均为0.1mol·L-1 的Fe（NO3）3和Al（NO3）3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。
在图中面出生成Al（OH）3的物质的量与滴加NaOH溶液体积的关系图（大致图）。
______
（5）若废料中镁元素的质量分数为a%,取mkg废料按上述流程生产,最终回收到20kg纯度为6%的镁锭，则镁的产率为__________（用含a、b、m 的代数式表示）。
（6）参照上述流程图，设计经三步,由滤渣3得到镁锭的路线：
_________________________。
4．二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土化合物。
以氟碳铈矿（ 主要含CeCO3F）为原料制备CeO2 的一种工艺流程如下:
已知:
i.Ce4+能与F-结合成[ CeFx]（4-x）+,也能与SO42-结合成[CeSOa4]2+;
ii.在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[（HA）2 ]萃取，而Ce3+不能
iii.常温下,Ce2（CO3）3饱和溶液浓度为1.0×10-6mol/L。
请回答下列问题:
（1）铈的原子序数是58，它在元素周期表的位置是_________________________。
（2）“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是____________________、_________________ （写出2种即可）。
（3）“氧化焙烧”产物CeO2 与稀H2SO4 反应的离子方程式为________________。
浸出的过程中常加入适量的Na2SO4浓溶液，其作用是_____________________________。
（4）“萃取”时存在反应:
Ce4++n（HA）2
Ce（H2n-4A2n）+4H+。
萃取后水层中还存在的含铈元素的微粒主要是__________，经处理后可循环使用。
（5）“反萃取”中加H2O2的主要反应离子方程式为_______________________。
在“反萃取”后所得水层中加入1.0mol/L的NH4HCO3溶液，产生Ce2（CO3）3沉淀，当Ce3+沉淀完全时[c（Ce3+）=1×10-5mol/L]，溶液中c（CO32-）约为______________。
（6）CeO2 是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧。
在尾气消除过程中发生着CeO2
CeO2（ 1-x）+xO2 ↑（0≤x≤0.25）的循环。
请写出CeO2消除CO尾气的化学方程式_____________________________。
5．碲（Te）位于元素周期表第ⅥA族,该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂、电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料及合金材料的添加剂等。
精炼铜的阳极混含有Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工艺流程可回收碲：
已知:
TeO2熔点733℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。
回答下列问题:
（1）Te与S的简单氢化物的稳定性强弱顺序为:
__________（用氢化物的化学式表示）。
（2）“焙烧”的化学方程式__________（碲主要以TeO2形式存在）。
（3）“焙烧”后的固体用软化水“水浸”，该过程的有效物质的浸出率及浸出速率对该工艺流程很重要,写出两条提高“水浸”速率的措施：
________。
“滤液1”的溶质有________。
（4）“滤渣1”进行“碱浸”的目的是________
（5）“滤液2”加入双氧水，能否改用氯水或氯气,说明原因:
_________
（6）“还原”制备碲粉的氧化产物是_________
（7）从环境保护和资源合理开发的可持续发展意识和绿色化学观念来看，分析“滤渣2”进行“酸浸”的意义:
________
6．CoCO3可用作选矿剂、催化剂及伪装涂料的颜料。
以含钴废渣（主要成CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO 等杂质） 为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下：
下表是相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算）：
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Co2+
7.6
9.4
Al3+
3.0
5.0
Zn2+
5.4
8.0
（1）写出“酸溶”时发生氧化还原反应的化学方程式_________________。
（2）“除铝”过程中需要调节溶液pH 的范围为______________，形成沉渣时发生反应的离子方程式为_____________________。
（3）在实验室里，萃取操作用到的玻璃仪器主要有____________；上述“萃取”过程可表示为ZnSO4（水层）+2HX（有机层）
ZnX2（有机层）+H2SO4（水层），由有机层获取ZnSO4溶液的操作是_________________________。
（4）“沉钴”时，Na2CO3溶液滴加过快会导致产品不纯，请解释原因_________________。
（5）在空气中煅烧CoCO3生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2 的体积为0.672 L（标准状况），则该钴氧化物的化学式为____________________。
二、填空题
7．过渡金属催化的反应已成为重要的合成工具，贵金属成本高，会对环境造成的不利影响。
因此研究成本低廉的含锰、铁、钴、镍、铜等催化剂应用成为热点。
以下是以含钴废渣（主要成分CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质）为原料制备CoCO3的一种工艺流程：
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol/L计算）
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Co2+
7.6
9.4
Al3+
3.0
5.0
Zn2+
5.4
8.0
回答下列问题：
（1）“酸浸”时通入SO2的目的是____________，反应的离子方程式为______________。
（2）“萃取”过程可表示为ZnSO4（水层）+2HX（有机层）
ZnX2（有机层）+H2SO4（水层），由有机层获取ZnSO4溶液的操作是__________________。
（3）“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加的原因是____________。
（4）用得到的CoCO3等为原料采用微波水热法和常规水热法可以制得两种CoxNi（1-x）Fe2O4（其中Co、Ni均为+2价），均可用作H2O2分解的催化剂，有较高的活性。
如图是两种不同方法制得的CoxNi（1-x）Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。
由图中信息可知：
____________法制取得到的催化剂活性更高，由此推测Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是____________。
（5）用纯碱沉淀转化法也可以从草酸钴（CoC2O4）废料得到CoCO3，向含有CoC2O4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有CoCO3沉淀生成时，溶液中
=___________。
[已知Ksp（CoC2O4）=6.3×10-8Ksp（CoCO3） =1.4×10-13]
8．利用化学原理可以对工厂排放的废水，废渣等进行有效检测与合理处理。
某工厂对制革工业污泥中部的处理工艺流程如下:
已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_________、___________。
（答出两点）。
（2）H2O2 的作用是将滤液I中的Cr3+转化为Cr2O72-，则此反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为_______。
（3）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：
阳离子
Fe3+
Al3+
Cr3+
开始沉淀时的pH
2.7
—
—
沉淀完全时的pH
3.7
5.4（>8溶解）
9（>9溶解）
①用NaOH调节溶液的pH不能超过8，其理由是________________。
②当pH=8时，Mg2+是否开始沉淀（溶液中镁高子浓度不超过1mol·L-1）。
____ （填“是”或“否”（已知Ksp[Mg（OH）2]=1. 8×10-11）。
（4）上述流程中，加入NaOH 溶液后，溶液呈碱性，Cr2O72- 转化为CrO42-，写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式_____________。
三、实验题
9．K2Cr2O7是一种重要的化工原料。
以铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、Fe2O3等杂质）为原料制备K2Cr2O7的一种工艺流程如下：
已知：
①4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2
8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
②Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+
（1）“焙烧”时，Al2O3与Na2CO3发生反应的化学方程式为___________。
（2）“滤渣”的主要成分是________（填化学式）.
（3）“酸化”步骤调节溶液pH<5，其目的是_________
（4）“转化”一步发生反应的化学方程式为____________
（5）采用电解法处理含铬废水原理如下图所示。
阳极区溶液中发生反应：
Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，阳极的电极反应式为_______，阴极产生的气体为_______（填化学式）。
10．软锰矿主要含有MnO2（约70%）、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS（约80%）、FeS、CuS、SiO2。
为了高效利用这两种矿石，科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，主要流程如下图所示,回答下列问题:
（1）反应Ⅰ所得滤液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阴离子,所得滤液中含有S和______。
为了提高硫酸“酸浸”时的浸出速率,可进行的操作是（至少两条）:
_________。
（2）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式方为_________。
（3）反应Ⅲ中加入MnO2的作用是（离子方程式表示）________；反应Ⅲ中加入MnCO3、ZnCO3的作用是________________。
（4）反应Ⅴ的电解总反应为:
MnSO4+ZnSO4+2H2O
MnO2+Zn+2H2SO4，写出阳极的电极反应式________________。
（5）MnO2和Zn可按等物质的量之比生产锌-锰干电池,则从生产MnO2和Zn的角度计算,所用软锰矿和闪铲矿的质量比大约是______。
（保留小数点后两位）
（4）信息技术优势
参考答案
1．过滤升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe（OH）3↓+MnO（OH）2↓+5H+除去Cu2+60℃条件下蒸发浓缩降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解b
【来源】【全国百强校】湖北省沙市中学2018届高三高考冲刺考试理综化学试题
【解析】氧化锌矿（主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）加稀硫酸溶解，过滤,滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁,再加高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO（OH）2和氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌和硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4•7H2O
晶体，根据分析可回答下列问题：
（1）分离固体和液体通常用过滤的方法，ZnSiO3、与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，因此所用的操作为过滤。
答案为:
过滤
（2）氧化锌矿在加入稀硫酸溶解的同时不断通入高温水蒸气，可以升高温度、使反应物充分混合，从而加快反应速率。
答案为：
升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率
（3）在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,高锰酸钾与Fe2+发生氧化还原反应,生成Fe（OH）3和MnO（OH）2两种沉淀，则反应的离子方程式为:
3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe（OH）3↓+MnO（OH）2↓+5H+。
答案为：
3Fe2++MnO4-+8H2O=3Fe（OH）3↓+MnO（OH）2↓+5H+
（4）步骤Ⅲ中，向滤液中加入锌粉,可以与Cu2+反应置换出铜，从而除去Cu2+。
答案为：
除去Cu2+
（5）从溶液中获得晶体通常用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干等操作,因为ZnSO4•7H2O易分解,所以烘干操作需在减压低温条件下进行,因此，本题正确答案是:
60
条件下蒸发浓缩，降低烘干的温度,防止ZnSO4•7H2O分解。
答案为：
60℃条件下蒸发浓缩、降低烘干的温度，防止ZnSO4•7H2O分解
（6）28.70gZnSO4•7H2O的物质的量为0.1mol,由Zn元素守恒可以知道,生成ZnSO4•H2O或ZnSO4或ZnO或Zn3O（SO4）2时,物质的量均为0.1mol,若得ZnSO4•H2O的质量为17.90g（100℃）;若得ZnSO4的质量为16.10g（250℃）;若得ZnO的质量为8.10g（930℃）;据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O（SO4）2；答案为：
b
2．
CuS、FeSNa2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2Odbfc蒸发结晶时向溶液中持续通入HCl气体（ 或在HCl 气流中加热蒸干）MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O产生污染环境的气体Fe3+4
【来源】【全国市级联考】四川省内江市2018届高三第三次模拟考试理综化学试题
【解析】
（1）根据电子排布规律可得Cu 的原子结构示意图为
。
（2）根据旧铍铜原件的成分BeO、CuS、FeS 和SiO2的性质，结合已知Ⅰ铍、铝两元素的化学性质相似，BeO属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，二者都能溶于NaOH溶液中，生成Na2BeO2和Na2SiO3，而不溶物为CuS和FeS， 所以滤渣B的主要成分为CuS和FeS ；滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2，所以反应Ⅰ中含铍化合物即Na2BeO2，与过量盐酸反应的化学方程式为Na2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2O。
（3）①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，根据Be与Al的性质相似，可得BeCl2可与氨水反应生成Be（OH）2沉淀，经过虑，洗涤后再与适量的盐酸反应即可提纯BeCl2，所以提纯BeCl2合理的步骤是dbfc；②为防止Be2+水解，要在HCl 气流中加热蒸干。
（4）①根据叙述即可写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的离子方程式为MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O；②用浓HNO3溶解金属硫化物时，浓硝酸被还原为氮的氧化物，污染环境（浓硝酸腐蚀性强，氧化性强，可能把S氧化为SO2，污染环境）。
（5）根据Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20，Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Mn（OH）2]=2.l×10-13，可知Cu2＋转化成沉淀时，c（OH－）=
mol/L，同理计算出Fe3＋转化成沉淀时，c（OH－）=
mol/L，Mn2＋转化成沉淀时，c（OH－）=
mol/L，因此首先沉淀的是Fe3＋，为使Cu2＋沉淀，此时c（OH－）=1×10－10mol/L，则pH=4，当pH>4时，Cu2＋出现沉淀。
（6）已知旧铍铜原件中含BeO 25%，所以BeO的质量为1000×25%=250g，理论上得到Be的物质的量为250g/25g/mol=10mol，即90g，但实际得到Be的质量为72g，所以Be 的产率是72g/90g×100%=80%。
点睛：
本题重在理解铍、铝两元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似，包括单质及其化合物的性质都相似，根据铝及其化合物的性质即可解决铍及其化合物的性质。
3．提高酸浸速率BCDAl（OH）3、Fe（OH）3Mg2++2NH3·H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+7500
×100%
【来源】【全国校级联考】广东省茂名市五大联盟学校高三五月联考理科综合化学试题
【解析】
（1）酸浸过程中采用“粉碎废料、加热、搅拌、适当提高稀硫酸的浓度等”措施的目的是提高酸浸速率；产品为镁锭，为了提高产品的纯度，试剂X的作用是中和酸调节pH除铝、铁，但不能引入新的杂质，故适宜选择MgO、MgCO3、氨水等，若选CuO会产生铜离子，产生杂质物质，答案选BCD；
（2）通过调节pH，使铝离子、铁离子水解产生沉淀而除去，故滤渣2的主要成分是Al（OH）3、Fe（OH）3；
（3）利用氨水与硫酸镁反应生成氢氧化镁，故生成滤渣3的离子方程式为：
Mg2++2NH3·H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+；
（4）①
=
；②向浓度均为0.1mol·L-1 的Fe（NO3）3和Al（NO3）3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。
在图中面出生成Al（OH）3的物质的量与滴加NaOH溶液体积的关系图，一开始产生氢氧化铁沉淀，后产生氢氧化铝沉淀，最后氢氧化铝沉淀逐渐溶解至消失，如下图：
；
（5）若废料中镁元素的质量分数为a%,取mkg废料按上述流程生产,最终回收到20kg纯度为6%的镁锭，则镁的产率为
；
（6）参照上述流程图，设计经三步,由滤渣3加足量的盐酸酸溶得到氯化镁溶液，在氯化氢的氛围中蒸干、灼烧得到无水氯化镁，电解熔融的氯化镁得到镁锭，路线如下：
。
4．第六周期IIIB族矿石粉碎成细小颗粒通入大量空气CeO2+4H++SO42-
[CeSO4]2++H2O增大c（SO42-），以提高[CeSO4]2+的浸出率[CeSO4]2+、Ce4+2Ce4+ +H2O2=2Ce3++O2 ↑+2H+1×10-6mol/L2xCO+CeO2=CeO2（1-x）+2xCO2
【来源】【全国市级联考】山西省大同市与阳泉市2018届高三5月联合模拟考试理综化学试题
【解析】
（1）根据稀有气体氙的原子序数为54，位于第5周期0族，因此下推一个周期，即第6周期，第IA族，IIA族，原子序数分别为55、56，接下来为镧系，57-71之间，位于第六周期、IIIB族；所以铈的原子序数是58，位于第六周期、IIIB族；正确答案：
第六周期、IIIB族。
（2）“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是矿石粉碎成细小颗粒、通入大量空气等；正确答案：
矿
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