化学工艺流程题 3

1、 化学工艺流程题 题型模型化学工艺流程题结构一般包括题头、题干和题尾三部分。题头一般简单介绍以何种物质(主要成分是什么、含什么杂质等，要注意一些关键信息)为原料制备哪种物质，以及物质的性质和用途。题干部分则是工业制备的简化工艺流程图。题尾部分则是根据工业生产流程中涉及到的化学知识命题者精心设计的系列问题。对于学生解题需要的未学过的信息在三个部分都有可能出现，审题时须全盘考虑。考点模型(1)原料处理的方法和作用研磨：增大接触面积，加快溶解或加快反应速率。水浸：与水接触溶解或反应，可通过延长时间、搅拌或适当升温来加速，以提高浸出率。酸浸：与酸接触反应而溶解，使可溶性离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

2、。可通过适当增大酸的浓度、升温和强力搅拌等加快反应速率。灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化。煅烧：改变结构，使一些物质在后续过程中易溶解，并可使一些杂质(如有机物)在高温下氧化、分解。(2)实验条件的控制和目的调节溶液的pH值：使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解，防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。控制体系的温度a控制低温：防止物质的分解，如NaHCO3、NH4HCO3、H2O2、HNO3(浓)等；防止物质的挥发，如盐酸、醋酸等；抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗；增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收。b采取加热：加速某固体的溶解，

3、加快反应速率；减少气体生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移动；趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。c控制范围：确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防止副反应发生等。(3)物质分离或提纯常用的化学方法溶解法：利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al，CO2(HCl、H2O)先通过饱和食盐水，再通过浓H2SO4。沉淀法：a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后续步骤中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。洗涤法：a.水洗，b.冰水洗，c.有机溶剂洗，其目的是：洗去目标物表面的杂质离子；减少

4、目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量；防止目标物形成结晶水合物；使晶体快速干燥。(4)可循环物质的判断流程图中回头箭头的物质生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步反应的相关物质。 化学工艺流程题1 聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6n。 工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝，其工艺流程如下： 已知：高岭土：Al2O3(25%34%)、SiO2(40%50%)、Fe2O3(0.5%3.0%)及少量 杂质和水。Al3以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH为5.2。根据流程图回答下 列问题： （1）写出溶解过

5、程中反应的离子方程式 （2）加适量铝粉的主要目的是 （3）溶液的pH需控制在4.24.5的原因是 具体操作中除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是 (4)“蒸发浓缩”需保持温度在90100 ，控制该温度的操作名称是 写出该过程反应的化学方程式 2以氯化钾和硫酸亚铁为原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下： 已知：NH4HCO3溶液呈碱性，30 以上NH4HCO3大量分解。 (1)NH4HCO3溶液呈碱性的原因是_。 (2)写出沉淀池中反应的化学方程式 _ _ 该反应必须控制的反应条件是_。 (3)检验沉淀池中Fe2沉淀是否完全的方法是_ (4)酸化的目的是_。 (5)在沉淀池的反应中，为

6、使反应物尽可能多地转化为生成物，可在反应过程中加 入_。a(NH4)2SO4 bKCl c丙醇 d水 (6)N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。滤液A可做复合肥料，因为其中含 有_等元素。3某同学设计了以下操作流程来除去混在氯化钠固体中的少量硫酸钠和氯化钙。 (1)试剂A是_，试剂A需要过量的原因是_。 (2)操作a得到的滤渣的成分是_ ，在实验室中进行操 作a需要的仪器是铁架台(带铁圈)、滤纸、烧杯、_、_。 (3)加入试剂C调节滤液pH的离子反应方程式是_。 (4)该同学想利用上述得到的氯化钠设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并检验氯气 的氧化性和测定所产生的氢气的体积，部分装置如下

7、图： 碳棒接直流电源的_极；铁棒上发生的电极反应为_。 说明氯气具有氧化性的实验现象是_。将上图中的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是B接 _，_接_4 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在 铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害。某兴趣小组对该电池电极材 料进行资源回收研究，设计实验流程如下：已知：NiCl2易溶于水，Fe3不能氧化Ni2。 已知实验温度时的溶解度：NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O 回答下列问题： (1)用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为_(填化学式)。 (2)写出加入Na2C2

8、O4溶液的反应的化学方程式_ _ (3)电解滤液时的化学方程式为_检验电解滤液时阳极产生的气体的方法_ _ (4)写出氧化反应的离子方程式_ (5)如何检验Ni(OH)3已洗涤干净？_ 5一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高。 其主要流程如下： 注：反应的化学方程式为CuFeS2S=FeS2CuS，CuFeS2中的S化合价为2 价。反应滤液的主要成分为CuCl。 (1)为使反应充分进行，工业上可采取的措施是_；反应生成 12 g FeS2转移的电子数为_。 (2)反应的离子方程式为_。 (3)反应通入空气的目的是_一定温度下，在反应所得的溶液中加入稀硫酸，可以

9、析出硫酸铜晶体，其原因是 (4)以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备铜，也可以采用“火法熔炼工艺”。“火法熔炼工艺”中的“焙烧”程序，是在通入少量空气的情况下使黄铜矿部分脱硫生成焙砂(主要成分是Cu2S和FeO)和SO2，该反应的化学方程式为_。6 为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一 种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下： 部分含钒物质在水中的溶解性如下：物质VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4溶解性可溶难溶难溶易溶 回答下列问题： (1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为_。 (2)滤液中含钒的主要成分

10、为_(填化学式)。 (3)该工艺中反应的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程 式_；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液 中V2O5的质量比)和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为_、_。 (4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以测定反应后溶液中含钒量， 反应方程式为2VOH2C2O42H=2VOn2CO2mH2O，其中n、m分 别为_、_。 (5)全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VOV2 2HVO2H2OV3，电池放电时正极的电极反应式为 _。 答案1(1)Al2O36H

11、=2Al33H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O(2)除去溶液中的铁离子(3)pH超过4.5，Al3会形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6npH计(或精密pH试纸)(4)水浴加热2AlCl3nH2O=Al2(OH)nCl6nnHCl2(1)NH的水解程度小于HCO的水解程度(2)2NH4HCO3FeSO4=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O反应温度低于30 (3)取沉淀池的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无血红色出现，说明沉淀完全(合理即可)(4)除去溶液中的HCO(5)c(6)N、S、K3(1)BaCl2或Ba

12、(OH)2使硫酸根沉淀完全(2)CaCO3、BaCO3和BaSO4漏斗玻璃棒(3)CO2H=H2OCO2(4)正2H2e=H2 淀粉KI溶液变蓝DEC4(1)Fe(OH)3、Al(OH)3(2)NiCl2Na2C2O42H2O=NiC2O42H2O2NaCl(3)2NaCl2H2O电解,H2Cl22NaOH用湿润的淀粉KI试纸检验，试纸变蓝色(其他合理答案均可)(4)2Ni(OH)22OHCl2=2Ni(OH)32Cl(5)取最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液，如有白色沉淀生成，再加入稀硝酸，若沉淀不溶解，证明沉淀已洗涤干净 5(1)粉碎固体等0.1NA(2)CuS4ClCu2=S2CuCl(

13、3)使反应生成的一价铜离子被氧化成二价铜离子硫酸铜的溶解度小于氯化铜的溶解度(4)2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO 6. (1)V2O5(2)VOSO4(3)NHVO=NH4VO3480 (4)22(5)VO2He=VO2H2O2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：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74

14、.711Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：温度/010205075100Li2CO3的溶解度/g1.5391.4061.3291.1810.8660.728请回答下列问题：(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：_。(2)反应加入碳酸钙的作用是_。(3)写出反应中生成沉淀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_。答案(1)Li2OAl2O34SiO2(2)除去反应中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3、Al3完全沉淀(3)Mg22OH=Mg(OH)

15、2、Ca2CO=CaCO3(4)热水Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗(5)加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2(其他合理答案均可)解析(1)用氧化物表示LiAlSi2O6时，活泼的金属氧化物在前，不活泼的在后，水放在最后。(2)加入CaCO3，可除去反应中过量的H2SO4，降低溶液中c(H)，根据pH5，可使Fe3、Al3完全沉淀。(3)在反应中，加入Ca(OH)2、Na2CO3沉淀的是Mg2和Ca2。(4)由于温度越高，Li2CO3的溶解度越小，所以应用热水洗涤Li2CO3。(5)由于在加热蒸干LiC

16、l溶液时，会产生少量的LiOH，受热分解生成Li2O，所以电解时会产生O2。3聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为Fe2(OH)n(SO4)30.5nm，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO47H2O)，过程如下：(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是_。(2)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a_f。装置A中发生反应的化学方程式为_。(3)制备绿矾时，向溶液X中加入过量_，充分反应后，经过滤操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。过滤所需的玻璃仪器有

17、_。(4)欲测定溶液Y中Fe2的浓度，需要用容量瓶配制KMnO4标准溶液，用KMnO4标准溶液滴定时应选用_滴定管(填“酸式”或“碱式”)。(5)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。答案(1)将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色(2)decbCu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O(3)铁屑烧杯、漏斗、玻璃棒 (4)酸式 (5)偏小解析(1)利用品红溶液验证SO2，使品红溶液褪色，加热恢复红色。(2)由于装置A中有加热装置，所以是利用Cu和浓硫酸反应制SO2，C为干燥装置，B为收集装置，D、E为尾气

18、处理装置。(3)由于X中含有Fe3，所以制备绿矾时，应加入Fe粉，使Fe3还原成Fe2。此处审题应注意玻璃仪器。(4)KMnO4溶液具有强氧化性，应选择酸式滴定管。(5)Fe33H2OFe(OH)33H，pH越小，Fe3的水解程度越小，导致聚铁中铁的质量分数偏小。4多晶硅(硅单质的一种)被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl4为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO3，且含有铁、镁等离子)制备BaCl22H2O，工艺流程如下：已知：常温下Fe3、Mg2完全沉淀的pH分别是3.4、12.4BaCO3的相对分子

19、质量是197；BaCl22H2O的相对分子质量是244回答下列问题：(1)SiCl4发生水解反应的化学方程式为_。(2)用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1 mol电子转移时吸收59 kJ热量，则该反应的热化学方程式为_。(3)加钡矿粉并调节pH7的目的是_，_。(4)过滤后的滤液中Fe3浓度为_(滤液温度25 ，KspFe(OH)32.21038)。(5)生成滤渣A的离子方程式_。(6)列式计算出10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl22H2O的质量为多少吨？答案(1)SiCl44H2O=H4SiO44HCl(2)SiCl4(g)2H2(g)=Si

20、(s)4HCl(g) H236 kJmol1(3)使BaCO3转化为BaCl2使Fe3完全沉淀 (4)2.21017 molL1(5)Mg22OH=Mg(OH)2 (6)m244 gmol19.76 t解析(1)SiCl4水解生成H4SiO4和HCl。(2)SiCl42H2Si4HCl，当有4 mol电子转移时，吸收热量为236 kJ，所以热化学方程式为SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)H236 kJmol1。(3)加入BaCO3，可发生反应BaCO32HCl=CO2H2OBaCl2，并降低c(H)，使Fe3完全水解生成Fe(OH)3沉淀。(4)c(OH)107 molL1

21、 c(Fe3)2.21017 molL1(5)根据信息，当pH12.5时，Mg2完全沉淀，Mg22OH=Mg(OH)2。(6)根据Ba2守恒得：m(BaCl22H2O) 244 gmol1 9.76 t。5亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。(1)双氧水的结构式为_；中发生反应的还原剂是_(填化学式)。(2)中反应的离子方程式是_。(3)A的化学式是_，装置中A在_极区产生。(4)ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应的化学方程式_。研究表明：若反

22、应开始时盐酸浓度较大，则气体产物中有Cl2，用离子方程式解释产生Cl2的原因_。(5)NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl。取等质量变质前后的NaClO2试样均配成溶液，分别与足量FeSO4溶液反应时，消耗Fe2的物质的量_(填“相同”、“不相同”或“无法判断”)。答案(1)HOOHNa2SO3(2)2ClO2H2O22OH=2ClOO22H2O(3)H2SO4阳(4)5NaClO24HCl=5NaCl4ClO22H2OClO3Cl4H=2Cl22H2O(5)相同解析(1)Na2SO3具有还原性，作还原剂。(2)在中，ClO2气体把H2O2氧化，离子方程式为2ClO2H2O22OH=

23、2ClOO22H2O(3)装置中发生的电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2 阴极：4H4e=2H2所以在阳极附近生成H2SO4。(4)5NaClO24HCl=5NaCl4ClO22H2O若盐酸的浓度过大，则发生反应ClO3Cl4H=2Cl22H2O(5)3NaClO2=2NaClO3NaCl 3 mol 2 mol 1 molClO4Fe24H=Cl4Fe32H2O3 mol 12 molClO6Fe26H=Cl6Fe33H2O2 mol 12 mol所以消耗Fe2的物质的量相同。6金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分FeTiO3，钛