工业流程培优

1、南充一中高2016届培优资料（工业流程题）1、硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：回答下列有关问题：（1）硼砂中B的化合价为 ，溶于热水后，常用H2SO4调pH23制取H3BO3，反应的离子方程式为 。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为 。（2）MgCl27H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是 。若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为 。（3）镁H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+Mg2+2H2O，则正极反应式

2、为 。若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为 。已知KspMg(OH)2=5.6×1012，当溶液pH=6时， （填“有”或“没有”）Mg(OH)2沉淀析出。（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30molL1 Na2S2O3（H2S2O3为弱酸）溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL。盛装Na2S2O3溶液的仪器应为滴定管（填“酸式”或“碱式”）。该粗硼样品的纯度为。（提示：I2+2S2O322I+S4O62）2、高效净水剂聚合氯化铝铁（PAFC）的

3、组成可表示为AlFe（OH）nCl6nm，该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的处理。（1）为检测PAFC中铝和铁元素的含量，采用如图所示流程进行。回答下列问题：PAFC中铁元素的化合价为。步骤I中的试剂A是 （从“氢氧化钠溶液”、“氨水”中选择），步骤中的试剂B是。步骤的操作是 ，用到的主要玻璃仪器 。（2）某工厂欲以工业废料（铁、铁和铝的氧化物）为原料制取PAFC，设计如下流程：废料（Fe、Fe2O3、FeO、Al2O3）酸性溶液PAEC在废料中加入过量稀盐酸，发生多个离子反应，请在空白处补全离子方程式：FeO+2H+Fe2+H2O Al2O3+6H+2Al3+3H2O Fe2O3+6H

4、+2Fe3+3H2O 所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子是。3、某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：阴离子膜法电解装置如图所示：（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式： 。（2）已知Ksp(Fe(OH)3)=4×10-38，假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1molL-1，则开始生成Fe(OH)3 沉淀的pH是，沉淀完全的pH是。（可能用到的数据：lg=0.1 lg=0.2）（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表

5、：离子Fe3+A13+Fe2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH1.23.77.07.89.3沉淀完全的pH3.74.79.69.810.8加氨水调节溶液的pH等于6，则“滤渣（待处理）”的成分是 （写化学式），滤液中含有的阳离子有H+和 （写符号）。（4）在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣A中也无MnO2，请用离子方程式解释原因： 。（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为 。（6）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式：

6、 。4、.工业废水中Cr（）回收与再利用工艺如下：注：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完全沉淀时溶液的pH见下表。氢氧化物Fe（OH）3Fe（OH）2Mg（OH）2Al（OH）3Cr（OH）3pH3.79.611.189（9溶解）（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施 （至少写一条）。（2）调pH=8是为了除去 离子（选填：Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）。（3）钠离子交换树脂的原理为：Mn+nNaRMRn+nNa+，被交换的杂质离子是 （选填：Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）。.电解法处理含Cr2

7、O72离子的废水（pH=46）的一种方法是：往废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，同时鼓入空气，经过一段时间后，经过一段时间后，有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀产生，使工业废水中铬含量低于排放标准。（1）阴极电极反应式： 。（2）加入适量NaCl的作用？ 。（3）鼓入空气的作用？ 。5、电解铝技术的出现与成熟让铝从皇家珍品变成汽车、轮船、航天航空制造、化工生产等行业的重要材料。工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，Fe2O3、SiO2等）提取纯Al2O3做冶炼铝的原料，某研究性学习小组设计了如下提取流程图（1）固体的化学式为，该固体的颜色为；（2）在实际工业生产流程中需加入冰晶石，

8、目的是 ；（3）写出流程的离子方程式 ；（4）铝粉与氧化铁粉末在引燃条件下常用来焊接钢轨，主要是利用该反应 ；（5）从铝土矿中提取铝的过程不涉及的化学反应类型是 ；A、复分解反应 B、氧化还原反应 C、置换反应 D、分解反应（6）生产过程中除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有 ；（7）若向滤液中逐滴滴入NaOH溶液至过量，产生沉淀随NaOH滴入关系正确的是。6、金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中。“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿（主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质）；主要生

9、产流程如下：已知反应：将钛铁矿与浓H2SO4煮解：FeTiO3+2H2SO4（浓）TiOSO4（硫酸氧钛）+FeSO4+2H2O。加水分解硫酸氧钛：TiOSO4+（n+1）H2OTiO2nH2O+H2SO4。请回答下列问题：（1）副产品甲是 ，可循环利用的物质是 。（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是 。（3）写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为： 。（4）最近，用熔融法直接电解中间产品乙制取金属钛获得成功。写出电解乙制取金属钛的化学方程式 。（5）“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的两点： ； 。根据废液的主要成分，针对其中一项污染，提出处理的方法： 。7

10、（15分）无水三氯化铁易升华，有强烈的吸水性，是一种用途比较广泛的盐。（1）实验室中可将FeCl3溶液 、 、过滤、洗涤干燥得FeCl3·6H2O；再 ，得到无水FeCl3。（2）利用工业FeCl3制取纯净的草酸铁晶体Fe2(C2O4)3·5H2O的实验流程如下图所示：溶解萃取、分液反应工业FeCl3Fe2(C2O4)3·5H2O溶液X异丙醚水层草酸溶液分液醚层为抑制FeCl3水解，溶液X为 。上述流程中FeCl3能被异丙醚萃取，其原因是 ；检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe3的方法是 。所得Fe2(C2O4)3·5H2O需用冰水洗涤，其目的是 。1

11、7为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取a g样品，加硫酸酸化，用KMnO4标准溶液滴定生成的H2C2O4，KMnO4标准溶液应置于右图所示仪器 （填“甲”或“乙”）中；下列情况会造成实验测得Fe2(C2O4)3·5H2O含量偏低的是 。a盛放KMnO4的滴定管水洗后未用标准液润洗b滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失c滴定前仰视读数，滴定后俯视读数8、利用酸解法制钛白粉产生的废液含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，生产铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产步骤如下：已知：TiOSO4可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO42。请回答：（1）步骤中分离硫

12、酸亚铁溶液和滤渣的操作中所用的玻璃仪器是 。步骤得到硫酸亚铁晶体的操作为蒸发浓缩、 。（2）步骤的离子方程式是 。（3）步骤必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及 。（4）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。（5）用平衡移动的原理解释步骤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因 。（6）为测定步骤中所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数，取晶体样品a g，溶于稀硫酸配成10000 mL溶液，取出2000 mL溶液，用KMnO4溶液滴定（杂质与KMnO4不反应）。若消耗01000 molL-1 KMnO4溶液2000 mL，所得晶体中FeSO4

13、·7H2O的质量分数为（用a表示） 。9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 ， 。（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

14、化学方式 。10、（）硒鼓回收料含硒约97%，其余为约3%的碲和微量的氯。从该回收料中回收硒的工 艺流程如下图所示（已知煅烧过程中，回收料中的硒、碲被氧化成SeO2和TeO2）：部分物质的物理性质如下表： (l)Se与S是同族元素，比S多1个电子层，Se在元素周期表的位置为 ；H2 SeO4的酸性比H2SO4的酸性 （填“强”或“弱”）。 (2)实验中往往需将硒鼓回收料粉碎，其目的是 。 (3)乙醇浸取后过滤所得滤渣的主要成分是 。蒸发除去溶剂后，所得固体中仍含有少量Te02杂质，除杂时适宜采用的方法是 。 (4)以SO2为还原剂可将Se02还原为单质硒，写出反应的化学方程式： （）二氧化钛广

15、泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。二氧化钛可由以下两种方法制备：方法1：TiCl4水解生成TiO2·xH2O，过滤、水洗除去其中的Cl，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2 ，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。（1） TiCl4水解生成TiO2·x H2O的化学方程式为 ； 检验TiO2·x H2O中Cl是否被除净的方法是 。方法2：可用含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：（1）甲溶液中除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有_。（2）加Fe的作用是_。（3）TiO2制

16、取单质Ti，涉及到的步骤如下： 反应的方程式是 ，该反应需要在Ar气氛中进行，请解释原因： 。（）工业上以粗铜为原料采取如图1所示流程制备硝酸铜晶体：在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是 。在操作之前，对滤液用HNO3调节pH值至1，其目的是（结合离子方程式说明） 。从滤液中制取硝酸铜晶体的操作的具体步骤是 、 、 。（2）图2是某小组学生查阅资料后所绘出的硝酸铜晶体Cu(NO3)2 nH2O的溶解度曲线（温度在300C左右对应不同的晶体），说法正确的是 。(a) A点时的溶液为不饱和溶液 (b) B点时两种晶体可以共存(c)按上述流程最终得到的晶体一定是Cu(NO3)2 3H2O (d)

17、 若将C点时的溶液降温至300C以下，可以析出Cu(NO3)2 6H2O晶体（3）某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2和HCO3)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。正极电极反应式为 用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水,若电解后得到200 mL 3.25 mol·L1 NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为 mL。11. 海水中含有丰富的镁资源。工业上常用海水晒盐后的苦卤水提取Mg，流程如下图所示：（1）试剂一般选用_（填化学式）。（2）工业制取镁的化学方程式为 。（3）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反

18、应物和产物均为298K时的稳定状态)。由图可知Mg与卤素单质的反应均为_（填“放热”或“吸热”）反应；推测化合物的热稳定性顺序为MgI2 _MgF2（填“”、“”或“”）。依上图数据写出MgBr2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式 。（4）金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体生成。写出CH3MgCl水解的化学方程式 。（5）向Mg(OH)2中加入NH4Cl溶液，可使沉淀溶解，请结合平衡原理和必要的文字解释原因 。12（20分）I（6分）下列叙述正确的是 B电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放C电解

19、制铝的过程中，作为阳极材料的无烟煤不会消耗D使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染II（14分）硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是 。（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中，生产普通玻璃的主要原料有 。（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为 ；碳化硅又称 ，其晶体结构与 相

20、似。在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 。物质SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸点/235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为 。（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是 。13（15分）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2），导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe=

21、LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。萃取水相(Li2SO4溶液)有机相反萃取有机相水相(CoSO4溶液)沉钴过滤滤液CoCO3固体NH4HCO3溶液废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸过滤滤液滤渣调pH过滤滤液Al(OH)3固体酸浸调pH过滤滤渣滤液NaOH溶液H2SO4、H2O2回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为 。（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。（3）“酸浸”一般在800C下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 。（4）写出“沉钴”过程中发生反

22、应的化学方程式 。（5）放电过程中，发生LiCoO2与Li1XCoO2之间的转化，写出放电时电池反应的方程式 。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是 ；在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 （填化学式）14.锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造图如图（a）所示。回答下列问题：（1）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH该电池中，负极材料主要是 ，电解质的主要成分 _，正极发生的主要反应是 。与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是 。（2）图（b）表示回收利用废旧普通锌

23、锰电池的一种工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。图（b）中产物的化学式分别为A ，B 。操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为 。采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是 。（填化学式）15、废旧硬质金刀具中含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCL溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为 。（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是 。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是

24、回收利用其中的 。（3）溶液I的主要成分是 。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是 。（4）将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为 。南充一中高2016届培优资料工业流程题答案1、（1）+3，B4O72+2H+5H2O=4H3BO3。X3Mg+B2O32B+3MgO。（2）防止MgCl2水解生成Mg（OH）2。2H2O+Mg2+2e=H2+Mg（OH）2。（3）H2O2+2H+2e=2H2O。0.045 molL1。没有（4）碱式 99%。2、+3。 氢氧化钠溶液 CO2。 过滤，烧杯、玻璃棒、漏斗。（2）Fe+2H+Fe2+H2、Fe+2Fe3

25、+3Fe2+ Fe3+。3、（1）MnCO3+2H+=Mn2+CO2+H2O。 （2）1.9，3.2。（3）Al（OH）3、Fe（OH）3 Mn2+、Mg2+、NH4+。 （4）MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O。（5）负。4OH4e=O2+2H2O。 （6）Mn2+2e+2H2O=MnO2+4H+，。4、（1）升高温度，搅拌，过滤后再向滤渣中加入H2SO4 （多次浸取），适当延长浸取时间等。（2）Fe3+、Al3+。 （3）Mg2+、Ca2+。、（1）Cr2O72+14H+6e=2Cr3+7H2O。 （2）增强废水的导电性，便于电解的进行。（3）将阳极溶解生成的Fe2+转

26、化为Fe3+，便于形成沉淀除去。5、（1）Fe2O3，红棕色； （2）降低Al2O3的熔化温度，减少能量消耗；（3）AlO2+2H2O+CO2=Al（OH）3+HCO3； （4）放出大量的热；（5）C； （6）CaOCO2； （7）D。6、（1）FeSO47H2O，硫酸。 （2）防止Fe2+氧化（成Fe3+）。（3）TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO。 （4）TiO2（熔融）Ti+O2。（5）废液呈强酸性，污染水体；因废液中含有的Mn2+、Cu2+、Cr3+等重金属离子排入水体中会造成水体污染，使水体生物绝迹。 加入熟石灰。7（1）蒸发(浓缩)、冷却(结晶)；将FeCl3·6

27、H2O在HCl的气氛中加热脱水 （每空1分）（2）（浓）盐酸 FeCl3在异丙醚中的溶解度大于其在水中的溶解度；取少量溶液，向其中滴加少量KSCN溶液，若溶液变红，则含有Fe3。（或其他合理方法）除去杂质、减少草酸铁晶体的溶解损耗 甲；c （每空2分）9（1）Al2O36H=2Al33H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O（2分）（2）除去溶液中的铁离子（2分）（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)nCl6n （2分）（4）水浴加热（2分）2AlCl3nH2O=Al2(OH)nCl6nnHCl（2分）（）（1）TiCl4 + (x+2)H2O TiO2·xH2O + 4HCl (加热条件) 取最后一次洗涤液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl已除净。（2）Fe3+ 、Fe2+ （3）将Fe3+ 转化为Fe2+（4）TiCl4 +2Mg = 2MgCl2 + Ti （800） 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用（）（1）将NOx转化为硝酸，提高原料的利用率，减