第27(2)题化工流程题doc

1、第十八题、化工流程题27（2010上海）工业生产纯碱的工艺流程示意图如下： 完成下列填空：1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式。 A B 2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、 、沉淀、 、 、冷却结晶、 、烘干。3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是 。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是 。4）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是 （填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是： 。5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为： 滤液D加石灰水前先要加热，原因是 。6）产品纯碱中含

2、有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： （注明你的表达式中所用的有关符号的含义）答案：1）Ca(OH)2或CaO；Na2CO3；2）溶解；过滤；蒸发；过滤；3）有晶体析出（或出现浑浊）；碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大；4）NH4Cl；取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子；5）NH4+OH-NH3+H2O；防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀；6）16. （2010江苏）（10分）钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡

3、泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为 。（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸，原因是 、 。（3）该厂结合本厂实际，选用的X为 （填化学式）；中和使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和引起的溶液体积变化可忽略）。 （4）上述流程中洗涤的目的是 。答案：（1）Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2十2Fe( NO3)3+4H2O  （2）防止反应速率过快、浓HNO3易挥发、分解（合理答案即可） （3）BaCO3 ；Fe3+、H+

4、0;  （4）减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染（合理答案即可）18. （2010江苏）（12分）正极材料为LiCoO2的锂离子电池被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80真空干燥、高温成型而值得。共沉淀反应投料时，不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是 。共沉淀反应的化学方程式为 。高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外

5、，还能 。（2）废旧锂离子电池的之极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。 在上述溶解过程中，S2O32-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为 。 Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290时已完全脱水，则1000时，剩余故土成分为 。（填化学式）；在350400范围内，剩余故土成分为 。（填化学式）。答案：(1)Fe2+在碱性条件下更容易被氧化（凡合理答案均可）；(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O；与空气中O2反应，防止LiFePO4中

6、的Fe2+被氧化(2)8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11H2O CoO；Co2O3、Co3O429.（2010四川）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：_、_。（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水

7、合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、_、_、_（填化学式），减少废物排放。（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3）,其方法是：将556a kgA（摩尔质量为278 g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_kg。答

8、案：(1) TiO2+2H2SO4=Ti(SO4)2+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+ Fe+2H+=Fe2+H2(3) 加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H+浓度促进钛盐水解；H2O、FeSO4、H2SO4 (4) 160a+320b+160c16. （2011江苏）（12分）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在一定条件下，转化为的反应为，该反应的平衡常数表达式为K= ；过量的与溶液反应的化学方程式为 （2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的

9、是 、 。（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为 ；该过程产生的为其可用碱溶液吸收，为其中污染空气的气体为 （写化学）。答案：（1）K= SO2+NaOH=NaHSO3（2）提高铁元素的浸出率 抑制Fe3+水解（3）Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+ Cl2 HCl32.（2011广东）（16分）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：（注：NaCl熔点为801；AlCl3在181升华）（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程

10、式为 和 （2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有 ；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在 （3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为 （4）镀铝电解池中，金属铝为 极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4 和Al2Cl7形式存在，铝电极的主要电极反应式为 （5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是 答案：（1）2Al +Fe2O3=Al 2O3+2Fe 4Al+3SiO2=3Si+ 2Al 2O3（2）H2、AlCl3；NaCl。(3)Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O(4)阳极

11、；阳极：Al-3e-=Al3+、（阴极：4Al2Cl7 +3e- = 7AlCl4+Al ）(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用19. （2012江苏）(15 分)废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：(1)铜帽溶解时加入H2O2 的目的是 (用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后， 需将溶液中过量的H2O2 除去。除去H2O2 的简便方法是 。(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H

12、2O2 后溶液中Cu2的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=34，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇2Cu2+4I=2CuI(白色)+I2 2S2O32 +I2=2I+S4O62 滴定选用的指示剂为 ，滴定终点观察到的现象为 。 若滴定前溶液中的H2O2 没有除尽，所测定的Cu2含量将会 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。(3)已知pH>11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种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

13、为1. 0 mol·L-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31. 13. 2Fe25. 88. 8Zn25. 98. 9实验中可选用的试剂：30%H2O2、1. 0 mol·L-1HNO3、1. 0 mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为： ； ；过滤； ；过滤、洗涤、干燥；900煅烧。答案：(1)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 加热(至沸)(2)淀粉溶液 蓝色褪去 偏高(3)向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应 滴加1.0 mol·L-1NaOH，调节溶液pH 约为5(或3.2pH<

14、5.9)，使Fe3沉淀完全 向滤液中滴加1. 0 mol·L-1NaOH，调节溶液pH 约为10(或8. 9pH11)，使Zn2沉淀完全32. （2013广东）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下： （注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450和80）（1）电解精炼银时，阴极反应式为 ；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为 。（2）固体混合物B的组成为 ；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为 。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方

15、程式： CuO + Al2O3 CuAlO2 + （4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2，至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。 (5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。答案：（1）Ag+e= Ag，2NO+O2=2 NO2（2）CuO和Al(OH)3，Al(OH)3+OH= AlO+2H2O（3）4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2（4）25.0L （5）蒸发浓缩、冷却结晶16（2013江苏）(12 分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯

16、氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3 )为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：（1）MgCO3 与稀硫酸反应的离子方程式为 。（2）加入H2O2 氧化时，发生反应的化学方程式为 。（3）滤渣2 的成分是 (填化学式)。800（4）煅烧过程存在以下反应：8002MgSO4+C= = 2MgO+2SO2+CO2800MgSO4+C= = MgO+SO2+CO MgSO4+3C= = MgO+S+3CO利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。D中收集的气体可以是 (填化学式)。B中盛放的溶液可以是 (填字母)。aNaOH 溶液 bNa2CO3 溶液 c稀硝酸

17、dKMnO4溶液 A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式： 。答案：（1）MgCO3+2H+=Mg2+CO2+H2O（2）2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O（3）Fe(OH)3（4）COd3S+6OH-2S2+SO32-+3H2O27.（13新课标1）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某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-=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（部分条件为给出）。H2SO4、H2

18、O2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80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”过程中发生反应的化学方程式_。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。（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)。答案：（1）+3（2）2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(O

19、H) 4- + 3H2（3）2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O2+ 4H2O2H2O22H2O + O2 ；有氯气生成，污染较大。（4）CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3 + (NH4)2SO4 +CO2+ H2O（5） Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C（6）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO427(2014安徽)LiPF6是锂离子电

20、池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸点是85.0 ，HF的沸点是19.5 。（1）第步反应中无水HF的作用是 、 。反应设备不能用玻璃材质的原因是 (用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的 溶液冲洗。（2）该流程需在无水条件下进行，第步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式： 。（3）第步分离采用的方法是 ；第步分离尾气中HF、HCl采用的方法是 。（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF。取样品wg。测得Li的物质的量为nmol，则

21、该样品中LiPF6的物质的量为 mol(用含有w、n的代数式表示)。 【答案】（14分）（1）反应物 溶剂 SiO2+4HF=SiF4+2H2O NaHCO3 （2）PF5+4H2O=H3PO4+5HF（3）过滤 冷凝（4）11（2014四川）污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO2，另含有少量头铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2（反应条件已略去）。请回答下列问题：（1）上述流程脱硫实现了_（选填下列字母编号）。A废弃物的综合利用 B白色污染的减少 C酸雨的减少

22、（2）用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3，其原因是_。（3）已知： 25、101kpa时，Mn(s)O2(g)MnO2(s) H520kJ/molS(s)O2(g)SO2(g) H297kJ/molMn(s)S(s)2O2(g)MnSO4(s) H1065kJ/molSO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_。（4）MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_。（5）MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_。（6）假设脱除的SO2只与软锰矿浆中的MnO2反应。按照图示流程，将a m3（标准状况

23、）含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为89.6%，最终得到MnO2的质量为c kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO2_kg。答案：（1）A、C （2）消耗溶液中的酸，促进Al3和Fe3水解生成氢氧化物沉淀（3）MnO2(s)SO2(g) =MnSO4(s)  H=-248kJ/mol（4）Mn22H2O2eMnO24H （5）MnO2H2OeMnO(OH)OH（6）27（2015安徽）（14分）硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4，其流程如下：

24、NaBO2（s）SiO2（s）Na（s）H2（g）NaBH4（s）Na2SiO3（s）Na2SiO3（s）溶液异丙酸（l）NaBH4（s）循环使用已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13）。（1）在第不反应加料之前，需要将反应器加热至100以上并通入氩气，该操作的目的是_，原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_，_，玻璃片和小刀等。（2）请配平第步反应的化学方程式：_NaBO2+_SiO2+_Na+_H2_NaBH4+_Na2SiO3（3）第步分离采用的方法是_；第不分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是_。（4）NaBH4（s）与水（l

25、）反应生成NaBO2（s）和氢气（g），在25，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放热21.6KJ，该反应的热化学方程式是_。答案：（1）除去反应器中的水蒸气和空气，煤油，镊子、滤纸（2）系数为：1、2、4、2=1、2；（3）过滤；蒸馏（4）NaBH4（s）+2H2O(l) = NaBO2（s）+4H2(g) H=-216.0KJ/mol；32（2015广东）（16分）七铝十二钙（12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：（1）煅粉主要含MgO和 ，用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉

26、后，镁化合物几乎不溶， 若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液PH大于 （Mg(OH)2的Ksp=5×10-12);该工艺中不能用（NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是 ，（2）滤液I中的阴离子有 （忽略杂质成分的影响）；若滤液I中仅通入CO2,会生成 ，从 而导致CaCO3产率降低。（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 。（4）电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化，其它离子

27、不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为 。【答案】（1）CaO；11；加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤是会被除去，造成生成的CaCO减少。（2）NO3-，( NH4)2CO3（3）2OH-+Al2O32AlO2-+H2O（4）2Al+6H20 2Al(OH)3+3H2（5）Al3e7 AlCl4-=4 Al2Cl7-16.（2015江苏）（12分）以磷石膏(主要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。（1）匀速向浆料中通入CO2，浆料清液的pH和c(SO42)随时间变化见由图。清液pH>11时CaSO4转化的离子方程式_，能提高其

28、转化速率的措施的_(填序号)。(填序号)A.搅拌浆料 B.加热浆料至100 C.增大氨水浓度 D.减小CO2通入速率（2）当清液pH接近6.5时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为_和_(填化学式)；检验洗涤是否完全的方法是_。（3）在敞口容器智能光，用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体，随着浸取液温度上升，溶液中c(Ca2)增大的原因_。答案：（1）CaSO42NH3·H2OCO2=CaCO32NH4或CaSO4CO32=CaCO3SO42，AC；（2）SO42、HCO3，取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，&#

29、160;则表明已洗涤完全；（3）浸取液温度上升，溶液中c(H)增大，促进固体中Ca2浸出。31、（2015山东）（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Ca2+Mg2+Fe3+开始沉淀时的pH11.99.11.9 完全沉淀时的pH13.911.13.2（2）加入NH3·H2O调节pH=8可除去 （填离子符号），滤渣中含 （填化学

30、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+H20 Ba2+CrO42=BaCrO4步骤 移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b mol·L1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL。步骤：移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤 相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b mol

31、83;L1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·L1，若步骤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”）。答案：（1）增大接触面积从而使反应速率加快；a、c（2）Fe3+；Mg(OH)2、Ca(OH)2；H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少。（3）上方；偏大。32.（2015山东）(12分)工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3，工艺流程如下：已知：Na2CO3

32、NONO2=2NaNO2CO2（1）中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外，还有_(填化学式)。(2)中和液进行蒸发操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_。蒸发产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的_(填操作名称)最合理。（3）母液进行转化时加入稀HNO3的目的是_。母液需回收利用，下列处理方法合理的是_。a.转入中和液 b.转入结晶操作 c.转入转化液 d.转入结晶操作（4）若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2：1，则生产1.38吨NaNO2时，Na2CO3的理论用量为_吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。答案：（1）NaNO3（2）防止NaNO2的析出；溶碱（3）将NaNO2氧化为NaNO2；c、d；（4）1.5927（2015课标1）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·