题型检测工艺流程题

1、题型检测（十） 工艺流程题1. （2019西安五校联考）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。以钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如图所示。H O.ttlfi牡铁矿廈应竝l"l收硫和 产品甲2R + C=2Fe+ 2TiO 2 +请回答下列问题:（1）钛酸亚铁（用R表示）与碳在高温下反应的化学方程式为C02f，钛酸亚铁的化学式为 ；钛酸亚铁和浓 H2SO4反应的产物之一是TiOSO 4 ,反应中无气体生成，该反应的化学方程式为（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是 。此时溶液I中含有Fe2： TiO 2+

2、和少量Mg"等阳离子，常温下，其对应氢氧化物的Ksp如表所示。氢氧化物Fe(OH) 2TiO(OH) 2Mg(OH) 2Ksp8.0X 10161.0X 10291.8X 1011 常温下，若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为 0.001 8 mol L一1,当溶液的pH等于时，Mg（OH） 2开始沉淀。 若将含有Fe"、TiO 2+和Mg2 +的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为 中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl 4的化学方程式为。 Mg还原TiCl 4过程必须在 1 070 K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是 ，除去所得

3、金属钛中少量的金属镁可用的试剂高温解析：（1）由2R + C=2Fe+ 2TQ2+ CO2T，根据原子守恒，可推知钛酸亚铁的化学式为FeTiO3。钛酸亚铁和浓 H2SO4反应，生成TiOSO 4,无气体生成，元素Ti的化合价不变，说明发生非氧化还原反应，则产物中还有FeSO4,故该反应的化学方程式为FeTiO3 +2H2SO4(浓)=TiOSO4 + FeSO4+ 2H2O。钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是FeSO4,加入铁屑,可防止 Fe2+被氧化。根据 KspMg(OH) 2 = c(Mg 2 +) c2(OH 一) = 1.8X 10一11, c(OH)=KspMg (OH ) 2c (M

4、g 2+)1.8X 10 -110.001 8 血丄-1 = +2H2O=H2TiO 3 J+ 2H ) 高温一 (3) TiO 2+ 2C + 2Cl 2=TiCl 4 + 2CO 隔绝空气稀盐酸 2. (2019山西六校检测)某化工厂用含 NiO的废料(杂质为Fe2O3、CaO、CuO等)制备 -仏1 L - 1c(H +)=Kwc (OH ：10一羟基氧化镍(2NiOOH H2O)的工艺流程如下:HaS (DttflljX ©试UY NaF JtatIO已知：相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下。请回答下列问题：(1)滤渣1的主要成分是 30 40 祐 60 70 80

5、40睪3戏三*>离子Fe3+Fe2+2 +Ni2开始沉淀的pH2.77.67.1沉淀完全的pH3.79.69.2 如图是酸浸时镍的浸出率与温度的关系，则酸浸时合适的浸出温度是C,若酸浸时将温度控制在80 C左右，则滤渣 1中会含有一定量的 Ni(OH) 2,其原因可能是(2) 操作A中生成S的反应的化学方程式为 ，试剂X是一种常见的绿色氧化剂， X参与的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 ,试剂Y用于调节溶液的pH，则调控pH的范围是。(3) 写出氧化过程中反应的离子方程式 ，沉钙时，当溶液中 c(F_)= 3.0X 10_常温时，Ksp(CaF2)= 2.7 X 1011。解析：(1)

6、由流程知滤渣1的主要成分是 CaSO4。由图知当温度在70 C左右时镍的 浸出率较高，故酸浸时适宜的温度为70 C。Ni2 +能水解生成Ni(OH) 2,而升温能促进水解。酸浸后溶液中的金属离子有Fe3+、Cu2+、Ni2+、Ca2+等，将H2S氧化为S的是Fe2(SO4)3,由此可写出相应的化学方程式。常见的绿色氧化剂 X的作用是将Fe2+氧化为Fe3 + ,则它是H2O2，反应中n(H2O2) : n(FeSO4)= 1 : 2。由表中数据及此时溶液中金属离子成分(Fe3 +、Ni2 +、Ca2 +等)知，欲沉淀Fe3 +,而Ni2 +不受影响，则应调控 pH的范围是3.7< pH&

7、lt;7.1。该反应中Ni2 +被氧化为2NiOOH H2O, ClO -被还原为Cl 一，相应的离子方程式为 ClO -Ksp (CaF2)2.7 X 10-11+ 2Ni2 + 4OH =2NiOOH 皿0 J+ Cl 一。c(Ca2 + )=；=厂c2 ( F-)(3.0X 10-3) 2mol L-1 = 3.0X 10- 6 mol L -1<1.0 X 10-5 mol L -1, Ca2 + 已沉淀完全。答案：(1)CaSO470随着温度升高，Ni2+的水解程度增大，从而形成一定量的Ni(OH) 2 沉淀 Fe2(SO4)3 + H2S=2FeSO4+ H2SO4+ S J

8、1 : 2 3.7< pH<7.1-2 +_ -2+2.7 X 10-11 ClO + 2Ni2 + 4OH =2NiOOH H2O J + Cl c(Ca2 )=(30X 10巧 2 mol L mol L1时，通过计算确定溶液中Ca2+是否沉淀完全»渣2已知：Cr 2O7+ H2O一 +2CrO 2 + 2H(b)不同温度下各物质的溶解度:物质KClNaClK2Cr 2O7Na2Cr 2O7溶解度0 C2835.74.7163(g/100g40 C40.136.426.3215H2O)80 C51.33870376高温(c)步骤的主要反应为2FeO -Cr 2O3 +

9、 4Na2CO 3+ 7NaNO 3=4Na2CrO 4+ Fe2O3 +4CO 2 ? + 7NaNO 2。“滤渣1”和“滤渣2”的主要成分分别是 、(填化学式)。写出步骤的离子反应方程式 ;步骤中调pH，以下试剂可选用(填标号)。A . NH3B . KOHC . CH 3COOHD . HCl在步骤中加入适量 KCl , ，过滤得到K2Cr2O7固体。(3) 某工厂用a kg铬铁矿粉(含Cr 2O3 40%)制K262O7，最终得到产品 b kg，产率为 x 100%(列计算式)。(4) 化学还原法可除去废水中的 Cr2O7 ,取含Cr2O2的模拟水样在不同 pH条件下，分别向每个水样中

10、加一定量的 FeSO4、NaHSO3,搅拌，充分反应，然后滴加Ca(OH) 2悬浊液， 静置沉淀，测定+6价Cr的去除率，实验结果如图所示。 在酸性条件下，NaHSO 3使Cr2O2还原为Cr3+，请写出NaHSO3与Cr2O7反应的离子方程式： 。 pH>8时，亚铁盐对+ 6价Cr的去除效果反而下降，可能的原因是高温解析： 步骤 发生的反应有 2FeOC2O3+ 4Na2CO3+ 7NaN0 3=4Na2CrO 4 +高温_Fe2O3+ 4CO2f + 7NaNO 2, Al 2O3 + Na2CO 3=2NaAlO 2 + CO 2?，在步骤 中调节 pH是增大溶液中H +浓度，使较

11、多的 CrO 4-转化为 Cr2O2-而盐酸易被氧化，只能用CH 3COOH ;因K262O7的溶解度随温度降低而减小，则在步骤中加入适量KCl后，应通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到K2Cr2O7固体；（3）根据铬元素的质量守恒可得关系式：Cr2O3K2Cr 2O7, a kg铬铁矿粉（含Cr 2O3 40%）理论上可制得 K262O7质量为0.4X aX 294、152g，产率为b4 I/ X 100%驚:冷100% ；由氧化还原反应得失电子守恒可得NaHSO 3与Cr2O7反应的离子方程式为 3HSO3 + Cr 2O7 + 5H +=2Cr3 + + 3SO2+ 4H2O;pH&g

12、t;8时，Fe2 +转化为Fe（OH） 2后易被空气中的氧气氧化为Fe（OH） 3,从而使+ 6价Cr的去除率降低。答案：(1)Fe2O3 Al(OH) 3 AlO 2 + CO2+ 2H2O=AI(OH) 3j+ HCO3 C(2)蒸发浓缩，冷却结晶152 X b0.4X aX 294 3HSO 3 + Cr2O厂 + 5H + =2Cr3 + 3SO4+ 4H 2O pH>8 时，Fe2 + 转化为Fe(OH) 2，而Fe(OH) 2易被空气中的 O2氧化4. （2019哈尔滨模拟）硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。I 已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5 H2O，硼砂的化学式

13、为 Na2B4O7 10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示：(1) 硼砂中B元素的化合价为 ，将硼砂溶于热水后，用硫酸调节溶液的pH为23以制取 H3BO3,该反应的离子方程式为 。X 为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg 反应制取粗硼的化学方程式为 由 MgCl 2 6H2O 制备 MgCl 2时，需要在 HCI氛围中加热，其 目的是镁-H2O2酸性燃料电池的反应原理为Mg + H2O2 + 2H =Mg2 + 2出O,常温下，若起始电解质溶液pH = 1，则pH = 2时，电解质溶液中所含 Mg 2+的物质的量浓度为 mol L1。已知常温下，KspMg(OH)

14、2 = 5.6 X 1012,当电解质溶液的pH = 6时，(填“有”或“无” )Mg(OH) 2沉淀析出。(忽略反应过程中溶液的体积变化 )n .工业上可用纳米 MgH 2和LiBH 4组成的体系储放氢，如图所示。写出放氢过程中发生反应的化学方程式ID .MgO浆液是一种高活性的脱硫剂， 常用于脱除烟气中的 SO2,发生的主要反应如下: Mg(OH) 2+ SO2=MgSO 3 + H2O MgSO 3+ SO2+ H2O=Mg(HSO 3)2 Mg(HSO 3)2+ Mg(OH) 2=2MgSO 3+ 2H 20 2MgSO 3+ O2=2MgSO 4已知 25 C时，Ksp(MgSO3)

15、= 3.86X 103, Ksp(CaSO3)= 3.1 X 107。(5) 其他条件相同时，镁基和钙基的脱硫效率与液、气摩尔流量比的变化情况如图所示。镁基的脱硫效率总比钙基的大，除生成的MgSO 4具有良好的水溶性外，还因为2.C 3j0 4J0 fiO C.0 7.0 渡、吒農尔淤置比解析：流程图中各步主要转换如下:阪 lyjia “I Lu - 2Xu(_y I MNiiBC I * 鬲居心1 皿i.|ltN *4IKR +烈丫屮山小 一NaJljOj-他垠山址ICO3f刃 IjBC为心ih IO NaBQf 希襪fflR>iaifi&c()2伸矽卿羽*I BIpH 牲二2

16、_申却Jlhlgit KjyhL <-J4 lOHaOt,芙JC,mi- 牝Mlh较At -屯鮮T -* 媳迪一M>；-二 |> UII 同的神刑 ;*'"1 Mk】e 融 - M*1tfithisNaB l+HjS h严 £1珂、= 斗H谭屮02虫】4*|!1I .硼砂的化学式为 Na2B4O7 -10H2O ,钠元素的化合价为+1,氧元素的化合价为2,根据化合物中各元素化合价代数和为0,可知硼元素的化合价为+ 3;用H2SO4调pH为23, Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3,反应的离子方程式为B4O7 + 2H + + 5H2O=高温4H

17、3BO3。加热H3BO3得到B2O3, Mg与B2O3发生置换反应得到粗硼：3Mg + B2O3=2B+ 3MgO 。加热MgCI 2 6H2O时，MgCI 2水解生成 Mg(OH) 2和HCI，在HCI氛围中加热可以抑制MgCI 2的水解。若起始电解质溶液 pH = 1,则pH = 2时，溶液中氢离子浓度减小 0.1 moI L 1 0.01 moI L 1 = 0.09 moI L S 由反应 Mg + H2O2+ 2H + =Mg 2 + + 2H2O 可知，c(Mg 2+) = 0.045 mol L1 ; KspMg(OH) 2 = 5.6 X 1012,常温下当溶液 pH = 6

18、时，c(OH )=108 mol L 1, H +浓度减小 0.1 mol L 1 106 mol L 10.1 mol L j 溶液中 Mg 2+ 的浓度约为 0.05 mol 1 ,贝U Qc = c(Mg 2 + ) c2(OH )0.05X 10 16 = 5X 10 18<Ksp Mg(OH) 2，故无氢氧化镁沉淀生成。n .(4)由题图可知，放氢过程中 MgH2和LiBH 4反应生成 MgB 2、LiH、H2： MgH 2 + 2LiBH 4=MgB 2+ 2LiH + 4H?f。ID .(5)Ksp(MgSO 3)>Ksp(CaSO 3),说明 MgSO 3 的溶解度

19、比 CaSO3大，且 MgSO 3 比 CaSO3 更易被氧化，故镁基的脱硫效率比钙基的大。2-+高温答案：1.(1) + 3 B4O7 + 2H + 5H2O=4H3BO3 3Mg + B2O3=2B + 3MgO防止MgCI 2水解生成 Mg(OH) 2(3)0.045 无n .(4)MgH 2+ 2LiBH 4=2LiH + MgB 2+ 4H2 f(5)MgSO 3的溶解度比CaSO3的大，MgSO 3比CaSO3更易被氧化5. (2019全国卷n )立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列 问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴

20、别某些金属盐。灼 烧立德粉样品时，钡的焰色为 (填标号)。A .黄色B .红色C .紫色D .绿色以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉:r 在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为 CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为 在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的 (填化学式)。 沉淀器中反应的离子方程式为 。成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。 称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0

21、 mol L 1的S-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 mol L 1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为12+ 2S2O3一 =2+ S4O6一。测定时消耗Na2S2O3溶液体积 V mL。终点颜色变化为，样品中 呼_的含量为 (写出表达式)。解析：(1)根据常见元素的焰色反应，可知钡元素的焰色为绿色。由流程图中的原料为重晶石和焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液，可判断重晶石(BaSO4)与焦炭粉反应生成 BaS和有毒气体CO ,根据电子守恒法可配平氧化900 1 200 "C还原反应方程式

22、 BaSO4+ 4C = BaS+ 4CO f; CO与水蒸气反应得到的清洁能源气高温体为H2，另一种产物为 CO2,贝y CO与水蒸气反应的化学方程式为CO + H2O(g)=CO2+ H2。 潮湿空气中的 CO2和水蒸气跟"还原料”中的硫化钡反应生成的臭鸡蛋气味的气体为H2S,水溶性变差是因为发生了反应BaS + CO2+ H2O=H2S+ BaCO 3 J ,由此可知难溶于水的物质为BaCO 3。 硫化钡溶液与硫酸锌反应生成难溶于水的立德粉(ZnS BaSO4)，因此反应的离子方程式为 S2+ Ba2 + Zn2+ + SO = ZnS BaSO 4 J。淀粉溶液遇到I2溶液变

23、蓝，当Na2S2O3将I2消耗完后，溶液由浅蓝色变至无色，即滴定终点时，溶液会由浅蓝色变至无色。设Na2S2O3消耗的12的物质的量为ni。由离子方程式I22S2。22I + S4O§1 mol2 moln10.100 0 mol L 1x V x 10 3 L可得:n1= 1v x 0.100 0 x 10 3 mol设样品中S2的含量为w，则由反应I 2+ S2=21 + S JI2S2-32 g1 mol25. 00x 103 L x 0.100 0 mol L 1-x 0.1000 x 103 molm gx w可得：w =125.00 - 2 x 0.100 0 x 32

24、x 100%m x 1 000900-1 200 C”高温答案：(1)D(2) BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO f CO + H 2O(g)=：CO 2+ H2 BaCO3 S“酸浸”所使用的酸为 。 + Ba“净化除杂”时需加入 H2O2溶液，其作用是 ，然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀 (铁元素对应离子浓度为 1.0X 105 mol丄一1),此时溶液的pH 为(填计算所得数值)。 “操作A”为、过滤、洗涤、干燥，即得产品。 + Zn2 + SO2 =ZnS BaSO4j(3)浅蓝色至无色25.00 -X 0.100 0X 32m X 1 000X 100%6. (2

25、019贵阳模拟)某含镍(Ni)废催化剂中主要含有 Ni，还含有Al、AI2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。现用含镍废催化剂制备NiSO4 7H2O，其流程图如下:净化部分金属化合物的Ksp近似值如表所示:化学式Fe(OH) 2Fe(OH) 3Al(OH) 3Ni(OH) 2NiCO 3Ksp近似值1.0X 10171.0X 10381.0 X 10341.0X 10151.0 X 10析出NiSO47H2O后的溶液中含有一定浓度的Ni2+,为避免镍的损失及其对环境造成的影响，可向析出NiSO47H2O后的溶液中加入 Na2CO3固体将Ni 2+转化为NiCO 3沉淀。 若c(Ni2+ )=

26、 1.0 mol I/1,欲使1 L溶液中的Ni2+沉淀完全，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为g。(忽略溶液体积变化) 保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废催化剂进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度和时间分别为 C、min 。回答下列问题:(1)"碱浸”时发生反应的离子方程式为9290888G0280787620 40 圃 fiO 100 120 140 160时何/uin權肝埼、臥11其他不命于的衆朋:如评虻告Ni、Ah Alin阀SlkFf濾H的是赊WSO4冷知药鉴 h>叩Xh酒冊iFi >l* w«t 过槌.扯哪*曲耳他事#* i凰用;

27、干燥iff T fit* it AtOj闪和i不洛J锻 催的晕用越的第帧NiSO W>解析：流程图中各步主要转换如下:(1)因含镍废催化剂中含有Ni、Al、Fe、AI2O3及其他不溶于酸、碱的杂质，故“碱浸”时，Al、Al 2O3与OH 发生反应。(2)因目标产物为硫酸盐，故“酸浸”时使用的酸是硫酸。过氧化氢具有氧化性，结合Fe(OH)2、Fe(OH) 3、Ni(OH) 2的Ksp近似值可知，加入 H2O2溶液的目的是氧化溶液中的Fe2+,使其转化成Fe3+,便于后续除杂。结合题表中数据可知，Fe3 +恰好沉淀完全，即 c(Fe3+) = 1.0X 10-5 mol -1 时，c(OH -) = 1.0X 10-11 mol L-1,则 此时溶液的pH为3。由流程图可知，经“操作A”可获得硫酸镍晶体，故操作A为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)1 L该溶液中n(Ni2 + )= 1 mol，生成NiCO 3沉淀需1 mol Na 2CO3, 欲使溶液中的Ni2 +沉淀完全，则需溶液中c(Ni 2+)&l