专题工艺流程题(2015-2017)

1、高三化学工艺流程专题1【2017 新课标 1 卷】（14 分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少70%时，所采用量 MgO、 SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：1 ） “酸浸 ”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为2） “酸浸 ”后，钛主要以TiOCl 24 形式存在，写出相应反应的离子方程式。3） TiO2 ·xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应40 min 所得实验结果如下表所示：温度 /3035404550TiO2 · xH2O 转化率%9295979388分析 40 时Ti

2、O2 ·xH2O 转化率最高的原因。（ 4） Li2Ti5O15中 Ti 的化合价为+4，其中过氧键的数目为。（ 5） 若 “滤液 ”中 c（Mg 2 ） 0.02mol L 1， 加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1 倍） ， 使 Fe3恰 好 沉 淀 完 全 即 溶 液 中 c（Fe3 ） 1.0 10 5 mol L 1 ， 此 时 是 否 有Mg3（PO4）2 沉 淀 生 成 ？（列式计算）。 FePO4、 Mg3（PO4）2的 Ksp分别为1.3 10 22、1.0 10 24。（ 6）写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。2【2017 新课标 3 卷

3、】（15 分）FeO· Cr2O3，还含有重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为硅、铝等杂质。制备流程如图所示：26回答下列问题：（ 1 ）步骤的主要反应为：FeO· Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 高温Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上述反应配平后FeO· Cr2O3 与NaNO3 的系数比为。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是2）滤渣 1 中含量最多的金属元素是3）步骤调滤液2 的 pH 使之变，滤渣 2 的主要成分是及含硅杂质。（填“大”或“小”）。4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量KCl，

4、蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7 固体。冷却到（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。a 80b 60c 40 d 10步骤的反应类型是。（ 5）某工厂用m 1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2 kg，产率为3【2017 北京卷】(13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeC3lMgCl2沸点/58136181(升华)3161412熔点/-69-25193304714在 TiCl4中的溶解性

5、互溶微溶难溶( 1 )氯化过程：TiO2与 Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJmo·l-1-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmo·l 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和 CO(g)的热化学方程式： 。 氯化过程中CO和 CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的 H0( 填 “> ”“ < ”或 “ =)，判断依据：”。 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl 和 Cl2经吸收可得粗盐酸、

6、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是。 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有。( 2)精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：物质 a 是 ， T2应控制在。4【2017 江苏卷】（12 分 ）铝是应用广泛的金属。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质 ）为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在 “碱溶 ”时转化为铝硅酸钠沉淀。（ 1 ） “碱溶 ”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。（ 2） 向 “过滤 ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的 pH（填 “增大 ”、 “不变 ”或 “减小 ”） 。（ 3） “电解 ”是电解

7、熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是。（ 4） “电解 ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为，阴极产生的物质A 的化学式为。（ 5）铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN 的制备，其主要原因是。5【2017 江苏卷】（15 分 ）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag（金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略）。已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3 AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3· H2OAg（NH3） 2+ Cl-

8、 +2H2O常温时N2H4· H2O（水合肼）在碱性条件下能还原Ag（NH3）2+：4Ag(NH3) 2+N2H4· H2O4Ag +N2 +4NH4 +4NH3 +H2O（ 1 ） “氧化 ”阶段需在80条件下进行，适宜的加热方式为。（ 2） NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、 NaOH和 O2， 该反应的化学方程式为。HNO3也能氧化Ag， 从反应产物的角度分析，以 HNO3代替NaClO的缺点是。（ 3 ）为提高Ag 的回收率，需对“过滤 ”的滤渣进行洗涤，并。（ 4）若省略“过滤 ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因 过 量

9、 NaClO 与NH3· H2O 反 应 外 （该 条 件 下NaClO3 与NH3·H2O 不 反 应 ） ， 还 因 为（实验5）请设计从“过滤 ”后的滤液中获取单质Ag 的实验方案： 的试剂有：2 mol ·L-1 水合肼溶液，1 mol ·L-1H2SO4）。6 【 2016 新课标 1 卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如回答下列问题：（ 1 ） NaClO2中Cl的化合价为。（ 2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式。（ 3） “电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+

10、，要加入的试剂分别为 、 。 “电解”中阴极反应的主要产物是 。（ 4） “尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，该反应中氧化产物是。（ 5） “有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为。 （计算结果保留两位小数）7 【 2016 新课标 3 卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al

11、2O3质量分数/%2. 22. 92. 8 3. 122 2860 651 2<1回答下列问题：（ 1 ） “酸浸”时V2O5转化为VO2+， 反应的离子方程式为， 同时V2O4转成VO2+。 “废渣 1 ”的主要成分是 。（ 2）“氧化”中欲使 3 mol 的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为 mol。（ 3）“中和”作用之一是使钒以V4O124-形式存在于溶液中。“废渣2”中含有 。（ 4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为： 4ROH+ V4O124-R4V4O12+4OH-（ ROH 为强碱性阴离子交换树脂）。 为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈性 （填“酸”、 “碱

12、”或“中”） 。（ 5）“流出液”中阳离子最多的是 。（ 6 ）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式8 【 2016 北京卷】以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、 PbO、 PbO2、 PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：1）过程中，在Fe2+催化下，Pb 和 PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是（ 2）过程中，Fe2+催化过程可表示为：i： 2Fe2+ PbO2+4H+SO42- 2Fe3+PbSO4+2H2Oii: 写出 ii 的离子方程式：。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

13、a. 向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。b. 。（ 3） PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO（ s） +NaOH（ aq）NaHPbO2（ aq） ，其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1 经处理后可在过程中重复使用，其目的是（ 选填序号） 。A减少PbO 的损失，提高产品的产率B重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率C增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率过滤的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程的操作。9 【 2016 海南卷】KAl（ SO4） 2· 12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验

14、室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、 Mg 杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：（ 1 ）为尽量少引入杂质，试剂应选用_（填标号）。a HCl溶液b H2SO4溶液c氨水d NaOH溶液（ 2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为。（ 3）沉淀B 的化学式为_；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是。（ 4）已知：Kw=1. 0× 10-14， Al（OH） 3AlO2-+H+H2OK=2.0× 10-13。 Al（OH） 3 溶于 NaOH溶液反应的平衡常数等于。10 【 2016 江苏卷】以电石渣为原料制备KClO3的流程如下：( 1) 氯

15、化过程控制电石渣过量，在 75左右进行。氯化时存在Cl2与 Ca(OH)2作用生成Ca(ClO) 2的反应，Ca( ClO) 2进一步转化为Ca( ClO3) 2，少量Ca(ClO) 2 分解为CaCl2和 O2。生成 Ca( ClO) 2的化学方程式为。提高Cl2 转化为Ca( ClO3) 2的转化率的可行措施有(填序号)。A适当减缓通入Cl2速率B充分搅拌浆料C加水使Ca(OH) 2完全溶解( 2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca( OH) 2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaC2l+6H2O氯化完成后过滤。滤渣的主要成分为(填化学式)。滤液中Ca( C

16、lO3) 2与 CaCl2的物质的量之比n n 1 5(填“>”、“<”或“=”)。( 3) 向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca( ClO3) 2转化为KClO3， 若溶液中KClO3的含量为100g?L-1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3 固体的方法是。11 【 2016 江苏卷】实验室以一种工业废渣(主要成分为为原料制备MgCO3· 3H2O。实验过程如下：MgCO3、 Mg2SiO4和少量Fe、 Al 的氧化物)( 1 )酸溶过程中主要反应的热化学方程式为MgCO3(s)+2H+(aq)=Mg2+(aq)+CO2(g)+ H2O(l) H= 50. 4 kJ&

17、#183; mol 1Mg2SiO4(s)+4H+(aq)=2 Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l)H= 225. 4 kJ· mol酸溶需加热的目的是；所加H2SO4不宜过量太多的原因是。( 2)加入H2O2氧化时发生发应的离子方程式为。( 3)用下图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3+。实验装置图中仪器A的名称为。为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，、静置、分液，并重复多次。( 4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3· 3H2 O 的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，

18、过滤、用水洗涤固体2 3 次，在50下干燥，得到MgCO3 · 3H2 O。12【2016 四川卷】资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5( PO4) 3F 和 CaCO3 · MgCO3 。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、 Mg(OH)2、 P4和 H2，其简化流程如下：已知：Ca5( PO4) 3F 在 950不分解； 4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4请回答下列问题：( 1 ) 950煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是。( 2)实验室

19、过滤所需的玻璃仪器是。( 3) NH4NO3溶液能从磷矿中浸取出Ca2+的原因是。( 4)在浸取液中通入NH3，发生反应的化学方程式是。( 5)工业上常用磷精矿和硫酸反应制备磷酸。已知25，101kPa时：CaO( s)+ H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) H=- 271kJ/ mol5 CaO(s)+3H3PO4(l)+ HF( g)= Ca5( PO4) 3F (s)+5H2O( l) H=- 937kJ/ mol则 Ca5( PO4) 3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是。( 6) 在一定条件下CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ， 当 CO与 H2O(

20、 g) 的起始物质的量之比为1: 5，达平衡时，CO转化了5。若 akg 含 Ca5( PO4) 3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%6的磷尾矿，在上述过程中有b%的 Ca5( PO4) 3F 转化为P4，将产生的CO与 H2O( g)按起始物质的量之比1: 3 混合，则相同条件下达平衡时能产生H2kg。132015 安徽卷】 （ 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：已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13） 。（ 1 ）在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100以上

21、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； 第步分离（ NaBH4） 并回收溶剂，采用的方法是。（ 4） NaBH4（ s）与水（l）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 。14【 2015新课标1 卷】 （ 14分） 硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿 （主要成

22、分为Mg2B2O5· H2O和 Fe3O4，还有少量Fe2O3、 FeO、 CaO、 Al2O3和 SiO2等 ）为原料制备硼酸（ H3BO3）的工艺流程如图所示：回答下列问题：（ 1 ）写出Mg2B2O5· H2O与硫酸反应的化学方程式。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有（写出两条）。（2）利用的磁性，可将其从“浸渣”中分离。 “浸渣”中还剩余的物质是 （写化学式） 。（3） “净化除杂”需先加H2O2 溶液，作用是。然后再调节溶液的pH 约为5，目的是4 ） “粗硼酸”中的主要杂质是（填名称）。5 ）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4） ，它

23、是有机合成中的重要还原剂，其电子式为（ 6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程。15 【 2015 天津卷】 （ 18分） 废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（ 1 ）反应是将称：Cu 转化为Cu（NH3 ） 42+，反应中H2O2 的作用是2）反应II 是铜氨溶液中的Cu（NH3 ） 42+与有机物RH 反应，写出该反应的离子方程式：操作用到的主要仪器名称为 a富集铜

24、元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离c增加Cu2 在水中的溶解度（ 3）反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 在的错误是（ 4）操作以石墨作电极电解 铜溶液制胆矾的主要步骤是CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是16 【 2015 四川卷】 ( 16 分)为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2( SO4)

25、 3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：( 1 )第步H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是。( 2)检验第步中Fe3+是否完全还原，应选择(填字母编号)。A KMnO4溶液B K3溶液C KSCN溶液( 3)第步加FeCO3调溶液pH 到 5. 8左右，然后在第步通入空气使溶液pH 降到5. 2，此时Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH 降低的原因是。( 4) FeSO4可转化为FeCO3， FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25，101kPa时：4Fe( s) + 3O2 (g) = 2Fe2O3( s)H

26、=-1648kJ/molC( s)+ O2( g)= CO2( g)H =- 393kJ/ mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s)H =- 1480kJ/ molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。( 5) FeSO4在一定条件下可制得FeS2( 二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe + 2Li2S，正极反应式是。( 6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg 质量分数为b %的硫酸加入到c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为 96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH

27、后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第步应加入FeCO3kg。172015 山东卷】 （ 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（ 2）Ca2+Mg2+Fe3+开始沉淀时的pH11.99. 11.9完全沉淀时的pH13. 911.13.2加入NH3· H2O调节pH=8 可除去（填离子符号），滤渣中含（填化学式）。加入 H2C2O4时应避免过量，原因是。已知：Ksp（ BaC2O4） =1. 6×