化学工业流程高考题试卷及答案

化学工业流程高考题试卷及答案（满分100分，考试时间90分钟）一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题目要求）1.下列有关工业流程中原料预处理措施的目的描述错误的是A.焙烧硫铁矿前将矿石粉碎，目的是增大反应物接触面积，加快反应速率B.锂辉石浓硫酸焙烧后水浸，目的是将可溶性硫酸盐浸出，与二氧化硅等难溶杂质分离C.海带提碘实验前将海带灼烧，目的是将有机态碘转化为I⁻，便于后续氧化提取D.铝土矿碱浸前研磨，目的是降低反应的活化能，提高Al的浸出速率2.某工业流程中需除去MnSO₄溶液中混有的Fe³⁺、Al³⁺，需调节pH范围为4.5~6.0，下列调节pH的试剂最适宜的是A.NaOH溶液B.浓氨水C.MnCO₃固体D.Ca(OH)₂悬浊液3.T℃时，某钴矿酸浸过程中，其他条件不变时钴的浸出率随硫酸浓度、温度的变化规律如下：硫酸浓度低于1.5mol·L⁻¹时，浸出率随浓度升高线性上升；浓度高于1.5mol·L⁻¹时，浸出率上升幅度不足2%；温度低于80℃时，浸出率随温度升高线性上升，温度高于80℃时，浸出率随温度升高下降约5%。下列说法错误的是A.硫酸浓度低于1.5mol·L⁻¹时，H⁺浓度不足是浸出率较低的主要原因B.温度高于80℃时，钴的浸出率下降可能是因为杂质离子水解生成的沉淀包裹钴矿颗粒，阻碍反应进行C.为最大化提高钴的浸出率，工业生产应选择硫酸浓度3mol·L⁻¹、温度90℃的反应条件D.酸浸过程中持续搅拌可以强化传质效果，进一步提高钴的浸出率4.从含有Cu²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺的酸性电镀废液中回收金属铜，需预先除去Fe²⁺，下列操作顺序正确的是①加入H₂O₂溶液②加入ZnO调节pH=3.2③过滤④加入过量铁粉置换Cu⑤加入NaOH调节pH=10A.①②③④B.⑤④③②C.②①③④D.④②③①5.工业上从MgCl₂溶液中获得无水MgCl₂的操作正确的是A.直接蒸发结晶B.蒸发浓缩、冷却结晶、常压干燥C.在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、减压干燥D.直接加热蒸干后高温灼烧6.侯氏制碱法的核心流程为：饱和食盐水先通NH₃碱化，再通CO₂析出NaHCO₃，煅烧NaHCO₃得到纯碱，母液中加入NaCl细颗粒析出NH₄Cl，剩余溶液返回浸取工序。该流程中可循环利用的物质是A.CO₂、NH₄ClB.CO₂、NaClC.NH₃、CO₂D.NaCl、NH₃7.工业上用SiO₂和焦炭在电弧炉中制备粗硅，反应为SiA.该反应利用了C的氧化性B.粗硅提纯过程中HCl和H₂可循环利用C.每生成1mol粗硅，转移电子的物质的量为2molD.电弧炉产生的尾气可直接高空排放8.硫酸工业尾气中含有低浓度SO₂，下列处理方法不合理的是A.用氨水吸收后氧化制备硫酸铵化肥B.用石灰乳吸收后氧化制备建筑用石膏C.直接高空排放，利用大气扩散降低浓度D.用Na₂CO₃溶液吸收制备亚硫酸钠食品添加剂9.下列工业流程中的反应离子方程式书写正确的是A.用纯碱溶液吸收溴工业尾气中的Br₂：3B.盐酸酸浸磁铁矿时的主反应：FC.氯碱工业电解饱和食盐水的阳极反应：2D.明矾净水的原理：A10.工业上用10t含Fe₂O₃80%的赤铁矿冶炼生铁，冶炼过程中Fe的损失率为2%，则可得到含杂质4%的生铁的质量为A.5.60tB.5.83tC.6.00tD.5.72t二、非选择题（本题共3小题，共60分）11.（18分）锂辉石（主要成分为LiAlSi₂O₆，含少量Fe₂O₃、MgO、CaO、Na₂O等杂质）是制备电池级Li₂CO₃的主要原料，其工业流程如下：锂辉石→粉碎→浓硫酸焙烧（250~300℃）→水浸→过滤得浸出渣（弃去）→浸出液→加入CaCO₃、NaOH调节pH除杂→过滤得滤渣（Fe(OH)₃、Al(OH)₃等）→滤液加入Na₂CO₃沉钙→过滤得CaCO₃滤渣→滤液蒸发浓缩→加入饱和Na₂CO₃溶液、90℃反应→过滤得粗Li₂CO₃→热水洗涤→干燥→电池级Li₂CO₃，母液返回浓缩工序。已知常温下溶度积：[Fe(OH回答下列问题：(1)LiAlSi₂O₃用氧化物形式表示其组成为______（2分）；焙烧前粉碎锂辉石的目的是______（2分）。(2)浓硫酸焙烧时LiAlSi₂O₆与H₂SO₄反应生成Li₂SO₄、Al₂(SO₄)₃和SiO₂，该反应的化学方程式为______（3分）；焙烧温度不能超过300℃的原因是______（2分）。(3)调pH除杂时需将pH控制在5.0~6.0，此时被完全沉淀的杂质离子有______（2分）；加入CaCO₃的作用是______（2分）。(4)沉锂时选择90℃高温的原因是______（2分）；热水洗涤可减少Li₂CO₃的溶解损失，结合化学用语解释原因______（3分）。12.（20分）高硫铝土矿（主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂，含少量FeS₂、金属硫酸盐）是我国特有的铝土矿资源，工业上通过以下流程制备聚合硫酸铝净水剂，同时副产大苏打（Na₂S₂O₃·5H₂O）：高硫铝土矿→焙烧（通入空气）→焙烧烟气通入纯碱溶液吸收→吸收液蒸发浓缩后加入S粉加热反应→过滤、冷却结晶、干燥→Na₂S₂O₃·5H₂O；焙烧渣加入稀硫酸酸浸→过滤得SiO₂滤渣→滤液加入H₂O₂氧化→调节pH进行聚合反应→浓缩干燥→聚合硫酸铝[A已知：低于40℃时硫代硫酸钠溶液结晶析出Na₂S₂O₃·10H₂O，高于45℃时结晶析出无水Na₂S₂O₃；聚合硫酸铝中羟基数量直接影响净水效果。回答下列问题：(1)焙烧过程中FeS₂被O₂氧化为Fe₂O₃和SO₂，该反应的氧化产物为______（2分）；1molFeS₂完全反应时转移电子的物质的量为______（2分）。(2)纯碱溶液吸收SO₂时生成Na₂SO₃和CO₂，该反应的离子方程式为______（3分）；加入S粉加热时发生反应的化学方程式为______（3分）；冷却结晶时温度不宜低于40℃的原因是______（2分）。(3)稀硫酸酸浸焙烧渣时Fe₂O₃发生反应的离子方程式为______（2分）；加入H₂O₂的目的是______（2分）；若聚合硫酸铝中S和Al的物质的量之比为5:4，则n=______（3分）。(4)该流程的优点有______（写出1条即可，1分）。13.（22分）电镀污泥（主要成分为Cr(OH)₃、Ni(OH)₂、Cu(OH)₂、Fe(OH)₃，含少量CaO、SiO₂）属于危险固废，工业上通过以下流程回收重金属制备Cr₂O₃、NiSO₄·7H₂O和CuCl产品：电镀污泥→与纯碱混合焙烧（通入空气）→水浸→过滤得浸出渣（NiO、Fe₂O₃、CuO、CaCO₃等）和浸出液（Na₂CrO₄、Na₂SiO₃等）；浸出渣加入稀硫酸酸浸→过滤得滤渣（CaSO₄、SiO₂）和滤液1→滤液1加入Na₂S除铜→过滤得CuS滤渣和滤液2→CuS滤渣加入NaClO₃、NaCl混合溶液浸出→调节pH=2~3→过滤得CuCl沉淀→洗涤干燥；滤液2加入Na₂SO₄、控制pH=1.5~2.5、90℃条件下生成黄钠铁矾Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂沉淀除铁→过滤得滤液3→蒸发浓缩、冷却结晶、干燥→NiSO₄·7H₂O；浸出液调节pH除去硅元素→过滤得滤液→酸化得到Na₂Cr₂O₇溶液→通入SO₂还原→加入氨水沉Cr(OH)₃→煅烧得到Cr₂O₃。回答下列问题：(1)纯碱焙烧时Cr(OH)₃被O₂氧化为Na₂CrO₄，同时生成CO₂，该反应的化学方程式为______（3分）；焙烧时通入过量空气的作用是______（2分）。(2)检验浸出渣中是否含有Fe³⁺的实验操作是______（2分）。(3)NaClO₃、NaCl混合溶液浸出CuS时，ClO₃⁻被还原为Cl⁻，CuS被氧化为S单质，同时生成CuCl沉淀，该反应的离子方程式为______（3分）；调节pH=2~3的目的是______（2分）；CuCl沉淀用无水乙醇洗涤的优点是______（2分）。(4)生成黄钠铁矾的离子方程式为______（3分）；除铁时温度过高会导致除铁率下降的原因是______（2分）。(5)酸化时Na₂CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇的离子方程式为______（2分）；若用1000kg含Cr10.4%的电镀污泥为原料，最终得到Cr₂O₃的质量为136.8kg，则Cr的回收率为______（3分）。答案与解析一、单项选择题1.【答案】D【解析】研磨只能增大反应物接触面积，加快反应速率，无法降低反应活化能，只有催化剂能降低反应活化能，D错误；其余选项描述均正确。2.【答案】C【解析】调节pH除杂时不能引入新的杂质离子，NaOH、氨水、Ca(OH)₂会分别引入Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺杂质，MnCO₃可与H⁺反应消耗H⁺升高pH，且生成Mn²⁺不会引入新杂质，C正确。3.【答案】C【解析】硫酸浓度高于1.5mol·L⁻¹时浸出率上升幅度极小，继续提高硫酸浓度会大幅增加原料成本；温度高于80℃时浸出率下降，且高温会增加能耗，因此工业生产应选择硫酸浓度1.5mol·L⁻¹、温度80℃的条件，C错误。4.【答案】A【解析】除Fe²⁺需先加H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加ZnO调节pH=3.2使Fe³⁺完全水解为Fe(OH)₃沉淀，过滤除去后再加铁粉置换Cu，A正确；加NaOH调pH=10会使Cu²⁺、Zn²⁺同时沉淀，无法回收Cu，B错误。5.【答案】C【解析】MgCl₂易水解生成Mg(OH)₂和HCl，直接蒸发或加热蒸干会导致水解完全，得到Mg(OH)₂甚至MgO，因此需在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶，抑制Mg²⁺水解，减压干燥可降低干燥温度减少水解，C正确。6.【答案】B【解析】煅烧NaHCO₃生成的CO₂可返回碳酸化工序，析出NH₄Cl后的母液中含有大量NaCl，可返回浸取工序循环利用，B正确；NH₃和NH₄Cl均为产品或消耗的原料，不循环。7.【答案】B【解析】该反应中C作还原剂，利用其还原性，A错误；粗硅提纯时Si与HCl反应生成SiHCl₃和H₂，SiHCl₃再用H₂还原得到高纯硅，HCl和H₂可循环利用，B正确；生成1molSi时Si从+4价变为0价，转移4mol电子，C错误；尾气中含有毒CO，不能直接排放，D错误。8.【答案】C【解析】SO₂是酸性气体，直接排放会导致酸雨，C不合理；其余处理方法均实现了废物资源化，合理。9.【答案】A【解析】Br₂在纯碱溶液中发生歧化反应生成Br⁻和BrO₃⁻，离子方程式正确，A正确；Fe₃O₄与盐酸反应生成Fe²⁺和Fe³⁺，正确离子方程式为F+8=2F10.【答案】D【解析】根据Fe元素守恒，设生铁质量为x：10代入数据：10解得x≈二、非选择题11.【答案】(1)LO(2)2L(3)Fe³⁺、Al³⁺（2分）；消耗H⁺调节pH，同时不会引入新的阳离子杂质（2分）(4)Li₂CO₃溶解度随温度升高而降低，高温条件下Li₂CO₃溶解度更小，有利于提高沉锂率（2分）；Li₂CO₃的溶解平衡为LC【解析】(3)pH=5时c(O)=mol12.【答案】(1)Fe₂O₃、SO₂（2分）；11mol（2分）(2)S+C=(3)F+(4)实现硫元素的资源化利用，减少废气排放（或原料利用率高，产品附