2019年高考化学二轮复习专题10化工流程大题练习.doc
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1、1专题 10 化工流程大题1以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO47H2O的过程如图所示:硼镁泥的主要成分如下表:MgO SiO2 FeO、Fe 2O3 CaO Al2O3 B2O330%40% 20%25% 5%15% 2%3% 1%2% 1%2%回答下列问题:(1)“酸解”时应该加入的酸是_, “滤渣 1”中主要含有_(写化学式)。(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_、_。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是_。(4)分离滤渣 3应趁热过滤的原因是_。【答案】(1) H2SO4 SiO 2 (2)将 Fe2 氧化为 Fe3 调节溶液 pH,使 Fe3 、Al 3
2、 以氢氧化物的形式沉淀除去 (3)取滤液将其酸化后滴加 KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全 (4)防止 MgSO47H2O结晶析出。2 “分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO 4nH2O),其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面,故此得名。利用铝灰(主要成分为 Al、Al 2O3、AlN、FeO 等)制备“分子筛”的一种工艺如下:(1)分子筛的孔道直径为 4A称为 4A型分子筛;当 Na 被 Ca2 取代时就制得 5A型分子筛,当 Na 被 K 取代时就制得 3A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为 4.65A)和异丁烷(分子直径为 5
3、.6A)应该选用2_型的分子筛。(2)铝灰在 90 时水解的化学方程式为_;“水解”采用 90 而不在室温下进行的原因是_。(3)“酸溶”时,为降低生产成本,应选择的酸为_,理由是_。(4)“氧化”时,发生的主要反应的离子方程式为_。(5)该工艺中滤渣的成分是_。(6)“胶体”调节 pH后过滤所得“晶体”需洗涤,如何证明该晶体已经洗涤干净?_。【答案】(1)5A(2)AlN3H 2O Al(OH)3NH 3 加快 AlN水解反应速率;降低 NH3在水中的溶解度,促使= = = = =90 NH3逸出(3)盐酸 电解时生成的氢气和氯气可以制备盐酸(4)2Fe2 2H ClO =2Fe3 Cl H
4、 2O(5)Fe(OH)3(6)取最后一次洗涤液少许,加入浓氢氧化钠溶液并微热,若不能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则洗涤干净,否则未洗涤干净(或取最后一次洗涤液少许,加稀硝酸酸化,再加硝酸银溶液,若不能产生白色沉淀,则洗涤干净,否则未洗涤干净)。3PFS 是水处理中重要的絮凝剂,下图是以回收的废铁屑为原料制备 PFS的一种工艺流程。(1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是_;PFS 中铁元素的化合价为_;在酸浸槽中,为了提高浸出率,可以采取的措施有_(写两条)。(2)若废铁屑中含有较多铁锈(Fe 2O3xH2O),则酸浸时反应的化学方程式有_。3(3)如果反应釜中用 H2O2作氧化剂,则反
5、应的离子方 程式为_;生产过程中,发现反应釜中产生了大量的气体,且温度明显升高,其原因可能是_。(4)聚合釜中溶液的 pH必须控制在一定的范围内。如果溶液酸性过强,造成的后果是_。如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中 Fe3 的浓度为 1 molL1 ,当 Fe3 开始沉淀时,溶液的 pH约为_。已知 Fe(OH)3的 Ksp1.010 39 。【答案】(1)H 2SO4 3 加热、搅拌、多次浸取等(2)Fe2O3xH2O3H 2SO4=Fe2(SO4)3(3 x)H2O、FeH 2SO4=FeSO4H 2 (3)2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O H 2O2与
6、Fe2 的反应为放热反应,加入的 H2O2过多,且生成的 Fe3 能作H2O2分解的催化剂,H 2O2发生分解反应,生成了 O2 (4)影响 Fe3 与 OH 的结合(合理答案均可) 14醋酸镍(CH 3COO)2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含 NiS、Al 2O3、FeO、CaO、SiO 2)为原料,制取醋酸镍的工艺流程图如下:相关离子生成氢氧化物的 pH和相关物质的溶解性如下表:金属离子 开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pH 物质 20 时溶解性(H 2O)Fe3 1.1 3.2 CaSO4 微溶Fe2 5.8 8.8 NiF2 可溶Al3 3.0 5.0 CaF2 难溶Ni2
7、 6.7 9.5 NiCO3 Ksp9.6010 6(1)调节 pH步骤中,溶液 pH的调节范围是_。(2)滤渣 1和滤渣 3主要成分的化学式分别是_、_。(3)写出氧化步骤中加入 H2O2发生反应的离子方程式:_。(4)酸浸过程中,1 mol NiS失去 6NA个电子,同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式:_。(5)沉镍过程中,若 c(Ni2 )2.0 molL1 ,欲使 100 mL该滤液中的 Ni2 沉淀完全 c(Ni2 )10 5 molL1 ,则需要加入 Na2CO3固体的质量最少为_ g。(保留小数点后 1位有效数字)(6)保持其他条件不变,在不同温度下对含镍废料进行酸
8、浸,镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度4与时间分别为_ 、_ min。【答案】(1)5.0pH6.7 (2)SiO 2、CaSO 4 CaF 2 (3)2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O (4)NiSH 2SO42HNO 3=NiSO4SO 22NO2H 2O (5)31.4 (6)70 1205硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿(主要成分为 ZnO,还含有 Fe2O3、CuO、SiO 2等杂质)制备 ZnSO47H2O的流程如下:相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH(开始沉淀的 pH按金属离子浓度为 1.0 molL1 计算)如表所示:金属离子 开始沉淀的 pH
9、 沉淀完全的 pHFe3 1.1 3.2Fe2 5.8 8.8Zn2 6.4 8.0(1)“滤渣 1”的主要成分为_(填化学式)。 “酸浸”过程中,提高锌元素浸出率的措施有:适当提高酸的浓度、_(填一种)。(2)“置换”过程中,加入适量的锌粉,除与溶液中的 Fe3 、H 反应外,另一主要反应的化学方程式为_。5(3)“氧化”一步中,发生反应的离子方程式为_。溶液 pH控制在3.2,6.4)之间的目的是_。(4)“母液”中含有的盐类物质有_(填化学式)。【答案】(1)SiO 2 粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)(2)ZnCuSO 4=CuZnSO 4(3)3Fe2 MnO 7ZnO9H
10、=3Fe(OH)3MnO 27Zn 2 使 Fe3 沉淀完全,而 Zn2 不沉淀4(4)ZnSO4、K 2SO46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:3NaClO=2NaClNaClO 3AgCl 可溶于氨水:AgCl2NH 3H2OAg(NH 3) Cl 2H 2O2常温时 N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3) :4Ag(NH 3) N 2H4H2O=4AgN 24NH2 24NH 3H 2O4(1)“氧化”阶段需在 80 条件下进行,适宜的加热方式为
11、_。(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_。HNO 3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NaClO与 NH3H2O反应外(该条件下 NaClO3与 NH3H2O不反应),还因为_。(5)请设计从“过滤”后的滤液中获取单质 Ag的实验方案:_(实验中须使用的试剂有:2 molL1 水合肼溶液,1 molL 1 H2SO4)。6【答案】(1)
12、水浴加热(2)4Ag4NaClO2H 2O=4AgCl4NaOHO 2 会释放出氮氧化物(或 NO、NO 2),造成环境污染(3)将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的 Cl ,不利于 AgCl与氨水反应(5)向滤液中滴加 2 molL1 水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用 1 molL1 H2SO4溶液吸收反应中放出的 NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥7工业上利用粗 ZnO(含 FeO、CuO)制取金属锌的流程如下(部分步骤省略):已知:几种离子形成氢氧化物沉淀时的 pH如下表:待沉淀的离子 Fe2 Fe3 Z
13、n2 Cu2开始沉淀时 pH 6.3 1.5 6.2 5.2沉淀完全时 pH 9.7 3.2 8.0 6.4请回答下列问题:(1)酸浸粗氧化锌的过程中,为了加快酸浸速率,可采取的措施有_(写出一点即可)。(2)步骤 A的目的是将 Fe2 氧化为 Fe3 ,并全部形成 Fe(OH)3沉淀,为了暂不形成 Cu(OH)2、Zn(OH) 2,该步骤需控制溶液 pH的范围是_,该步骤中加入 H2O2发生反应的离子方程式为_。(3)步骤 D的操作名称为_。(4)由粗 ZnO制取单质锌的另一种方法是将粗 ZnO(含 FeO、CuO)溶于 NaOH溶液,ZnO 全部转化为Na2Zn(OH)4溶液,该反应的化学
14、方程式为_;然后将 FeO、CuO 过滤除去;再用惰性电极电解该滤液,阳极上逸出无色无味气体,阴极上析出锌,则阴极电极反应式为_。7【答案】(1)将粗氧化锌粉碎成细颗粒、适当增加硫酸的浓度、适当升高温度(任写一点)(2)3.2pH5.22Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O (3)过滤(4)ZnO2NaOHH 2O=Na2Zn(OH)4Zn(OH)42 2e =Zn4OH 8.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,还含有少量MgO、SiO 2等杂质)来制备,工艺流程如下:回答下列问题:(1) “酸浸”实验中,铁的浸出率结
15、果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为 70%时,所采用的实验条件为_。(2) “酸浸”后,钛主要以24TiOCl形式存在,写出相应反应的离子方程式_。(3)TiO 2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应 40 min所得实验结果如下表所示:8温度/ 30 35 40 45 50TiO2xH2O转化率% 92 95 97 93 88分析 40 时 TiO2xH2O转化率最高的原因_。(4)Li 2Ti5O15中 Ti的 化合价为+4,其中过氧键的数目为_。(5)若“滤液”中 ,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1倍) ,使 3Fe恰好沉淀完全即溶液中 ,此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成? (列
16、式计算) 。FePO4、Mg 3(PO4)2的 Ksp分别为 。(6)写出“高温煅烧”中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式 。【答案】 (1)100、2h,90,5h (2)FeTiO 3+ 4H+4Cl = Fe2+ 24TiOCl+ 2H2O(3)低于 40,TiO 2xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过 40,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降 (4)4 (5)Fe 3+恰好沉淀完全时, c(34P)=251.0molL1=1.31017 molL1, c3(Mg2+)c2(34PO)(0.01) 3(1.31017)2=1.71040 Ksp M
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