專題工藝流程題.doc

.高三化學 工藝流程專題1【2017新課標1卷】（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下：回答下列問題：（1）“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為_。（2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式_。（3）TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實驗結(jié)果如下表所示：溫度/3035404550TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率%9295979388分析40 時TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_。（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4，其中過氧鍵的數(shù)目為_。（5）若“濾液”中，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ （列式計算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。（6）寫出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式 。2【2017新課標3卷】（15分）重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問題：（1）步驟的主要反應(yīng)為：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上述反應(yīng)配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_。（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是_，濾渣2的主要成分是_及含硅雜質(zhì)。（3）步驟調(diào)濾液2的pH使之變_（填“大”或“小”），原因是_（用離子方程式表示）。（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到_（填標號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a80b60c40d10步驟的反應(yīng)類型是_。（5）某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O3 40%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品 m2 kg，產(chǎn)率為_。3【2017北京卷】（13分）TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：資料：TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點/58136181（升華）3161412熔點/6925193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶（1）氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進行。已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g) H2=-220.9 kJmol-1 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學方程式：_。 氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：CO2生成CO反應(yīng)的H_0（填“”“”或“=”），判斷依據(jù)：_。 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是_。 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_。（2）精制過程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：物質(zhì)a是_，T2應(yīng)控制在_。4【2017江蘇卷】(12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_。 （2）向“過濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“增大”、“不變”或“減小”)。（3）“電解”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是_。 （4）“電解”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為_。（5）鋁粉在1000時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_。 5【2017江蘇卷】(15分)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對實驗的影響可忽略)。已知：NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3H2O Ag(NH3) 2+ Cl +2H2O常溫時N2H4H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3) 2+N2H4H2O4Ag+N2+4NH4+4NH3+H2O（1）“氧化”階段需在80條件下進行，適宜的加熱方式為_。（2）NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學方程式為_。 HNO3也能氧化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點是_。（3）為提高Ag的回收率，需對“過濾”的濾渣進行洗滌，并_。（4）若省略“過濾”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3H2O不反應(yīng))，還因為_。（5）請設(shè)計從“過濾”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實驗方案：_(實驗中須使用的試劑有：2 molL1水合肼溶液，1 molL1H2SO4)。6【2016新課標1卷】NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：回答下列問題：（1）NaClO2中Cl的化合價為_。（2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學方程式_。（3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為_、_。“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是_。（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_。（5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))7【2016新課標3卷】以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分數(shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：（1）“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為_，同時V2O4轉(zhuǎn)成VO2+?！皬U渣1”的主要成分是_。（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O2+，則需要氧化劑KClO3至少為_mol。（3）“中和”作用之一是使釩以V4O124形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有_。（4）“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+ V4O124 R4V4O12+4OH（ROH為強堿性陰離子交換樹脂）。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈_性（填“酸”、“堿”或“中”）。（5）“流出液”中陽離子最多的是_。（6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式_。8【2016北京卷】以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4為原料，制備高純PbO，實現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下：（1）過程中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學方程式是_。（2）過程中，F(xiàn)e2+催化過程可表示為：i：2Fe2+ PbO2+4H+SO422Fe3+PbSO4+2H2Oii: 寫出ii的離子方程式：_。下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅。b._。（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）NaHPbO2（aq），其溶解度曲線如圖所示。過程的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程中重復(fù)使用，其目的是_(選填序號)。A減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率B重復(fù)利用氫氧化鈉，提高原料的利用率C增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率過濾的目的是提純，綜合上述溶解度曲線，簡述過程的操作_。9【2016海南卷】KAl(SO4)212H2O（明礬）是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)）制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）為盡量少引入雜質(zhì)，試劑應(yīng)選用_（填標號）。aHCl溶液 bH2SO4溶液 c氨水 dNaOH溶液（2）易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學方程式為_。（3）沉淀B的化學式為_；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。（4）已知：Kw=1.010-14，Al(OH)3AlO2-+H+H2O K=2.010-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于_。10【2016江蘇卷】以電石渣為原料制備KClO3的流程如下： （1）氯化過程控制電石渣過量，在75左右進行。氯化時存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應(yīng)，Ca(ClO)2進一步轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2 分解為CaCl2和O2。生成Ca(ClO)2的化學方程式為 。提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的轉(zhuǎn)化率的可行措施有 （填序號）。A適當減緩?fù)ㄈ隒l2速率 B充分攪拌漿料 C加水使Ca(OH)2完全溶解（2）氯化過程中Cl2 轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的總反應(yīng)方程式為6Ca(OH)2+6Cl2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后過濾。濾渣的主要成分為 （填化學式）。濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比nn 15（填“”、“”或“=”）。（3）向濾液中加入稍過量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉(zhuǎn)化為KClO3，若溶液中KClO3的含量為100gL-1，從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是 。 11【2016江蘇卷】實驗室以一種工業(yè)廢渣（主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO33H2O。實驗過程如下：（1）酸溶過程中主要反應(yīng)的熱化學方程式為MgCO3(s)+2H+(aq)=Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l) H=50.4 kJmol1Mg2SiO4(s)+4H+(aq)=2 Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l) H=225.4 kJmol1酸溶需加熱的目的是_；所加H2SO4不宜過量太多的原因是_。（2）加入H2O2氧化時發(fā)生發(fā)應(yīng)的離子方程式為_。（3）用下圖所示的實驗裝置進行萃取分液，以除去溶液中的Fe3+。實驗裝置圖中儀器A的名稱為_。為使Fe3+盡可能多地從水相轉(zhuǎn)移至有機相，采取的操作：向裝有水溶液的儀器A中加入一定量的有機萃取劑，_、靜置、分液，并重復(fù)多次。（4）請補充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO33H2O的實驗方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水，_，過濾、用水洗滌固體23次，在50下干燥，得到MgCO33H2O。12【2016四川卷】資源的高效利用對保護環(huán)境、促進經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3MgCO3 。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案，制備具有重要工業(yè)用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其簡化流程如下：已知：Ca5(PO4)3F在950不分解；4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4請回答下列問題：（1）950煅燒磷尾礦生成氣體的主要成分是_。（2）實驗室過濾所需的玻璃儀器是_。（3）NH4NO3溶液能從磷礦中浸取出Ca2+的原因是_。（4）在浸取液中通入NH3，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是_。（5）工業(yè)上常用磷精礦和硫酸反應(yīng)制備磷酸。已知25，101kPa時：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則Ca5(PO4)3F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學方程式是_。（6）在一定條件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，當CO與H2O(g)的起始物質(zhì)的量之比為1:5，達平衡時，CO轉(zhuǎn)化了。若a kg含Ca5(PO4)3F（相對分子質(zhì)量為504）的質(zhì)量分數(shù)為10%的磷尾礦，在上述過程中有b%的Ca5(PO4)3F轉(zhuǎn)化為P4，將產(chǎn)生的CO與H2O(g)按起始物質(zhì)的量之比1:3混合，則相同條件下達平衡時能產(chǎn)生H2_kg。13【2015安徽卷】（14分）硼氫化鈉（NaBH4）在化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，某研究小組采用偏硼酸鈉NaBO2為主要原料制備NaBH4，其流程如下：已知：NaBH4常溫下能與水反應(yīng)，可溶于異丙酸（沸點：13）。（1）在第步反應(yīng)加料之前，需要將反應(yīng)器加熱至100以上并通入氬氣，該操作的目的是_，原料中的金屬鈉通常保存在_中，實驗室取用少量金屬鈉需要用到的實驗用品有_，_，玻璃片和小刀等。（2）請配平第步反應(yīng)的化學方程式：NaBO2+SiO2+Na+H2=NaBH4+Na2SiO3（3）第步分離采用的方法是_；第步分離（NaBH4）并回收溶劑，采用的方法是_。（4）NaBH4（s）與水（l）反應(yīng)生成NaBO2（s）和氫氣（g），在25，101KPa下，已知每消耗3.8克NaBH4（s）放熱21.6KJ，該反應(yīng)的熱化學方程式是_。14【2015新課標1卷】（14分）硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦（主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問題：（1）寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學方程式_。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有_（寫出兩條）。（2）利用 的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是_（寫化學式）。（3）“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_。（4）“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是 （填名稱）。（5）以硼酸為原料可制得硼氫化鈉（NaBH4），它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為_。（6）單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學方程式表示制備過程_。15【2015天津卷】（18分）廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達到礦石中的幾十倍。濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產(chǎn)品。某化學小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡圖如下：回答下列問題：（1）反應(yīng)是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu(NH3 )42+，反應(yīng)中H2O2 的作用是 。寫出操作的名稱： 。（2）反應(yīng)II是銅氨溶液中的Cu(NH3 )42+與有機物RH反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。操作用到的主要儀器名稱為 ，其目的是（填序號） 。a富集銅元素b使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離c增加Cu2在水中的溶解度（3）反應(yīng)是有機溶液中的CuR2與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO4和 。若操作使用下圖裝置，圖中存在的錯誤是 。（4）操作以石墨作電極電解CuSO4 溶液。陰極析出銅，陽極產(chǎn)物是 。操作由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是 。（5）流程中有三次實現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標出兩處，第三處的試劑是 。循環(huán)使用的NH4Cl在反應(yīng)中的主要作用是 。16【2015四川卷】（16分）為了保護環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)。請回答下列問題：（1）第步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是 。（2）檢驗第步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇 （填字母編號）。AKMnO4溶液 BK3溶液 CKSCN溶液（3）第步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第步通入空氣使溶液pH降到5.2，此時Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是 。（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。已知25，101kPa時：4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/molFeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學方程式是 。（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正極反應(yīng)式是 。（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%。將a kg質(zhì)量分數(shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第步應(yīng)加入FeCO3 kg。17【2015山東卷】（19分）毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)），實驗室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下:（1）毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是 。實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的 。a燒杯 b容量瓶 c玻璃棒 d滴定管（2）Ca2+Mg2+Fe3+開始沉淀時的pH11.99.11.9完全沉淀時的pH13.911.13.2加入NH3H2O調(diào)節(jié)pH=8可除去 （填離子符號），濾渣中含 （填化學式）。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量