高三化学工业流程题专项练习.docx
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高三化学工业流程题专项练习
化学“化学工业流程题”专项训练1
1.(16分)铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有SiO2、Al2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的过程如下图所示。
已知:
①NaFeO2遇水强烈水解。
②2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
请回答:
(1)K2Cr2O7中Cr元素的化合价是。
(2)煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反应的化学方程式是
。
(3)滤渣1为红褐色的固体,滤渣1的成分是(填名称)______________,滤液1的成分除Na2CrO4、NaOH外,还含有(填化学式)。
(4)利用滤渣2,可制得两种氧化物,其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属,该电解反应的化学方程式是。
(5)写出由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是。
(6)向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体,获得K2Cr2O7晶体的操作依次是:
加热浓缩、、过滤、洗涤、干燥。
2聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制碱式氯化铝。
其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:
Al2O3(25%~34%)、SiO2(40%~50%)、Fe2O3(0.5%~3.0%)以及少量杂质和水分。
已知氧化铝有多种结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。
制备碱式氯化铝的实验流程如下:
根据流程图回答下列问题:
(1)“煅烧”的目的是__________________________________________________________。
(2)配制质量分数15%的盐酸需要200mL30%的浓盐酸(密度约为1.15g/cm3)和_______g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、____________________。
(3)“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________
_____________________________________________________________________________
(4)加少量铝粉的主要作用是___________________________________________________。
(5)“调节溶液pH在4.2~4.5”的过程中,除添加必要的试剂,还需借助的实验用品是
___________________;“蒸发浓缩”需保持温度在90~1000C,控制温度的实验方法是
____________________________________。
3.CoCl2·6H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。
下列是以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)为原料制取CoCl2·6H2O的一种新工艺流程:
已知:
①钴与盐酸反应的化学方程式为:
Co+2HCl=CoCl2+H2↑
②CoCl2·6H2O熔点86℃,易溶于水;常温下稳定无毒,加热至110~120℃时,失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.7
7.5
7.6
3.8
完全沉淀
3.2
9.7
9.2
5.2
请回答下列问题:
(1)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是。
(2)操作Ⅰ包含3个基本实验操作,它们是、和过滤。
(3)制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是:
。
(4)为测定产品中CoCl2·6H2O含量,某同学将一定量的样品溶于水,再向其中加入足量的AgNO3溶液,过滤,并将沉淀烘干后称量其质量。
通过计算发现产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是:
。
(5)在实验室中,为了从上述产品中获得更纯净的CoCl2·6H2O,方法是:
。
(6)在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要优点为:
。
原工艺较新工艺也有优点,其主要优点是。
4.(13分)工业上生产高氯酸时,还同时生产了一种常见的重要含氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠(NaClO2),其工艺流程如下:
已知:
1.NaHSO4溶解度随温度的升高而增大,适当条件下可结晶析出。
2.高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸,沸点90℃。
请回答下列问题
(1)反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为,冷却的目的是,能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是。
(2)反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为。
(3)通入反应器Ⅱ中的SO2用另一物质H2O2代替同样能生成NaClO2,请简要说明双氧水在反应中能代替SO2的原因是
(4)Ca(ClO)2、ClO2、NaClO、NaClO2等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂是因为它们都具有请写出工业上用氯气和NaOH溶液生产另一种消毒剂NaClO的离子方程式
5.(12分)高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。
工业上常采用NaClO氧化法生产,原理为:
3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH
主要的生产流程如下:
(1)写出反应①的离子方程式。
(2)流程图中“转化”是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K2FeO4)Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”)。
(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。
图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;
图2为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。
图1图2
①工业生产中最佳温度为 ℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为。
②若NaClO加入过量,氧化过程中会生成Fe(OH)3,写出该反应的离子方程式:
。
若Fe(NO3)3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,此反应的离子方程式:
。
(4)K2FeO4在水溶液中易水解:
4FeO42—+10H2O4Fe(OH)3+8OH—+3O2↑。
在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用溶液(填序号)。
A.H2OB.CH3COONa、异丙醇C.NH4Cl、异丙醇D.Fe(NO3)3、异丙醇
6.某化学研究性学习小组通过查阅资料,设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O。
已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni,还含有Al(31%)、Fe(1.3%)的单质及氧化物,其他不溶杂质(3.3%)。
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下:
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
回答下列问题:
(1)操作a、c中需使用的仪器除铁架台(带铁圈)、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为。
(2)“碱浸”过程中发生的离子方程式是。
(3)“酸浸”时所加入的酸是(填化学式)。
酸浸后,经操作a分离出固体①后,溶液中可能含有的金属离子是。
(4)操作b为调节溶液的pH,你认为pH的最佳调控范围是:
。
(5)“调pH为2~3”的目的是。
(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾(FeSO4·7H2O),其原因可能是__。
7.(16分)钛合金是航天航空工业的重要材料。
由钛铁矿(主要成分是TiO2和Fe的氧化物)制备TiO2等产品的一种工艺流程示意如下:
已知:
①TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中
②TiCl4的熔点-25.0℃,沸点136.4℃;SiCl4的熔点-68.8℃,沸点57.6℃
回答下列问题:
(1)写出钛铁矿酸浸时,主要成分TiO2反应的离子方程式
加入铁屑的作用是。
(2)操作Ⅱ包含的具体操作方法有。
(3)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2·nH2O,请用恰当的原理和化学用语解释其原因,废液中溶质的主要成分是(填化学式)。
(4)用金红石(主要含TiO2)为原料,采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:
写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式,制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质,可采用方法除去。
(5)TiO2直接电解法生产金属钛是一种较先进的方法,电解
质为某种可以传导O2-离子的熔融盐,原理如右图所示,则其
阴极电极反应为:
,电解过程中阳极电极上会有气体生成,该气体可能含有。
8.(16分)炼锌厂产生的工业废渣——锌渣(除了含Zn外,还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂质),利用锌渣制取并回收ZnSO4·7H2O和金属镉是一个有益的尝试,其流程如下:
已知:
Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为:
3.2,4.7,6.5,9.4,9.7;锌的金属活动性比镉强。
试回答下列问题:
(1)“浸出”时用到的“试剂X”为(填名称)。
(2)写出“氧化”过程的离子方程式。
(3)“调pH”过程可以选用。
(从以下选项选择,填序号)
A.H2SO4B.ZnOC.NaOH
“滤渣2”的主要成分是(填化学式,下同)。
(4)“试剂Y”是______________;“滤渣3”的成分为______________________。
(5)“操作1”的方法是_______;在“操作1”时,必须采取的实验措施是。
9.(12分)从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐,从而得到较纯净的硫酸锌,实验流程如下:
沉淀物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Cd(OH)2
Mn(OH)2
pH值
8.0
9.7
3.2
6.7
9.4
10.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表,请回答下列问题:
(1)“酸浸”步骤中,为提高锌的浸出率,可采取的措施有。
“酸浸”时适当补充少量水的原因是。
(2)滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式,请完成剩余产物,并配平相关系数,若系数为1,也需写上
Fe2++MnO4-+H+=Fe3++Mn2++
加入ZnO的原因是(写出相关方程式以及对应的文字说明)。
(3)滤渣III的成份主要是(化学式)。
(4)从滤液III得到晶体的操作过程为、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。
10.(16分)高纯碳酸锰广泛应用于电子工业,是制造高性能磁性材料的主要原料。
新工艺采用工业冶铜后的废气SO2进行湿法浸取软锰矿(主要含MnO2,同时含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3)来制备。
(已知亚硫酸酸性强于碳酸)
①将过量的SO2气体通入软锰矿浆中进行“浸锰”操作,并控制温度加热反应;
②向浸锰结束后的滤液中加入MnO2、同时通入空气,再用Na2CO3溶液调节pH为3.7后过滤分离;
③调节滤液pH值为6.5~7.2,然后加入NH4HCO3,有浅红色的沉淀生成,过滤洗涤干燥后就可以得到高纯碳酸锰。
工业流程图如下:
已知生成氢氧化物的pH如下表:
物质
Fe(OH)3
F
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