工艺流程3.docx

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工艺流程3

1．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。

某工厂对制革工业污泥中Cr（Ⅲ）的处理工艺流程如下。

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。

（1）实验室用18.4mol·L－1的浓硫酸配制250mL4.8mol·L－1的H2SO4溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需________________________。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_____________________________

______________________________________________________（答出两点）。

（3）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr2O72—，写出此反应的离子方程式：

_____________________________________________________________。

（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子

Fe3＋

Mg2＋

Al3＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

2.7

－

－

－

沉淀完全时的pH

3.7

11.1

8

9（>9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72—转化为CrO42—。

滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________。

（5）钠离子交换树脂的反应原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是_______________________________。

（6）写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式：

__________________________________________________。

2．化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）来制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________（填选项序号）。

a．品红溶液b．紫色石蕊溶液c．酸性KMnO4溶液d．溴水

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为______________________

（3）过程③中，需加入的物质是____________；反应的化学方程式为_____________________

用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe3＋。

（4）在实验室里，完成过程④中的____________（填操作名称），需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有___________________________。

（5）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是____________________________________________________。

（6）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：

①用分析天平称取2.700g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495g。

若该聚铁的主要成分为[Fe（OH）SO4]n，则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。

（假设杂质中不含铁元素和硫元素）

3．工业上用粉碎的煤矸石（主要含Al2O3、SiO2及铁的氧化物）制备净水剂BAC[Al2（OH）nCl6－n]的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________；

滤渣Ⅰ的主要成分是________（填化学式）。

（2）步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中的有色离子为_____

________（填化学式）；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_________；步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是__________________________。

（3）步骤②中加入适量的Ca（OH）2并控制pH，其目的：

一是生成BAC；二是________

_______________________；已知BAC的分散质粒子大小在1～100nm之间，由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________；若Ca（OH）2溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式：

_______________________

（4）若0.1molAlCl3在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al（OH）3溶液时，吸收热量akJ。

写出该过程的热化学方程式：

____________________________________。

4．亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的消毒剂。

已知：

①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O，②ClO2的沸点为283K，纯ClO2易分解爆炸，③HClO2在25℃时的电离程度与硫酸的第二步电离程度相当，可视为强酸。

如图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

（1）C1O2发生器中所发生反应的离子方程式为，发生器中鼓入空气的作用可能是（选填序号）。

A．将SO2氧化成SO3增强酸性

B．稀释C1O2以防止爆炸

C．将NaClO3氧化成C1O2

（2）在该实验中用质量浓度来表示NaOH溶液的组成，若实验时需要450mLl60g／L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒外，还必须有

（3）在碱性溶液中NaClO2比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量所需要的试剂是

（4）在吸收塔中，可代替H2O2的试剂是（填序号）。

A．Na2O2B．Na2SC．FeCl2D．KMnO4

（5）从滤液中得到NaClO2·3H2O晶体的实验操作依次是（填操作名称）

5．以白云石（化学式表示为MgCO3·CaCO3）为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：

（1）根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份_____。

则“轻烧”温度应不超过_____。

（2）流程图中“加热反应”的化学方程式为__________________________。

（3）沉淀过程溶液的pH=9.5，此时溶液中c（Mg2+）=_______（已知Ksp[Mg（OH）2]=5.61×10-12）。

（4）该工艺中可以循环使用的物质是、（填化学式）。

（5）传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，该工艺采用轻烧白云石的方法，其优点是、。

6．下图是工业上生产碳酸锂的部分工艺流程，请根据流程图及已知信息回答问题。

②

③几种物质不同温度下的溶解度。

（1）从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。

写出图中①、②、③表示的各物质，步骤II中反应的离子方程式是。

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）2和CaCO3，写出生成滤渣2反应的离子方程式：

。

（3）向滤液2中加入饱和Na2CO，溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是。

（4）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。

①将粗产品Li2CO3溶于盐酸作用解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择半透膜隔开，用惰性电极电解。

阳极的电极反应式是。

②电解后向产品LiOH溶液中加入过量NH4HCO，溶液生成Li2CO3反应的化学方程式是。

7．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。

自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。

由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

已知：

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。

③常温下钨酸难溶于水。

（1）钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为____，请写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式__________。

（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子确SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为____，滤渣Ⅱ的主要成分是____。

（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线，则：

①T1_____T2（填“>”或“<”）T1时Ksp（CaWO4）=____。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为____。

8．利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如下图所示：

（1）流程I中，欲除去粗盐中含有的Ca2＋、Mg2＋、SO42－等离子，需将粗盐溶解后，按序加入药品进行沉淀、过滤。

其加入药品顺序合理的是。

a.Na2CO3、NaOH、BaCl2溶液b．NaOH、BaCl2、Na2CO3溶液

c．NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液d．BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液

（2）流程Ⅱ中，电解饱和NaCl溶液的离子方程式为。

从原子结构角度分析阴极之所以得到H2其根本原因是。

（3）流程Ⅲ中，通过化学反应得到NaHCO3晶体。

下图为NaCl、NH4Cl、NaHCO3、NH4HCO3的溶解度曲线，其中能表示NaHCO3溶解度曲线的是，化学反应方程式是。

（4）流程Ⅳ中，所得纯碱常含有少量可溶性杂质，提纯它的过程如下：

将碳酸钠样品加适量水溶解、　　、　、过滤、洗涤2-3次，得到纯净Na2CO3•10H2O。

②对Na2CO3•10H2O脱水得到无水碳酸钠。

已知：

Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）ΔH1=+58.73kJ·mol-1

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）ΔH1=+473.63kJ·mol-1

如把该过程中产生的气态水液化，将释放的热量反补给该生产过程所需的能耗，若不考虑能量无效损失，则理论上生产1molNa2CO3只需耗能92.36kJ，由此得出：

H2O（g）=H2O（l）△H=　　　　。

9．四氧化三铁是一种常用的磁性材料，纯净的四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。

下图是氧化沉淀法生产Fe3O4工艺流程示意图：

已知：

工业绿矾中的杂质不溶于水，不参与反应；

Fe（OH）2+2Fe（OH）3=Fe3O4+4H2O。

请回答下列问题：

（1）铁的常见氧化物中可用作颜料的化学式是。

（2）加水溶解过程中，实验室通常使用的玻璃仪器有，操作A的名称是，与加水溶解的过程中用到不同的玻璃仪器是。

（3）在工艺流程中，通入适量空气氧化时的化学方程式为。

（4）由溶液B获得该副产品要经历以下步骤，请排出正确的操作顺序是（填字母编号），得到副产品的化学式为。

a．过滤　　b．加热浓缩　c．结晶　　d．冷却e．洗涤

（5）Fe3O4与稀硝酸恰好完全反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为。

10．ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。

某课题组设计由含锌工业废料（含Fe、Cu、Mn等杂质）生产ZnO的工艺流程如下：

已知：

黄钠铁矾在pH为1.5，温度为90℃时完全沉淀，且易于过滤。

2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O

（1）步骤①的浸取液里除含有Zn2+、Mn2+以外，还含有的金属离子有、，所加试剂X为Na2SO4和_________的混合液。

（2）步骤②可进一步氧化除铁，还氧化除去了Mn2+，试写出相应的除去Mn2+的离子方程式_________________________，步骤③加入的试剂是_______，整个工艺流程中可以循环使用的试剂是_____________。

（3）步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是____________________________。

（4）步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO3·xZn（OH）2·yH2O]，取该样品7.18g，充分灼烧后测得残留物质量为4.86g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是________________。

11．将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。

一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。

回答下列问题：

（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是________（填序号）。

①用混凝法获取淡水②提高部分产品的质量

③优化提取产品的品种④改进钾、溴、镁等的提取工艺

（2）采用“空气吹出法”从浓海水吹出Br2，并用纯碱吸收。

已知该反应不产生CO2，且溴歧化为Br－和BrO3-，则反应的离子反应方程式为。

（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：

离子

Na＋

Mg2＋

Cl－

SO42-

浓度/（g·L－1）

63.7

28.8

144.6

46.4

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的阳离子________，沉降阶段反应的离子方程式为，浓海水的利用率为90％，则1L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。

（4）由MgCl2·6H2O制备MgCl2固体时是在氯化氢气体氛围中加热进行，其目的是。

12．四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。

由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。

该过程中有如下反应发生：

2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋

2TiO2＋（无色）＋Fe＋4H＋=2Ti3＋（紫色）＋Fe2＋＋2H2O

Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O=TiO2＋（无色）＋Fe2＋＋2H＋

加入铁屑的作用是。

（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在范围。

（3）若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe（OH）3杂质，还可制得钛白粉。

已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝。

（4）已知：

TiO2（s）＋2Cl2（g）=TiCl4（l）＋O2（g）ΔH＝＋140kJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）=2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：

。

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。

依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是（只要求写出一项）。

（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用方法。

TiCl4

SiCl4

熔点/℃

－25.0

－68.8

沸点/℃

136.4

57.6

13．四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。

由钛铁矿（主要成为是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。

该过程中有如下反应发生：

2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋

2TiO2＋（无色）＋Fe＋4H＋=2Ti3＋（紫色）＋Fe2＋＋2H2O

Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O=TiO2＋（无色）＋Fe2＋＋2H＋

加入铁屑的作用是。

（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在范围。

（3）若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe（OH）3杂质，还可以制得钛白粉。

已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe（OH）3＋3H＋

Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝。

（4）已知：

TiO2（s）＋2Cl2（g）=TiCl4（l）＋O2（g）ΔH＝＋140kJ·mol－1

2C（s）＋O2（g）=2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO气体的热化学方程式：

。

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。

依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是（只要求写出一项）。

（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4的，可采用方法。

TiCl4

SiCl4

熔点/℃

－25.0

－68.8

沸点/℃

136.4

57.6

14．铬是一种银白色金属，化学性质稳定，以+2、+3和+6价为常见价态．工业上以铬铁矿（主要成分为FeO•Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产金属铬和重铬酸钠Na2Cr2O7•2H2O（已知Na2Cr2O7是一种强氧化剂），其主要工艺流程如下：

查阅资料得知：

①常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将Cr3+转化为CrO42﹣

②常温下，Ksp[Cr（OH）3]=6.3×10﹣31

回答下列问题：

（1）工业上常采用热还原法制备金属铬，写出以Cr2O3为原料，利用铝热反应制取金属铬的化学方程式．

（2）酸化滤液D时，不选用盐酸的原因是．

（3）固体E的主要成分是Na2SO4，根据如图分析操作a为、．

（4）已知含+6价铬的污水会污染环境．电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O72﹣，处理该废水常用还原沉淀法，具体流程如下：

①Cr（OH）3的化学性质与Al（OH）3相似．在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，是因为；

②下列溶液中可以代替上述流程中Na2S2O3溶液的是（填选项序号）；

A．FeSO4溶液B．浓H2SO4C．酸性KMnO4溶液D．Na2SO3溶液

③调整溶液的pH=5时，通过列式计算说明溶液中的Cr3+是否沉淀完全；

④上述流程中，每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole﹣，则加入Na2S2O3溶液时发生反应的离子方程式为．

15．锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。

工业上常以β锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂。

其中一种工艺流程如下：

已知：

部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

开始沉淀pH

2.7

3.7

9.6

完全沉淀pH

3.7

4.7

11

请回答下列问题：

（1）写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________；

（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________；

（3）有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的，请阐述你的观点和理由____________；

（4）上述流程蒸发浓缩环节，若在实验室进行该操作，当蒸发浓缩至________出现时，就可停止该操作。

（5）Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置，相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。

这种相似性称为对角线规则。

步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________。

（6）请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al2O3的流程：

（流程常用的表示方式为：

）

16．硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了许多奇迹。

（l）新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。

工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCI4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式____。

（2）已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。

一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物）合成氮化硅的主要工艺流程如下：

①净化N2和H2时，铜屑的作用是；硅胶的作用是__________。

②在氮化炉中3Si（s）+2N2（g）=Si3N4（S）△H=-727.5kJ．mol-l，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度？

；体系中要通人适量的氢气是为了__________。

③X可能是（选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”）。

（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①整个制备过程必须严格控制无水无氧。

SiHCl3遇水能发生剧烈反应，写出该反应的化学方程式。

②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCI的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93．75%。

则在第二轮次的生产中，补充投入HC1和H2的物质的量之比是。

17．亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]，俗名黄血盐，可溶于水，不溶于乙醇。

在化学实验、电镀、食品添加剂、烧制青花瓷时可用于绘画等方面有广泛用途。

已知HCN是一种极弱的酸，现有一种用含NaCN的废水合成黄血盐的主要工艺流程如下：

（1）常温下，NaCN水溶液的pH7（填“＞”、“＜”、“=”），实验室用NaCN固体配制NaCN溶液时，应先将其溶于溶液，再用蒸馏水稀释。

（2）反应器中发生的主要反应的化学方程式为。

（3）流程中加入Na2CO3溶液后过滤除去弃渣，过滤需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、。

（4）转化器中生成K4[Fe（CN）6]的反应类型是，相同温度下，溶解度：

K4[Fe（CN）6]Na4[Fe（CN）6]（填“＞”“=”“＜”），过滤后洗涤K4[Fe（CN）6]使用的试剂是。

（5）实验室常用K4[Fe（CN）6]检验Fe3+，生成难溶盐KFe[Fe（CN）6]，试写出上述反应的离子方程式为。

（6）含有14.7kgNaCN的工业废水可生产出9.2kg的K4[Fe（CN）6]，则K4[Fe（CN）6]的产率是。

18．镁橄榄石主要成分是Mg2SiO4，电解法促进镁橄榄石固定CO2的工艺流程如下图所示：

已知：

Mg2SiO4（s）+4HCl（aq）

2MgCl2（aq）+SiO2（s）+2H2O（l）△H=－49.04kJ·mol-1

固碳时主要反应的方程式为NaOH（aq）+CO2（g）=NaHCO3（aq）。

（1）上图方框里的操作名称是，横线上的物质有（填化学式）。

（2）下列物质中也可用作“固碳”的是（填字母序号）。

A．CaCl2B．NH3·H2OC．Na2CO3D．H2O

（3）由下图可知，90℃后，镁橄榄石在盐酸中的溶解效率下降，分析其原因。