高考工业流程必做题.docx
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高考工业流程必做题
x
1.途经张家界的黔张常铁路是我国“八纵八横”高速铁路网之一,于2019年12月26日开通,高铁的铝合金车体的优势是:
制造工艺简单,节省加工费用;减重效果好;有良好的运行品质;耐腐蚀,可降低维修费。
工业上制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3,含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3,然后电解Al2O3得到铝。
下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图。
其中涉及到的一个反应是:
2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓。
(1)图示中实验操作
(1)是________;加入的试剂②是__________(填化学式)。
(2)试写出下列物质(或溶液中的溶质)的化学式:
B__________________;D__________________;H________________。
(3)写出化学方程式:
①铝土矿→A:
_____________________________________。
②E→F:
_____________________________________。
2.(14分)CuO可用作颜料、玻璃磨光剂、有机合成催化剂等。
以下是用铜粉氧化法生产CuO的流程图:
回答下列问题:
(1)写出溶解过程中的离子方程式_____________________________________。
(2)1∶1的H2SO4是用1体积98%H2SO4与1体积水混合而成。
配制该硫酸溶液所需的玻璃仪器除玻璃棒外,还需要______________、________________。
(3)该工艺会产生一定量的酸性气体,该气体是______________(写分子式),应加以回收处理。
(4)已知Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差
请你设计一个简单的实验检验焙烧后固体(假设只含铜的氧化物)中是否含
Cu2O。
。
(5)不考虑生产中的损耗,要计算铜粉中Cu的含量,需要测定的数据是_______________和________________________(用文字表示)。
3.(本题11分)生产着色铝片的工艺流程如下:
请回答下列问题:
(1)第①步中NaOH溶液的作用是 (1分)
(2)第②步HNO3的作用是对铝片进行抛光,写出其反应的的离子方程式 (2分)
(3)在第④步电解是以铝为阴极,铝片为阳极,在硫酸介质中控制电压电流,使阳极放出O2与Al反应使铝表面形成一层致密的氧化膜。
写出有关的电极反应式:
阴极:
(2分)阳极:
(2分)
(4)氧化膜质量的检验:
取出铝片干燥,在氧化膜未经处理的铝片上分别滴一滴氧化膜质量检查液(3gK2CrO4+75mL水+25mL浓盐酸),判断氧化膜质量的依据是 (2分)
A.铝片表面有无光滑 B.比较颜色变化 C.比较质量大小 D.比较反应速率大小
(5)将已着色的铝干燥后在水蒸气中进行封闭处理约20~30min,封闭的目的是使着色的氧化膜更加致密,有关反应化学方程式是 (2分)
4.(8分)工业上制取CuCl2的生产流程如下:
请结合下列数据,回答下列问题:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
溶度积/25℃
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3~4
(1)在溶液A中加入NaClO的目的是_____________________________________________。
(2)在溶液B中加入CuO的作用是_______________________________________________。
(3)操作a的目的是____________________________________________________________。
(4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转变为CuCl2,采用多量盐酸和低温蒸干的目的是
___________________________________________________________________________________
5.(12分)七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)为白色细小四角柱状结晶,无臭,味苦,在干燥空气中易风化,易溶于水,缓溶于甘油,微溶于乙醇,热至68℃以上熔化。
在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣——硼镁泥可制取七水硫酸镁。
表1硼镁泥的主要化学成分
成分
MgO
SiO2
Fe2O3
CaO
B2O3
Al2O3
MnO
CO2
质量分数%
25-38
18-25
6-15
1-3
1-2
1-2
1-2
15-20
表2部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Mg(OH)2
pH值
4.7
3.2
9.7
10.4
11.2
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
根据以上流程图并参考表格数据,试回答下列问题:
⑴硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·10H2O)时的废渣。
将硼镁矿(2MgO·B2O)锻烧、粉碎后加水和纯碱,在加热加压下通入CO2可得硼砂。
此反应为熵减小反应,试写出反应方程式:
。
⑵沉淀A中除二氧化硅外,还含有硼酸,硼酸微溶于水,为一元弱酸,其酸性不来源于羟基的电离,写出硼酸水溶液电离方程式。
⑶CaSO4的溶解度随温度升高变化不明显,在得到沉淀C时,对蒸发浓缩后的溶液却要进行趁热过滤,原因是。
⑷经对沉淀B进行分析,发现其中含有二氧化锰,用方程式解释原因:
。
⑸用正三辛胺(TOA)做萃取剂,磺化煤油做稀释剂,通过有机萃取也可以用来除去硫酸镁浸出液中的铁。
其主要反应如下:
Fe2++H2O=Fe(OH)2++H+⑴
Fe(OH)2++SO42-=Fe(OH)SO4⑵
2R3N+H2SO4=(R3NH)2SO4⑶
Fe(OH)SO4+(R3NH)2SO4=Fe(OH)SO4·(R3NH)2SO4⑷
试问:
浸出液初始pH须加H2SO4调至0.9左右,pH>1.5时不利于萃取。
试给出须加H2SO4的两个理由
。
pH<0.5亦不利于萃取,给出其主要原因。
6.已知A、B、C、D、E、F、G为中学化学中常见的化合物,其中A是淡黄色固体,B是无色液体,G为红褐色沉淀.常温下甲、乙、丙为气态非金属单质,丙呈黄绿色;丁、戊为常见金属单质,其中戊是当前用量最大的金属.它们之间的转化关系如下图所示(有的反应部分产物已经略去).请根据以上信息回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A ,E ,戊 .
(2)F转化为G的过程中出现的现象是:
(3)写出②中反应的离子方程式:
.
(4)①~⑥转化中不含有氧化还原反应的是:
(填序号).
7.
(8分)某强酸性溶液X含有Ba2+、Al3+、NH
、Fe2+、Fe3+、CO32-、SO32-、SO
、Cl-、NO
中的一种或几种,取该溶液进行实验,实验内容如下:
根据以上信息,回答下列问题:
(1)溶液X中除H+外还肯定含有的离子是_____________________________________;
(2)写出有关离子方程式:
步骤①中生成A________________;
步骤②生成沉淀I__________________。
(3)假设测定A、F、I均为0.01mol,10mLX溶液中n(H+)=0.04mol,而沉淀C物质的量小于0.07mol,能说明该溶液中除了
(1)中含有的离子还一定有__________。
8.从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取两种工艺品的流程如下:
请回答下列问题:
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为 .
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO32﹣的离子方程式为 .
(3)验证滤液B含Fe3+,可取少量滤液并加入 (填试剂名称).
(4)滤液E、K中溶质的主要成份是 (填化学式),写出该溶液的一种用途
(5)已知298K时,Mg(OH)2的容度积常数KSP=5.6×10﹣12,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡,测得PH=13.00,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+)= .
9.
从废钒催化剂(主要成分V2O5、Fe2O3和SiO2等)中回收XO5的一种生产工艺流程示意如图所示:
回答下列问题:
(1)①中滤渣的主要成分是 .
(2)②、③中的变化过程可简化为(下式中Rn+表示VO2+或Fe3+,HA表示有机萃取剂的主要成分):
Rn+(水层)+nHA(有机层)
RAn(有机层)+nH+(水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是 .③中反萃取时加入的X试剂是 .
(3)完成④中反应的离子方程式:
ClO3-+ VO2++ H+= VO3++ Cl-+
(4)25℃时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如表
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钡沉淀率/%
88
92
93
95
95
95
93
90
87
根据表中数据判断,⑤中加入氨水,调节溶液pH最佳值为 ;若钒沉淀率为90%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)< .(已知:
25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38)
(5)在整个工艺流程中,可以循环利用的物质是水、 和 .
(6)写出废液Y中除H+之外的两种阳离子 .
10.
(12分)回收铅蓄电池的电极填充物(铅膏,主要含PbO、PbO2、PbSO4),可制备热稳定剂三盐基硫酸铅(组成可表示为3PbO·PbSO4·H2O),其实验流程如下:
(1)物质X可以循环利用,该物质是。
最后一次过滤之后需要洗涤,检验三盐基硫酸铅是否洗净的方法是。
(2)从滤液A可提取出一种含结晶水的钠盐副产品。
若检验该晶体中结晶水的含量,所需的硅酸盐材质仪器有____、____、、玻璃棒、石棉网、干燥器等。
(3)流程中不直接利用H2SO4溶液与PbO、PbCO3反应制取PbSO4,原因可能是。
(4)生成三盐基硫酸铅的离子反应方程式为。
(5)向铅膏浆液中加入Na2SO3溶液的目的是将其中的PbO2还原为PbO。
若实验中所取铅膏的质量为47.8g,其中PbO2的质量分数为15.0%,则要将PbO2全部还原,至少需加mL1.0mol·L-lNa2SO3溶液。
11.
(9分)锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域.以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO2,其工艺流程图如图1.
已知:
GeO2是两性氧化物;GeCl4易水解,沸点86.6℃
(1)第①步滤渣主要成分有 (填化学式),实验室萃取操作用到的玻璃仪器有 .
(2)第③步萃取时,锗的萃取率与
(水相和有机相的体积比)的关系如图2所示,
从生产成本角度考虑,较适宜的
的值为 .
(3)第④步加入盐酸作用 (答两点即可).
(4)第⑤步反应的化学方程式 .
(5)检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是 .
12.
(15分)重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂,工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)为原料生产。
实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下,涉及的主要反应是:
FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3=12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。
试回答下列问题:
(1)在反应器①中,有Na2CrO4生成,同时Fe2O3转变为NaFeO2,
杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐,写出二氧化硅、氧化铝分别与碳酸钠反应的化学方程式:
__________________、___________________。
(2)NaFeO2能强烈水解,在操作②中生成沉淀而除去,写出该反应的化学方程式:
。
简述检验溶液中是否存在Fe3+的方法是:
。
(3)操作③的目的是什么,用简要的文字和化学方程式说明:
。
(4)操作④中,酸化时,CrO42-转化为Cr2O72-,写出平衡转化的离子方程式:
。
(5)铬(Cr)与铝的性质相似,试写出Cr(OH)3溶于NaOH溶液所发生反应的离子反应方程式:
。
13.以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图:
回答下列问题:
(1)酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是______________________________。
(2)滤液B中加入NH4HCO3溶液的离子方程式。
(3)煅烧FeCO3生成产品I的化学反应方程式为_____________________________。
(4)已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如如图所示,产品Ⅱ的化学式为 ,为了获得产品Ⅱ,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后,还需要进行的操作是 、趁热过滤、洗涤、干燥。
(5)检验产品Ⅱ晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是_______________,进一步提纯产品Ⅱ的方法是________________;
(6)步骤Ⅲ中可选用______________(填序号)试剂调节溶液的pH。
A.稀硝酸B.双氧水C.氨水D.高锰酸钾溶液
14.为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。
请回答:
(1)写出步骤Ⅰ反应的离子方程式:
。
(2)试剂X是。
步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是。
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图7所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A中。
一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。
为了避免固体C减少,可采取的改进措施是。
(4)用固体F制备CuSO4溶液,可设计以下三种途径:
写出途径①中反应的离子方程式,请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由。
15.
高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途.
Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO3)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中.如图1是高铁电池的模拟实验装置:
(1)该电池放电时正极的电极反应式为 ;若维持电流强度为1A,电池工作十分钟,理论消耗Zn g(已知F=96500C/mol).
(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向 移动(填“左”或“右”);若用阳离
子交换膜代替盐桥,则钾离子向 移动(填“左”或“右”).
(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 .
Ⅱ、工业上湿法制备K2FeO4的工艺流程如图3.
图3
(4)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:
FeCl3+ NaOH+ NaClO= Na2FeO4+ NaCl+ H2O
(5)加入饱和KOH溶液的目的是
(6)已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38,此温度下若在实验室中配制5mol/L l00mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加入 mL 2mol/L的盐酸(忽略加入盐酸体积).
16.
一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3•CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中.从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下:
(1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的离子方程式为.
(2)过程II中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴.则浸出钴的离子反应方程式为(产物中只有一种酸根).请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因.
(3)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同,请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用:
.
17.
某科研小组探究工业废Cu粉(杂质含有SiO2、Al2O3、Fe2O3中的一种或几种)的组成并制备少量CuSO4•5H2O,实现废物综合利用,实验过程如下:
过程Ⅰ:
(1)废Cu粉中一定含有的杂质是(填化学式)
(2)写出过程②发生反应的离子方程式:
.
过程Ⅱ:
(3)综合过程Ⅰ、II,计算废Cu粉中各成分的质量之比是(化为最简整数比)
过程Ⅲ:
已知25℃时:
电解质
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶度积(Ksp)
2.2×10﹣20
8.0×10﹣16
4.0×10﹣38
开始沉淀时的pH
5.4
6.5
3.5
完全沉淀时的pH
6.4
9.6
4.0
(4)在Ⅱ中所得蓝色溶液中加入一定量的H2O2溶液,调节溶液的pH范围为,然后过滤、结晶,可得CuSO4•5H2O.
(5)下列与Ⅲ方案相关的叙述中,正确的是填字母).
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质、不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH选择的试剂可以是氢氧化铜或氧化铜
D.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在.
18.
(14分)电子工业中,常用氯化铁溶液作为印刷电路铜板蚀刻液。
请按要求回答下列问题:
(1)若向氯化铁溶液中加入一定量的澄清石灰水,调节溶液pH,可得红褐色沉淀,该反应的离子方程式为:
,该过程中调节溶液的pH为5,则c(Fe3+)为:
mol·L-1。
(己知:
Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)
(2)某探究小组设计如下线路处理废液和资源回收:
①用足量FeCl3溶液蚀刻铜板后的废液中含有的金属阳离子有:
。
②FeCl3蚀刻液中通常加入一定量的盐酸,其中加入盐酸的目的是:
。
③步骤①中加入H2O2溶液的目的是:
。
④已知:
生成氢氧化物沉淀的pH
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
4.7
7.0
1.9
沉淀完全时
6.7
9.0
3.2
根据表中数据推测调节pH的范围是:
。
⑤写出步骤②中生成CO2的离子方程式:
(已知Cu2(OH)2CO3难溶于水)
19.
(14分)
I、请根据如下图所示转化关系回答有关问题。
A和B均为钠盐的水溶液,A呈中性,B呈碱性并具有强氧化性。
(1)写出A、B的化学式:
A,B。
(2)依次写出A→D和D→E(E中含有某+5价元素的含氧酸根离子)的离子方程式:
,。
(3)写出将SO2气体通入K溶液中发生反应的离子方程式:
。
II、
(1)将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸。
在如下图所示坐标系中画出能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系图像。
(2)将18.4gNaOH和NaHCO3固体混合物,在密闭容器中加热到约250℃,经充分反应后排出气体,冷却,称得剩余固体质量为16.6g。
试计算混合物中NaOH的质量分数。
(请写出计算过程)
20.
硫化锌(ZnS)是一种重要的化工原料,难溶于水,可由炼锌的废渣锌灰制取其工艺流程如图所示。
(1)为提高锌灰的浸取率,可采用的方法是▲(填序号).
①研磨 ②多次浸取 ③升高温度 ④加压 ⑤搅拌
(2)步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是(写化学式)▲
(3)步骤Ⅲ中可得Cd单质,为避免引入新的杂质,试剂X应为▲
(4)步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S.
①检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是▲,
②Na2S可由等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下制取,化学反应方程式为▲;
③已知Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图,从滤液中得到Na2SO4·10H2O的操作方法是▲
(5)若步骤Ⅱ加入的ZnCO3为b mol,步骤Ⅲ所得Cd为d mol,最后得到VL、物质的量浓度为c mol/L的Na2SO4溶液.则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为▲
21.
(13分)钛矿工业中的酸性废水富含Ti、Fe等元素,其综合利用如下:
已知:
TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。
(1)TiO2+钛的化合价为
(2)步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是。
(3)操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、。
(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为____;反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是。
(5)已知Ksp=[Fe(OH)2]=8×10-16s。
步骤Ⅲ中,FeCO3达到溶解平衡时,若室温下测得溶液的pH为8.5,c(Fe2+)=1×10-6mol/L。
试判断所得的FeCO3中____(填“有”或“没有”)Fe(OH)2;步骤Ⅳ中,为了得到较为纯净的Fe2O3,除了适当的温度外,还需要采取的措施是。
(6)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2·nH2O。
请结合原理和化学用语解释其原因。
22.
粉煤灰中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等,某实验室对其进行处理的流程如图所示:
回答下列问题:
(1)第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH4Fe(SO4)2、NH4Al(SO4)2等,写出生成NH4Fe(SO4)2的化学方程式 ,在NH4Al(SO4)2溶液中加入Ba(OH)2溶液使硫酸根离子恰好完全沉淀,写出反应的离子方程式:
;
(2)滤渣B的主要成分为 ,其与NaOH溶液反应的离子方程式为 .
(3)已知KSP[Fe(OH)3]=4×10﹣38,KSP[Al(OH)3]=1×10﹣33.为实现步骤③的实验目的,应使溶液中c(Fe3+)、c(Al3+)均小于或等于1×10﹣9mol•L﹣1可认为完全沉淀,则溶液A至少应调节到pH= ;用NH4HCO3调节pH的实验原理为 (用离子方程式表示).
(4)实验室进行第④步操作时,所需的仪器是酒精灯、石棉网、三脚架、 、 ,得到的晶体主要成份是 (填化学式).第⑤步所加试剂D是 ;第⑥步生成Al(OH)3的离子方程式为 .
23.
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