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高考化学工业流程题
流程题目
1.【2016-四川】资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。
磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。
某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案,制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其简化流程如下:
已知:
①Ca5(PO4)3F在950℃不分解;
②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4
请回答下列问题:
(1)950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是。
(2)实验室过滤所需的玻璃仪器是。
(3)NH4NO3溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是。
(4)在浸取液Ⅱ中通入NH3,发生反应的化学方程式是。
(5)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。
已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l)ΔH=-271kJ/mol
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)ΔH=-937kJ/mol
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是。
(6)在一定条件下CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:
5,达平衡时,CO转化了
。
若akg含Ca5(PO4)3F(相对分子质量为504)的质量分数为10%的磷尾矿,在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4,将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:
3混合,则相同条件下达平衡时能产生H2kg。
2.【2016-浙江】磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:
请回答:
(1)A的组成元素为_________(用元素符号表示),化学式为______。
(2)溶液C可溶解铜片,例举该反应的一个实际应用____________。
(3)已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度
为1.518g·L-1),该气体的电子式为__。
写出该反应的离子方程式___。
(4)写出F→G反应的化学方程式_____________。
设计实验方案探究溶液G中的主要微
粒(不考虑H2O、H+、K+、I-)______________。
3.【2016-新课标】以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为:
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
回答下列问题:
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+,反应的离子方程式为___________,同时V2O4转成VO2+。
“废渣1”的主要成分是__________________。
(2)“氧化”中欲使3mol的VO2+变为VO2+,则需要氧化剂KClO3至少为______mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124−形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有_______。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:
4ROH+V4O124−
R4V4O12+4OH−(以ROH为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈_____性(填“酸”“碱”“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________。
4.【2016-新课标】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为________、________。
“电解”中阴极反应的主要产物是______。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是_________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:
每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为____。
(计算结果保留两位小数)
5.【2016-江苏】以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量,在75℃左右进行。
氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有(填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率B.充分搅拌浆料C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2===Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为(填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]1∶5(填“>”、“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3,若溶液中KClO3的含量为100g▪L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是。
6.【2015-山东】利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。
LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。
⑴利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为
溶液(填化学式)
阳极电极反应式为,电解过程中Li+向电极迁移(填“A”或“B”)。
⑵利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为。
铁渣中铁元素的化合价为。
在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为。
7.【2015-新课标】硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O
和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工
艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_________(写出两条)。
(2)利用_______的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是______(化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是_______。
然后在调节溶液的pH约为5,目的是_________。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_______。
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___________。
6.【2015-江苏】以磷石膏(只要成分CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。
(1)匀速向浆料中通入CO2,浆料清液的pH和c(SO42-)随时间变化见由图。
清液pH>11时CaSO4转化的离子方程式_____________(填序号)
A.搅拌浆料B.加热浆料至100℃C.增大氨水浓度D.减小CO2通入速率
(2)当清液pH接近6.5时,过滤并洗涤固体。
滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为______和________(填化学式);检验洗涤是否完全的方法是_________。
(3)在敞口容器智能光,用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体,随着浸取液温度上升,溶液中c(Ca2+)增大的原因___________。
7.【2015-广东】七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废铝片制备七铝十二钙的工艺如下:
(1)煅粉主要含MgO和,用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液PH大于(Mg(OH)2的Ksp=5×10-12);该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是。
(2)滤液I中的阴离子有(忽略杂质成分的影响);若滤液I中仅通入CO2会生成,从而导致CaCO3产率降低。
(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为。
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为。
(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为。
8.【2015-福建】无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种
工艺流程示意如下:
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180(升华)
300(升华)
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是(只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。
③已知:
(i)Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g)ΔH1=+1344.1kJ·mol-1
(ii)2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g)ΔH2=+1169.2kJ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为________。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是。
9.【2015-四川】为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的工业原料FeSO4(反应条件略)
活化硫铁矿还原Fe2+的主要反应为:
FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应,请回答下列问题:
(1)第1步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是。
(2)检验第
步中Fe2+是否完全还原,应选择(填字母编号)。
A.KMnO4溶液B.K2[Fe(CN)4]溶液C.KSCN溶液
(3)第
步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后再第
步通入空气使溶液pH降到5.2,
此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。
通入空气引起溶液pH降低的原因
是。
(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,101kPa时:
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)
=-1648kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)
=-393kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s)
=-1480kJ/mol
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是。
(5)加入烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。
将akg质量分数为b%的硫酸加入到
ckg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗掉硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所
残留的硫酸忽略不计。
按上述流程,第
步应加入FeCO3kg。
10.【2015-安徽】硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值,某研究小组采用
偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4,其流程如下:
②
已知:
NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙酸(沸点:
13℃)。
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气,该操作的目的
是_____,原料中的金属钠通常保存在____中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品
有_____,_____,玻璃片和小刀等。
(2)请配平第①步反应的化学方程式:
□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2—□NaBH4+□Na2SiO3
(3)第②步分离采用的方法是______;第③步分离(NaBH4)并回收溶剂,采用的方法是______。
(4)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g),在25℃,101KPa下,已知每
消耗3.8克NaBH4(s)放热21.6KJ,该反应的热化学方程式是_______。
11.【2014-山东】工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3+)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。
工艺流程及相关物质溶解度曲线如图:
(1)由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为____________________________,通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是____________________________。
(2)向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是____________________________。
(3)固体A主要为__________________(填化学式),固体B主要为________(填化学式)。
(4)用热水洗涤固体A,回收的洗涤液转移到母液______(填“I”“II”或“III”)中,既能提高产率又可使能耗最低。
12.【2014-浙江】某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,
设计并完成如下实验:
另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40g固体1。
请回答如下问题:
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图_______,
写出气体甲的电子式________。
(2)X的化学式是____,在惰性气流中加热X至完全分解的化学方程式
_______________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是________________。
(用化学方程式表示)。
(4)一定条件下,气体甲与固体1中某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化
学反应方程式____________________________________________________________,
并设计实验方案验证该反应的产物_________________________________________
13.【2014-江苏】烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。
实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为;滤渣Ⅰ的主要成分为(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6—2x。
滤渣Ⅱ的主要成分为(填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是(用离子方程式表示)。
2·1(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是;与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将(填“增大”、“减小”或“不变”)
14.【2014-福建】
铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:
①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。
硝酸分解的化学方程式为
②步骤II中发生反应:
4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3▪nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为
③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。
(3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。
①t℃时,反应达到平衡时n(CO):
n(CO2)=
②若在1L密闭容器中加人0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到
平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x=。
15.【2014-安徽】LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。
某工厂用LiF、PCl5为原料,低温反应制备LiPF6,其流程如下:
已知:
HCl的沸点是-85.0℃,HF的沸点是19.5℃。
(1)第①步反应中无水HF的作用是、。
反应设备不能用玻璃材质的原因是(用化学方程式表示)。
无水HF有腐蚀性和毒性,工厂安全手册提示:
如果不小心将HF沾到皮肤上,可立即用2%的溶液冲洗。
(2)该流程需在无水条件下进行,第③步反应中PF5极易水解,其产物为两种酸,写出PF5水解的化学方程式:
。
(3)第④步分离采用的方法是;第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是。
(4)LiPF6产品中通常混有少量LiF。
取样品wg。
测得Li的物质的量为nmol,则该样品中LiPF6的物质的量为mol(用含有w、n的代数式表示)。
16.【2014-广东】石墨在材料领域有重要应用,某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质,设计的提纯与综合利用工艺如下:
(注:
SiCl4的沸点为57.6℃,金属氯化物的沸点均高于150℃)
(1)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间N2,主要目的是_________________。
(2)高温反应后,石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物,气体I中的碳氧化物主要为_______________,由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为______________。
(3)步骤①为:
搅拌、________、所得溶液IV中的阴离子有_______________。
(4)由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为___________________,100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。
(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成图19防腐示意图,并作相应标注。
17.【2014-新课标】锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)
回答下列问题:
⑴LiCoO2 中,Co元素的化合价为___________。
⑵写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_________________________________。
⑶“酸浸”一般在80 ℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式__________________;可用盐酸代替H2SO4和H2O2 的混合液,但缺点是_________。
⑷写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_____________。
⑸充放电过程中发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式___________________。
⑹上述工艺中“放电处理”有利于锂在正极的回收。
其原因是___________________________。
在整个回收工艺中,可回收的金属化合物有_________________(填化学式)
18.【2013-新课标】氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌(含有Fe(II)、Mn(II)、Ni(II)等杂质)的流程如下:
提示:
在本实验条件下,Ni(II)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是,发生反应的离子方程式为;在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是。
(2)反应③的反应类型为,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检查沉淀是否洗涤干净的方法是。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。
取干燥后的滤饼11.2g,锻烧后可得到产品8.1g,则x等于。
19.【2013-江苏】氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。
硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。
以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为。
(3)滤渣2的成分是(填化学式)。
800℃
(4)煅烧过程存在以下反应:
800℃
2MgSO4+C======2MgO+2SO2↑+CO2↑
800℃
MgSO4+C======MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C======MgO+S↑+3CO↑
利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
D中收集的气体可以是(填化学式)。
B中盛放的溶液可以是(填字母)。
a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液c.稀硝酸d.KMnO4溶液
A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:
。
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