高考化学化工流程精选必刷试题.docx
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高考化学化工流程精选必刷试题
高考化学化工流程精选必刷试题
1.一种新兴材料——铍日益被重视,有“超级金属…尖端金属…空间金属”之称。
工业上常用绿柱石(主要成分3BeO·Al2O3·6SiO2,还含有铁等杂质)冶炼铍,一种简化的工艺流程如下:
按元素周期表的对角线规则,Be和Al性质相似:
几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表。
回答下列问题:
(1)步骤②中将熔块粉碎的目的是___________;滤渣1的主要成分是___________。
(2)步骤③加入H2O2时发生反应的离子方程式为___________,从滤液1中得到沉淀的合理pH为___________(填序号)
A.3.3—3.7B.3.7—5.0C.5.0—5.2D.5.2—6.5
(3)步骤④不宜使用NaOH溶液来沉淀Be2+的原因是___________。
从溶液中得到(NH4)2BeF4的实验操作是___________、过滤、洗涤、干燥。
(4)实验室模拟步骤⑤装置如图,控制氨气与氟化氢气体积比的方法是_______________。
(5)步骤⑥的反应类型是___________,步骤⑦需要隔绝空气的环境,其原因是___________。
(6)若绿柱石中BeO的含量为a%,上述过程生产Be的产率为b%,则1t该绿柱石理论上能生产含铍量2%的镀铜合金___________t。
【答案】增大与硫酸的接触面积,提高浸取率和反应速率H2SiO32H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2OC过量NaOH溶液会溶解Be(OH)2蒸发浓缩、冷却结晶通过观察广口瓶中产生气泡的速率调节流速分解反应高温下,Mg(或铍)与N2、O2等气体发生反应,降低产率1.8×10-3ab
2.ZrO2常用作陶瓷材料,可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4,还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下流程制取。
已知:
①ZrSiO4能与烧碱反应生成Na2ZrO3和Na2SiO3,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子
Fe3+
Al3+
ZrO2+
开始沉淀pH
1.9
3.3
6.2
沉淀完全pH
3.0
5.2
8.0
(1)“熔融”过程中,ZrSiO4发生反应的化学方程式是_________________,滤渣I的化学式为______________。
(2)“氧化”过程中,发生反应的离子方程式是_______________,调“pH=a”时,a的范围是__________________。
(3)为得到纯净的ZrO2,滤渣III要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________。
(4)滤渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2·xZr(OH)4。
取干燥后的滤渣Ⅲ37.0g,煅烧后可得到24.6gZrO2。
则x等于______________________;“调pH=8.0”时,所发生反应的离子方程式为_______
【答案】ZrSiO4+4NaOH
Na2ZrO3+Na2SiO3+2H2OH2SiO32Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O5.2≤a<6.2取少许最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀,说明已洗净12ZrO2++2CO32-+2H2O=Zr(CO3)2·Zr(OH)4↓
3.(14分)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等),生产碱式硫酸铁的部分工艺如下:
已知:
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
(1)反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。
(2)反应II中加入NaHCO3调节体系的pH在____范围内。
(3)反应III中生成的气体遇空气变红棕色,则III中发生反应的离子方程式是_________。
(4)反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量,若消耗1mol氧气可节约n(NaNO2)=____mol。
(5)用硫酸可知体系的pH。
若硫酸加入量过小,溶液生成沉淀;若硫酸加入量过大,不利于产品形成,用化学平衡移动原理分析其原因是_________。
(6)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可发生水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式是____________。
【答案】
(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑;Fe+2Fe3+=3Fe2+;
(2)4.4—7.5;
(3)Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O;(4)4;
(5)Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+,若硫酸量过小,c(H+)过低,平衡正向移动,会生成Fe(OH)3沉淀;若硫酸加入量过大,平衡逆向移动,溶液中c(OH-)过小,不利于产物形成;
(6)2Fe(OH)2++2H2O
Fe2(OH)42++2H+
4.(16分)纳米TiO2具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能,在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。
工业上用钛铁精矿(FeTiO3)提炼TiO2的工艺流程如下:
(1)写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式,酸浸时为了提高浸出率,可以采取的措施为。
(2)钛铁精矿后冷却、结晶得到的副产物A为,结晶析出A时,为保持较高的酸度不能加水,其原因可能为 。
(3)滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热,其目的是。
(4)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是。
(5)工业上将TiO2和炭粉混合加热氯化生成的TiCl4,然后在高温下用金属镁还原TiCl4得到金属钛,写出TiO2制备Ti的化学方程式:
。
【答案】⑴FeTiO3+6H+=Fe2++Ti4++3H2O(2分)增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拦或增加浸出时间等(2分)
⑵FeSO4·7H2O(2分)防止Ti(SO4)2水解、减少FeSO4·7H2O的溶解量(2分)
⑶促进Ti4+水解趋于完全,得到更多的H2TiO3沉淀。
(2分)
⑷水解得到的稀硫酸可以循环使用(2分)
⑸TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO(2分)、TiCl4+2Mg
Ti+2MgCl2(2分)
5.2018年第十二届中国国际航空航天博览会于11月6日至11日在珠海举行。
银铜合金广泛用于航空工业,从银铜合金的切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
注:
Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃。
(1)电解精炼银时,粗银作______极,另一电极上的电极反应式为____________。
(2)加快渣料(含少量银)溶于稀H2SO4的速率的措施有________、________(写出两种)。
(3)滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,滤渣A与稀HNO3反应的离子方程式为__________。
(4)煮沸CuSO4混合溶液的过程中,得到固体B,则固体B的组成为______;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为___________。
(5)硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素,浸取时发生复杂的氧化还原反应。
反应体系中除CuSO4和FeS2外,还有H2SO4、Cu2S、FeSO4和H2O,下列对该反应的分析正确的是______(填字母代号)。
A.氧化剂为CuSO4和FeS2
B.反应后溶液的pH降低
C.被氧化的FeS2只占总量的30%
D.每转移2mol电子消耗3molCuSO4
【答案】阳Ag++e-=Ag增大硫酸浓度升高温度或粉碎或搅拌等3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2OAl(OH)3和CuOAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OABC
6.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:
已知:
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
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
回答下列问题:
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。
(2)反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子,写出该反应的离子方程式为___________。
(3)碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子,该水解反应的离子方程式为_________________________________。
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。
根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-。
为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为_________。
A.氯水B.KSCN溶液C.NaOH溶液D.酸性KMnO4溶液
(5)为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:
准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中,加入足量H2O2,调节pH<2,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL。
已知:
2Fe3++2I-=2Fe2++I22S2O32-+I2=2I-+S4O62-
则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。
若滴定前溶液中H2O2没有除尽,所测定的铁元素的含量将会_______(填“偏高”“偏低”“不变”)
【答案】4.4~7.52H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O2Fe(OH)2++2H2O
Fe2(OH)42++2H+D5.6偏高
7.以高钛渣(主要成分为Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下:
已知:
Na2TiO3难溶于碱性溶液;H2TiO3中的杂质Fe2+比Fe3+更易水洗除去。
(1)熔盐:
①为加快反应速率,在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下,可采取的措施是__________。
②NaOH固体与Ti3O5在空气中加热至500~550℃时生成Na2TiO3,该反应的化学方程式为_________。
(2)过滤:
①“滤液”中主要溶质为NaOH,还含有少量________(填化学式)。
②除杂后的滤液中获得的NaOH可循环利用,则“水浸”时,用水量不宜过大的主要原因是_________。
(3)水解:
“酸溶”后获得的TiOSO4经加热煮沸,生成难溶于水的H2TiO3,该反应的化学方程式为______。
(4)脱色:
H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影响TiO2产品的颜色,“脱色”步骤中Ti2(SO4)3的作用是_________。
【答案】搅拌12NaOH+2Ti3O5+O2
6Na2TiO3+6H2ONa2SiO3用水量过大,导致滤液浓度过低,蒸发浓缩时能耗增加(或蒸发浓缩时间过长)TiOSO4+2H2O
H2TiO3↓+H2SO4将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,以便除去杂质铁,提高H2TiO3的纯度
8.NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等。
可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。
工艺流程如下图:
请回答下列问题:
(1)用稀硫酸溶解废渣时,为了提高浸取率可采取的措施有_________________(任写一点)。
(2)向滤液中滴入适量的Na2S溶液,目的是除去Cu2+、Zn2+,写出除去Cu2+的离子方程式:
____________________________________________。
(3)在40℃左右,用6%的H2O2氧化Fe2+,再在95℃时加入NaOH调节pH,除去铁和铬。
此外,还常用NaClO3作氧化剂,在较小的pH条件下水解,最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。
如图是温度—pH与生成的沉淀关系图,图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25℃时,Fe(OH)3的Ksp=2.64×10-39]。
下列说法正确的是(选填序号)_______。
a.FeOOH中铁为+2价
b.若在25℃时,用H2O2氧化Fe2+,再在pH=4时除去铁,此时溶液中c(Fe3+)=2.6×10-29mol·L-1
c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2++C1O3-+6H+=6Fe3++C1-+3H2O
d.工业生产中常保持在85~95℃生成黄铁钒钠,此时水体的pH约为3
(4)上述流程中滤液I的主要成分是___________。
(5)操作I的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂:
6mol·L-1的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸):
①___________;②___________;③蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得NiSO4·6H2O晶体:
④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。
【答案】加热或搅拌或增大硫酸浓度等Cu2++S2-===CuS↓cNiSO4过滤,并用蒸馏水洗净沉淀向沉淀中加6mol·L-1的H2SO4溶液,直至恰好完全
9.“变废为宝”是化工的重要主题。
工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液(主要成分有CuCl2,FeCl2等)制备碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3],其制备过程如下图所示:
查阅资料得知,一定浓度的Cu2+、Fe2+、Fe3+生成氢氧化物沉淀的pH如下表:
金属离子
Cu2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀的pH
4.2
6.5
1.4
沉淀完全的pH
6.7
9.7
3.7
(1)电子工业中用FeCl3溶液制作铜制印刷电路板,该反应的离子方程式为___________。
(2)操作I、操作Ⅱ所用的玻璃仪器除烧杯外还需要______________________。
(3)氯酸钠的作用是____________________________________________;反应A中氧化剂与还原剂物质的量之比是___________。
(4)调节pH的范围为___________,可以选择的试剂是___________(填序号)。
A.氨水B.硫酸铜C.氧化铜D.氢氧化铜
(5)已知滤液Ⅱ中含有碳酸氢钠,写出生成碱式碳酸铜的离子方程式:
___________。
(6)若废液中CuCl2的含量为13.5%,则1吨废液理论上可提炼碱式碳酸铜________吨。
【答案】2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+漏斗、玻璃棒将Fe2+氧化为Fe3+1:
63.7~4.2CD2Cu2++3CO32-+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2HCO3-0.111
10.锌锰干电池是很古老的一次性电池,它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。
已知闪锌矿中含ZnS约80%,FeS、CuS、SiO2共约7%,其余为水分;软锰矿中含MnO2约a%,SiO2约20%,Al2O3约4%,其余为水分。
科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺,工艺流程如下图所示。
请回答下列问题:
(1)反应I需不断搅拌,目的是____________________________。
(2)检验反应I的滤液中含有Fe3+的试剂为____________;写出反应I中由FeS生成Fe3+的离子方程式____________________________________。
(3)反应Ⅱ加入适量锌的作用是__________________;反应III中MnO2的作用是________________。
(4)已知ZnCO3、MnCO3的Ksp分别为1.4×10-10、2.2×10-11;要使反应IV之后的溶液中Zn2+、Mn2+浓度均降到1.0×10-6mol/L,则溶液中残留的CO32-浓度至少为__________mol/L。
(5)图是Na2SO4和Na2SO4•10H2O的溶解度曲线(g/100g水),则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是:
将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液________→__________→用乙醇洗涤→干燥。
用乙醇洗涤而不用水洗的原因是_________________________________________。
【答案】加快反应速率,提高原料利用率。
KSCN(或苯酚)2FeS+3MnO2+12H+=2Fe3++2S+3Mn2++6H2O将溶液中的Cu2+还原成Cu将Fe2+氧化成Fe3+1.4×10-4蒸发结晶趁热过滤防止Na2SO4固体转化为Na2SO4•10H2O,并防止Na2SO4因溶于水而损耗
11.有关“未来金属”钛的信息有:
①硬度大②熔点高③常温下耐酸碱、耐腐蚀④铁矿炼钛的一种工业流程为:
(1)钛铁矿的主要成分是FeTiO3(钛酸亚铁),其中钛的化合价为_______价,反应①化学方程式为_______。
(2)TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属Ti,反应③化学方程式为_________,属于______(填反应类型),该反应_____(填“能”或“不能”)说明Mg的金属活动性强于Ti.
(3)上述冶炼方法得到的金属钛中会混有少量金属单质是______(填名称),由前面提供的信息______(填序号) 知,除去它的试剂可以是以下试剂中的_________(填序号)
A:
HCl B:
NaOH C:
NaCl D:
H2SO4
(4)氯化过程中主要发生的反应为2FeTiO3+6C+7Cl2====2TiCl4+2X+6CO,则X的化学式为:
___________。
【答案】+42FeTiO3+C
CO2↑+2Fe+2TiO22Mg+TiCl4
2MgCl2+Ti置换反应或者氧化还原反应能镁③ADFeCl3
12.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。
平板电脑显示屏生产过程中有大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)产生。
某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如下:
(1)滤渣A的主要成分是_____________;洗涤滤渣A除去的阳离子主要是________(填离子符号),检验该离子是否洗净的操作是________________________;
(2)步骤②中反应的离子方程式是_____________________;
(3)萃取是分离稀土元素的常用方法。
已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP________(填“能”或“不能”)与水互溶。
实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有________、烧杯、玻璃棒、量筒等;
(4)步骤④中反应化学方程式为______________________________。
【答案】SiO2、CeO2Fe3+取最后一次洗涤液,加入KSCN溶液,若不出现红色,则已洗净;反之,未洗净2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O不能分液漏斗4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
13.化学来源于生活又服务于生活,化工生产是指对原料进行化学加工,最终获得有价值的产品的生产过程。
某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红(氧化铁)和硫酸铵晶体。
流程如下:
请回答下列问题:
(1)操作I的名称________________,滤渣的成分为__________________。
(2)简述下列实验操作:
①检验溶液A中金属阳离子的方法为____________________________________________________;
②检验固体B是否洗涤干净的方法是____________________________________________________。
(3)请写出溶液A中反应的离子方程式_______________________________________________________
(4)测定废料中硫酸铜的质量分数:
称取ag废料样品,将操作I得到的滤渣用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥,称得固体的质量为bg,则废料中硫酸铜的质量分数为_______________(写出表达式。
)
(5)某同学提出另一种制备铁红的方法:
往工业废水中加入足量的硫酸和双氧水,通过下列操作也可以得到铁红,请配平下列离子方程式_____Fe2++_____H2O2+_____H+=_____Fe3++____H2O
【答案】过滤FeCu取少量液体于试管中,滴加少量的酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾的紫红色褪去,证明含有Fe2+;取最后一次洗涤液少许于试管中,加入氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则已洗涤干净10H2O+8NH3+O2+4Fe2+=4Fe(OH)3+8NH4+(5b/2a)×100%21222
14.湿法炼锌厂在除杂过程中会产生大量铁矾渣。
某黄钾铁矾渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO·Fe2O3及少量CaO、MgO、SiO2等。
一种由黄钾铁矾渣制备复合镍锌铁氧体(NiZnFe4O8)的流程如下:
回答下列问题
(1)滤渣I的主要成分是___________。
(2)净化除杂阶段加入Fe粉时发生反应的离子方程式为___________、___________。
已知:
25℃时Ksp(CaF2)=2.7×10-11,Ksp(MgF2)=6.4×10-19。
加入NH4F使Ca2+、Mg2+离子沉淀,若沉淀后溶液中c(Ca2+)=2.7×10-6mol·L-1,则c(Mg2+)=___________mol·L-1。
(3)在Fe2+、Ni2+、Zn2+共沉淀过程中,三种离子的损失浓度与pH的关系曲线如图所示,pH与n(NH4HCO3)︰n(Fe2++Ni2++Zn2+)的关系曲线如图所示。
为提高原料利用率,n(NH4HCO3)︰n(Fe2++Ni2++Zn2+)最好控制在___________左右;按此比例,若以Me代表Fe、Ni、Zn元素,则生成MeCO3·2Me(OH)2·H2O沉淀的化学反应方程式为___________。
(4)铁氧体工艺阶段制备NiZnFe4O8过程中,需加入___________剂(填“氧化”或“还原”)。
按照上述流程,一座10万吨规模的锌厂每年产生黄钾铁矾渣约5万吨,Fe3+含量为27%,理论上每年可制备复合镍锌铁氧体(NiZnFe4O8,M=476g·mol-1)___________万吨(保留两位有效数字)
【答案】SiO22Fe3++Fe=3Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2↑6.4×10-142.03MeSO4+6NH4HCO3=MeCO3·2Me(OH)2·2H2O↓+3(NH4)2SO4+5CO2↑氧化4.3
15.七水硫酸锌别名皓矾,常用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂,在医药上用于催吐剂。
工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3
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