高考化学 工艺流程图 题型分类.pdf
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1、化学工艺流程化学工艺流程1 Li4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3,还含有少量 MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示.由图可知,当铁的净出率为70时,所采用的实验条件为_.(2)“酸浸”后,钛主要以 TiOCl42形式存在,写出相应反应的离子方程式_。(3)TiO2xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应40 min 所得实验结果如下表所示:温度/TiO2xH2O 转化率%30923595409745935088分析 40时 TiO2xH2O 转化率最高的原因_。(4)L
2、i2Ti5O15中 Ti 的化合价为+4,其中过氧键的数目为_。(5)若“滤液中 c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1 倍),使 Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=110-5 mol/L,此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成?_(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的 Ksp分别为 1。310-22、1.010-24。(6)写出“高温煅烧中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式。【答案】(1)100、2h,90,5h(2)FeTiO3+4H+4Cl=Fe2+TiOCl42+2H2O(3)低于 40,TiO2xH2O 转化反应速率随温
3、度升高而增加;超过40,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O 转化反应速率下降(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO43)=molL1=1。31017molL1,c3(Mg2+)c2(PO43)(0.01)3(1.31017)2=1.710-40K,因此不会生成sp Mg3(PO4)2Mg3(PO4)2沉淀.(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO22水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂
4、,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_,还可使用_代替硝酸.(2)沉淀 A 的主要成分是_,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为_.(3)加氨水过程中加热的目的是_.沉淀 B 的主要成分为_、_(填化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀 H2SO4处理后,用 KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为:+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取 0。400 g 水泥样品,滴定时消耗了0。0500 molL-1的 KMnO4溶液 36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为_.【答案】(1)将样品中可能存在的 Fe2+氧化为 Fe3
5、+;双氧水(H2O2)(2)SiO2(或 H2SiO3);SiO2+4HFSiF4+2H2O(3)防止胶体生成,易沉淀分离;Fe(OH)3、(OH)3(4)45.03重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:回答下列问题:(1)步骤的主要反应为:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平 后 FeOCr2O3与 NaNO3的系数比为 _。该步骤不能使用陶瓷 容器,原因 是_。(2)滤渣 1 中含量最多的金属元素是_,滤渣 2 的主要成分是_及含硅杂质.(3
6、)步骤调滤液 2 的 pH 使之变_(填“大”或“小”),原因是_(用离子方程式表示).(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量 KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到 K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的 K2Cr2O7固体产品最多.a.80b.60c.40d.10步骤的反应类型是_。(5)某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备 K2Cr2O7,最终得到产品 m2 kg,产率为_.【答案】(1)2:7陶瓷在高温下会与 Na2CO3反应(2)铁Al(OH)3(3)小增大溶液中 H+,促进平衡 2CrO42+2H+Cr2O72+H2O 正向移动(4)d
7、复分解反应(5)4 4。高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为 MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:回答下列问题:(1)原料软锰矿与氢氧化钾按11 的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是。(2)“平炉”中发生的化学方程式为。(3)“平炉”中需要加压,其目的是.(4)将 K2MnO4转化为 KMnO4的生产有两种工艺。“歧化法”是传统工艺,即在 K2MnO4溶液中通入 CO2气体,使体系呈中性或弱酸性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成 K2MnO4、MnO2和(写化学式).“电解法”为现代工艺,即电解 K2MnO
8、4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为,阴极逸出的气体是.“电解法”和“CO2歧化法中,K2MnO4的理论利用率之比为。(5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800 g 样品,溶解后定容于 100 mL 容量瓶中,摇匀。取浓度为0。2000 molL1的 H2C2O4标准溶液 20。00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为 24。48 mL,该样品的纯度为(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O).【答案】(1)增大反应物接触面积,加快反应速率,提高原料利用率;(2)2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H
9、2O;(3)提高氧气的压强,加快反应速率,增加软锰矿转化率;(4)KHCO3;MnO42e=MnO4;H2;3:2;(5).5过氧化钙微溶于水,溶于酸,可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法.回答下列问题:(一)碳酸钙的制备(1)步骤加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于_。(2)右图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是_(填标号)。a 漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b玻璃棒用作引流 c将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁d滤纸边缘高出漏斗 e用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量
10、固体,此时溶液呈_性(填“酸”、“碱或“中”)。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(4)步骤中反应的化学方程式为_,该反应需要在冰浴下进行,原因是_。(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是_。(6)制备过氧化钙的另一种方法是:将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_,产品的缺点是_.【答案】(1)调节溶液 pH 使 Fe(OH)3沉淀;过滤分离;(2)ade;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;(4)CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O 或 CaCl22NH3H2OH2O26H2O=C
11、aO28H2O2NH4Cl;温度过高时过氧化氢分解;(5)去除结晶表面水分;(6)工艺简单、操作方便;纯度较低。6天青石(主要含有 SrSO4和少量 CaCO3杂质)是获取锶元素的各种化合物的主要原料.回答下列问题(相关数据如下)I、(1)SrO2中氧元素的化合价为_。Sr(OH)2的碱性比 Mg(OH)2的碱性_。(填“强”或“弱”),25时 Mg(OH)2的溶度积为_。(2)工业上可以用 SrO 与铝粉充分混合,在真空加热反应生成金属锶和 3SrO8Al2O3,写出该反应的化学方程式_.、以天青石(主要含有SrSO4和少量 CaCO3杂质)生产 Sr(OH)2xH2O 的工艺如下:(3)滤
12、渣 2 为混有 CaCO3的 SrCO3,写出生成 SrCO3的化学方程式_。(4)加热水浸固体 3 是为了获得较为纯净的Sr(OH)2涪液,此时应缓慢加热使沉淀颗粒长大,有利于_。(5)从趁热过滤后的滤液中得到Sr(OH)2x H2O 产品的步骤为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。为得到较大颗粒的 Sr(OH)2x H2O 晶体,可采用的方法是_(填一种).(6)取mg纯净Sr(OH)2x H2O产品溶于水,加入过量纯碱溶液后过滤、洗涤、干燥后,得到n g滤渣,则x=_(用含 m、n 的式子表示)。【答案】(1)1强5。001010(2)27SrO+16A l=3SrO8Al2O3+24 Sr(3
13、)SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3+H2O+CO2+(NH4)2SO4(4)过滤分离(5)减慢冷却结晶的速度(6)7镍及其化合物用途广泛。某矿渣的土要成分是 NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,如图是从该矿渣中回收 NiSO4的工艺路线:已知:(NH4)2SO4在 350以上会分解生成 NH3和 H2SO4,NiFe2O4在焙烧过程中生成 NiSO4、Fe2(SO4)3。锡(Sn)位子第五周期第 IVA 族。(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是_.(2)”浸泡“过程中 Fe2(SO4)3生成 FeO(OH)的离子方程式为_,“浸渣的
14、成分除 Fe2O3、FeO(OH)外还含有_(填化学式)。(3)为保证产品纯度,要检测“浸出液”的总铁量:取一定体积的浸出液,用盐酸酸化后,加入 SnCl2将 Fe3+还原为Fe2+,所需 SnCl2的物质的量不少于 Fe3+物质的量的_倍;除去过量的 SnCl2后,再用酸性 K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的 Fe2+,还原产物为 Cr3+,滴定时反应的离子方程式_.“浸出液”中 c(Ca2+)=1。0103molL-1,当除钙率达到 99%时,溶液中 c(F-)=_molL1。己知 Ksp(CaF2)4。01011(5)本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中 Ni2+、Fe2
15、+的萃取率影响如图所示,V0/VA的最佳取值是_.(6)己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。用电化学制备正十二烷的方法为:向烧杯中加入 50mL 甲醇,不断搅拌加入少量金属钠,再加入 11mL 正庚酸搅拌均匀,装好铂电极,接通电源反应,当电流明显减小时切断电源,然后提纯正十二烷。己知电解总反应为:2C6H13COONa+2CH3OHC12H26+2CO2+H2+2CH3ONa下列说法正确的是(_)A。图中电源的 A 极为直流电源的负极B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐,提高离子浓度,增强导电性C.阳极电极反应为:2C6H13COO-2e-=C12H26+2CO2D.反应一段时间后将电源正负极反接,
16、会产生杂质影响正十二烷的制备【答案】(1)增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分(2)Fe3+2H2OFeO(OH)+3H+SiO2、CaSO4(3)0。5Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O(4)c(F+)=2。010-3 molL-1(5)0。25(6)D8某废催化剂含 58。2%的 SiO2、21。0的 ZnO、4。50的 ZnS 和 12.8%的 CuS 及少量的 Fe3O4。某同学用 15.0g 该废催化剂为原料,回收锌和铜。采用的实验方案如下,回答下列问题:已知:ZnS 与稀硫酸反应,且化合价不变;CuS 既不溶解于稀硫酸,也不与稀硫酸反应(1)在下列
17、装置中,第一次浸出反应装置最合理的_(填标号)。(2)滤液 1 中含有 Fe2+,选用提供的试剂进行检验,检验方法如下:_。(提供的试剂:稀盐酸KSCN 溶液KMnO4溶液NaOH 溶液碘水)(3)本实验要用到抽滤,设所用的洗涤剂为X,抽滤洗涤沉淀的操作_。(4)写出第二次浸出的化学反应方程式_,向盛有滤渣 1 的反应器中加 H2SO4和 H2O2溶液,应先加_。(5)滤渣 2 的主要成分是_.浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是_.(6)某同学在实验完成之后,得到 1.50 g CuSO45H2O,则铜的回收率为_。【答案】(1)D(2)取少量滤液 1,滴加高锰酸钾溶液,若褪色,则证明有
18、亚铁离子(3)关小水龙头,使洗涤剂X 缓缓通过沉淀物(4)CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O(5)H2SO4SiO2、S蒸发皿(6)30%.9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FeOCr2O3)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:请回答下列问题:(1)配平反应器中的反应_FeOCr2O3+NaOH+KClO3=Na2CrO4+Fe2O3+KCl+H2O(2)在反应器中,除了有 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,写出氧化铝与碳酸钠反应
19、的化学方程式:_.(3)NaFeO2能发生强烈水解,在步骤中生成沉淀而除去,写出该反应的化学方程式:_.(4)步骤调节 pH 后过滤得到的滤渣是_简要叙述步骤的目的:_.(5)步骤中酸化所用的酸和流程中所用的某种盐最合适的是_(填字母)。A盐酸和氯化钾B硫酸和氯化钾C硫酸和硫酸锌D次氯酸和次氯酸钾(6)酸化时,CrO 转化为 Cr2O,写出平衡转化的离子方程式:_.【答案】(1)6、24、7、12、3、7、12(2)Al2O3Na2CO32NaAlO2CO2(3)NaFeO22H2OFe(OH)3NaOHH2SiO3(4)Al(OH)3由于溶液中硅酸钠和偏铝酸钠发生水解,降低pH 有利于水解平
20、衡向正反应方向移动,当 pH 调到 78 时,使它们水解完全(5)B(6)2CrO2H Cr2OH2O10某化学兴趣小组利用工业废弃固体(主要成分为 Cu2S 和 FeS2)制备硫酸铜溶液和硫酸亚铁晶体,设计方案如图所示:已知:T时,KspCu(OH)2=2.01020,KspFe(OH)2=6.01016,KspFe(OH)3=1.01038。(1)为了提高废弃固体的灼烧速率,可以采取的措施有_、_(写出两条)。(2)FeS2在空气中灼烧时氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(3)溶液 C 在氮气的环境下,通过_、_、过滤、洗涤、干燥制取硫酸亚铁晶体。(4)常温下,固体 D、O2和稀硫酸混合后
21、几乎不反应,但加入少量溶液C 立即发生反应,则溶液 C 对该反应起_作用,其中发生反应的离子方程式为_、_。(5)除杂时先加入双氧水,然后加入试剂Z 调节溶液的 pH 值使铁离子完全沉淀:加入的试剂 Z 可以是_。A NaOHBCuOCCu(OH)2DNH3H2O若除杂时溶液中 Cu2+浓度为 2。0molL1,则加入试剂 Z 调节溶液的 pH 至_。【答案】(1)将废弃固体粉碎成细小的颗粒通入氧气(2)11:4(3)蒸发浓缩冷却结晶(4)催化4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2OCu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+(5)BC3pH411低浓度 SO2废气的处理是工业难题,工业上常利用废碱
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