工藝流程題選修

1、【工藝流程題】1【2017新課標(biāo)1卷】（14分）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來(lái)制備，工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)。（2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式_。（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：溫度/3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%9295979388分析40 時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)

2、化率最高的原因_。（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4，其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_(kāi)。（5）若“濾液”中，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ （列式計(jì)算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。（6）寫出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式 。2【2017新課標(biāo)3卷】（15分）重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問(wèn)題：（1）步驟的主要反應(yīng)為：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3

3、 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_(kāi)。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_。（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是_，濾渣2的主要成分是_及含硅雜質(zhì)。（3）步驟調(diào)濾液2的pH使之變_（填“大”或“小”），原因是_（用離子方程式表示）。（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到_（填標(biāo)號(hào)）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a80b60c40d10步驟的反應(yīng)類型是_。（5）某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O3 40%）制備K2Cr2O7，最終得到

4、產(chǎn)品 m2 kg，產(chǎn)率為_(kāi)。3【2017北京卷】（13分）TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：資料：TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點(diǎn)/58136181（升華）3161412熔點(diǎn)/6925193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶（1）氯化過(guò)程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) H1=+175.4 kJ·mol-12C(s)+O2(g)=2C

5、O(g) H2=-220.9 kJ·mol-1 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式：_。 氯化過(guò)程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：CO2生成CO反應(yīng)的H_0（填“”“”或“=”），判斷依據(jù)：_。 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是_。 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過(guò)濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_。（2）精制過(guò)程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：物質(zhì)a是_，T2應(yīng)控制在_。4【2017江蘇卷】(12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含S

6、iO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_(kāi)。 （2）向“過(guò)濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“增大”、“不變”或“減小”)。（3）“電解”是電解熔融Al2O3，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是_。 （4）“電解”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_(kāi)。（5）鋁粉在1000時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_。 5【2017江蘇卷】(15分)某科研小組采用

7、如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過(guò)低，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。已知：NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3) 2+ Cl +2H2O常溫時(shí)N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3) 2+N2H4·H2O4Ag+N2+4NH4+4NH3+H2O（1）“氧化”階段需在80條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為_(kāi)。（2）NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。 HNO3也能氧

8、化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是_。（3）為提高Ag的回收率，需對(duì)“過(guò)濾”的濾渣進(jìn)行洗滌，并_。（4）若省略“過(guò)濾”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過(guò)量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3·H2O不反應(yīng))，還因?yàn)開(kāi)。（5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過(guò)濾”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案：_(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：2 mol·L1水合肼溶液，1 mol·L1H2SO4)。6【鄭州市2017屆第三次模擬】碲(Te)廣泛用于彩色玻璃和陶瓷。工業(yè)上用精煉銅的陽(yáng)極泥（主要含有TeO2、少量

9、Ag、Au)為原料制備單質(zhì)碲的一種工藝流程如下：已知TeO2微溶于水，易溶于較濃的強(qiáng)酸和強(qiáng)喊。（1）“堿浸”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。（2）堿浸后的“濾渣”可以部分溶于稀硝酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。（3）“沉碲”時(shí)控制溶液的pH為4550，生成TeO2沉淀。酸性不能過(guò)強(qiáng)，其原因是_；防止局部酸度過(guò)大的操作方法是_。（4）“酸溶”后，將SO2通人TeCl4酸性溶液中進(jìn)行“還原”得到碲，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。（5）25°C 時(shí)，亞碲酸（H2TeO3) 的Ka1=1×10-3，Ka2=2×10-8。0.1 mol·L-1 H2TeO3電離度約為_(kāi)。（=

10、已電離弱電解質(zhì)分子數(shù)弱電解質(zhì)分子總數(shù)×100%)0lmol L-1的NaH TeO3溶液中，下列粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是_。Ac(Na+ )>c(HTeO3- )>c(OH-)>c(H2TeO3)>c(H+ )Bc(Na+) + c( H+) >= c(HTeO3- ) +c(TeO32-) +c(OH- )Cc(Na+ ) =c(TeO32-) +c( HTeO3-) + c( H2TeO3) Dc(H+)+c(H2TeO3)=c(OH-)+e(TeO32-)7【寧德市2017屆第三次質(zhì)量檢查】氯化亞銅是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、石

11、油、油脂、染料等工業(yè)。一種利用低品位銅礦(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)為原料制取CuCl的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）步驟“浸取”前需將銅礦粉碎的目的是_；“浸取”時(shí)，被氧化的元素有_(填元素符號(hào))（2）已知Cu2+、Mn2+、Fe3+開(kāi)始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表，則步驟“中和”時(shí)，pH應(yīng)控制的范圍為_(kāi)。物質(zhì)Cu(OH)2Mn(OH)2Fe(OH)3開(kāi)始沉淀pH4.78.31.2完全沉淀pH6.79.83.2（3）步驟IV加熱“蒸氨”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。（4）步驟VI反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)，其中鹽酸需過(guò)量，其原因是_。（5）步驟獲得CuCl晶體需經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥

12、。洗滌時(shí)，常有無(wú)水乙醇代替蒸餾水做洗滌劑的優(yōu)點(diǎn)是_(寫一點(diǎn))。8【安徽省江南十校2017屆5月沖刺聯(lián)考（二模）】金屬釩主要用于冶煉特種鋼和在化學(xué)工業(yè)、煉油工業(yè)中作催化劑，被譽(yù)為“合金的維生素”?；厥绽脧U釩催化劑（主要成分為V2O5、VOSO4和二氧化硅）的工藝流程如下圖所示。（1） 粉碎的作用是_，濾渣可用于_（填用途）。（2） 25時(shí)，取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如下表所示：pH1.3 1.4 1.5 1.6 1.71.81.92.0 2.1 釩沉淀率/% 8.1 91.8 96.5 98 99.89.896.493.0 89.3 根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷，加入氨水調(diào)節(jié)溶液p

13、H的最佳選擇為_(kāi)；上述過(guò)濾操作過(guò)程中所需用到的玻璃儀器有_。（3）為了提高釩的浸出率，用酸浸使廢釩催化劑中的V2O5轉(zhuǎn)變成可溶于水的VOSO4，酸浸過(guò)程中還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。（4）完成并配平氧化過(guò)程中的離子方程式：_ClO3- VO2+ + = VO3+ Cl- 。（5）廢釩催化劑中V2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%（原料中的所有釩已換算成V2O5）。取100g此廢釩催化劑按上述流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)加入105 mL 0.1 mol·L-1的KClO3溶液時(shí)，溶液中的釩恰好被完全處理，假設(shè)以后各步釩沒(méi)有損失，則該工業(yè)生產(chǎn)中釩的回收率是_。9【龍巖市2017屆5月綜合能力測(cè)試（二）】

14、金屬鎘廣泛用于合金制造及電池生產(chǎn)等，一種用銅鎘廢渣（含Cd、Zn、Cu、Fe及Co等單質(zhì)）制取海綿鎘的工藝流程如下：（1）步驟進(jìn)行破碎和粉磨的目的是_。（2）步驟需隔絕O2的原因_（用文字和方程式說(shuō)明）。（3）步驟中除鐵發(fā)生的離子反方程式為_(kāi)。（4）步驟調(diào)節(jié)pH適宜的試劑是_，應(yīng)調(diào)整的范圍為_(kāi)。（已知部分氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH如下表）氫氧化物Fe(OH)3Cd(OH)2Zn(OH)2開(kāi)始沉淀的pH1.57.25.9沉淀完全的pH3.39.98.9（5）步驟發(fā)生的反應(yīng)為Zn+Co2+=Zn2+Co，（已知Sb的金屬活動(dòng)性介于Cu和Ag之間），加入少量銻鹽能加快反應(yīng)的進(jìn)行，其原因是_；（6）用石墨作陽(yáng)極，純鋅作陰極電解ZnSO4溶液可得高純鋅，電解時(shí)總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)；電解后的殘液返回到步驟_（填流程中數(shù)字）。10【葫蘆島市2017屆第二次模擬考試（5月）】聚硅酸鐵是目前無(wú)機(jī)高分子絮凝劑研究的熱點(diǎn)，一種用鋼管廠的廢鐵渣（主要成分Fe3O4，少量碳及二氧化硅）為原料制備的流程如下：（1）廢鐵渣進(jìn)行“粉碎”的目的是_。（2）“酸浸”需適宜