高考化學(xué)復(fù)習(xí)題專題訓(xùn)練：工藝流程

第=page11頁，總=sectionpages22頁第=page11頁，總=sectionpages22頁一、工業(yè)流程1．粉煤灰是燃煤產(chǎn)生的工業(yè)固體廢料，主要成分有Al2O3、SiO2，還含有少量Fe2O3、CaO等。采用酸堿聯(lián)合的方法從粉煤灰中綜合回收氧化鋁及二氧化硅的工藝流程如下：硫酸熟化過程中發(fā)生的反應(yīng)有：Al2O3?2SiO2+3H2SO4=Al(SO4)3+2SiO2+3H2O3Al2O3?2SiO2+9H2SO4=3Al2(SO4)3+2SiO2+9H2O(1)“結(jié)晶”操作：緩緩加熱，濃縮至______，放置冷卻，得到Al2(SO4)3?18H2O。(2)Al2(SO4)3?18H2O在250~300℃下失重40.5%得Al2(SO4)?xH2O，x=______。(3)“還原焙燒”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)粗氧化鋁中是否含有Fe2O3：__________。(5)向硅酸鈉溶液中通入過量CO2制備白炭黑的化學(xué)方程式為___________。(6)粗氧化鋁制備冶金級氧化鋁過程中發(fā)生反應(yīng)[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______[已知Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]-+H+K1=4×10-13；H2CO3H2O+CO2K2=600；Kal(H2CO3)=4.2×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11]。2．信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu，25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計(jì)出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：（友情提示：要將溶液中的、、、沉淀為氫氧化物，需溶液的pH分別為：6.4、6.4、3.7、4.7）請回答下列問題：（1）如何檢驗(yàn)濾液1中是否含有？_______________；得到濾渣1的主要成分為____________。（2）第2步加的作用是____________，使用的優(yōu)點(diǎn)是____________；調(diào)溶液pH的目的是使____________生成沉淀。（3）用第③步所得制備無水的方法是____________。（4）由濾渣2制取，探究小組設(shè)計(jì)了三種方案：上述三種方案中，______方案不可行，原因是_________；從原子利用率角度考慮，______方案更合理。（5）結(jié)晶水的測定：將坩堝洗凈，烘干至恒重，記錄質(zhì)量；在坩堝中加入研細(xì)的三草酸合鐵酸鉀晶體，稱量并記錄質(zhì)量；加熱至250℃，恒溫一段時間，置于空氣中冷卻，稱量并記錄質(zhì)量；計(jì)算結(jié)晶水含量。請糾正實(shí)驗(yàn)過程中的兩處錯誤：______________、______________。3．LiCoO2是鋰離子電池常用的電極材料。利用原鈷礦（含Cr2O3、NiS等雜質(zhì)）制備LiCoO2的工藝流程如圖：資料：①在含一定量Cl-的溶液中，鉆離子以CoCl形式存在：Co2++4Cl-CoCl②CoCl溶于有機(jī)胺試劑，有機(jī)胺不溶于水。③鹽酸溶液中，有機(jī)胺試劑對金屬離子的溶解率隨鹽酸濃度變化如圖所示：（1）步驟ⅱ選用鹽酸的濃度應(yīng)為___，該過程要注意在通風(fēng)櫥中進(jìn)行的原因?yàn)開__（用離子方程式表示）。a.4mol/Lb.6mol/Lc.10mol/L（2）從平街移動角度解釋步驟中加入NaCl固體的目的___。（3）步驟ⅳ的操作是___。（4）步驟ⅵ用(NH4)2CO3作沉淀劑，在一定條件下得到堿式碳酸鉆Co2(OH)2CO3]。已知堿式碳酸鉆在339℃以上開始分解，實(shí)驗(yàn)測得在一段時間內(nèi)加入等量(NH4)2CO3所得沉淀質(zhì)量隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。分析曲線下降的原因___。（5）步驟ⅷ中Co3O4和Li2CO3混合后，鼓入空氣，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)得到LiCoO2。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。（6）多次實(shí)驗(yàn)測定該原鈷礦中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.18%，則原鈷礦中Co2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___%。（假設(shè)原鉆礦中含鉆元素的物質(zhì)只有Co2O3）。4．Pd/A12O3是常見的汽車尾氣催化劑。一種從廢Pd/A12O3納米催化劑(主要成分及含量：Pd0.3%，γ-A12O392.8%，其他雜質(zhì)6.0%)中回收金屬Pd的工藝：已知：γ-Al2O3能與酸反應(yīng)，α-A12O3不與酸反應(yīng)。回答下列問題：(1)“預(yù)處理”時，γ-A12O3經(jīng)焙燒轉(zhuǎn)化為α-A12O3，該操作的主要目的是_________。(2)“酸浸”時，Pd轉(zhuǎn)化為PdCl42-，其離子方程式為_________。(3)“濾液①”和“濾液②”中都含有的主要溶質(zhì)有_________(填化學(xué)式)。(4)“粗Pd”溶解時，可用稀HNO3替代NaClO3，但缺點(diǎn)是_________。兩者相比，_________(填化學(xué)式)的氧化效率更高(氧化效率以單位質(zhì)量得到的電子數(shù)表示)。(5)“沉淀”時，[Pd(NH3)4]2+轉(zhuǎn)化為[Pd(NH3)2]Cl2沉淀，其化學(xué)方程式為_________。(6)酸性條件下，BrO3-能在負(fù)載Pd/A12O3納米催化劑的電極表面快速轉(zhuǎn)化為Br-。①發(fā)生上述轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電極應(yīng)接電源的_________極(填“正”或“負(fù)”)；②研究表明，電流密度越大，電催化效率越高；但當(dāng)電流密度過大時，該電極會發(fā)生副反應(yīng)生成_________填化學(xué)式)。5．工業(yè)上用軟錳礦及含錳廢料（主要成分，含有少量等）與煙氣脫硫進(jìn)行聯(lián)合處理并制備的流程如下：25℃時，幾種金屬離子沉淀時的pH如下：開始沉淀時pH7.62.73.88.35.9完全沉淀時pH9.74.04.79.86.9（1）在酸化還原步驟中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式分別為_____________、_____________。（2）沉淀1為_________（填化學(xué)式），用雙氧水處理濾液1時，通常在40~55℃下進(jìn)行原因是_____________。（3）氧化反應(yīng)過程中常會有一定量的氣泡產(chǎn)生，可能的原因是___________，調(diào)節(jié)溶液的目的是_______________（4）“凈化”時，加入的作用是______________（5）濾液3中除外，還含有少量。的溶解度曲線如圖所示。據(jù)此判斷，“操作I”應(yīng)為___________、______、洗滌、干燥。6．馬日夫鹽用于鋼鐵制品，特別是大型機(jī)械設(shè)備的磷化處理，可起到防銹效果。以軟錳礦（主要成分為及少量的FeO、和）為原料制備馬日夫鹽的主要工藝流程如圖：（1）“浸錳”過程中，F(xiàn)eO參與氧化還原反應(yīng)的離子方程式為_______________。（2）的萃取率與溶液的pH的關(guān)系如圖所示，當(dāng)時，的萃取率急劇下降的原因可能為_______________（用化學(xué)用語表示）。（3）“調(diào)pH”的最大范圍為________。金屬離子開始沉淀的pH完全沉淀的pHl.83.23.05.05.88.87.89.8（4）如圖為硫酸錳水合物的溶解度曲線，若要用“調(diào)pH”所得濾液制備，需要控制溫度在80℃~90℃之間的原因是_____，采用水浴加熱，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、_____（填操作名稱）、用80℃~90℃的蒸餾水洗滌2~3次，放在真空干燥箱中低溫干燥獲得。（5）寫出檢驗(yàn)“沉錳”是否已完成的實(shí)驗(yàn)操作_________。（6）常溫下，馬日夫鹽溶液顯________性（填“酸”或“堿”），理由是：____________。（寫出計(jì)算過程并結(jié)合必要的文字說明。已知：的電離常數(shù)，，）7．溴化鈣是一種重要的溴化物，可用于制造光敏紙、滅火劑、制冷劑等，以石灰乳、液溴及氨等為原料制備CaBr2?2H2O的實(shí)驗(yàn)流程如下：(1)步驟①需控制在70℃以下，溫度不宜過高的原因是________________。(2)下列實(shí)驗(yàn)室制取少量NH3的方法正確的是_____________（填標(biāo)號）。A．B．C．D．(3)已知NH3被氧化為N2。步驟②中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。(4)步驟④、⑤的目的依次是_______________________________、________________________。(5)步驟⑥常用_________________進(jìn)行脫色，它利用了該物質(zhì)的____________________。(6)步驟⑦得到產(chǎn)品的操作方法是__________________________________________。8．氯化磷酸三鈉具有良好的滅菌、消毒、漂白作用。濕法磷酸由硫酸分解磷礦石得到，其中含F(xiàn)e3+、Al3+等雜質(zhì)。以濕法磷酸為原料制取氯化磷酸三鈉的工藝流程如下：已知：a．溫度高時，NaClO易分解。b．常溫下，磷酸的物種分布分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如下圖所示：回答下列問題：(1)硫酸分解Ca5(PO4)3F時產(chǎn)生的有毒氣體主要是________________(填化學(xué)式)。(2)反應(yīng)Ⅰ中磷酸轉(zhuǎn)化為鈉鹽，其鈉鹽再與Fe3+、Al3+作用形成沉淀。①反應(yīng)Ⅰ中發(fā)生多個反應(yīng)，其中磷酸轉(zhuǎn)化為Na2HPO4的主要離子方程式為___________，常溫下應(yīng)控制pH約為_____________________________。②常溫下，HPO+Fe3+FePO4+H+的lgK為_________。(3)反應(yīng)Ⅱ中不用Na2CO3溶液的原因是____________________________________________；(4)反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為____________________________________________；反應(yīng)Ⅳ中兩種溶液混合后需快速冷卻，其目的是____________________________；“母液”中的溶質(zhì)有NaClO、_____________________(填2種)。9．三氧化二砷(As2O3)可用于治療急性早幼粒白血病。利用某酸性含砷廢水(含、H+、)可提取三氧化二砷，提取工藝流程如下：已知：①常溫下，；。②As2O3+6NaOH=2Na3AsO3+3H2O。③As2S3易溶于過量的Na2S溶液中，故加入FeSO4的目的是除去過量的S2-。回答下列問題：(1)操作M的名稱是________，濾液N中含有的陽離子有Fe2+、H+、________。(2)“焙燒”操作中，As2S3參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。(3)“堿浸”的目的是_____________，“濾渣Y”的主要成分是_____________(寫化學(xué)式)。(4)“氧化”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________。(5)該流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是_________(寫化學(xué)式)，某次“還原”過程中制得了1.98kgAs2O3，則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下該物質(zhì)的體積是________L。(6)溶液中金屬離子的除去方法之一是Na2S沉降法。常溫下，若某溶液中含F(xiàn)e2+、Ag+，且濃度均為0.1mol·L-1，則向該溶液中滴加稀Na2S溶液時，先生成的沉淀是________(填化學(xué)式)。10．用一種硫化礦(含45%SiO2、20.4%Al2O3、30%FeS和少量GeS2等)制取盆景肥料NH4Fe(SO4)2及鋁硅合金材料的工藝流程如下：(1)“礦石”粉碎的目的是_____________________。(2)“混合氣體”經(jīng)過水吸收和空氣氧化能再次利用。①“焙燒”時，GeS2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。②“混合氣體”的主要成分是_______________(填化學(xué)式)．③FeS焙燒產(chǎn)生的Fe2O3會與(NH4)2SO4反應(yīng)生成NH4Fe(SO4)2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。Al2O3也能發(fā)生類似反應(yīng)．這兩種氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖，上述流程中最適宜的“焙燒”溫度為_____________________。(3)GeCl4的佛點(diǎn)低，可在酸性條件下利用蒸餾的方法進(jìn)行分離，酸性條件的目的是_________。(4)用電解氧化法可以增強(qiáng)合金AlxSiy的防腐蝕能力，電解后在合金表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜(主要成分為Al2O3),電解質(zhì)溶液為H2SO4-H2C2O4混合溶液，陽極的電極反應(yīng)式為______________________。(5)假設(shè)流程中SiO2損失了20%，Al2O3損失了25%，當(dāng)投入1t硫化礦，加入了54kg純鋁時，鋁硅合金中x:y=______________。11．硫酸鉛是一種重要的化工粉末材料，被廣泛用于涂料和電池等行業(yè)。濕化學(xué)法從方鉛礦(主要成分為)直接制取硫酸鉛粉末的轉(zhuǎn)化流程圖如下：已知：①②回答下列問題：(1)浸出過程中，產(chǎn)物中以形式存在，同時可觀察到黃色沉淀，浸出過程中的反應(yīng)的離子方程式為________________。反應(yīng)后期，有少量氣體產(chǎn)生，產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為________________。(2)濃縮結(jié)晶過程中是將浸出液靜置于冰水混合物中，從平衡角度解釋使用冰水混合物的作用為________。(3)氧化過程中通常加入，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。(4)向固體中加入，發(fā)生反應(yīng)的方程式為，計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。(5)單位體積溶液中加入的質(zhì)量對方鉛礦的浸出率的影響如圖，高于之后，浸出率基本不變，可能的原因是_____________。(6)傳統(tǒng)工藝是經(jīng)火法冶煉得到粗鉛，然后電解精煉，再經(jīng)高溫熔融、氧化焙燒制取氧化鉛，然后與硫酸反應(yīng)制得硫酸鉛。與傳統(tǒng)工藝相比，濕化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)是________(任寫兩點(diǎn))。12．草酸鈷用途廣泛，可用于指示劑和催化劑的制備。用含鈷廢料（主要成分為，還含有一定量的、、、、等）制備草酸鈷晶體的工業(yè)流程如下圖所示。請回答下列問題：已知：①草酸鈷晶體難溶于水②為有機(jī)物（難電離）③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的范圍如下：金屬離子開始沉淀的7.52.73.46.9沉淀完全的9.03.74.78.9（1）濾渣Ⅰ的成分_______。（2）是一種綠色氧化劑，寫出加入后溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式______。（3）加入氧化鈷調(diào)節(jié)浸出液的的范圍是______。（4）加入有機(jī)溶劑的目的是______。（5）若僅從沉淀轉(zhuǎn)化角度考慮，能否利用反應(yīng)將轉(zhuǎn)化為____（填“能”或“不能”），說明理由：______。（已知，）（6）為測定制得的草酸鈷晶體樣品的純度，現(xiàn)稱取樣品，先用適當(dāng)試劑將其轉(zhuǎn)化，稀釋后得到純凈的草酸銨溶液。移取該溶液加入過量的稀硫酸酸化，用高錳酸鉀溶液滴定，當(dāng)溶液由__________（填顏色變化），消耗高錳酸鉀溶液，計(jì)算草酸鈷晶體樣品的純度為__________。（用含、、的代數(shù)式表示）（已知的摩爾質(zhì)量為）13．隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，帶來大量的廢舊電池，一種以廢舊磷酸鐵鋰電池正極為原料回收鋁、鐵和鋰元素的工藝流程如下：已知：①易溶于硫酸中。②磷酸鐵鋰電池正極材料：磷酸鐵鋰，乙炔黑(主要成分碳單質(zhì)，著火點(diǎn)大于750℃)導(dǎo)電劑和有機(jī)粘結(jié)劑PVDF(一種高分子有機(jī)物)，均勻混合后涂覆于鋁箔上?；卮鹣铝袉栴}：(1)破碎的作用是________，燒結(jié)的主要目的是________。(2)堿溶發(fā)生的非氧化還原反應(yīng)的離子方程式是________________。(3)若在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行操作1、2、3，需要用到的玻璃儀器有________。(4)濾渣1酸浸的目的是________。(5)濾渣2主要成分是________。(6)pH與Fe、Li沉淀率關(guān)系如下表，為使濾液2中Fe、Li分離，溶液的pH應(yīng)調(diào)節(jié)為________。溶液pH與Fe、Li沉淀率關(guān)系pH3.556.581012Fe沉淀率66.579.288.597.297.498.1Li沉淀率0.91.31.92.44.58.0(7)碳酸鋰的溶解度隨溫度變化如下圖所示。向?yàn)V液3中加入，將溫度升至90℃是為了提高沉淀反應(yīng)速率和________。14．鈷鉬系催化劑主要用于石油煉制等工藝，從廢鈷鉬催化劑（主要含有MoS2、CoS和Al2O3）中回收鈷和鉬的工藝流程如圖：已知：浸取液中的金屬離子主要為MoO、Co2+、Al3+。（1）鉬酸銨[(NH4)2MoO4]中Mo的化合價(jià)為___，MoS2在空氣中高溫焙燒產(chǎn)生兩種氧化物：SO2和___（填化學(xué)式）。（2）酸浸時，生成MoO的離子方程式為___。（3）若選擇兩種不同萃取劑按一定比例（協(xié)萃比）協(xié)同萃取MoO和Co2+，萃取情況如圖所示，當(dāng)協(xié)萃比=___更有利于MoO的萃取。（4）向有機(jī)相1中滴加氨水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___。（5）Co2+萃取的反應(yīng)原理為Co2++2HRCoR2+2H+，向有機(jī)相2中加入H2SO4能進(jìn)行反萃取的原因是___（結(jié)合平衡移動原理解釋）。（6）水相2中的主要溶質(zhì)除了H2SO4，還有___（填化學(xué)式）。（7）Co3O4可用作電極，若選用KOH電解質(zhì)溶液，通電時可轉(zhuǎn)化為CoOOH，則陽極電極反應(yīng)式為___。15．從廢釩催化劑中回收釩，既能避免對環(huán)境的污染，又能節(jié)約寶貴的資源?；厥展に嚵鞒倘缦拢阂阎孩購U釩催化劑中含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、Al2O3等。②“酸浸”時V2O5和V2O4先與稀H2SO4反應(yīng)分別生成和VO2+。③有機(jī)萃取劑萃取VO2+的能力比萃取的能力強(qiáng)。④溶液中與可相互轉(zhuǎn)化：。(1)為了提高“酸浸”效率可采取得措施為______________________。(2)“酸浸”時加入FeSO4目的是___________，F(xiàn)eSO4參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。(3)“濾渣2”的成分為______________；“操作1”的名稱為_______________。(4)在“氧化”步驟中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的質(zhì)量之比為1：6，反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。(5)t℃時，“氧化”后溶液中c()=0．1mol／L，假設(shè)“沉釩”步驟中全部轉(zhuǎn)化，并生成NH4VO3沉淀，為使沉釩效率達(dá)到95％．則此時溶液中c()≥______________。[已知t℃時Ksp(NH4VO3)=2．0×10－3，反應(yīng)前后溶液的體積變化忽略不計(jì)](6)取“煅燒”后的V2O5樣品mg進(jìn)行測定，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)后，配成250mL溶液。取該溶液25．00mL用bmol／L草酸溶液進(jìn)行滴定，消耗草酸溶液cmL。則V2O5樣品中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=_________％，樣品的純度≤___________％，樣品的純度小于該數(shù)值可能的原因是____________________________。(已知：①V2O5+2H+=2+H2O②2+H2C2O4+2H+=2VO2+2CO2↑+2H2O)參考答案1．表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜32Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑取粗氧化鋁少許于試管中加稀硫酸溶解，靜置，滴加KSCN溶液，若溶液變紅，則粗氧化鋁中含有Fe2O3雜質(zhì)Na2SiO3+2CO2+(n+1)H2O=2NaHCO3+SiO2?nH2O↓1.75×1032．取少量濾液1于試管中，加入KSCN溶液，若溶液呈現(xiàn)血紅色就證明有，若溶液沒有呈現(xiàn)血紅色就無Pt、Au將氧化為不引入雜質(zhì)，對環(huán)境無污染、加熱脫水甲所得產(chǎn)品中含有較多雜質(zhì)乙樣品加熱后不應(yīng)置于空氣中冷卻，應(yīng)置于干燥器中冷卻樣品“加熱、冷卻、稱量”需進(jìn)行多次直至恒重3．cNiS+2H+=Ni2++H2S↑加入NaCl固體，溶液中Cl-濃度增大，平衡Co2++4Cl-CoCl右移，CoCl濃度增大，提高其在有機(jī)胺試劑中的濃度分液溫度過高，碳酸銨分解（或NH和CO水解程度增大），碳酸銨濃度降低，沉淀質(zhì)量減少4Co2O3+6LiCO3+O212LiCoO2+6CO21.664．有利于Pd與Al2O3的分離3Pd＋ClO3-＋6H+＋11Cl＝3PdCl42-＋3H2OAlCl3對環(huán)境產(chǎn)生較大污染(或耗酸量大、或腐蝕性強(qiáng)、或氧化效率低)NaClO3[Pd(NH3)4]Cl2＋2HCl＝[Pd(NH3)2]Cl2↓＋2NH4Cl負(fù)H25．溫度過高雙氧水分解，溫度過低反應(yīng)速率太慢在以及氧化生成的Fe3+的催化作用下，雙氧水發(fā)生分解，生成氧氣使轉(zhuǎn)化為將轉(zhuǎn)化為沉淀蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過濾6．2FeO+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O（或5.0~7.8）溫度較高時，有利于析出較多的趁熱過濾取少許上層清液于試管中，滴加溶液，若無沉淀生成，則說明沉錳已經(jīng)完成酸性水解顯酸性：根據(jù)，的水解常數(shù)為因?yàn)榈碾婋x常數(shù)為大于，所以在溶液中以電離為主，即溶液顯酸性。7．液溴易揮發(fā)CCa(BrO3)2+4NH3=CaBr2+2N2+6H2O逐出氨氣中和濾液中的Ca(OH)2，使溶液呈弱酸性活性炭吸附性蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（洗滌）、干燥8