最新《工艺流程图》专题训练(1).doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date工艺流程图专题训练(1)工艺流程图专题训练（1）工艺流程图专题训练（1）1.利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：Fe3O4胶体粒子废旧镀锌铁皮NaOH (aq)溶液A稀H2SO4溶液B(Fe2+、Fe2+)调节pH ZnO不溶物Zn(OH)2沉淀调节pH=12适量H2O2NaOH (aq)已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。请回答下列问题：（1）用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有_ _。A去除油污B溶解镀锌层C去除铁锈D钝化（2）调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO，后续操作步骤是_。（3）由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通N2，其原因是_。（4）Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？_(填“能”或“不能”)，理由是_。（5）用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测得产物Fe3O4中二价铁含量。若需配制浓度为0.01000 mol/L的K2Cr2O7的标准溶液250 mL，应准确称取_g K2Cr2O7 (保留4位有效数字，已知MK2Cr2O7=294.0 g/mol)。配制该标准溶液时，下列仪器不必要用到的有_(用编号表示)。电子天平 烧杯 量筒 玻璃棒 容量瓶 胶头滴管 移液管（6）滴定操作中，如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。2.(12分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO3)2，其部分工艺流程如下：(1)一定条件下，NO与NO2存在下列反应：NO(g)NO2(g) N2O3(g)，其平衡常数表达式为K= 。(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是 ；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1：1。若n(NO) ：n(NO)1：1,则会导致 ；若n(NO) ：n(NO)1：1,则会导致 。(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO3)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式 。3.废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收铜并制备ZnO的部分实验过程如下：(1)铜帽溶解时加入H2O2的目的是 (用化学方程式表示)。铜帽溶解后需将溶液中过量H2O2除去。除去H2O2的简便方法是 。(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)含量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节pH=34，加入过量KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中的离子方程式如下：2Cu24I=2CuI(白色)I2 I22S2O32=2IS4O62滴定选用的指示剂为 ，滴定终点观察到的现象为 。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的Cu2的含量将会 (填“偏高”“偏低”“不变”)。(3)已知pH11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L1计算)开始沉淀的pH完全沉淀的pHFe31.13.2Fe25.88.8Zn25.98.9实验中可选用的试剂：30% H2O2、1.0 mol·L1HNO3、1.0 mol·L1 NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为： ； ；过滤； ；过滤、洗涤、干燥900煅烧。4.钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有、等。某主要生产、的化工厂利用钡泥制取，其部分工艺流程如下：水氯镁石溶 解过滤热水解沉淀镁预氨化碱式碳酸镁、滤液（1）酸溶后溶液中，与的反应化学方程式为 。（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸，原因是 、 。（3）该厂结合本厂实际，选用的X为 （填化学式）；中和使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和引起的溶液体积变化可忽略）。 （4）上述流程中洗涤的目的是 。5.正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。（1）橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过、与溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80真空干燥、高温成型而制得。共沉淀反应投料时，不将和溶液直接混合的原因是 。共沉淀反应的化学方程式为 。高温成型前，常向中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的的导电性能外，还能 。（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。 在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为 。 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290时已完全脱水，则1000时，剩余固体的成分为 。（填化学式）；在350400范围内，剩余固体的成分为 。（填化学式）。6.（10分）以水氯镁石(主要成分为)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下： (l)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的，若溶液中，则溶液中= 。 (2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为 。 (3)高温煅烧碱式碳酸镁得到。取碱式碳酸镁4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下0.896L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。 (4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有，则产品中镁的质量分数 （填 “升高”、“降低”或“不变”）。7.医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量Na、Al3、Fe3等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%103.0%）的主要流程如下：（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.08.5，以除去溶液中的少量Al3、Fe3。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH为4.0，其目的有：将溶液中的少量Ca(OH)2 转化为CaCl2；防止Ca2在蒸发时水解； 。（3）测定样品中Cl含量的方法是：a.称取0.7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中；c.用0.05000mol·L1 AgNO3 溶液滴定至终点，消耗AgNO3 溶液体积的平均值为20.39mL。上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有： 。计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为： 。若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有： ； 。8.以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1）反应I前需在FeSO4 溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3。A锌粉 B铁屑 CKI溶液 DH2（2）反应I需控制反应温度低35，其目的是 。（3）工业生产上常在反应的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是： 。（4）反应常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为： 。9.由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如下：（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000°C左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物，该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_，_反射炉内生成炉渣的主要成分是_；（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200°C左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是_；（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。10.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（部分条件未给回答下列问题：（1） LiCoO2中，Co元素的化合价为 。（2） 写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。（3） “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 。（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。（5） 充电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式 。 （6） 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，可回收到的金属化合物有 （填化学式）。11.某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS），共同生产MnO2和Zn（干电池原料）。已知： A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+ Zn+2H2SO4。（1）A中属于还原产物的是 。（2）MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是 ；需要加热的原因是 ；C的化学式是_。（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是_。（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是 。（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO410H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、_、过滤、洗涤、干燥等。（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是 。（1）MnSO4 （1分）（2）增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀（2分） 促进Fe3+和Al3+的水解（1分） H2SO4（1分）（3）Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4（3分，错漏一个扣1分）（4）纯碱和硫酸（2分）纯碱和硫酸（5）冷却结晶（1分）2. 【参考答案】(1)k=c(N2O3)/c(NO)·c(NO2) (2)使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2(3)放气体中NO含量升高 产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高(4)3NO22H=NO32NOH2O3. 【参考答案】(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O 加热(至沸)(2)淀粉溶液 蓝色褪去 偏高 (3)向滤液中加入30%的H2O2使其充分反应 滴加1.0 moL· L1的氢氧化钠，调节pH约为5(或3.2pH5.9)，使Fe3沉淀完全 向滤液中滴加1.0 moL· L1的氢氧化钠，调节pH约为10(或8.9pH11)，使Zn2沉淀完全【解析】本题以实验室利用废弃旧电池的铜帽回收铜并制备ZnO制取和分析为背景的综合实验题，涉及元素化合物知识、氧化还原滴定、指示剂选择、误差分析、实验步骤、pH调节等多方面内容，考查学生对综合实验处理能力。【备考提示】实验的基本操作、实验仪器的选择、实验误差分析、物质的除杂和检验等内容依然是高三复习的重点，也是我们能力培养的重要目标之一。4. 5. 、（4）升高1）Fe(OH)3若没有沉淀完全，则会有Fe3存在，检验Fe3的存在用KSCN溶液最好，检验时一定要取上层清液，检验现象才能明显；（2）空气中的CO2会影响产品的纯度，所以应该防止溶液吸收空气中的CO2。（3）滴定实验中，需润洗的仪器有滴定管、移液管，该实验是用 AgNO3 溶液滴定待测液的，所以需要润洗的仪器一定有酸式滴定管。 根据关系式：CaCl2·2H2O 2AgNO3147 2×0.7500×25/250 0.05000×0.02039解得：0.999199.9%根据反应：CaCl2·2H2O 2Cl 2AgNO3若Cl偏多，则滴定的结果就会偏高，所以样品中若混有含氯量高于CaCl2的或CaCl2·2H2O 晶体中的结晶水失去一部分都能使CaCl2·2H2O的质量分数偏高；答案：（1）取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe(OH)3 沉淀完全（2）防止溶液吸收空气中的CO2（3）酸式滴定管 99.9% 样品中存在少量的NaCl ，少量CaCl2·2H2O 失水16. 解析：（1）为了防止Fe2+被氧化，所以应加入既能防止Fe2+被氧化，又不会引入新杂质的物质，所以加入铁屑最好。（2）温度若较高则会促进Fe2+的水解，也会使NH4HCO3分解，所以反应温度应低35。（3）要使K2SO4晶体析出，就要降低其在溶液中的溶解度，由于K2SO4是离子化合物，电解在醇类溶剂中的溶解度一定变小。（4）根据图示知： (NH4)2SO4 (NH4)2S2O8 +H2H2应在阴极产生，所以阳极发生的变化就为：SO42S2O82答案：（1）B（2）防止NH4HCO3 分解（或减少Fe2+的水解 ）（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4 析出（4）2SO422eS2O82高温答案： （1）2Cu2FeS2+O2= Cu2S+2FeS+ SO2；2FeS+3O2=2FeO+2SO2；FeSiO3（2）冰2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2、2Cu2O+ Cu2S=6 Cu+ SO2（3）c；Cu2+2e-=Cu；Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形式进入电解液中（1）+3 （2）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 （3）（4）CoSO3+2NH4HCO3=CoCO3 +2(NH4)SO4 +H2O +CO2 （5）（6）Li+ 从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中； Al(OH)3 、 CoCO3、Li2SO4 -