专题11无机工艺流程题测试习题.docx
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1、专题11 无机工艺流程题1.(2021黑龙江下学期4月阶段性教学质量监测)镁及其化合物有着广泛用途。工业上以菱镁矿(主要成分为,含以及少量等杂质)为原料制备纳米氧化镁的实验流程如下:(1)滤渣1的主要成分为_。(2)加入氧化时,发生反应的离子方程式为_。(3)一定条件下可与反应生成和一种弱碱,该反应的化学方程式为_。(4)工业上还可用氯化镁和碳酸铵为原料,采用直接沉淀法制备纳米MgO。取少量制得的该物质分散于某种液体溶剂中(两者不反应),能说明纳米MgO存在的简单方法是_。如图为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响,据图分析反应的最佳温度为_。(5)所加不宜过量太多的原因是_。(6)主要副产品
2、是_。【答案】(1)(2)(3)用一束光照射该分散系,在侧面会看到一条光亮的通路(或该分散系能产生丁达尔效应);(4)(5)避免调pH时,消耗过多的氨水(6)硫酸铵(或)【解析】(1)二氧化硅不与硫酸反应,滤渣1为;(2)酸性条件下,将氧化为,反应的离子方程式为:;(3)利用丁达尔现象可鉴别胶体,所以能说明是纳米MgO存在的简单方法是用一束光照射,在侧面会看到一条光亮的通路,图1为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响,50时氧化镁产率最大,粒径较小,温度再高,产率减小,粒径变化不大,故反应的最佳温度为50;(4)在一定条件下可与反应生成和一种弱碱,依据原子守恒可知弱碱为一水合氨,反应的化学方程
3、式为:;(5)所加不宜过量太多的原因是:避免调pH时,消耗过多的氨水。(6)滤液中含有硫酸镁、硫酸铵等,加入始产生沉淀,加入PVA进行分散,过滤干燥得到氢氧化镁沉淀,副产品为硫酸铵。2(2021全国高三零模)磷酸铁锂是一种锂离子电池材料,该电池正极片主要含有石墨、等物质,还有少量不溶性杂质。采用下列工艺流程回收制备有关物质。已知:不同温度下,碳酸锂在水中的溶解度如下表所示:0102030506080100溶解度/1.641.531.481.171.051.010.850.72请回答下列问题:(1)为提高电极片的碱浸率,可以采用的方法有_(任写一条即可,题干中的除外)。(2)得到滤渣2的化学方程
4、式是_,滤渣3的主要成分为_。(3)“沉淀”中溶液的作用是_,的作用是_(用离子方程式表示)。(4)写出“滤渣”中加入溶液时发生反应的离子方程式_。(5)20时,“沉锂”后的溶液中,的浓度为_(结果保留1位有效数字,假设溶液的密度为)。(6)“沉锂”后所得固体需要进行洗涤,洗涤时最好选用_(填“冷水”或“热水”)。【答案】提高溶液的浓度或碱浸温度 或 石墨 中和溶液中的,得到沉淀(或中和溶液中的,使完全沉淀) 0.2 热水 【解析】(1)为提高电极片的碱浸率,可以提高溶液的浓度或碱浸温度,故答案为:提高溶液的浓度或碱浸温度;(2)得到的滤渣2为氢氧化铝,反应的化学方程式为;根据上述分析,滤渣3
5、的主要成分为石墨,故答案为:;石墨;(3)根据流程图,“沉淀”中溶液是中和溶液中的,得到沉淀,是将Fe2+氧化生成Fe3+,反应的离子方程式为,故答案为:中和溶液中的,得到沉淀;(4)“滤渣”中含有,加入溶液发生沉淀的转化,反应的离子方程式为,故答案为:;(5)20时,的溶解度为1.48g,表示100g中溶解1.48g ,溶液的体积为=100mL=0.1L,“沉锂”后的溶液中,的浓度=0.2,故答案为:0.2; (6)根据不同温度下,碳酸锂在水中的溶解度的数据,碳酸锂的溶解度随着温度的升高,逐渐减小,因此“沉锂”后所得固体需要进行洗涤,洗涤时最好选用热水,故答案为:热水。3.(2021四川绵阳
6、南山中学双语学校3月月考)可用作塑料的阻燃剂。现以某矿石(主要成分为 ,还有少量、FeO、CaO 和)为原料生产 ,其工艺流程如下:已知:生成氢氧化物沉淀的pH物质开始沉淀的pH7.61.93.49.0完全沉淀的pH()9.63.24.811.1回答下列问题:(1)酸浸时,为提高矿石的浸出率可采取的措施为_(任写一条)。该过程适当过量的目的除了使固体充分溶解外还有_。(2)写出氧化过程加发生反应的离子方程式_。(3)为了提高产品纯度加入试剂A 为_(填化学式),为控制浓度为1.0mol/L,调节溶液 pH 范围为_;得到滤渣的成分是_(填化学式)。(4)实际生产中,可由 为原料制备单质镁,请写
7、出制备过程中涉及氧化还原的方程式方法_。【答案】(1)将矿石粉碎(或搅拌,适当升高温度,适当提高硫酸浓度等);使以沉淀形式除去(2)(3)MgO或或;4.88.6;、(4)【解析】(1)酸浸时,为提高矿石的浸出率可采取的措施为将矿石粉碎(或搅拌,适当升高温度,适当提高硫酸浓度等),该过程适当过量的目的是使固体充分溶解、使以沉淀形式除去,故答案为:矿石粉碎、搅拌、适当升高温度;使以沉淀形式除去;(2)氧化过程加入将氧化为,发生反应的离子方程式是,故答案为:;(4)由为原料制备单质镁,制备方法为与盐酸反应生产,蒸发浓缩冷却结晶得到晶体,在HCl气流中加热失水得到无水,电解熔融的制取金属Mg,涉及的
8、氧化还原反应为,故答案为:。4.(2021浙江高三其他模拟)硫酸铜晶体(CuSO45H2O)是铜盐中重要的无机化工原料,广泛应用于农业、电镀、饲料添加剂、催化剂、石油、选矿、油漆等行业。I.采用孔雀石主要成分CuCO3Cu(OH)2、硫酸(70%)、氨水为原料制取硫酸铜晶体。其工艺流程如图:已知:(1)硫酸铜晶体易溶于水,难溶于乙醇。(2)硫酸铜晶体在102时失水成CuSO43H2O,在113时失水成CuSO4H2O,在258时失水成CuSO4。请回答下列问题:(1)已知氨浸时发生的反应为CuCO3Cu(OH)2+8NH3H2O=Cu(NH3)42(OH)2CO3+8H2O,蒸氨时得到的固体呈
9、黑色。孔雀石经过氨浸、蒸氨操作目的是:_。(2)下列说法正确的是_。A步骤I,高温可提高浸取率B预处理时用破碎机将孔雀石破碎成粒子直径1mm,其目的是提高反应速率和浸取率C步骤III,蒸氨出来的气体有污染,需要净化处理,经吸收净化所得的溶液可作化肥D步骤IV,固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤(3)步骤IV为一系列的操作:使晶体从溶液中析出,可采取的方式有_(写出两条)。减压过滤后,洗涤沉淀可能需要用到以下操作:a.加入水至浸没沉淀物;b.加入乙醇至浸没沉淀物;c.洗涤剂缓慢通过沉淀物;d.洗涤剂快速通过沉淀物;e.关小水龙头;f.开大水龙头;g.重复2-3次。请选出正确的操作并排序
10、 f 。_。晶体中所含结晶水可通过重量分析法测定,主要步骤有:a.称量b.置于烘箱中脱结晶水c.冷却d.称量e.重复bd至恒重f.计算。步骤e的目的是_。若测得结晶水的含量偏低,则杂质可能是_。II.采用金属铜单质制备硫酸铜晶体(4)某兴趣小组查阅资料得知:Cu+CuCl2=2CuCl,4CuCl+O2+2H2O=2Cu(OH)2CuCl2,Cu(OH)2CuCl2+H2SO4=CuSO4+CuCl2+2H2O。现设计如下实验来制备硫酸铜晶体,装置及相关物质溶解度随温度变化如图:向铜和稀硫酸的混合物中加入氯化铜溶液,利用二连球鼓入空气,将铜溶解,当三颈烧瓶中呈乳状浑浊液时,滴加浓硫酸。装置中存
11、在一处缺陷是_;最后可以利用重结晶的方法纯化硫酸铜晶体的原因为_。【答案】除去孔雀石中的杂质,获得纯净的氧化铜 BCD 蒸发浓缩至表层出现晶膜、冷却结晶;加入适量无水乙醇 ebcg 检验晶体中的结晶水是否已全部失去或确保晶体中的结晶水已全部失去 CuSO43H2O或CuSO4H2O或CuSO4 三颈烧瓶形成密闭体系,空气很难鼓入 氯化铜的溶解度在常温下比硫酸铜晶体大得多,且氯化铜的溶解度随温度的变化程度不大 【 解析】(1)由分析可知,孔雀石经过氨浸、蒸氨可以达到除去孔雀石中的杂质,获得纯净的氧化铜的目的,故答案为:除去孔雀石中的杂质,获得纯净的氧化铜;(2)A由分析可知,若步骤I时采用高温,
12、氨水会受热挥发,反应生成Cu(NH3)42(OH)2CO3会受热分解生成氧化铜,使浸取率降低,故错误;B预处理时用破碎机将孔雀石破碎成粒子直径1mm,可以增大反应物的接触面积,使反应更加充分,加快反应速率,提高浸取率,故正确;C步骤III,蒸氨出来的氨气直接排出,会污染空气,若用一定浓度的硫酸溶液吸收净化,可以防止污染空气,所得的硫酸铵溶液可作化肥,故正确;D步骤IV时,采用常压过滤或减压过滤都可以得到硫酸铜晶体,故正确;BCD正确,故答案为:BCD;(3) 由分析可知,可以向浸出液中加入适量无水乙醇降低硫酸铜的溶解度,经蒸发浓缩至表层出现晶膜、冷却结晶析出硫酸铜晶体,故答案为:蒸发浓缩至表层
13、出现晶膜、冷却结晶;加入适量无水乙醇;减压过滤后,洗涤沉淀时,先关小水龙头,加入乙醇至浸没沉淀物,使洗涤剂缓慢通过沉淀物,将晶体表面的杂质洗涤干净,然后开大水龙头,加入乙醇至浸没沉淀物,使洗涤剂快速通过沉淀物,减少晶体因溶解造成损失,并重复操作2-3次,则减压过滤后,洗涤沉淀的正确操作为ebcfg,故答案为:ebcg;晶体中所含结晶水可通过重量分析法测定时,重复置于烘箱中脱结晶水、冷却、称量的操作可以确保晶体中的结晶水已全部失去,减少测定结晶水含量的误差,故答案为:检验晶体中的结晶水是否已全部失去或确保晶体中的结晶水已全部失去;若晶体中含有CuSO43H2O或CuSO4H2O或CuSO4杂质,
14、会导致测得结晶水的含量偏低,故答案为:CuSO43H2O或CuSO4H2O或CuSO4;(4)由实验装置图可知,该装置的缺陷为三颈烧瓶为密闭体系,不能起到平衡气压的作用,不利于空气鼓入;由溶解度曲线可知,氯化铜的溶解度在常温下比硫酸铜晶体大得多,且氯化铜的溶解度随温度的变化程度不大,可以利用重结晶的方法纯化硫酸铜晶体,故答案为:三颈烧瓶形成密闭体系,空气很难鼓入;氯化铜的溶解度在常温下比硫酸铜晶体大得多,且氯化铜的溶解度随温度的变化程度不大。5.(2021西南大学附属中学下学期第五次月考)锆(Zr)产品广泛用于陶瓷、化工、电子等行业。我国是氯氧化锆的主要生产和出口国,产能占世界总产能的90以上
15、。用ZrC(杂质主要含C和)生产的工艺流程如图所示。已知:.不溶于水,易溶于无机酸。.的溶解度随温度升高和酸度降低而升高。回答下列问题:(1)“碱熔”前,对ZrC进行机械粉碎的目的是_。(2)“碱熔”时,生成的化学方程式为_,反应应在_(填标号)中进行。A.陶瓷坩埚 B.石英坩埚 C.铁质坩埚 D.铝质坩埚(3)“碱熔”过程中,配料比(NaOH与ZrC的质量比)对锆转化率的影响如下表所示:配料比1.01.11.31.41.51.61.7转化率/84.0289.0791.9793.7399.0699.1299.11最适宜的配料比为_。(4)“水洗”的目的是_。(5)“酸浸”时,滤渣中的转化为可溶
16、性的,以的形式存在于溶液中,该反应的离子方程式为_。为减少产品损失,“操作”中的洗涤液最好选用_。(6)用EDTA可快速测定酸浸液中锆的含量,其操作步骤如下:用移液管吸取10.00 mL酸浸液于250 mL锥形瓶中,加入约100 mL水;以6的盐酸调节溶液pH在00.3,加入0.2 g盐酸羟胺,加热煮沸;加入2滴二甲酚橙指示剂,趁热用0.02000 EDTA标准溶液进行滴定,EDTA与按11的比例进行螯合;至溶液由紫红色突变为亮黄色且30 s保持不变色,即为终点。滴定过程中消耗EDTA的相关数据如下图所示:根据相关数据,计算酸浸液中锆的含量(以计)为_(保留两位小数)。【答案】(1)增大ZrC
17、与NaOH、等的接触面积,加快“碱熔”速率,提高Zr元素的转化率(2);C(3)1.5(4)洗去过量的NaOH和生成的等水溶性杂质,减少“酸浸”过程中盐酸的消耗(5);冷的浓盐酸(6)3.52【解析】(1)“碱熔”前,对ZrC进行机械粉碎的目的是增大ZrC与NaOH、等的接触面积,加快“碱熔”速率,提高Zr元素的转化率;故答案为:增大ZrC与NaOH、等的接触面积,加快“碱熔”速率,提高Zr元素的转化率。(2)碱熔时,NaOH、ZrC和在高温下反应生成、和,其反应的化学方程式,反应中有氢氧化钠,氢氧化钠会与陶瓷坩埚、石英坩埚中二氧化硅反应,也会与铝质坩埚中铝反应,因此应在C中进行;故答案为:;
18、C。(3)根据表格,开始配料比增大,转化率显著增大,当配料比在1.5以后,转化率增大不明显,因此最适宜的配料比为1.5:故答案为:1.5。(4)根据题意,不溶于水,沉淀表面有氢氧化钠、硅酸钠等物质,因此“水洗”的目的是洗去过量的NaOH和生成的等水溶性杂质,减少“酸浸”过程中盐酸的消耗:故答案为:洗去过量的NaOH和生成的等水溶性杂质,减少“酸浸”过程中盐酸的消耗。(5)“酸浸”时,滤渣中的与盐酸反应生成了可溶性的、NaCl和,该反应的离子方程式为。根据信息的溶解度随温度升高和酸度降低而升高,为减少产品损失,“操作”中的洗涤液最好选用冷的浓盐酸,故答案为:;冷的浓盐酸。6(2021长沙市明德中
19、学高三三模)钌(Ru)粉主要用于生产钌靶材,而钌靶材是生产计算机硬盘不可替代的材料。以钌废料制备高纯钌粉的流程如下:已知:含钌废料中钌主要以单质的形式存在,钌在碱性条件下被氯气“氧化”为RuO4,RuO4是有毒的挥发性物质,蒸馏,用盐酸吸收得到红色H2RuCl6溶液,其中还含有少量RuCl。回答下列问题:(1)钌废料在碱性条件下被氯气“氧化”的离子方程式为_;钌废料氧化时,随着温度的升高,钌的回收率变化如图所示。综合考虑,确定氧化时的温度以_为宜。(2)用盐酸吸收蒸馏产物时发生氧化还原反应,生成一种可循环到“氧化”环节的气体,若标准状况下产生0.896L该气体,则消耗盐酸中HCl的物质的量为_
20、。(不考虑生成RuCl)(3)“浓缩”步骤时用到的玻璃仪器有酒精灯、烧杯,还有_。(4)加入H2O2的主要作用是_,同时又调节了溶液的pH,有利于沉淀反应的发生。(5)煅烧的过程可以分为两步,第1步是氯钌酸铵分解生成钌单质和一种无毒的气体单质,同时有两种化合物生成;第2步是钌单质与氧气反应生成钌的氧化物RuOn(n=13)。第1步的化学反应方程式为_。【答案】Ru+8OH+4Cl2=RuO4+8Cl+4H2O 80 0.2 mol 玻璃棒 使溶液中低价的Ru氧化为高价的Ru 3(NH4)2RuCl63Ru+18HCl+2NH3+2N2 【解析】(1)根据含钌废料中钌主要以单质的形式存在,在碱性
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