《工艺流程图》专题训练(1).pdf

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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： 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)

2、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K2Cr 2O7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

3、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 ，

4、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Cu 2的含量。 实验操作为： 准确量取一定体积的含有 Cu 2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

5、终点。上述过程中的离 子方程式如下： 2Cu 24I= 2CuI( 白色 ) I 2 I22S2O3 2= 2IS 4O6 2 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Cu 2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)4 2。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 L 1 计算 ) 开始沉淀的pH完全沉淀的pH Fe 3 1.1 3.2 Fe 2 5.8 8.8 Zn 2 5.9 8.9 实验中可选用的

6、试剂：30% H2O2、1.0 mol L 1HNO 3、1.0 mol L 1 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 3 BaCO、 3 BaSiO、 3 BaSO、 22 ()Ba FeO等 。某 主要生产 2 BaCl、 3 BaCO、 4 BaSO的化工厂利用钡泥制取 32 ()Ba NO，其部分工艺流程如下： Fe3O4 胶体粒子 废旧 镀锌 铁皮 NaOH (aq) 溶液 A 稀 H2SO4 溶液 B (Fe 2+、Fe2+) 调节 pH ZnO 不溶物 Zn(OH)2沉淀

7、 调节 pH=1 2 适量 H2O2 NaOH (aq) （1）酸溶后溶液中1pH， 22 ()Ba FeO与 3 HNO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 2 LiCoO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 4 LiFePO是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过2 442 ()()NHFe SO、 34

8、 H PO与LiOH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 2 442 ()()NHFe SO和LiOH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 4 LiFePO中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的 4 LiFePO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 2 LiCoO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， 2 23 S O 被氧化成 2 4 SO ， 2 LiCoO在溶解过程中反应的化学方程式 为。 2 ()Co OH在空气中加热时，固体残

9、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 22 6MgClH O)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 11 1.8 10 sp K，若溶液中 61 3.0 10c OHmol L，则溶液中 2 c Mg= 。 (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MgO。取碱式碳酸镁4.66g，高

10、温煅烧至恒重，得到固体2.00g 和标准状况下 2 CO0.896L，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 3 MgCO，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 Al 3 、Fe 3。检验 Fe(OH) 3是否沉淀完全的实验

11、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 Ca 2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 L 1 AgNO 3溶液 滴定至终点，消耗AgNO 3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CaCl 2 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

12、产生的误差可 忽略），其可能原因有：；。 水氯 镁石 溶 解过滤热水解沉淀镁预氨化碱式 碳酸镁 2 H O 3 NH 3 NH、 43 NH HCO 滤液 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Fe 3 。 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，

13、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%

14、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 （ LiCoO 2） 、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 溶液 废旧

15、锂离子电池 放电 处理 拆解 正极碱浸 NaOH 溶液 滤液 滤渣 调pH 酸浸 调pH 过滤 过滤 滤液 Al(OH)3固体 滤渣 滤液 H2SO4、H2O2 萃取 水相 有机相 反萃取 再生回用 沉钴 Li2SO4 溶液 （） 有机相 CoSO 4溶液 （）水相 NH4HCO3 过滤 滤液 固体CoCO 3 过滤 回答下列问题： （1） LiCoO 2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

16、）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LiCoO 2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 MnO 2和 Zn（干电池原料）。 已知 ： A 是 MnSO 4、 ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。 IV 中的电解反应式为MnSO 4+ZnSO4+2H2OMnO2+

17、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 （ Na2SO4? 10H2O），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）MnSO 4 （1 分） （ 2）增大溶液的pH ，使 Fe 3+和 Al3+均生成沉淀（ 2 分）促进

18、 Fe3+和 Al 3+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） （ 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)3NO2 2H= NO 3 2NO H 2O 3. 【参考答案】 (1) Cu H2O2 H2SO4= CuSO 42H2O 加热 ( 至沸 ) (2) 淀粉溶液蓝色褪去偏高 (3

19、) 向滤液中加入30% 的 H2O2使其充分反应 滴加 1.0 moL L 1 的氢氧化钠，调节pH约为 5( 或 3.2 pH 5.9) ，使 Fe 3 沉淀完全 向滤液中滴加1.0 moL L 1 的氢氧化钠，调节pH约为 10( 或 8.9 pH 11) ，使 Zn 2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

20、点，也是我们能力培养的重要目标之一。 4. 5. 222324244242 8 LiCoONa S O11H SO4Li SO8CoSNa SO11HOO CoO 23 Co O、 34 Co O （ 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CO 2会影响产品的纯度，所以应该防止溶液吸收空气中的 CO 2。 （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 2

21、AgNO3 147 2 0.750025/250 0.050000.02039 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F e( O H )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

22、止Fe 2+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Fe 2+ 的水解， 也会使 NH4HCO 3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， 在醇类溶剂中的溶解度一定变小。 （4）根据图示知：(NH4)2SO4 (NH4)2S2O8 +H2 H2应在阴极产生，所以阳极发生的变化就为： SO42 S 2O8 2 答案：（1）B （2）防止 NH4HCO 3分解（或减少Fe 2+的水解 ） （3）降低 K2SO4的溶解度，有利于K2SO4 析出

23、 （4） 2SO42 2eS 2O8 2 答案：（ 1）2Cu2FeS2+O2= Cu 2S+2FeS+ SO2；2FeS+3O2=2FeO+2SO2； FeSiO3 （2）冰 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2、 2Cu2O+ Cu2S=6 Cu+ SO 2 （3）c；Cu2+2e-=Cu；Au、Ag 以单质的形式沉积在 c（阳极）下方，Fe 以 Fe 2+的形式进 入电解液中（1）+3 （2）2Al+2OH -+2H 2O=2AlO2 -+3H 2 （3） （4）CoSO3+2NH 4HCO3=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 电解 高温