2018年高考化學(xué)三輪沖刺 工藝流程分析考前練習(xí) 新人教版.doc

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工藝流程分析 1． 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TiOCl42?形式存在，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式____________________。 (3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示： 溫度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率/% 92 95 97 93 88 分析40℃時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)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②”中c(Mg2+)=0.02 mol/L，加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010?5 mol/L，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1.310?22、1.010?24。 (6)寫(xiě)出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式____________。 2．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FeOCr2O3，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①的主要反應(yīng)為：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2 上述反應(yīng)配平后FeOCr2O3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④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。 a．80℃ b．60℃ c．40℃ d．10℃ 步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。 (5)某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品 m2 kg，產(chǎn)率為_(kāi)_____。 3．水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等 金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過(guò)程如圖所示： 回答下列問(wèn)題： (1)在分解水泥樣品過(guò)程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________________________，還可使用___________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是_________，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。 (3)加氨水過(guò)程中加熱的目的是______________________________________。沉淀B的主要成分為_(kāi)____________、____________(填化學(xué)式)。 (4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過(guò)測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為：MnO4?+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.0500 molL?1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____________。 4． NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來(lái)漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下： 回答下列問(wèn)題： (1)NaClO2中Cl的化合價(jià)為_(kāi)______。 (2)寫(xiě)出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式_______。 (3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為_(kāi)_______、________?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是______。 (4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________。 (5)“有效氯含量”可用來(lái)衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為_(kāi)___。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)) 5．重金屬元素鉻的毒性較大，含鉻廢水需經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后才能排放。 Ⅰ.某工業(yè)廢水中主要含有Cr3+，同時(shí)還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，且酸性較強(qiáng)。為回收利用，通常采用如下流程處理： 注：常溫下，部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)所需的pH，如下表： 氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3 pH 3.7 9.6 11.1 8 9 (1)氧化過(guò)程中可代替H2O2加入的試劑是________(填字母，下同)。 A.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4 (2)加入NaOH溶液調(diào)整溶液pH=8時(shí)，除去的離子是________；已知鈉離子交換樹(shù)脂的原理：Mn++nNaR―→MRn+nNa+，此步操作被交換除去的雜質(zhì)離子是____________。 A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+ (3)還原過(guò)程在酸性條件下進(jìn)行，每消耗0.8 mol Cr2O轉(zhuǎn)移4.8 mol e?，該反應(yīng)離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 Ⅱ.酸性條件下，六價(jià)鉻主要以Cr2O形式存在，工業(yè)上常用電解法處理含Cr2O的廢水，該法用Fe作電極電解含Cr2O的酸性廢水，隨著電解進(jìn)行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3溶液。 (1)電解時(shí)能否用Cu電極來(lái)代替Fe電極？________(填“能”或“不能”)，理由是_____________。 (2)常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=110?20，假設(shè)溶液的c(Cr3+)=0.01mol/L，當(dāng)pH應(yīng)為_(kāi)_____時(shí)開(kāi)始生成沉淀。 6．硫酸鎳晶體(NiSO47H20)可用于電鍍工業(yè)，可用含鎳廢他化劑為原料來(lái)制備。已知某化工廠的含鎳廢催化劑主嬰含有Ni，還含有Al，F(xiàn)e的單質(zhì)及其他不溶于水及酸、堿的雜質(zhì)。某小組設(shè)計(jì)了如下圖所示的制備流程： 已知：25℃，Ksp[Fe(OH)3]=4.010?38，Ksp[Ni(OH)2]=1.210?15 (1)操作a所用到的玻璃儀器有________、玻璃棒和燒杯。溶液①中通入足量CO2時(shí)可析出白色沉淀，反應(yīng)的離子方程式是_________ (2)加H2O2的目的是(用離子方程式表示)_______。反應(yīng)溫度不宜過(guò)高，原因是_______。 (3)操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，若調(diào)節(jié)溶液pH=5，則沉淀后的溶液中殘留的c(Fe3+)=____。若溶液中c(Ni2+)=1.2mol/L，為避免Ni2+沉淀?yè)p失，調(diào)節(jié)溶液PH的最大值為_(kāi)_______ (4)調(diào)PH為2?3時(shí)所加的酸是_______ (5)操作c的名稱為_(kāi)______、過(guò)濾、洗滌、干燥。 (6)NiSO47H20可用于制備鎳氫電池(NiMH)，其中M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，總反應(yīng)為NiOOH+MHNi(OH)2+M，則NiMH電池放電過(guò)程中，正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________。 7． CuCl廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學(xué)習(xí)小組擬熱分解CuCl22H2O制備CuCl，并進(jìn)行相關(guān)探究。 【實(shí)驗(yàn)探究】該小組用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器略)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)儀器X的名稱是__________。 (2)實(shí)驗(yàn)操作的先后順序是① → → → → ⑤。 ①檢查裝置的氣密性后加入藥品 ②熄滅酒精燈，冷卻 ③在“氣體入口”處通干燥HCl ④點(diǎn)燃酒精燈，加熱 ⑤停止通入HCl，然后通入N2 (3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到B中物質(zhì)由白色變?yōu)樗{(lán)色，C中試紙的顏色變化是 。 (4)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 。 (5)反應(yīng)結(jié)束后，取出CuCl產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2或CuO雜質(zhì)，根據(jù)資料信息分析： ①若雜質(zhì)是CuCl2，則產(chǎn)生的原因是 。 ②若雜質(zhì)是CuO，則產(chǎn)生的原因是 。 (6)若已證實(shí)雜質(zhì)為CuO，請(qǐng)寫(xiě)出由Cu2(OH)2Cl2生成CuO的化學(xué)方程式 。 8．電解精煉銅的陽(yáng)極泥主要成分為Cu2Te、Ag2Se，工業(yè)上從其中回收硒(Se)、碲(Te)的一種工藝流程如下： 已知：I．TeO2是兩性氧化物、微溶于水； Ⅱ．元素碲在溶液中主要以Te4+、TeO32?、HTeO3?等形式存在； Ⅲ．25℃時(shí)，亞碲酸(H2TeO3)的Ka1=110?3，Ka2=210?8。 (1)NaHTeO3的溶液的pH____7(填“>”、“=”或“<”)。 (2)SeO2與SO2通入水中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______。操作①的名稱為_(kāi)_________。 (3)焙砂中碲以TeO2形式存在。溶液①中的溶質(zhì)主要成分為NaOH、_______。工業(yè)上通過(guò)電解溶液①也可得到單質(zhì)碲。已知電極均為石墨，則陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________。 (4)向溶液①中加入硫酸，控制溶液的pH為4.5～5.0，生成TeO2沉淀。如果H2SO4過(guò)量，將導(dǎo)致碲的回收率偏低，其原因是________________________。 (5)將純凈的TeO2先溶于鹽酸得到四氯化碲溶液，然后將SO2通入到溶液中得到Te單質(zhì)。由四氯化碲得到Te單質(zhì)的離子方程式為_(kāi)_________________。 (6)上述流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有__________________(填化學(xué)式)。 9．亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖： 已知：①NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO23H2O。 ②純ClO2易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10％以下安全。 ③160 g/L NaOH溶液是指160 gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1 L，其密度約為1.2g/mL。 (1)160 gL?1NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 (保留三位有效數(shù)字)。 (2)發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是_____________(選填序號(hào))。 a.將SO2氧化成SO3，增強(qiáng)酸性 b.稀釋ClO2以防止爆炸 c.將NaClO3氧化成ClO2 (3)ClO2發(fā)生器中的主要反應(yīng)方程式為 ，吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (4)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中。除H2O2外，還可以選擇的還原劑是____________(選填序號(hào))。 a.Na2O2 b.Na2S c.FeCl2 (5)從濾液中得到NaClO23H2O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是____________(選填序號(hào))。 a.蒸餾 b.蒸發(fā) c.灼燒 d.過(guò)濾 e.冷卻結(jié)晶 10．冬日，雪花漫舞，給人帶來(lái)美的享受，但降雪卻會(huì)導(dǎo)致道路通行問(wèn)題。現(xiàn)有一種高速公路的綠色融雪劑——CMA(醋酸鈣、醋酸鎂固體混合物)，其生產(chǎn)常以白云石(主要成分MgCO3CaCO3，含SiO2等雜質(zhì))和生物質(zhì)廢液——木醋液(主要成分乙酸，以及少量的甲醇、苯酚、焦油等雜質(zhì))等為原料，流程如下： (1)步驟①發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為 。 (2)濾渣1的主要成分與NaOH溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 (己知l mol NaOH發(fā)生反應(yīng)時(shí)放出熱量為Q kJ)。步驟②所得濾液常呈褐色，分析可知其原因主要是木醋液中含有少量的有色的焦油以及 。 (3)已知CMA中鈣、鎂的物質(zhì)的量之比與出水率(與融雪效果成正比)關(guān)系如圖所示，步驟④的目的除調(diào)節(jié)n(Ca)∶n(Mg) 約為_(kāi)___(選填：1∶3； 1∶2； 3∶7； 2∶3)外，另一目的是 。 (4)步驟⑥包含的操作有 、過(guò)濾、洗滌及干燥。 (5)取a kg含MgCO3CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的白云石，經(jīng)過(guò)上述流程制備CMA。已知MgCO3 CaCO3的損失率為c%，步驟④之后到產(chǎn)品CMA的損失率為d%，則結(jié)合(3)可知所得產(chǎn)品質(zhì)量約為 kg(請(qǐng)用含相關(guān)字母的計(jì)算式表達(dá)，不必化簡(jiǎn))。 參考答案 1．【答案】(1)100℃、2h，90℃，5h (2)FeTiO3+ 4H++4Cl? = Fe2++ TiOCl42? + 2H2O (3)低于40℃，TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過(guò)40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 (4)4 (5)Fe3+恰好沉淀完全時(shí)，c(PO43?)=molL?1=1.310–17 molL?1，c3(Mg2+)c2(PO43?)=(0.01)3(1.310–17)2=1.710–40＜Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀 (6)2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑ 2．【答案】(1)2：7 陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng) (2)鐵 Al(OH)3 (3)小 增大溶液中H+，促進(jìn)平衡2CrO42?+2H+Cr2O72?+H2O正向移動(dòng) (4)d 復(fù)分解反應(yīng) (5) 3．【答案】(1)將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+ 雙氧水(H2O2) (2)SiO2 (或H2SiO3) SiO2+4HFSiF4↑+2H2O (3)防止膠體生成，易沉淀分離 Fe(OH)3 Al(OH)3 (4)45.0% 4．【答案】(1)+3 (2)2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4 (3)NaOH溶液 Na2CO3溶液 ClO2?(或NaClO2) (4)2：1 O2 (5)1.57 5．【答案】Ⅰ. (1)A (2)AB CD (3)3S2O+4Cr2O+26H+===6SO+8Cr3++13H2O Ⅱ. (1)不能 (2)因陽(yáng)極產(chǎn)生的Cu2+不能使Cr2O還原到低價(jià)態(tài) 8 6．【答案】(1)漏斗 AlO2?+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3? (2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 溫度過(guò)高易導(dǎo)致H2O2分解 (3)4.010?11 molL?1 6.5 (4)硫酸(H2SO4) (5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 (6) NiOOH +e?+ H2O = Ni(OH)2 + OH? 7．【答案】(1)球形干燥管 (2)③→④→② (3)先變紅后褪色 (4)Cl2+2OH?Cl?+ClO?+2H2O H++OH?H2O (5)①加熱溫度不夠 ②HCl氣流不足。 (6) Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl↑ 8．【答案】(1)< (2)SeO2+2SO2+2H2O=2H2SO4+Se↓ 過(guò)濾 (3)Na2TeO3 TeO32?+3H2O+4e?=Te+6OH? (4)TeO2是兩性氧化物，溶液酸性過(guò)強(qiáng)，TeO2會(huì)繼續(xù)與酸反應(yīng)導(dǎo)致碲元素?fù)p失 (5)Te4++2SO2+4H2O=Te+8H++2SO42? (6)H2SO4、HCl 9.【答案】(1)13.3％ (2)b (3)2NaClO3+SO22ClO2+Na2SO4 2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2 (4)a (5)b、e、d 10.【答案】(1)MgCO3CaCO3+4CH3COOHCa2++Mg2++4CH3COO?+2CO2↑+2H2O (2)SiO2(s)+2NaOH(aq) Na2SiO3(aq)+H2O(l) △H=?2Q kJ/mol 苯酚 (3)3：7 除去過(guò)量的乙酸 (4)蒸發(fā)結(jié)晶 (5)[+] (1?d%)