化学工艺流程题

化工流程题练习【化学工艺流程题的一般组成】1、利用酸性含锰废水（主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+）可制备高性能磁性材料（MnCO3）及纯净的氯化铜晶体（CuCl22H2O）。工业流程如下：已知：几种金属离子沉淀的pH如表金属离子Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+完全沉淀的pH9.73.26.410.4回答下列问题：（1） 过程中，MnO2在酸性条件下反应的离子方程式为 （2）将滤渣Q溶解在过量的盐酸中，经过 ，过滤、 洗涤、低温烘干，即可获得纯净的氯化铜晶体（CuCl22H2O）。（3）过程中，298K、c(Mn2+)为1.0mol/L时，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如右图。据图中信息，你选择的最佳pH是 ；理由是 。(4)由MnCO3可制备重要催化剂MnO2，在空气中加热460.0g的MnCO3得到332.0g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品中MnO2的物质的量是 。（摩尔质量（g/mol）：MnCO3:115 MnO2:87 MnO:71）2某实验小组以粗镍（含少量Fe和Cr杂质）为原料制备Ni(NH3)6Cl2，并测定相关组分的含量。制备流程示意图如下：已知：部分离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按离子浓度为0.1 molL-1计算)如下表所示：离子Fe3+Cr3+Ni2+开始沉淀pH1.54.36.9完全沉淀pH2.85.68.9Ni(OH)2为绿色难溶物。Ni(NH3)6(NO3)2、Ni(NH3)6Cl2均为可溶于水的蓝紫色晶体，水溶液均显碱性。回答下列问题：（1）实验需要配制3.0molL-1稀硝酸250mL，需要的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管和_。（2）步骤(a)中Ni和浓硝酸反应的化学方程式为_。（3）步骤(b)首先加入试 剂X调节溶液的pH约为6，过滤后再继续加入X调节pH以得到绿色沉淀。调节pH约为6的原因是_。试剂X可以是_(填标号)。 A. H2SO4 B. Ni(OH)2 C. NaOH D. Fe2O3 E. NiO（4）NH3含量的测定i. 用电子天平称量mg产品于锥形瓶中，用25mL水溶解后加入3.00mL6 mol/L盐酸，以甲基橙作指示剂，滴定至终点消耗0.500 0 molL-1NaOH标准溶液V1mL；ii. 空白试验：不加入样品重复实验i，消耗NaOH标准溶液V2mL。NH3的质量分数为_。(用V1 ,V2表示)在上述方案的基础上，下列措施能进一步提高测定准确度的有_（填标号）。 A. 适当提高称量产品的质量 B. 用H2SO4溶液替代盐酸 C. 用酚酞替代甲基橙 D. 进行平行实验（5）为测定Cl的含量，请补充完整下述实验方案。称量mg产品于锥形瓶中，用25mL水溶解，_，滴入23滴K2CrO4溶液作指示剂，用已知浓度的AgNO3标准溶液滴定至终点，记录读数，重复操作23次。3锂电池应用很广，某种锂离子电池，其正极材料可再生利用。其正极材料有钴酸锂(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(部分条件未给出)。回答下列问题：（1）写出“正极碱浸”中发生反应的化学方程式_；（2）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学方程式_；如果可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，可能发生反应的离子方程式_；（3）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_；（4）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出充电时正极的电极反应_；（5）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)；（6）最近美国和韩国的科学家合作研究出新型锂空气电池，他们的锂空气电池在放电过程中产生稳定的晶状超氧化锂(LiO2)，超氧化锂可以很容易地分解成锂和氧，从而具有更高的效率和更长的循环寿命。请写出该电池正极的电极反应 _。4废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：（1）反应是将Cu转化为Cu(NH3）42+，反应中H2O2 的作用是 。写出操作的名称： 。（2）反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3）42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式： 。操作用到的主要仪器名称为 ，其目的是（填序号） 。a富集铜元素b使铜元素与水溶液中的物质分离c增加Cu2在水中的溶解度（3）反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作使用下图装置，图中存在的错误是 。（4）操作以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 。操作 由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。（5）流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是 。5毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下：Ca2+Mg2+Fe3+开始沉淀的pH11.99.11.9完全沉淀的pH13.911.13.2已知：Ksp（BaC2O4）= 1.6107，Ksp（CaC2O4）= 2.3109（1）实验室用37%的盐酸配制1mol/L盐酸，除烧杯外，还需要使用下列玻璃仪器中的：_。a容量瓶 b量筒 c玻璃棒 d滴定管为了加快毒重石的酸浸速率，可以采取的措施有：_。（至少两条）（2）加入氨水调节溶液pH=8的目的是：_。滤渣中含_（填化学式）。加入H2C2O4时应避免过量，原因是：_。（3）操作的步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、_。（4）利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行。已知：2CrO42+2H+=Cr2O72+H2O Ba2+CrO42=BaCrO4步骤 移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0 mL。步骤：移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1 mL。氯化钡溶液浓度为_ molL1(用含字母的式子表示)。若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，则Ba2+浓度的测量值将_（填“偏大”或“偏小”）。【真题演练】【2016年高考新课标卷】以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065120Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9和7。（1）流程中加入盐酸可以控制溶液的pH”或“”）T1时Ksp（CaWO4）=_。将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_。11二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。(1)稀酸A的分子式是_。(2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是_。(3)设计实验证明滤液1中含有Fe2+_。(4)已知Fe2+溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4,书写该反应的离子方程式_。(5)由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式_。(6)硫酸铁铵晶体Fe2(SO4)32(NH4)2SO43H2O广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是_。(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000molL-1FeSO 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+ )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质置分数为_(结果保留两位有效数字)。12平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到Ce(OH)4和硫酸铁铵：I.酸性条件下，铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式；II. CeO2不溶于稀硫酸；利用有机溶剂可分离稀土元素如Ce等化合物。请按要求回答下列问题：(1) Ce的原子序数为58，它位于元素周期表中第_周期。(2)步骤、反应的化学方程式分别为_、_。(3)检验滤渣B洗涤干净的方法是_。(4)步骤的离子方程式为_。(5)操作X名称为_。(6)在滤液B中加过量铁粉于50 C水浴中加热充分反应后趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集得产品绿矾。步骤中的硫酸溶液过稀会导致_；静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_。(7)取2.08 g产品Ce(OH)4加过量稀硫酸溶解后，用0.1000 mol/L FeSO4溶液滴定至终点共消耗90.00mL，则产品中Ce(OH)4的质量分数为_。13重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿(主要成分为FeOCr2O3)为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下,请回答下列问题： (1)以上工艺流程所涉及元素中属于过渡元素的有_，铁在周期表中的位置是第_周期_族。(2)在反应器中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：_。(3)NaFeO2能发生强烈水解，在步骤中生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：_。(4)流程中酸化所用的酸和流程中所用的某种盐最合适的是_(填字母)。A盐酸和氯化钾 B硫酸和氯化钾 C硫酸和硫酸锌 D次氯酸和次氯酸钾酸化时，CrO转化为Cr2O，写出平衡转化的离子方程式：_。(5)水溶液中的H是以H3O的形式存在，H3O的电子式为_。(6)简要叙述操作的目的：_。14铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用。（1）二氧化铈 (CeO2)在平板电视显示屏中有着重要应用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+，CeO2在该反应中作_剂。（2）自然界Cr主要以+3价和+6价存在。+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬。完成并配平下列离子方程式：_Cr2O72+_SO32+_ =_Cr3+_SO42+ _H2O（3）钛(Ti)被誉为“二十一世纪的金属”，工业上在550时用钠与四氯化钛反应可制得钛，该反应的化学方程式是 。（4）NiSO4xH2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于镀镍、电池等，可由电镀渣(除镍外，还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如下：（1）向滤液中加入FeS是为了生成难溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu2+、Zn2+等杂质，则除去Cu2+的离子方程式为：_ （2）对滤液的操作，请回答：往滤液中加入H2O2的离子方程式：_ _调滤液pH的目的是除去Fe3+，其原理是Fe3+3H2OFe（OH）3+3H+，已知25时KspFe（OH）3=2.810-39，则该温度下上述反应的平衡常数K=_检验Fe3+是否除尽的操作和现象是_（3）滤液溶质的主要成分是NiSO4，加Na2CO3过滤后得到NiCO3固体，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4，这两步操作的目的是_ _（4）得到的NiSO4溶液经一系列操作可得到NiSO46H2O晶体，请回答：一系列操作主要包括_、_、_等操作为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，则应该回流到流程中的_位置（填a、b、c、d）如果得到产品的纯度不够，则应该进行_操作（填操作名称）15醋酸镍（CH3COO）2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是_。（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是_、_。（3）酸浸过程中，lmol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式_。（4）沉镍前c（Ni2）2.0 mol L-1，欲使100 mL该滤液中的Ni2沉淀完全c（Ni2）10-5molL-1，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_g。（保留小数点后1位）16以废旧锌锰干电池处理得到的混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下图所示。请回答下列问题：（1）MnxZn1-xFe2O4中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为_。（2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_(填“氧化剂”或“还原剂”)，发生反应的离子方程式为： 。（3）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如下图所示。写出pH=2时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式 。在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外，还可能是： ，设计相应的实验证明： 。（4）已知Fe、Al、Mn的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如下表所示，当Al3+完全沉淀时，若要使Mn2+不沉淀，则 Mn2+的最大浓度为： 。已知：KspMn(OH)2=1.91013氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀pH1.84.18.3完全沉淀pH3.25.09.8（5）用惰性电极电解K2MnO4溶液制备KMnO4的装置如下图所示。a应接直流电源的_(填“正”或“负”)极。已知25，两室溶液的体积均为100 mL，电解一段时间后，右室溶液的pH由10变为14，则理论上可制得_mol KMnO4 (忽略溶液的体积和温度变化)。18锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂则是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：已知：FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g373K下，Li2CO3的溶解度为0.72gKspAl(OH)3=10-32 KspFe(OH)3=410-38（1）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种) 。（2）完成操作3中的离子方程式： 。（3）该锂电池充电时的正极反应式： 。（4）操作4中应选择试剂 将溶液调节pH值至 。（5）沉淀C的成分 （6）磷酸铁也可以通过电解法制备，如右图，请完成制备过程的总反应离子方程式： 。19Ba(NO3)2可用于生产绿色烟花、绿色信号弹、炸药、陶瓷釉药等。钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等，某主要生产BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2晶体(不含结晶水)，其部分工艺流程如下：又已知：Fe3+和Fe2+以氢氧化物形式沉淀完全时，溶液的pH分别为3.2和9.7；Ba(NO3)2晶体的分解温度：592；KSP(BaSO4)=1.110-10，KSP(BaCO3)=5.110-9。（1）该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na2CO3溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤。试用离子方程式说明提纯原理： 。（2）上述流程酸溶时，Ba(FeO2)2与HNO3反应生成两种硝酸盐，反应的化学方程式为： 。（3）该厂结合本厂实际，选用的X为 (填序号)；ABaCl2 BBaCO3 CBa(NO3)2 DBa(OH)2（4）中和I使溶液的p H为45目的是 ；结合离子方程式简述原理 。（5）从Ba(NO3)2溶液中获得其晶体的操作方法是 。（6）测定所得Ba(NO3)2晶体的纯度：准确称取W克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量其质量为m克，则该晶体的纯度为 。20软锰矿主要成分为MnO2，还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。工业上利用软锰矿制取碳酸锰(MnCO3)流程如下：其中，还原焙烧主反应为：2MnO2+C=2MnO+CO2。根据要求回答问题：（1）步骤D中Fe2+被氧化，该反应的离子方程式为 。（2）步骤H的离子方程式为 。（3）加入Na2S可以除去Pb2+、Al3+等离子。已知Ksp(PbS)=110-28 Ksp(MnS)= 110-9.6 ，当溶液中c(Pb2+)=110-5molL-1时，溶液中c(Mn2+)允许的最大值为 。（4）pH=0的溶液中，不同价态锰的微粒的能量（G）如右图。若某种含锰微粒（如Mn3+）的能量处于相邻价态两种微粒（Mn2+和MnO2）能量连线左上方，则该微粒不稳定并发生歧化反应，转化为相邻价态的微粒。MnO42能否稳定存在于pH=0的溶液中？答：_（“能”或“不能”）；将Mn3+歧化反应设计为原电池，可测定反应平衡常数。电池负极反应为 ，平衡常数表达式为 ；实验室可利用以下反应检验Mn2+存在：2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O 16H+ + 10SO42- + 2MnO4-确认Mn2+存在的现象是 ；检验时必须控制Mn2+浓度和用量不能过大，否则实验失败。理由是 。22工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：请回答下列问题：（1）步骤所得废渣的成分是 （写化学式），操作I的名称 。（2）步骤、的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：R2(SO4)n (水层)+ 2nHA（有机层）2RAn（有机层） + nH2SO4 (水层) 中萃取时必须加入适量碱，其原因是 。中X试剂为 。（3）的离子方程式为 。（4）25时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：pH1.31.41.51.61.71.81.92.02.1钒沉淀率%88.194.896.598.098.898.896.493.189.3结合上表，在实际生产中，中加入氨水，调节溶液的最佳pH为 ；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+) 。(已知：25时，KspFe(OH)3=2.610-39)（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有 和 。23用废铅蓄电池的铅泥（含PbSO4、PbO和Pb等）可制备精细化工产品3PbOPbSO4 H 2O（三盐），主要制备流程如下。（1）铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO42H2O。铅蓄电池在充电时，阳极的电极反应式为_。若铅蓄电池放电前正、负极质量相等，放电时转移了lmol电子，则理论上两极质量之差为_。（2）将滤液I、滤液III合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物( Mr=322) ，其化学式为_。（3）步骤酸溶时铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2及NO的离子方程式为_；滤液II中溶质的主要成分为_（填化学式）。（4）步骤合成三盐的化学方程式为_ 。（5）步骤的洗涤操作中，检验沉淀是否洗涤完全的操作方法是_。16