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化学工业流程题专项训练1. CoCl26H2O在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）为原料制取CoCl26H2O的一种新工艺流程：已知：钴与盐酸反应的化学方程式为：Co2HCl=CoCl2H2CoCl26H2O熔点86，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至110120时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.77.57.63.8完全沉淀3.29.79.25.2 请回答下列问题：(1)加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是 。(2)操作包含3个基本实验操作，它们是 、 和过滤。(3)制得的CoCl26H2O需减压烘干的原因是： 。(4)为测定产品中CoCl26H2O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl26H2O的质量分数大于100，其原因可能是： 。(5)在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的CoCl26H2O，方法是： 。(6)在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为： 。原工艺较新工艺也有优点，其主要优点是 。2. 某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO47H2O。已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。固体含镍废催化剂碱液酸液碱浸操作b保温一段时间操作a酸浸操作aH2O2调pH为2-3操作c溶液固体操作aNiSO47H2O晶体部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2pH5.23.29.79.2回答下列问题：(1)操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为 。(2)“碱浸”过程中发生的离子方程式是 。(3)“酸浸”时所加入的酸是 （填化学式）。酸浸后，经操作a分离出固体后，溶液中可能含有的金属离子是 。(4)操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是： 。(5)“调pH为23”的目的是 。(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），其原因可能是 _ 。3. 高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH2Na2FeO4+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na2FeO42KOHK2FeO42NaOH主要的生产流程如下：（1）写出反应的离子方程式 。（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp(K2FeO4) Ksp(Na2FeO4)（填“”或“”或“”）。（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。 图1 图2工业生产中最佳温度为 ，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为 。若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式： 。若Fe(NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式： 。（4）K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO42+10H2O4Fe(OH)3+8OH+3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用 溶液（填序号）。AH2O BCH3COONa、异丙醇 CNH4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇4某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO2) ，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。Ks5u已知：Cu2O+2H+Cu2+Cu + H2O；当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜； 反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题： (1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：Cu2O+2H+Cu2+Cu + H2O 、 （写其中2个）(2)将有机层和水层分离的操作方法叫 ，实验室完成此操作所用到的一种主要仪器是 。(3)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是 。(4)写出电解过程中（两电极都是惰性电极）阴极发生反应的电极反应式 (5)“循环III”中反萃取剂的主要成分是 5工业上生产高氯酸时，还同时生产了一种常见的重要含氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠（NaClO2），其工艺流程如下：NaHSO4晶体 NaClO2粗品 NaClO2NaOH反应器冷却 过滤浓H2SO4NaClO3反应器滤液蒸馏ClO2气体H2OSO2 HClO4纯品已知：1NaHSO4溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。2高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点90。 请回答下列问题（1）反应器中发生反应的化学方程式为 ，冷却的目的是 ，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是 。（2）反应器中发生反应的离子方程式为 。（3）通入反应器中的SO2 用另一物质H2O2 代替同样能生成 NaClO2 ，请简要说明双氧水在反应中能代替SO2 的原因是 （4）Ca(ClO)2 、ClO2、NaClO、NaClO2 等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂是因为它们都具有 请写出工业上用氯气和NaOH溶液生产另一种消毒剂 NaClO的离子方程式 6钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分是TiO2和Fe的氧化物）制备TiO2等产品的一种工艺流程示意如下：已知：TiO2易水解，只能存在于强酸性溶液中TiCl4的熔点25.0，沸点136.4；SiCl4的熔点68.8，沸点57.6回答下列问题：（1） 写出钛铁矿酸浸时，主要成分TiO2反应的离子方程式 加入铁屑的作用是 。（2）操作包含的具体操作方法有 。（3）向“富含TiO2溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2n H2O，请用恰当的原理和化学用语解释其原因 ，废液中溶质的主要成分是 （填化学式）。焦炭 氯气沸腾氯化炉900COTiO2四氯化钛(液)海绵钛Na550，Ar（4）用金红石（主要含TiO2）为原料，采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下：写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式 ，制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质 ，可采用 方法除去。（5）TiO2直接电解法生产金属钛是一种较先进的方法，电解质为某种可以传导O2-离子的熔融盐，原理如右图所示，则其阴极电极反应为： ，电解过程中阳极电极上会有气体生成，该气体可能含有 。7 炼锌厂产生的工业废渣锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂质，利用锌渣制取并回收ZnSO47H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：已知：Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强。试回答下列问题：（1）“浸出”时用到的“试剂X”为 (填名称)。（2）写出“氧化”过程的离子方程式 。（3“调pH”过程可以选用 。（从以下选项选择， 填序号） AH2SO4 BZnO CNaOH “滤渣2”的主要成分是 (填化学式，下同)。（4）“试剂Y”是_ ；“滤渣3”的成分为_ 。（5）“操作1”的方法是_ _；在“操作1”时，必须采取的实验措施是 。8.从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到较纯净的硫酸锌，实验流程如下：沉淀物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2Cd(OH)2Mn(OH)2pH值8.09.73.26.79.410.4部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表，请回答下列问题：（1）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有 。“酸浸”时适当补充少量水的原因是 。（2） 滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式，请完成剩余产物，并配平相关系数，若系数为1，也需写上 Fe2+ MnO4-+ H+= Fe3+ Mn2+ 加入ZnO的原因是（写出相关方程式以及对应的文字说明） 。（3） 滤渣III的成份主要是（化学式） 。（4）从滤液III得到晶体的操作过程为 、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。9工业上利用硫酸渣（含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红(Fe2O3 )和回收(NH4)2SO4，具体生产流程如下：注：铵黄铁矾化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12（1）在废渣溶解操作时，应选用_溶解（填字母）。 A、氨水 B、氢氧化钠 C、盐酸 D、硫酸（2）物质A是一种氧化剂，工业上最好选用 （供选择使用的有：空气、Cl2、MnO2），其理由是 。（3）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是： 。（4）“结晶”生成铵黄铁矾的反应化学方程式为_ 。（5）简述检验“滤液”中含有NH4的实验方法： 。10.高纯碳酸锰广泛应用于电子工业，是制造高性能磁性材料的主要原料。新工艺采用工业 冶铜后的废气SO2进行湿法浸取软锰矿（主要含MnO2，同时含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3） 来制备。（已知亚硫酸酸性强于碳酸） 将过量的SO2气体通入软锰矿浆中进行“浸锰”操作，并控制温度加热反应； 向浸锰结束后的滤液中加入MnO2、同时通入空气，再用Na2CO3溶液调节pH为3.7后 过滤分离； 调节滤液pH值为6.57.2 ，然后加入NH4HCO3 ，有浅红色的沉淀生成，过滤洗涤干 燥后就可以得到高纯碳酸锰。工业流程图如下：已知生成氢氧化物的pH如下表：物质Fe(OH)3Fe(OH)2 Mn(OH)2开始沉淀pH2.77.68.3完全沉淀pH3.79.69.8请根据题中有关信息回答问题：（1）“浸锰”后所得混合液中主要存在的金属阳离子有 。（2）由图可知，副反应MnSO4+ SO2 MnS2O6的H 0（填、或），为减少MnS2O6 的生成，“浸锰”的适宜温度是 。（3）步骤中加入MnO2和通入空气的作用 。（4）中控制温度为6070，温度不宜太高的原因是 。（5）与传统的电解法制MnCO3工艺相比较，新工艺的优点是 （写两点）。11氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3，它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种，其中一种提取铈的工艺流程如下：已知：焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其它稀土氟氧化物；酸浸I的浸出液中含少量的+3价的铈请回答下列问题（1）焙烧前将矿石粉碎成细颗粒的目的是_.（2）酸浸II后，四价铈转化为三价，为了避免三价铈以四氟硼酸盐形式损失，用可溶性钾盐将四氟硼酸根沉淀除去，该反应的离子方程式为:_（3）在生产过程中,酸浸I 中会产生大量黄绿色气体,污染环境、腐蚀设备,写出产生黄绿色气体的离子方程式:_,提出一种解决的方案:_.（4）实验室中进行操作I所用玻璃仪器名称:_;在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH值获得Ce(OH)3，测定该溶液pH值的操作是_.（5）写出氧化步骤的化学方程式:_,其中还原产物是_ 122011年8月12日，网上传云南曲靖市越州镇有总量5000余吨的重毒化工废料铬渣由于非法丢放，毒水被直接排放南盘江中。：某工厂对制革工业污泥中Cr（III）回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3、Al3+、Ca2+、Mg2+）：部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：阳离子Fe3+Fe2+Mg2+Al3+Cu2+Cr3+开始沉淀时的pH1.97.04.7沉淀完全时的pH3.29.011.186.79（9溶解）（1）实验室用18.4 molL1的浓硫酸配制250 mL 4.8 molL1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需 。（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是 （至少答一点）。（3）加入H2O2的作用是_ _。调节溶液的pH8是为了除去 离子。（4）钠离子交换树脂的原理为：MnnNaRMRnnNa，被交换的的杂质离子是_ 。（5）还原过程发生以下反应（请配平）：_Na2Cr2O7_SO2_ _ _ Cr（OH）（H2O）5SO4 Na2SO4；：工业废水中常含有一定量的Cr2O72和CrO42，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。其中一种处理方法为电解法：该法用Fe做电极，电解含Cr2O72的酸性废水，随着电解进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。阳极的电极反应式为 。在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应方程式解释） 。13.工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO45H2O）。该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质。工艺流程为：将含铜废料研成粉末加过量热碱溶液，过滤滤渣用水洗至pH=7加稍过量稀硫酸，加热条件下通空气搅拌至固体基本溶解 分离得到胆矾晶体再将滤液用硫酸调节pH=23调节pH=5.2沉降1小时之后过滤再加H2O2于80保温半小时部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Cu(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)2pH5.23.16.79.49.7回答：（1）步骤中为什么要将含铜废料研磨成粉状？ 。（2）步骤中的离子方程式（写出2个即可）： 、 。步骤中H2O2参加反应的离子方程式： 。（3）步骤中调节溶液pH时适宜的物质是 （填序号）；ANaOH B氨水 CCu2(OH)2CO3 DCu(OH)2 EMgCO3步骤中滤渣成份的化学式 。（4）步骤中用硫酸调节pH23的原因是 。步骤的分离方法是 。2.（16分）（1）+6 （2分）（2）4FeOCr2O3 + 7O2 + 20NaOH 8Na2CrO4 + 4NaFeO2+ 10H2O （共3分，物质正确1分，反应条件“高温或煅烧”1分，配平1分）（3）氢氧化铁（2分）；NaAlO2、Na2SiO3（共2分，每种物质各1分）（3）2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2（3分，物质正确1分，反应条件1分，配平1分）（4）加稀硫酸酸化（2分） （5）冷却结晶（2分）3. （1）MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2+H2O（2分）(2)图中反映浸取时间为60分钟时浸取率出现第一个峰值，此后时间延长对浸出率没有明显影响，从提高生产效率角度选择浸出时间为60分钟较为合理。（2分）（3）碳酸锰 （其它碳酸盐也可）（2分） （4）MgSO4（或答硫酸镁晶体）（2分）（5）若水分太少可能导致得到的晶体是失去部分结晶水的产物。（2分）4.（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。 （2）230；量筒 。（3）Al203+6H+=2Al3+3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O （4）除去溶液中的铁离子； （5）pH计（或精密pH试纸）； 水浴加热。5.（1）（2）将正二价铁元素氧化成正三价 Al(OH)3和Fe(OH)3（3）Co22OHCo(OH)2 2LiCO32Li2CO3 （4）Na2SO46. 5.27.6 蒸发浓缩、冷却结晶降低烘干温度，防止产品分解生成有毒的无水氯化钴。样品中含有NaCl杂质；烘干时失去了部分结晶水 重结晶减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐硝酸替代新工艺中的盐酸和过氧化氢，比新工艺流程少，节约成本7. 漏斗、蒸发皿 2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2、Al2O3+2OH=2AlO2+3H2O H2SO4 Ni2+ 、Fe2+ 3.29.2 防止在浓缩结晶过程中Ni2+水解 H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2未被完全氧化造成的8. （1）Cl2+2OHCl+ClO+H2O（2分） （2）（2分） （3）26 （1分） 1.2（1分）3ClOFe3+3H2OFe(OH)33HClO （2分） 2FeO42Fe3+8OH3FeO434H2O（2分）（4）B（2分）9. （任写出其中两个即给分，每空 3分，共 6分） (2) 分液 分液漏斗 （各2分，共4分）（3）FeSO47H2O (2分，只写FeSO4得1分) (4) Cu2+ + 2e- = Cu(2分) (5) H2SO4 （2分）10.（13分）（1）3NaClO3 3H2SO4HClO42ClO23NaHSO4 H2O；（2分）降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出（2分）高氯酸的沸点低（1分） （2）2ClO2SO24OH2ClO2SO422H2O；（2分）（3）H2O2有还原性也能把ClO2还原为NaClO2 （2分）（4）强氧化性（2分） Cl2 2OH ClO Cl H2O；（2分）11（16分）（1）TiO22H+ = TiO2H2O（2分），使Fe3+还原为Fe2+（1分）。（2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤（洗涤）（2分）；（3）溶液中存在水解平衡TiO2（n+1）H2OTiO2n H2O2H+，加入的Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c(H+)，促进水解平衡向生成TiO2n H2O的方向移动；（3分）Na2SO4（1分）（4）TiO22C2Cl2 TiCl42CO（2分）；蒸馏（或分馏）（1分）（5）TiO2 +4e = Ti +2O2（2分）；O2，CO，CO2（2分）12（16分，每空2分）（1）硫酸溶液 （2）2H+H2O2+2Fe2+ =2Fe3+2H2O （3）B；Fe(OH)3 Al(OH)3 （4）Zn ；Cd和Zn （5）加热浓缩、蒸发结晶、过滤（洗涤）；保持溶液一定的酸度13.（11分）（1）增大硫酸浓度或加热升高温度或边加硫酸边搅拌或增加浸出时间（2分）（要求写出一条即可）。防止硫酸锌中从溶液中析出。（1分）（2）5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O （2分，不配平扣1分）因为Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+，ZnO+2H+=Zn2+H2O,加入ZnO能促进Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去。（2分）（3）Zn、Cd、Cu（2分，漏写扣1分） （4）蒸发浓缩 （2分）14（16分） （1）D（ 2分 ） （2）空气（2分） 原料来源容易，成本低，不产生污染，不引入杂质。（2分，答其中两点即可）（3）溶液温度控制在80（1分），pH控制在1.5（1分），氧化时间为4小时左右（2分）（4）3Fe2(SO4)3 12NH3H2O (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12+5(NH4)2SO4 （3分）（5）取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热。用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH4+。（3分）15. （1）Mn2+、Fe2+、Al3+(2分) （2） ； 150 （各2分）（3）加入MnO2是为了除去过量的SO2 ；通入空气将Fe2+氧化成Fe3+便于后来加碳酸钠除去（4分）（4）防止NH4HCO3受热分解（3分）（5）综合利用了尾气SO2有利于环境保护，同时节约能源。（3分）16（1）增大固体与空气的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率（2）K+ + BF4- = KBF4（3）2Ce4+ +2Cl- = 2Ce3+ + Cl2 用H2SO4酸浸（4）漏斗 烧杯 玻璃棒；撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比。（5）2Ce(OH)3 + NaClO + H2O = 2Ce(OH)4 + NaCl NaCl17（16分）：（1）250mL容量瓶（1分）、胶头滴管（1分）（2）升高反应温度，搅拌，过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取），适当延长浸取时间（只要答出任意一点即可，可从反应温度、溶液的pH、搅拌速度、溶剂的配比等角度）（2分）（3）氧化+3价Cr使之转变成+6价Cr（或Cr2O72-），以便于与杂质离子分离（2分）；Fe3+和Al3+ （2分，各1分）（4）Ca2+、Mg2+ （2分，各1分） （5）1， 3， 11H2O, 2， 1（2分），：Fe2e Fe2（2分）， 2H2eH2（2分）18. （16分）（1）增大固体反应物的表面积，增大化学反应的速率。（2分）（2） 2Al2OH2H2O2AlO23H2； Si2NaOHH2ONa2SiO32H2；Al2O32OH2AlO2H2O； SiO22NaOHNa2SiO3H2O 。（每写出其中1个给2分，共4分，没气体符号扣1分，未配平0分）2Fe2 H2O2 2H 2Fe3 2H2O （2分）（3）C、D （2分） Fe(OH)3 （1分）（4）加热蒸发浓缩时会导致Cu2发生水解生成Cu(OH)2，用硫酸调节pH23是为了抑制Cu2的水解，也不会引入杂质。 （2分） 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。 （3分）
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