工艺流程图专题训练.docx
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工艺流程图专题训练
工艺流程图专题训练
1.工业上用难溶于水的碳酸锶(SrCO3)粉末为原料(含少量钡和铁的化合物)制备高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O),其过程为:
已知:
Ⅰ.有关氢氧化物沉淀的pH:
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
沉淀完全的pH
3.7
9.7
Ⅱ.SrCl2·6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
(1)操作①需要加快反应速率,措施有充分搅拌和(写一种)。
碳酸锶与盐酸反应的离子方程式。
(2)在步骤②-③的过程中,将溶液的pH值由1调节至;宜用的试剂为。
A.1.5B.3.7C.9.7D.氨水
E.氢氧化锶粉末F.碳酸钠晶体
(3)操作③中所得滤渣的主要成分是(填化学式)。
(4)工业上用热风吹干六水氯化锶,适宜的温度是
A.50~60℃B.80~100℃C.100℃以上
(5)步骤⑥宜选用的无机洗涤剂是。
2.以磷石膏(主要成分CaSO4,杂质SiO2、A12O3等)为原料可制备轻质CaCO3。
(1)匀速向浆料中通入CO2,浆料清液的pH和c(SO42-)随时间变化见右图。
写出清液pH>11时CaSO4转化的离子方程式________________
______________________________________。
(2)当清液pH接近6.5时,过滤并洗涤固体。
滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SO42-和_____________(填化学式);检验洗涤是否完全的方法是_______________________
_____________________________________________________________________________。
(3)磷石膏若用氢氧化钠溶液溶解,发生反应的有关离子方程式为:
______________
、。
3.某工业废水含有CN-和Cr2O72-等离子,需经污水处理达标后才能排放,污水处理拟用下列流程进行处理:
回答下列问题:
(1)步骤②中,CN-被ClO-氧化为CNO-的离子方程式为_______________。
(2)步骤③的反应方程式为S2O32-+Cr2O72-+H+→SO42-+Cr3++H2O(未配平),则每消耗0.4molCr2O72-,反应中S2O32-失去e-_______mo1。
(3)含Cr3+废水可以加入熟石灰进一步处理,目的是____________。
(4)在25℃下,将amol·L-1的NaCN溶液与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后测得溶液pH=7,用含a的代数式表示CN-的水解常数Kh=________________。
若25℃时将浓度均为0.1mol·L-1的NaCN、HCN溶液等体积混合后,溶液呈碱性,则关于该溶液的说法不正确的是____________(填字母)。
a.此溶液一定有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-)
b.此溶液一定有c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)
c.混合溶液中水的电离程度一定大于该温度下纯水的电离程度
d.此溶液加入少量氢氧化钠或盐酸,溶液的pH变化不大
(5)利用Cr2O72-通过下列方法测定某锡粉的纯度(杂质不参与反应):
取ag锡粉溶于盐酸中,向生成的SnCl2中加入过量的FeCl3溶液,用bmol/LK2Cr2O7滴定生成的Fe2+(已知酸性环境下,Cr2O72-可被还原为Cr3+),共用去K2Cr2O7溶液mmL.则锡粉中锡的质量分数是__________。
(Sn的摩尔质量为Mg/mol,用含a、b、m、M的代数式表示)
4.某研究小组从一含锌废渣(质量百分组成:
40.5%ZnO、19.5%CuO、5.7%FeO、7.3%Fe2O3,其余为SiO2)中回收锌和铜,设计以工业废酸(含15%的H2SO4)为酸浸液的方案,其流程如下图(部分条件略):
已知碱式碳酸锌的化学式为Zn(OH)2·ZnCO3。
部分离子以氢氧化物形式开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:
离子
Fe2+
Fe3+
Cu2+
开始沉淀时的pH(初始浓度为1.0mol/L)
6.5
1.5
4.2
沉淀完全时的pH
9.7
3.2
6.7
请回答下列问题:
(1)常温下二价锌在水溶液中的存在形式与pH的关系如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或Zn(OH)42-(配离子)物质的量浓度的对数(假设Zn2+离子浓度为10-5mol•L-1时,Zn2+离子已沉淀完全)。
利用图中数据计算,Ksp[Zn(OH)2]=。
(2)写出试剂a、b的化学式:
a:
;b:
。
(3)写出加入H2O2后发生反应的离子反应方程式:
。
(4)写出沉锌过程中的离子反应方程式:
,沉锌后溶液中主要溶质的化学式是。
(5)将碱式碳酸锌加热分解可得到具有催化性能的活性氧化锌,可用于催化尿素与甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)的反应。
写出碱式碳酸锌受热分解的化学方程式。
(6)用氯化锌溶液与碳酸钠溶液反应制得的碳酸锌中混有碱式碳酸锌,某同学取一定质量的该固体灼烧至恒重,能否通过固体质量的减少量来确定固体的成分?
_______
5.某工业废玻璃粉末含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等。
某课题小组设计如下工艺流程对资源进行回收,得到Ce(OH)4和硫酸铁铵矾。
已知:
CeO2不溶于稀硫酸;酸性条件下,Ce3+易水解,Ce4+有较强氧化性。
(1)硫酸铁铵矾可净水,其原理是(写离子方程式)。
(2)滤液A的主要成分(填写化学式)。
(3)反应①的离子方程式是 。
(4)反应②的化学反应方程式是 。
(5)已知制硫酸铁铵矾晶体[Fe2(SO4)3·(NH4)2SO4·24H2O,式量964]的产率为80%,若加入13.2g(NH4)2SO4(相对分子质量132),可制得晶体的质量是。
(6)化合物HT可作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,过程表示为:
Ce2(SO4)3(水层)+6HT(有机层)
2CeT3(有机层)+3H2SO4(水层)
分液得到CeT3(有机层),再加入H2SO4获得较纯的含Ce3+的水溶液。
可选择硫酸作反萃取剂的原因是
(从平衡移动角度回答)。
6.二氯化锡是一种重要的电镀原料,又称氯化亚锡。
分子式为SnCl2,其沸点为623℃,在水溶液中以SnCl2·2H2O的形式析出。
锡的另一种氯化物SnCl4的沸点为114℃。
某锡花中(主要成分为锡)含有杂质钡、锑、铜、铅等金属。
从锡花中制备二氯化锡晶体工艺如下:
(1)滤渣成分为(用化学式表示)。
(2)经过氯化后的锡主要以SnCl4的形式存在混合液中。
写出锡与SnCl4反应的化学方程式。
(3)反应Ⅰ进行反应时,加热反应器使反应液温度升高至600C,开始通入Cl2,随着反应的进行,反应所放出的热量使溶液的温度提高,此时需保持反应温度在80℃~90℃之间,不宜过高。
请解释:
①温度不宜过高的原因是;
②开始通入氯气时,气体流量不宜过大,随反应的进行逐渐加大氯气的通入量,此操作的目的是。
(4)母液中含有的离子有H+、OH-、。
7.锌钡白是一种白色颜料。
工业上是由ZnSO4与BaS溶液混合而成:
BaS+ZnSO4=ZnS↓+BaSO4↓。
请根据以下工业生产流程回答有关问题。
Ⅰ、ZnSO4溶液的制备与提纯:
有关资料:
a.菱锌矿的主要成分是ZnCO3,含少量SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3等;
b.Zn(OH)2与Al(OH)3相似,能溶于过量的NaOH溶液生成Na2ZnO2。
(1)②中使用的氧化剂最好是下列的__________(选填字母代号)。
A.Cl2B.浓HNO3C.KMnO4D.H2O2
(2)为了达到综合利用、节能减排的目的,上述流程步骤④中的CO2可以来自于步骤__________(选填①、②、③、⑤)。
(3)写出步骤④后产生滤渣3的化学式_______________。
(4)与Al相似,Zn也能溶于NaOH溶液。
写出将Zn片和Cu片放入NaOH溶液中形成原电池
的负极电极反应式:
________________________________。
Ⅱ、BaS溶液的制备:
有关数据:
Ba(s)+S(s)+2O2(g)=BaSO4(s)ΔH1=-1473.2kJ·mol-1
C(s)+
O2(g)=CO(g)ΔH2=-110.5kJ·mol-1
Ba(s)+S(s)=BaS(s)ΔH3=-460kJ·mol-1
(5)若煅烧还原的产物仅为BaS和CO,则其反应的热化学方程式为:
_______
_____________。
Ⅲ、制取锌钡白:
(6)
如果生产流程步骤⑤硫酸过量,则ZnSO4与BaS溶液混合制取锌钡白产生的后果是。
8.镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。
由于电池使用后电极材料对环境有危害。
某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:
已知:
①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。
②K
(Ni(OH)
):
5.0×10-16K
(NiC2O4):
4.0×10-10
回答下列问题:
(1)酸溶后所留残渣的主要成份(填物质名称)。
(2)用NiO调节溶液的pH,析出沉淀的成分为__________________________(填化学式);用pH试纸测定某溶液pH的具体操作是_________。
(3)写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式。
(4)写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式,
该反应的平衡常数为。
(5)沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一(填化学式)氧化生成Ni(OH)3,如何洗涤Ni(OH)3沉淀?
。
9.工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO
等杂质,提纯工艺流程如下:
Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:
Ⅱ.有关物质的溶度积如下:
物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
4.96×10-9
6.82×10-6
4.68×10-6
5.61×10-12
2.64×10-39
回答下列问题:
(1)加入NaOH溶液后过滤得到的滤渣中主要含有____________________________(填写化学式)。
25℃时,向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=_______________。
(2)操作X为___________________,其温度应控制在___________________。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。
请你分析实际工业生产中是否可行________,并说明理由_________________________________
________________________________________________________________________。
10.工业上利用铬铁矿(FeO
Cr2O3)冶炼铬的
工艺流程如下:
(1)实验室焙烧铬铁矿可选用的装置是__________(填序号)。
(2)完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及计量数):
4CrO42-+6S+7H2O=4Cr(OH)3↓+3S2O32-+_____________。
(3)操作I包括过滤与洗涤,简述实验室中洗涤沉淀的操作:
_______________________________________________________________________________________。
(4)Cr(OH)3和Al(OH)3类似,也是两性氢氧化物,写出Cr(OH)3溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式_____。
(5)由Cr2O3冶炼Cr的化学方程式为____________________________。
(6)目前有一种采用以铬酸钠(Na2CrO4)为原料,用电化学法制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)的实验装置如图所示(已知:
2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O)。
①写出阴极的电极反应式为__________________
______________________________。
②电解一段时间后,测得阳极区溶液中Na+物质的量由amol变为bmol,则此时铬酸钠的转化率为_______________。
11.工业上利用电镀污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质)回收铜和铬等金属,回收流程如下:
已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下:
Fe3+
Cu2+
Cr3+
开始沉淀pH
2.1
4.7
4.3
完全沉淀pH
3.2
6.7
a
(1)在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外,主要还有______________________。
(2)在除铁操作中,需要除去Fe3+和CaSO4,请完成相关操作:
①加入石灰乳调节pH到约__________,检验Fe3+已经除尽的操作是___________________________________;
②将浊液加热到80℃的操作是_______________________________________。
(3)写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体反应的离子方程式_________________,
此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%,若NaHSO3过量,除了浪费试剂外,还会出现的问题是_______________________________________________________。
(4)当离子浓度小于或等于1×10-5mol·L-1时可认为沉淀完全,若要使Cr3+完全沉淀则要保持c(OH-)≥________________。
[已知:
Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31,
≈4.0]
12.锌元素与人的智力有密切关系,如ZnSO4·7H2O、ZnO等均具有药物价值。
(1)工业上制备ZnSO4·7H2O可由粗ZnO(含Fe2+、Mn2+、Cd2+、Ni2+)通过以下流程完成:
①试写出加入稀高锰酸钾溶液时的离子方程式 、
。
②流程③中的金属可以用 (填编号)。
A.NaB.AlC.ZnD.Cu
③流程④中调pH=1目的为 。
(2)氧化锌的制备:
取精制的硫酸锌溶液慢慢加入碳酸钠溶液,边加边搅拌使气体完全逸出,并使pH约为6.8左右,煮沸至沉淀析出,倾去上层清液,用热水洗涤到无SO42-为止,过滤干燥后得固体ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O转至仪器A中,煅烧至完全分解,冷却得固体ZnO。
①仪器A名称为。
②写出硫酸锌溶液中慢慢加入碳酸钠溶液时的化学方程式。
③如何证明固体A已煅烧至完全分解?
。
13.据统计世界锂离子电池用量极大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。
因此锂离子电池回收意义重大,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钴酸锂(LiCoO2)、导电乙炔黑(一种炭黑)、铝箔以及有机粘接剂。
某回收工艺流程如下:
(1)废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂,为了安全对拆解环境的要求是___
____________________________________________________。
(2)碱浸时主要反应的离子方程式为___________________________________________。
(3)酸浸时反应的化学方程式为_______________________________________________。
(4)已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小。
加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是 。
(5)对Li2CO3沉淀进行如下处理可以获取锂单质:
LiCl溶液加热蒸干后,所得固体在熔融状态下电解制备锂。
电解时产生的氯气中混有少量氧气,产生氧气的原因是 。
由锂单质制作摇摆电池,其工作原理如右图所示,在充放电过程中,Li+在两极之间“摇来摇去”,其总反应为
。
则当电池消耗72gC,B极失去mol电子。
14.LiBH4为近年来储氢材料领域的研究热点。
(1)反应2LiBH4===2LiH+2B+3H2↑,生成22.4LH2(标准状况)时,转移电子的物质的量为____mol。
(2)图1是2LiBH4/MgH2体系放氢焓变示意图,则:
Mg(s)+2B(s)===MgB2(s)
△H=________。
(3)采用球磨法制备Al与LiBH4的复合材料,并对Al-LiBH4体系与水反应产氢的特性进行研究:
①图2为25℃水浴时每克不同配比的Al-LiBH4复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系图。
由图2可知,下列说法正确的是_________(填字母)。
a.25℃时,纯铝与水不反应
b.25℃时,纯LiBH4与水反应产生氢气
c.25℃时,Al-LiBH4复合材料中LiBH4含量越高,1000s内产生氢气的体积越大
②图3为25℃和75℃时,Al-LiBH4复合材料[ω(LiBH4)=25%]与水反应一定时间后产物的X-射线衍射图谱(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
从图3分析,25℃时Al-LiBH4复合材料中与水完全反应的物质是____(填化学式),产生Al(OH)3的化学方程式为________。
(4)图4是硼氢化钠-过氧化氢燃料电池示意图。
该电池工作时,正极附近溶液的pH_________(填“增大”、“减小”或“不变”),负极的电极反应式为______。
答案:
1.
(1)加热、适当增加盐酸浓度(2分,任意一个)。
SrCO3+2H+=Sr2++CO2↑+H2O
(2)B(2分);E(2分)(3)Fe(OH)3、BaSO4(2×2分)
(4)A(2分);(5)饱和氯化锶溶液(2分)
2.
(1)CaSO4+2NH3·H2O+CO2=CaCO3↓+2NH4++SO42-+H2O(或CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-)
(2)HCO3-
取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全
(3)Al2O3+2OH-+3H2O====2[Al(OH)4]-SiO2+2OH-===SiO32-+H2O
3.【答案】
(1)CN﹣+ClO﹣═CNO﹣+Cl﹣(2分)
(2)2.4mole﹣(2分)
(3)调节废水pH,使其转化成Cr(OH)3沉淀除去(2分)
(4)Kh=10﹣7/(100a﹣1)(3分),b(2分)(5)
(3分)
4.
(1)1×10-17(2分)
(2)a:
ZnO或Zn(OH)2;(2分)b:
Zn(2分)
(3)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O(2分)
(4)2Zn2++4HCO3-=Zn(OH)2·ZnCO3↓+3CO2↑+H2O;(2分)(NH4)2SO4(2分)
(5)Zn(OH)2·ZnCO32ZnO+CO2↑+H2O(2分)(6)能(1分)
5.
(1)Fe3++3H2O
Fe(OH)3(胶体)+3H+(3分,没配平或没写胶体或没写
共扣1分)
(2)Na2SiO3(2分)
(3)2CeO2+H2O2+6H+==2Ce3++O2↑+4H2O(3分,没配平扣1分)
(4)4Ce(OH)3+O2+2H2O==4Ce(OH)4(3分,没配平扣1分)(5)77.1g(3分)
(6)加入硫酸,可使平衡向左进行,使Ce3+进入水层(或答加入硫酸,平衡左移。
2分)
6.
(1)Sb、Cu、Sn、(Pb)(3分)
(2)Sn+SnCl4=2SnCl2(2分)
(3)①因为温度过高,若超过SnCl4的沸点114℃,会造成锡的损失(3分)
②防止因反应开始时,反应液的温度较低,反应速率慢,氯气流量过大造成氯气来不及反应而逸出。
(3分)(4)Ba2+、Cl-、Sn2+、(Pb2+)(3分)
7.
(1)D(2分);
(2)①(2分);(3)Zn(OH)2(2分);
(4)Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O(3分);
(5)BaSO4(s)+4
C(s)=BaS(s)+4CO(g)ΔH=+571.2kJ·mol-1(3分);
(6)过量的酸与BaS溶液混合会产生有毒的H2S污染空气,而且会降低锌钡白的产率;
8.
(1)碳粉
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3
把干燥pH试纸置于表面皿(或玻璃片)上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上,待显色后立即与标准比色卡比对即可读数。
(3)NiCl2+Na2C2O4==NiC2O4↓+2NaCl
(4)NiC2O4+2OH-
Ni(OH)2+C2O42-8.0×105L.mol-1
(5)Cl2往盛有Ni(OH)3沉淀的漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流干后,再重复2~2次。
9.解析:
(1)碳酸钠与Ca2+、Mg2+、Fe3+可直接反应生成CaCO3、MgCO3、Fe(OH)3沉淀,加入NaOH溶液后,MgCO3进一步转化成Mg(OH)2沉淀。
混合溶液的pH=8时,c(OH-)=10-6mol·L-1,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=
∶
=2.125×1021。
(2)操作X是将Na2CO3·H2O过滤出来,结合题图中碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质不同可知,需在高于36℃温度下趁热过滤。
(3)若“母液”循环使用,则溶液中c(Cl-)和c(SO
)增大,最后所得产物Na2CO3中混有杂质,
该操作不可行。
答案:
(1)Fe(OH)3、Mg(OH)2、CaCO3(前两个必填) 2.125×1021
(2)趁热过滤 36℃以上
(3)不可行 若“母液”循环使用,则溶液中c(Cl-)和c(SO
)增大,最后所得产物Na2CO3中混有杂质
10.
11.
(1)CuSO4
(2)①3.2 取适量滤液,加KSCN溶液,若不变红,则说明Fe3+已除尽 ②趁热过滤
(3)2H2O+HSO
+2Cu2+===Cu2O↓+SO
+5H+产生SO2,污染环境
(4)4.0×10-9mol·L-1
12.
(1)①MnO4-+3F
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