第27题化工流程题doc

第十八题、化工流程题27．（2010上海）工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式。AB2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、、沉淀、、、冷却结晶、、烘干。3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是。4）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是（填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是：。5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：滤液D加石灰水前先要加热，原因是。6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：（注明你的表达式中所用的有关符号的含义）答案：1）Ca(OH)2或CaO；Na2CO3；2）溶解；过滤；蒸发；过滤；3）有晶体析出（或出现浑浊）；碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大；4）NH4Cl；取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子；5）NH4++OH-→NH3↑+H2O；防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀；6）16.（2010江苏）（10分）钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2与HNO3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Ⅰ使溶液中（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。（4）上述流程中洗涤的目的是。答案：（1）Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2十2Fe(NO3)3+4H2O（2）防止反应速率过快、浓HNO3易挥发、分解（合理答案即可）（3）BaCO3；Fe3+、H+（4）减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染（合理答案即可）18.（2010江苏）（12分）正极材料为LiCoO2的锂离子电池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LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而值得。①共沉淀反应投料时，不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是▲。②共沉淀反应的化学方程式为▲。③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能▲。（2）废旧锂离子电池的之极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。①在上述溶解过程中，S2O32-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为▲。②Co(OH)2在空气中加热时，固体残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，剩余故土成分为▲。（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余故土成分为▲。（填化学式）。答案：(1)①Fe2+在碱性条件下更容易被氧化（凡合理答案均可）；②(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4↓+2NH4HSO4+H2O；③与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化(2)①8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O②CoO；Co2O3、Co3O429.（2010四川）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：_________________________、_______________________________________。（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_______________________。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________（填化学式），减少废物排放。（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3）,其方法是：将556akgA（摩尔质量为278g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_______________________kg。答案：(1)TiO2+2H2SO4==Ti(SO4)2+2H2O或TiO2+H2SO4==TiOSO4+H2O(2)Fe+2Fe3+==3Fe2+Fe+2H+==Fe2++H2↑(3)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H+浓度促进钛盐水解；H2O、FeSO4、H2SO4(4)160a+320b+160c16.（2011江苏）（12分）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在一定条件下，2SO转化为3SO的反应为2232()()2()SOgOgSOg，该反应的平衡常数表达式为K=▲；过量的2SO与NaOH溶液反应的化学方程式为▲（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是▲、▲。（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为▲；该过程产生的为其可用碱溶液吸收，为其中污染空气的气体为▲（写化学）。答案：（1）K=)()()(22232SOcOcSOcSO2+NaOH==NaHSO3（2）提高铁元素的浸出率抑制Fe3+水解（3）Cl2+2Fe2+==2Cl-+2Fe3+Cl2HCl32.（2011广东）（16分）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。工艺流程如下：（注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①和②（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，铝电极的主要电极反应式为（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是答案：（1）①2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe②4Al+3SiO2===3Si+2Al2O3（2）H2、AlCl3；NaCl。(3)Cl2+2OH—=Cl—+ClO—+H2O(4)阳极；阳极：Al-3e-=Al3+、（阴极：4Al2Cl7―+3e-=7AlCl4―+Al）(5)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用19.（2012江苏）(15分)废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是(用化学方程式表示)。②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的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)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=3~4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇2Cu2＋+4I－=2CuI(白色)↓+I22S2O32－+I2=2I－+S4O62－①滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为。②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋含量将会(填“偏高”、“偏低”或“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的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3＋1.13.2Fe2＋5.88.8Zn2＋5.98.9实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为：①；②；③过滤；④；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。答案：(1)①Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O②加热(至沸)(2)①淀粉溶液蓝色褪去②偏高(3)①向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应②滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH5.9)，使Fe3＋沉淀完全④向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全32.（2013广东）银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：（注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃）（1）电解精炼银时，阴极反应式为；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为。（2）固体混合物B的组成为；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO+Al2O3CuAlO2+↑（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为molCuAlO2，至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。答案：（1）Ag++e—=Ag，2NO+O2=2NO2（2）CuO和Al(OH)3，Al(OH)3+OH—=AlO—+2H2O（3）4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2↑（4）25.0L（5）蒸发浓缩、冷却结晶16．（2013江苏）(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：（1）MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为。（2）加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为。（3）滤渣2的成分是(填化学式)。（4）煅烧过程存在以下反应：2MgSO4+C======2MgO+2SO2↑+CO2↑MgSO4+C======MgO+SO2↑+CO↑MgSO4+3C======MgO+S↑+3CO↑利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。①D中收集的气体可以是(填化学式)。②B中盛放的溶液可以是(填字母)。a．NaOH溶液b．Na2CO3溶液c．稀硝酸d．KMnO4溶液③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出800℃800℃800℃该反应的离子方程式：。答案：（1）MgCO3+2H+==Mg2++CO2↑+H2O（2