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《工艺流程图》专题训练(1)1.利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下:已知:Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。请回答下列问题:(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有___。A.去除油污B.溶解镀锌层C.去除铁锈D.钝化(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,为制得ZnO,后续操作步骤是___________。(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通N2,其原因是_______________。(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离?_____(填“能”或“不能”),理由是___________________________。(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测得产物Fe3O4中二价铁含量。若需配制浓度为0.01000mol/L的K2Cr2O7的标准溶液250mL,应准确称取______gK2Cr2O7(保留4位有效数字,已知MK2Cr2O7==294.0g/mol)。配制该标准溶液时,下列仪器不必要用到的有_____(用编号表示)。①电子天平②烧杯③量筒④玻璃棒⑤容量瓶⑥胶头滴管⑦移液管(6)滴定操作中,如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡,而滴定结束后气泡消失,则测定结果将_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。2.(12分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO3)2,其部分工艺流程如下:(1)一定条件下,NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K=。(2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋),其目的是;滤渣可循环利用,滤渣的主要成分是(填化学式)。(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1:1。若n(NO):n(NO)>1:1,则会导致;若n(NO):n(NO)<1:1,则会导致。(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO3)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式。3.废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收铜并制备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铜帽溶解后需将溶液中过量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)含量,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pH=3~4,加入过量KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中的离子方程式如下:2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2I2+2S2O32-=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H2O2没有除尽,所测定的Cu2+的含量将会(填“偏高”“偏低”“不变”)。(3)已知pH>11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完全沉淀的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。4.钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有3BaCO、3BaSiO、3BaSO、22()BaFeO等]。某主要生产2BaCl、3BaCO、4BaSO的化工厂利用钡泥制取32()BaNO,其部分工艺流程如下:Fe3O4胶体粒子废旧镀锌铁皮NaOH(aq)△溶液A稀H2SO4溶液B(Fe2+、Fe2+)调节pH……ZnO不溶物Zn(OH)2沉淀调节pH=1~2适量H2O2NaOH(aq)△(1)酸溶后溶液中1pH,22()BaFeO与3HNO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。5.正极材料为2LiCoO的锂离子电池已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4LiFePO是一种潜在的锂离子电池正极材料,它可以通过2442()()NHFeSO、34HPO与LiOH溶液发生共沉淀反应,所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。①共沉淀反应投料时,不将2442()()NHFeSO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4LiFePO中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后的4LiFePO的导电性能外,还能。(2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有2LiCoO及少量AI、Fe等)可通过下列实验方法回收钴、锂。①在上述溶解过程中,223SO被氧化成24SO,2LiCoO在溶解过程中反应的化学方程式为。②2()CoOH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,剩余固体的成分为。(填化学式);在350~400℃范围内,剩余固体的成分为。(填化学式)。6.(10分)以水氯镁石(主要成分为226MgClHO)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:(l)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成,已知常温下Mg(OH)2的111.810spK,若溶液中613.010cOHmolL,则溶液中2cMg=。(2)上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为。(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66g,高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下2CO0.896L,通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。(4)若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有3MgCO,则产品中镁的质量分数▲(填“升高”、“降低”或“不变”)。7.医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙(含有少量Na+、Al3+、Fe3+等杂质)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%~103.0%)的主要流程如下:(1)除杂操作是加入氢氧化钙,调节溶液的pH为8.0~8.5,以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是。(2)酸化操作是加入盐酸,调节溶液的pH为4.0,其目的有:①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2;②防止Ca2+在蒸发时水解;③。(3)测定样品中Cl-含量的方法是:a.称取0.7500g样品,溶解,在250mL容量瓶中定容;b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中;c.用0.05000mol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39mL。①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有:。②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为:。③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有:;。水氯镁石溶解过滤热水解沉淀镁预氨化碱式碳酸镁2HO3NH3NH、43NHHCO滤液8.以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料,原料的综合利用率较高。其主要流程如下:(1)反应I前需在FeSO4溶液中加入(填字母),以除去溶液中的Fe3+。A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.H2(2)反应I需控制反应温度低35℃,其目的是。(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂,其目的是:。(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为:。9.由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000°C左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物,该过程中两个主要反应的化学方程式分别是______,_________反射炉内生成炉渣的主要成分是____;(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%~50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1200°C左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O,生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是____;(3)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极____(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为______;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为_____。10.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(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(部分条件未给溶液废旧锂离子电池放电处理拆解正极碱浸NaOH溶液滤液滤渣调pH酸浸调pH过滤过滤滤液Al(OH)3固体滤渣滤液H2SO4、H2O2萃取水相有机相反萃取再生回用沉钴Li2SO4溶液()有机相CoSO4溶液()水相NH4HCO3过滤滤液固体CoCO3过滤回答下列问题:(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式。(5)充电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式。(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有(填化学式)。11.某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS),共同生产MnO2和Zn(干电池原料)。已知:①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4。(1)A中属于还原产物的是。(2)MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是;Ⅱ需要加热的原因是;C的化学式是______________。(3)该生产中除得到MnO2和Zn以外,还可得到的副产品是_______________________。(4)如果不考虑生产中的损耗,除矿石外,需购买的化工原料是。(5)要从Na2SO4溶液中得到芒硝(Na2SO4・10H2O),需进行的操作有蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥等。(6)从生产MnO2和Zn的角度计算,软锰矿和闪锌矿的质量比大约是。(1)MnSO4(1分)(2)增大溶液的pH,使Fe3+和Al3+均生成沉淀(2分)促进Fe3+和Al3+的水解(1分)H2SO4(1分)(3)Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4(3分,错漏一个扣1分)(4)纯碱和硫酸(2分)(5)冷却结晶(1分)2.【参考答案】(1)k=c(N2O3)/c(NO)·c(NO2)(2)使尾气中NO、NO2被充分吸收Ca(OH)2(3)放气体中NO含量升高产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高(4)3NO2-+2H+=NO3-+2NO↑+H2O3.【参考答案】(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30%的H2O2使其充分反应②滴加1.0m
本文标题:《工艺流程图》专题训练
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