高考化学-工艺流程图-题型分类

化学工艺流程1．Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：回答下列问题：（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为___________________。（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42－形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________。（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率%9295979388分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________。（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。（5）若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？___________（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。（6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。【答案】（1）100℃、2h，90℃，5h（2）FeTiO3+4H++4Cl−=Fe2++TiOCl42−+2H2O（3）低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降（4）4（5）Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43－)=2251.3101.010mol·L−1=1.3×10-17mol·L−1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40＜Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。（6）2FePO4+Li2CO3+H2C2O4高温2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑2．水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，还可使用___________代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分是_________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为____________________________________。（3）加氨水过程中加热的目的是___________。沉淀B的主要成分为_____________、____________（填化学式）。（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：4MnO+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。【答案】（1）将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；双氧水(H2O2)（2）SiO2(或H2SiO3)；SiO2+4HFSiF4↑+2H2O（3）防止胶体生成，易沉淀分离；Fe(OH)3、(OH)3（4）45.0%3．重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：（1）步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3高温Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为__________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________。（2）滤渣1中含量最多的金属元素是____________，滤渣2的主要成分是____________及含硅杂质。（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________________（填“大”或“小”），原因是_________（用离子方程式表示）。（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到___________________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃步骤⑤的反应类型是___________________。（5）某工厂用m1kg铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为_____________。【答案】（1）2:7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应（2）铁Al(OH)3(3)小增大溶液中H+，促进平衡2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O正向移动（4）d复分解反应（5）21190m100%147m4.高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：回答下列问题：（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是。（2）“平炉”中发生的化学方程式为。（3）“平炉”中需要加压，其目的是。（4）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。①“2CO歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱酸性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4、MnO2和（写化学式）。②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为，阴极逸出的气体是。③“电解法”和“CO2歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为。（5）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800g样品，溶解后定容于100mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000mol·L−1的H2C2O4标准溶液20.00mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48mL，该样品的纯度为（列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O）。【答案】（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；（2）2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；（3）提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；（4）①KHCO3；②MnO42−−e−=MnO4−；H2；③3:2；（5）-3210020.00100.2000158524.48100%1.0800。5．过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：（一）碳酸钙的制备（1）步骤①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于____。（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是______（填标号）。a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b．玻璃棒用作引流c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁d．滤纸边缘高出漏斗e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈____性（填“酸”、“碱”或“中”）。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是___________。（4）步骤③中反应的化学方程式为________，该反应需要在冰浴下进行，原因是_________。（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_______。（6）制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是______，产品的缺点是_______。【答案】（1）调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀；过滤分离；（2）ade；（3）酸；除去溶液中溶解的CO2；（4）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O=CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl；温度过高时过氧化氢分解；（5）去除结晶表面水分；（6）工艺简单、操作方便；纯度较低。6．天青石（主要含有SrSO4和少量CaCO3杂质）是获取锶元素的各种化合物的主要原料。回答下列问题（相关数据如下）I、(1)SrO2中氧元素的化合价为______________。Sr(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性____________。（填“强”或“弱”），25℃时Mg(OH)2的溶度积为______。(2)工业上可以用SrO与铝粉充分混合，在真空加热反应生成金属锶和3SrO·8Al2O3，写出该反应的化学方程式____________。Ⅱ、以天青石（主要含有SrSO4和少量CaCO3杂质）生产Sr(OH)2·xH2O的工艺如下：(3)滤渣2为混有CaCO3的SrCO3，写出生成SrCO3的化学方程式______________。(4)加热水浸固体3是为了获得较为纯净的Sr(OH)2涪液，此时应缓慢加热使沉淀颗粒长大，有利于__________。(5)从趁热过滤后的滤液中得到Sr(OH)2·xH2O产品的步骤为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。为得到较大颗粒的Sr(OH)2·xH2O晶体，可采用的方法是____________（填一种）。(6)取mg纯净Sr(OH)2·xH2O产品溶于水，加入过量纯碱溶液后过滤、洗涤、干燥后，得到ng滤渣，则x=__________（用含m、n的式子表示）。【答案】(1)-1强5.00×10-10(2)27SrO+16Al=3SrO·8Al2O3+24Sr(3)SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3↓+H2O+CO2↑+(NH4)2SO4(4)过滤分离(5)减慢冷却结晶的速度(6)7．镍及其化合物用途广泛。某矿渣的土要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：已知：（NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4，NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3。锡(Sn)位子第五周期第IVA族.(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是________________。(2)浸泡“过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为__________，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有____________(填化学式)。(3)为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的_____倍；除去过量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式________________。⑷“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol·L-1,当除钙率达到99%时，溶液中c(F-)=______mol·L-1。[己知Ksp(CaF2)4.0×10-11](5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值是__________。(6)己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。用电化学制备正十二烷的方法为：向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。己知电解总反应为：2C6H13COONa+2CH3OHC12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa下列说法正确的是（_____）A.图中电源的A极为直流电源的负极B.加入金