高考化学化工流程专题训练(一)

化工流程专题训练(一)第1页共6页2。化工流程专题训练（一）1.（2013年全国卷I第27题）．（15分）锂离子电池的应用很广，某正极材料可再生利用，某锂离子电池的正极材料有钴酸锂（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某些金属资源（部分条件未给出）废旧放电NaOH溶液滤液调pH过滤滤液Al(OH)3固体锂离子电池处理拆解正极碱浸过滤滤渣酸浸滤渣调pH过滤滤液水相（Li2SO4溶液）萃取有机相反萃取H2SO4、H2O2有机相再生回用滤液回答下列问题：水相（CoSO4溶液）沉钴过滤CoCO3固体（1）LiCoO中，Co元素的化合价为NH4HCO3溶液（2）写出“正极碱浸”中发生的离子方程式。（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）充电给出中，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）。2.(2010年安徽卷27).（14分）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：1加过量滤液2通入过量CO2过滤沉淀X滤液废旧锂离子NaOH溶液4加一定量NaCO电池正极材料过滤LiMn2O4、碳粉3加稀H2SO4滤液通入空气23过滤LiCO过滤23MnO2、碳粉（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为。（2）第③步反应的离子方程式是。（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、。（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g，第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3，则至少有gNa2CO3参加了反应。化工流程专题训练(一)第2页共6页22＋3.（2011年福建卷第24题）(14分)四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：氯气、焦炭铁屑TiO2nH2O粗TiO2成品TiCl4强酸性浸出液（含TiO2+、Fe2+、钛Fe3+、Al3+等）铁矿1富含TiO2+34废气溶液2废液绿矾回答下列问题废：渣（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生。2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2HOTi3＋(紫色)＋Fe3＋＋HO===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋；加入铁屑的作用是：。（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该分散质颗粒直径大小在_范围。（3）若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3＋3HK=。Fe3＋＋H2O的平衡常数（4）已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)△H=+140kJ·mol-12C(s)＋O2(g)===2CO(g)△H=—221kJ·mol-1写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：。（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是（只要求写出一项）。（6）依据右表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用方法。4.(2012四川29).（16分）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，回收CO2分离最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。请回答下列问题：尾气空气反应器CaSO4CaSCO2、H2O燃料反应器（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有。（填写字母编号）空气甲烷A．温室效应B．酸雨C．粉尘污染D．水体富营养化（2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为。②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为。（3）已知1molCH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收160.1kJ，1molCH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生的热化学方程式：。（4）回收的CO2与苯酚钠在一定条件反应生成有机物M，其化学式为C7H5O3Na，M经稀硫酸酸化后得到一种药物中间体N，N的结构简式为①M的结构简式为。—OH。—COOH②分子中无—O—O—，醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有种。化工流程专题训练(一)第3页共6页445.（2013年福建卷24）．（14分）二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO2－等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO2－，其原因是通【已知：Ksp(BaSO4)=1．1×10—10Ksp(BaCO3)=5．1×10—9】②该法工艺原理如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为。（2）纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式：□（D）+24NaClO3+12H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□（3）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN—氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl—。处理含CN—相同时的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的倍6.（2011年广东卷32）.（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AlCl－和AlCl－427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7.（2013年全国卷II27）.(14分)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:稀硫酸调pH约为5过滤Zn过滤工业ZnO————→浸出液—————————————→————→滤液————→————→滤液①Na2CO3过滤②适量高锰酸钾溶液③煅烧————→————→滤饼————→ZnO④⑤提示:在本实脸条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化:高锰酸钾的还原产物是MnO2回答下列问题:(1)反应②中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式为，加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是。化工流程专题训练(一)第4页共6页(2)反应③的反应类型为，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有。(3)反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是。(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2.取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g.则x等于。8.(2009年江苏第16题)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：KClFeSO4溶液NH4HCO3溶液过滤反应I稀硫酸过滤反应III反应II反应IVCO2(g)K2SO4(s)NH4Cl溶液H2(g)(NH4)2S2O8溶液CO2(g)FeCO3(s)空气中煅烧Fe2O3(s)（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需控制反应温度低于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.（2009年北京卷26）．(15分)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：I．从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。Ⅱ．将FeSO4·7H2O配制成溶液。Ⅲ．FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。Ⅳ．将浊液过滤，用90℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体。ⅴ．煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体。已知：NH4HCO3在热水中分解。(1)Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe3+，该反应的离子方程式是。(2)Ⅱ中，需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用。(3)Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是。(4)IV中，通过检验SO2－来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO2－的操作是44(5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2高温2Fe2O3+4CO2。现煅烧464.0kg的FeCO3，得到316．8kg产品。若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2O3的质量是kg。(摩尔质量／g·mol-1：FeCO3-116Fe2O3-160FeO-72)10（.2010年江苏卷第16题）（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：化工流程专题训练(一)第5页共6页溶解度/g（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。11.（2007年广东卷第23题）（10分）以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工氯化钠硫酸铵混合蒸发溶解浓缩趁热Na2SO4过滤滤液冷却过滤结晶滤液NH4Cl洗涤干燥NH4Cl产品艺流程如下：80氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变70化如上图所示。回答下列问题：（1）欲制备10.7gNH4Cl，理论上60需NaClg。50（2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有、烧杯、玻璃棒、酒40精灯等。30（3）“冷却结晶”过程中，析出NH4Cl晶体的合适温度为。20氯化铵硫酸钠（4）不用其它试剂