高中化学重点工艺流程图专项

工艺流程图专项1．四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图：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，反应完全后，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。2．硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料．工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：（1）将菱锌矿研磨成粉的目的是．（2）完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe（OH）2+□+□═□Fe（OH）3+□Cl﹣（3）针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Goethe）名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学相对分子质量为89，化学式是．（4）根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为．Mg（OH）2Zn（OH）2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4﹣﹣沉淀完全的pH12.48.0﹣﹣开始溶解的pH﹣10.5﹣﹣Ksp5.6×10﹣12﹣6.8×10﹣62.8×10﹣9（5）“滤液4”之后的操作依次为、、过滤，洗涤，干燥．（6）抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是；抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先，然后．（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于．3．钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO•TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质．利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂LiTi5012和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如图所示：已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3+4H++4Cl﹣＝Fe2++TiOCl42﹣+2H2O（I）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是．（2）滤渣A的成分是．滤渣A的熔点大于干冰的原因是．（3）滤液B中TiOCI42﹣转化生成Ti02的离子方程式是．（4）由滤液D制备LiFeP04的过程中，所需17%双氧水与H2C204的质量比是．（5）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：Li4Ti5O12+3LiFePO4LiTi5012+3FePO4．该电池充电时阳极反应．4．锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途．已知：Sn的熔点为231℃；Sn2+易水解、易被氧化；SnCl4极易水解、熔点为﹣33℃、沸点为114℃．请按要求回答下列相关问题：（1）元素锡比同主族碳的周期数大3，锡的原子序数为．（2）用于微电子器件生产的锡粉纯度测定：①取1.19g试样溶于稀硫酸中（杂质不参与反应），使Sn完全转化为Sn2+；②加入过量的Fe2（SO4）3；③用0.1000mol/LK2Cr2O7溶液滴定（产物中Cr呈+3价），消耗20.00mL．步骤②中加入Fe2（SO4）3的作用是；此锡粉样品中锡的质量分数：．（3）用于镀锡工业的硫酸亚锡（SnSO4）的制备路线如下：①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用：及调节溶液pH．②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、．③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式：．④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是，证明已洗净．⑤步骤Ⅴ操作依次为、过滤、洗涤、低温干燥．（4）SnCl4蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为：．实验室欲用图装置制备少量SnCl4（夹持装置略），该装置存在明显缺陷，改进方法是（5）利用改进后的装置进行实验，当开始装置C中收集到有SnCl4时即可熄灭B处酒精灯，反应仍可持续进行的理由是．5．电镀污泥主要含有Cr2O3、NiO和Fe2O3等物质，可制备Na2Cr2O7溶液和NiSO4•6H2O晶体，实现有害物质的资源化利用．已知黄钠铁矾[NaFe3（SO4）2（OH）6]是一种浅黄色的难溶物，具有沉淀颗粒大、沉降速率快、容易过滤的特点．（1）焙烧时Cr2O3被氧化为Na2CrO4，该反应的化学方程式为．（2）写出酸化时CrO42﹣转化为Cr2O72﹣的离子方程式：．（3）①加入CaCO3的目的是中和溶液中的酸，调节溶液pH，提高铁的去除率．溶液pH对除铁效率影响如图2所示．则除铁时应控制溶液的pH为（填序号）．A．0.5～1.5B．1.5～2.5C．2.5～3.5②除铁时发生反应的离子方程式为．③若除铁时pH稍大会生成Fe（OH）3胶体，显著降低除铁效率，原因是．（4）从滤液中获取NiSO4•6H2O晶体的操作为、冷却结晶、过滤、、干燥．6．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线图1：请回答下列问题：（1）第①步Cu与酸反应的离子方程为；得到滤渣1的主要成分为．（2）第②步加H2O2的作用是，使用H2O2的优点是；调溶液pH的目的是使生成沉淀．（3）用第③步所得CuSO4•5H2O制备无水CuSO4的方法是．（4）由滤渣2制取Al2（SO4）3•18H2O，探究小组设计了三种方案如图2．上述三种方案中，方案不可行，原因是；（5）探究小组用滴定法测定CuSO4•5H2O（Mr＝250）含量．取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c=molL﹣1EDTA（H2Y2﹣）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2﹣＝CuY2﹣+2H+写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式ω＝；下列操作会导致CuSO4•5H2O含量的测定结果偏高的是．a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除净可与EDTA反应的干扰离子．7．二氧化氯（ClO2）被称作第四代杀菌消毒剂．（1）工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示：①反应器中发生反应的化学方程式为：2NaClO3+2NaCl+2H2SO4＝2ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O生产中将NaClO3和NaCl按物质的量之比1：1.05的混合水溶液加入反应器，NaCl稍过量的目的是．②反应器中生成的ClO2和Cl2由通入空气驱出进入ClO2吸收塔，产生的混合液进入汽提塔，汽提塔排出的废液成分主要是（填化学式，下同）．③以上生产流程中循环②循环利用的物质是．④为提高ClO2的产量，可用亚氯酸钠（NaClO2）与反应器中Cl2反应生成ClO2，该反应的化学方程式为．尾气中的Cl2可用SO2水溶液吸收，该反应的化学方程式为．（2）用阳离子交换膜分隔的电解池电解450g/LNaClO2溶液，可在阳极室产生ClO2，在阴极室产生H2和NaOH．下列有关说法正确的是（填字母符号）．A．电解时电子流向为：电源负极→导线→阴极，阳极→导线→电源正极B．在电解过程中，Na+向阳极移动，ClO2﹣向阴极移动C．在电解过程中阳极周围的pH基本不变D．电解的离子方程式可表示为：2ClO2﹣+2H2O2ClO2↑+H2↑+2OH﹣．8．高锰酸钾是一种常用的氧化剂．下图是利用软锰矿（主要成分为MnO2）制备高锰酸钾的一种工艺（流程中部分产物已略去）：相关物质不同温度下的溶解度（单位：g）数据如表：物质温度KMnO4CH3COOKK2SO4KCl20℃6.3421711.134.290℃45.239822.953.9（1）“熔融”步骤反应的化学方程式为．（2）K2MnO4溶液中加入冰醋酸发生反应的离子方程式为：．（3）操作2是、、．（4）图中可以直接进行循环利用的物质是（填化学式）．（5）KMnO4粗晶体中的主要杂质（填化学式）有和；操作3用到的试剂和；若用硫酸代替图中的冰醋酸，则导致的问题及原因是．9．绿矾（FeSO4•7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：查询资料，得25℃时有关物质的数据如表：饱和H2S溶液SnS沉淀完全FeS开始沉淀FeS沉淀完全pH值3.91.63.05.5（1）操作II中，先通入硫化氢至饱和，目的是；后加入硫酸酸化至pH＝2的作用是．（2）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②．（3）工业上常用氧化还原滴定法测定绿矾产品中Fe2+含量，测定步骤如下：a．称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0.01000mol•L﹣1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL．①已知酸性KMnO4被FeSO4还原时生成Mn2+．写出该测定过程的离子反应方程式：；②滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为（填仪器名称）．③判断此滴定实验达到终点的方法是．④若实验操作无失误，测得上述样品中FeSO4•7H2O的含量仍偏低，则可能的原因是：．10．工业上采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰，工艺流程如下：已知相关信息如下：①菱猛矿的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。②氢氧化物沉淀的条件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.7、32；Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。③“焙烧”过程的主要反应MnCO3+2NH4Cl＝MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。④常温下，几种难溶物的Ksp如下表所示：难溶物Mn（OH）2MnCO3CaF2MgF2Ksp2.0×10﹣132.0×10﹣112.0×10﹣107.0×10﹣11（1）分析图1、图2、图3，最佳的焙烧温度、焙烧时间、m（NH4Cl）/m（美锰矿粉）分别为、、、。（2）“除杂”过程如下：①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为（NH4）2S2O3＞H2O2＞Cl2＞MnO2＞Fe2+，则氧化剂X宜选择（填字母）。A．（NH4）2S2O3B．MnO2C．H2O2D．Cl2②调节pH时，pH可取的最低值为。③当CaF2、MgF2两种沉淀共存时，若溶液中c（Ca2+）＝1.0×10﹣3mol/L，则c（Mg2+）＝mol/L。（3）“沉锰”过程中，不用碳酸纳溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是。（4）测定碳酸锰粗产品的纯度。实验步骤：①称取0.5000g碳酸锰粗产品于300mL锥形瓶中，加少量水湿润，再加25mL磷酸，移到通风橱内加热至240℃，停止加热，立即加入2g硝酸铵，保温，充分反应后，粗产品中的碳酸锰全部转化为[Mn（PO4）2]3﹣，多余的硝酸铵全部分解。用氮气赶尽锥形瓶内的氮氧化物，冷却至室温。②将上述锥形瓶中的溶液加水稀释至100mL，滴加2﹣3滴指示剂，然后用浓度为0.2000mol/L的硫酸亚铁铵[（NH4）Fe（SO4）2]标准溶液滴定，发生的反应为[Mn（PO4）2]3﹣+Fe2+＝Mn2++Fe3++2PO43﹣．到达滴定终点时，消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积为20.00mL。计算：碳酸锰粗产品的纯度＝。误差分析：若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳酸锰粗产品的纯度（填“偏高”“偏低”