专题11化工流程一金属学生版备战2020高考化学一轮必刷题集

专题11化工流程（一）（金属）1．有关“未来金属”钛的信息有：①硬度大②熔点高③常温下耐酸碱、耐腐蚀④铁矿炼钛的一种工业流程为：（1）钛铁矿的主要成分是FeTiO3（钛酸亚铁），其中钛的化合价为_______价，反应①化学方程式为_______。（2）TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属Ti，反应③化学方程式为_________，属于______（填反应类型），该反应_____（填“能”或“不能”）说明Mg的金属活动性强于Ti．（3）上述冶炼方法得到的金属钛中会混有少量金属单质是______（填名称），由前面提供的信息______（填序号）知，除去它的试剂可以是以下试剂中的_________（填序号）A：HClB：NaOHC：NaClD：H2SO4（4）氯化过程中主要发生的反应为2FeTiO3+6C+7Cl2====2TiCl4+2X+6CO，则X的化学式为：___________。2．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电脑显示屏生产过程中有大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)产生。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：(1)滤渣A的主要成分是_____________；洗涤滤渣A除去的阳离子主要是________(填离子符号)，检验该离子是否洗净的操作是________________________；(2)步骤②中反应的离子方程式是_____________________；(3)萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP________(填“能”或“不能”)与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有________、烧杯、玻璃棒、量筒等；(4)步骤④中反应化学方程式为______________________________。3．化学来源于生活又服务于生活，化工生产是指对原料进行化学加工，最终获得有价值的产品的生产过程。某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红(氧化铁)和硫酸铵晶体。流程如下：请回答下列问题：(1)操作I的名称________________，滤渣的成分为__________________。(2)简述下列实验操作：①检验溶液A中金属阳离子的方法为____________________________________________________；②检验固体B是否洗涤干净的方法是____________________________________________________。(3)请写出溶液A中反应的离子方程式_______________________________________________________(4)测定废料中硫酸铜的质量分数：称取ag废料样品，将操作I得到的滤渣用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥，称得固体的质量为bg，则废料中硫酸铜的质量分数为_______________(写出表达式。)(5)某同学提出另一种制备铁红的方法：往工业废水中加入足量的硫酸和双氧水，通过下列操作也可以得到铁红，请配平下列离子方程式_____Fe2++_____H2O2+_____H+=_____Fe3++____H2O4．湿法炼锌厂在除杂过程中会产生大量铁矾渣。某黄钾铁矾渣主要含有K2Fe6(SO4)4(OH)12、ZnO·Fe2O3及少量CaO、MgO、SiO2等。一种由黄钾铁矾渣制备复合镍锌铁氧体(NiZnFe4O8)的流程如下：回答下列问题(1)滤渣I的主要成分是___________。(2)净化除杂阶段加入Fe粉时发生反应的离子方程式为___________、___________。已知：25℃时Ksp(CaF2)=2.7×10－11，Ksp(MgF2)=6.4×10－19。加入NH4F使Ca2+、Mg2+离子沉淀，若沉淀后溶液中c(Ca2+)=2.7×10－6mol·L－1，则c(Mg2+)=___________mol·L－1。(3)在Fe2+、Ni2+、Zn2+共沉淀过程中，三种离子的损失浓度与pH的关系曲线如图所示，pH与n(NH4HCO3)︰n(Fe2++Ni2++Zn2+)的关系曲线如图所示。为提高原料利用率，n(NH4HCO3)︰n(Fe2++Ni2++Zn2+)最好控制在___________左右；按此比例，若以Me代表Fe、Ni、Zn元素，则生成MeCO3·2Me(OH)2·H2O沉淀的化学反应方程式为___________。(4)铁氧体工艺阶段制备NiZnFe4O8过程中，需加入___________剂(填“氧化”或“还原”)。按照上述流程，一座10万吨规模的锌厂每年产生黄钾铁矾渣约5万吨，Fe3+含量为27%，理论上每年可制备复合镍锌铁氧体(NiZnFe4O8，M=476g·mol－1)___________万吨(保留两位有效数字)5．七水硫酸锌别名皓矾，常用作媒染剂、收敛剂、木材防腐剂，在医药上用于催吐剂。工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4·7H2O的流程如下：请回答下列问题：（1）氧化锌矿粉碎过筛的目的是_____；滤渣X的成分是____。（2）步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为________。（3）“除铁”加入试剂M调节溶液的pH，试剂M可以为____（填化学式）；已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10−39，沉铁过程中要使溶液中c(Fe3+)≤1.0×10−5mol·L−1，必须控制溶液的pH≥_____。[lg2.6=0.4]（4）步骤Ⅲ加入锌粉的目的是_____，滤渣Z的成分是____。（5）取28.70gZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示：①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行，其原因是______。②680℃时所得固体的化学式为______。a．ZnOb．Zn3O(SO4)2c．ZnSO4d．ZnSO4·H2O6．碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列问题：（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为___________。（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________________________。（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为_________。A．氯水B．KSCN溶液C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。已知：2Fe3++2I-=2Fe2++I22S2O32-+I2=2I-+S4O62-则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会_______(填“偏高”“偏低”“不变”)7．以高钛渣(主要成分为Ti3O5，含少量SiO2、FeO、Fe2O3)为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下：已知：Na2TiO3难溶于碱性溶液；H2TiO3中的杂质Fe2＋比Fe3＋更易水洗除去。(1)熔盐:①为加快反应速率，在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可采取的措施是__________。②NaOH固体与Ti3O5在空气中加热至500～550℃时生成Na2TiO3，该反应的化学方程式为_________。(2)过滤:①“滤液”中主要溶质为NaOH，还含有少量________(填化学式)。②除杂后的滤液中获得的NaOH可循环利用，则“水浸”时，用水量不宜过大的主要原因是_________。(3)水解:“酸溶”后获得的TiOSO4经加热煮沸，生成难溶于水的H2TiO3，该反应的化学方程式为______。(4)脱色:H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影响TiO2产品的颜色，“脱色”步骤中Ti2(SO4)3的作用是_________。8．NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图：请回答下列问题：(1)用稀硫酸溶解废渣时，为了提高浸取率可采取的措施有_________________(任写一点)。(2)向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式：____________________________________________。(3)在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬。此外，还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀除去。如图是温度—pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域[已知25℃时，Fe(OH)3的Ksp=2.64×10－39]。下列说法正确的是(选填序号)_______。a.FeOOH中铁为+2价b.若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c(Fe3+)=2.6×10－29mol·L－1c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2++C1O3－+6H+=6Fe3++C1－+3H2Od.工业生产中常保持在85~95℃生成黄铁钒钠，此时水体的pH约为3(4)上述流程中滤液I的主要成分是___________。(5)操作I的实验步骤依次为(实验中可选用的试剂：6mol·L－1的H2SO4溶液、蒸馏水、pH试纸)：①___________；②___________；③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4·6H2O晶体：④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。9．“变废为宝”是化工的重要主题。工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液(主要成分有CuCl2，FeCl2等)制备碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3]，其制备过程如下图所示：查阅资料得知，一定浓度的Cu2+、Fe2+、Fe3+生成氢氧化物沉淀的pH如下表：金属离子Cu2+Fe2+Fe3+开始沉淀的pH4.26.51.4沉淀完全的pH6.79.73.7（1）电子工业中用FeCl3溶液制作铜制印刷电路板，该反应的离子方程式为___________。（2）操作I、操作Ⅱ所用的玻璃仪器除烧杯外还需要______________________。（3）氯酸钠的作用是____________________________________________；反应A中氧化剂与还原剂物质的量之比是___________。（4）调节pH的范围为___________，可以选择的试剂是___________(填序号)。A.氨水B.硫酸铜C.氧化铜D.氢氧化铜（5）已知滤液Ⅱ中含有碳酸氢钠，写出生成碱式碳酸铜的离子方程式：___________。（6）若废液中CuCl2的含量为13.5%，则1吨废液理论上可提炼碱式碳酸铜________吨。10．锌锰干电池是很古老的一次性电池，它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。已知闪锌矿中含ZnS约80%，