工艺流程图题目.docx
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工艺流程图题目
一、钡铟锡
1.(北京二中2016)(12分)某厂以重晶石(有效成分是BaSO4)为主要原料制取Ba(OH)2·8H2O晶体的示意图如下:
已知:
i.BaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+BaS(s)ΔH1=+226.2kJ/mol
C(s)+CO2(g)=2CO(g)ΔH2=+172.5kJ/mol
ii.某些物质的溶解度(g/100g)简表
10℃
20℃
40℃
60℃
80℃
Ba(OH)2·8H2O
2.48
3.89
8.22
20.9
101
NaOH
98.
14
NaCl
35.8
35.9
36.4
37.1
38.0
BaCl2
33.5
35.8
40.8
46.2
52.5
回答下列问题:
(1)炭与重晶石直接反应的热化学方程式是:
BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)ΔH=____kJ/mol。
(2)由BaCl2溶液可通过不同途径得到Ba(OH)2·8H2O。
途径1:
①得到固体1的离子方程式是______。
②固体2与水反应的化学方程式是______。
途径2:
途径2中的“操作”是加热浓缩,冷却结晶,过滤。
依据上述溶解度简表分析,过滤时的最佳温度是;
(3)若向滤液1中加入CuO粉末,可直接得到含Ba(OH)2·8H2O晶体和CuS的浊液,反应化学方程式是______。
将该浊液加热到80℃左右浓缩,趁热过滤,冷却滤液至室温,再过滤,即可得到Ba(OH)2·8H2O晶体。
上述操作
中趁热过滤的原因是______。
2.(2018东城期末)(10分)从废旧液晶显示器的主材ITO(主要成分是含铟、锡的氧化物)回收铟和锡,流程示意图如下。
资料:
物质
铟(In)
锡(Sn)
周期表位置
第五周期、第IIIA族
第五周期、第IVA族
颜色、状态
银白色固体
银白色固体
与冷酸作用
缓慢反应
缓慢反应
与强碱溶液
不反应
反应
(1)为了加快步骤①的反应速率,可以采取的措施有______(至少答两点)。
(2)步骤①中铟的氧化物转化成In3+的离子方程式是______。
(3)步骤②中加入过量铟能够除去溶液中的Sn2+,根据所给资料分析其原因是______。
(4)步骤④和⑤中NaOH溶液的作用是______。
(5)下图是模拟精炼铟的装置图,请在方框中填写相应的物质。
1、
(1)+571.2;
(2)CO32-+Ba2+=BaCO3↓;BaO+9H2O=Ba(OH)2•8H2O;20℃或常温;20℃时4种物质中Ba(OH)2•8H2O溶解度最小;
(3)BaS+CuO+9H2O=Ba(OH)2•8H2O+CuS;减少过滤过程中Ba(OH)2•8H2O的损失.
2.(2018东城期末)(10分)
(1)增大盐酸浓度、加热、将废料粉碎
(2)In2O3+6H+==2In3++3H2O
(3)同周期主族元素从左向右原子半径减小,金属性减弱(还原性减弱)
(4)除去a、b两种滤渣中的锡和锌
(5)
二、铬
1.(人大附2015)(10分)
某厂废水中含5.00×10-3 mol·L-1的Cr2O72-,其毒性较大。
某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4(Fe的化合价依次为+3、+2),设计了如下实验流程
(1)第①步反应的离子方程式是________________。
(2)第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是:
________________。
(3)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外,还有________________。
(4)欲使1L该废水中的Cr2O72-完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4。
理论上需要加入________________g
FeSO4·7H2O。
2.(2017东城期末)(12分)利用熔融碱焙烧工艺可从铝热法生产金属铬所得铬渣(Al、Al2O3、Cr2O3等)中浸出铬和铝,实现铬和铝的再生利用。
其工作流程如下:
(1)铝热法冶炼金属铬,是利用了金属铝的(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)溶液1中的阴离子有CrO42-、。
(3)过程Ⅰ,在Cr2O3参与的反应中,若生成0.4molCrO42-,消耗氧化剂的物质的量是。
(4)通入CO2调节溶液pH实现物质的分离。
①滤渣A煅烧得到Al2O3,再用电解法冶炼Al。
冶炼Al的化学方程式是。
②滤渣B受热分解所得物质可以循环利用,B是。
③已知:
2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2OK=4.0×1014
滤液3中Cr2O72-的浓度是0.04mol/L,则CrO42-的浓度是mol/L。
(5)过程Ⅱ的目的是得到K2Cr2O7粗品,粗品再重结晶可制得纯净的K2Cr2O7。
不同温度下化合物的溶解度(g/100gH2O)
化合物名称
0°C
20°C
40°C
60°C
80°C
NaCl
35.7
36.0
36.6
37.3
38.4
KCl
28.0
34.2
40.1
45.8
51.3
K2SO4
7.4
11.1
14.8
18.2
21.4
K2Cr2O7
4.7
12.3
26.3
45.6
73.0
Na2Cr2O7
163
6
结合表中数据分析,过程Ⅱ得到K2Cr2O7粗品的操作是:
,
过滤得到K2Cr2O7粗品。
1、
(1)Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)将一小块pH试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上,再与标准比色卡对照。
(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2
(4)13.9
2.(2017东城期末)(12分)
(1)还原性
(2)AlO2-、OH-(3)0.3mol
(4)①2Al2O3(熔融)
3O2↑+4Al②NaHCO3③0.01
(5)向滤液③中加入稀盐酸和KCl固体后,蒸发浓缩、降温结晶
三、钛
1、(2017西城重点中学)工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。
钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(TeTiO3),其中一部分铁盐酸在风化过程中会转化为+3价。
已知:
TiOSO4遇水会分解
(1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为______________。
(2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的______(填字母序号)
a.熔沸点差异b.溶解性差异c.氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中,均需用到的操作是_________(填操作名称)
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2+转化为H2TiO3的原理:
_______。
(5)可以利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2反应生产硫酸锰(MnSO4,易溶于水),该反应的离子方程式为_________________。
(6)研究发现,可以用石墨作阳极、铁网作阴极、熔触CaF2-CaO作电解质,利用下图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。
①写出阳极所发生反应的电极反应式:
______________。
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合化学用语解释)______________。
2.(12分)钛铁矿主要成分为FeTiO3(含有少量MgO、SiO2等杂质),Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿来制备,工艺流程如下:
(1)钛铁矿在预处理时需要进行粉碎,其原因是___________________。
(2)过程①中反应的离子方程式是:
FeTiO3+4H++4Cl-==Fe2++TiOCl42-+2H2O、_______。
(3)过程①中,铁的浸出率结果如图1所示。
由图可知,当铁的浸出率为80%时,所采用的实验条件是___________________。
(4)过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示,反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是___________。
(5)在滤液B转化为FePO4沉淀过程中发生以下反应,请配平:
(6)过程③中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
3.(13分)用钒钛磁铁矿为原料冶炼铁,产生一种固体废料,主要成分如下表。
通过下列工艺流程可以实现元素Ti、Al、Si的回收利用,并得到纳米二氧化钛和分子筛。
请回答下列问题:
(1)步骤①②③中进行分离操作的名称是,
(2)下列固体废料的成分中,不属于碱性氧化物的是(填字母序号)。
a.TiO2b.MgOc.SiO2d.CaO
(3)熔融温度和钛的提取率关系如下图,适宜温度为500℃,理由是。
(4)滤液①中溶质的成分是。
(5)步骤②中发生反应的离子方程式是。
(6)将步骤③中制取分子筛的化学方程式补充完整:
根据成分表中数据,计算10kg固体废料,理论上应再加入Na2Si03物质的量的计算式是n(Na2SiO3)=mol(摩尔质量/g/mol:
SiO260Al2O3102)。
1、(2017西城重点中学)(15分)
(1)2Fe3++Fe=3Fe2+;
(2)b
(3)过滤
(4)溶液中存在平衡:
TiO2++2H2O
H2TiO3+2H+,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成H2TiO3。
(3分)
(说明:
写出离子方程式或化学方程式得l分,从稀释和升温角度正确分析平衡移动各得l分。
)
(5)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(6)①2O2--4e-=O2↑(同时写出C+O2=CO2不扣分)或C+2O2--4e-=CO2↑
②制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:
2CaO
2Ca+O2↑,2Ca+TiO2
Ti+2CaO
由此可见,CaO的量不变。
(两个方程式各1分,不写“一定条件”不扣分)
或:
制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:
阴极:
2Ca2++4e-=2Ca,阳极:
2O2--4e-=O2↑,2Ca+TiO2
Ti+2CaO
由此可见,CaO的量不变。
(电极反应式和化学方程式各1分,不写“一定条件”不扣分)。
2.(12分)
(1)增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)MgO+2H+====Mg2++H2O
(3)100℃3小时
(4)温度过高,双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降
高温
(5)2Fe2++H2O2+2H3PO4==2FePO4+4H++2H2O
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4====2LiFePO4+3CO2↑+H2O
3、
四、碳和硅
1.(2016北大附中)(16分)石墨在材料领域有重要应用。
某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)
和MgO(0.5%)等杂质。
设计的提纯和综合应用工艺如下:
(注:
SiCl4的沸点是57.6ºC,金属氯化物的沸点均高于150ºC)
(1)Si的原子结构示意图是。
(2)下列说法正确的是。
a.酸性:
H2CO3>H2SiO3b.原子半径:
O c.稳定性: H2O>CH4>SiH4d.离子半径: O2- (3)向反应器中通入Cl2前,需通一段时间的N2,主要目的是 。 (4)高温反应后,石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。 气体I中的氯化物主要为 。 由气体II中某物质得到水玻璃的化学方程式为 。 (5)步骤①为: 搅拌、 。 所得溶液IV中阴离子有 。 (6)由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为 。 1、 (1)排除空气,减少C的损失; (2)SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O; (3)过滤;Cl-、OH-、AlO2; (4)CH3COOCH2CH3+AlO2+2H2O Al(OH)3↓+CH3COO-+CH3 CH2OH;78 (5) 五、砷 1.As2O3在医药、电子等领域有重要应用。 某含砷元素(As)的工业废水经如下流程转化为粗As2O3。 (1)“碱浸”的目的是将废水中的H3AsO3和H3AsO4转化为盐。 H3AsO4转化为Na3AsO4反应的化学方程式是________。 (2)“氧化”时,1molAsO33-转化为AsO43-至少需要O2________mol。 (3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀,发生的主要反应有: a.Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)ΔH<0 b.5Ca2++OH-+3AsO43- Ca5(AsO4)3OHΔH>0 研究表明: “沉砷”的最佳温度是85℃。 用化学平衡原理解释温度高于85℃后,随温度升高沉淀率下降的原因是________。 (4)“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3,反应的化学方程式是________。 (5)“还原”后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3,同 时结晶得到粗As2O3。 As2O3在不同温度和不同浓 度硫酸中的溶解度(S)曲线如右图所示。 为了提 高粗As2O3的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是 ________。 (6)下列说法中,正确的是________(填字母)。 a.粗As2O3中含有CaSO4 b.工业生产中,滤液2可循环使用,提高砷的回收率 c.通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的 1.(12分,每空2分) (1)H3AsO4+3NaOH==Na3AsO4+3H2O (2)0.5 (3)温度升高,反应a平衡逆向移动,c(Ca2+)下降,反应b平衡逆向移动,Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降 (4)H3AsO4+H2O+SO2==H3AsO3+H2SO4 (5)调硫酸浓度约为7mol·L-1,冷却至25℃,过滤 (6)abc 六、钴 1.(12分)氧化钴(Co2O3)粉体材料在工业、电子、电讯等领域都有着广阔的应用前景。 某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2,其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。 由该矿石制备Co2O3的部分工艺过程如下: Ⅰ.将粉碎的矿石用过量的稀H2SO4和Na2SO3溶液浸泡。 Ⅱ.浸出液除去含铜的化合物后,向溶液中先加入NaClO3溶液,再加入一定浓度的Na2CO3溶液,过滤,分离除去沉淀a[主要成分是Na2Fe6(SO4)4(OH)12]。 Ⅲ.向上述滤液中加入足量NaF溶液,过滤,分离除去沉淀b。 Ⅳ.Ⅲ中滤液加入浓Na2CO3溶液,获得CoCO3沉淀。 Ⅴ.将CoCO3溶解在盐酸中,再加入(NH4)2C2O4溶液,产生CoC2O4·2H2O沉淀。 分离出沉淀,将其在400℃~600℃煅烧,即得到Co2O3。 请回答: (1)Ⅰ中,稀硫酸溶解CoCO3的化学方程式是________,加入Na2SO3溶液的主要作用是________。 (2)根据图1、图2分析: 图1浸出温度对铜、钴浸出率的影响 图2浸出pH对铜、钴浸出率的影响 ①矿石粉末浸泡的适宜条件应是________。 ②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是________。 (3)Ⅱ中,浸出液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式: ClO3−++==Cl−++ (4)Ⅱ中,检验铁元素完全除去的试剂是________,实验现象是________。 (5)Ⅱ、Ⅳ中,加入Na2CO3的作用分别是________、________。 (6)Ⅲ中,沉淀b的成分是MgF2、________(填化学式)。 (7)Ⅴ中,分离出纯净的CoC2O4·2H2O的操作是________。 2.(11分) 钴酸锂废极片中钴回收的某种工艺流程如下图所示,其中废极片的主要成分为钴酸锂(LiCoO2)和金属铝,最终可得到Co2O3及锂盐。 (1)“还原酸浸”过程中,大部分LiCoO2可转化为CoSO4,请将该反应的化学方程式补充完整: 2LiCoO2+3H2SO4+□ □CoSO4+□+□+□。 (2)“还原酸浸”过程中,Co、Al浸出率(进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的百分数)受硫酸浓度及温度(t)的影响分别如图1和图2所示。 工艺流程中所选择的硫酸浓度为2mol.L-1,温度为80oC,推测其原因是。 A.Co的浸出率较高B.Co和Al浸出的速率较快 C.Al的浸出率较高D.双氧水较易分解 t 图1 图2 (3)加入(NH4)2C2O4后得CoC2O4沉淀。 写出CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到Co2O3的反应的化学方程式: 。 (4)若初始投入钴酸锂废极片的质量为1kg,煅烧后获得Co2O3的质量为83g,已知Co的浸出率为90%,则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为(小数点后保留两位)。 (5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的c(Li+)约为10-1mol·L-1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。 温度 Li2SO4 Li2CO3 0oC 36.1g 1.33g 100oC 24.0g 0.72g 结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是(写化学式),相应的操作方法: 向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,,洗涤干燥。 3.(2015山东理综,29,15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。 LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。 (1)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。 B极区电解液为 溶液(填化学式),阳极电极反应式为 ,电解过程中Li+向 电极迁移(填“A”或“B”)。 (2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下: Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为 。 铁渣中铁元素的化合价为 。 在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41g,CO2体积为1.344L(标准状况),则钴氧化物的化学式为 。 2.(11分,特殊标注外,每空2分) (1)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 2CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O (2)AB(3)4CoC2O4+3O2 2Co2O3+8CO2 (4)6.56%(5)Na2CO3(1分)加热浓缩,趁热过滤 3、 (1)LiOH 2Cl--2e- Cl2↑ B (2)2Co(OH)3+S +4H+ 2Co2++S +5H2O [或Co(OH)3+3H+ Co3++3H2O,2Co3++S +H2O 2Co2++S +2H+] (3) Co3O4
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