专题19 化学工艺流程图 备战2020年高考化学分项突破易错题(原卷版)
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1、易错题19 化学工艺流程图1工业上采用氯化铵熔烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示:已知:菱锰矿的主要成分是MnCO3,其余为Fe、Ca、Mg、Al等元素。部分阳离子沉淀时溶液的pH;离子Al3+Fe3+Ca2+Mn2+来源:ZXXKMg2+开始沉淀的pH4.12.210.68.19.1沉淀完全的pH4.73.213.110.111.1焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4C1MCl2+2NH3+CO2+H2O(1)合1、2、3,分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、c(NH4C1)/c(菱锰矿粉)分别为_、_、_。(2)对浸出液净化除杂时,需先加入MnO2,作用是_,再调节溶液pH的最大
2、范围为_,将Fe3+和Al3+变为沉淀面除去,然后加人NH4F将Ca2+、Mg2+变为氧化物沉淀除去。(3)”碳化结品”步骤中,加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为_。(4)上述流程中可循环使用的物质是_(填化学式)。(5)现用滴定法测定产品中锰的含量。实验步骤:称取4.000g试样,向其中加入稍过量的磷酸和硝酸,加热使产品中MnO2完全转化为Mn(PO4)23-(其中NO3-转化为NO2-);加入稍过量的硫酸,发生反应NO2-+NH4+=N2+2H2O以除去NO2-;加入稀硫酸酸化,再加入60.00mL0.500molL-1硫酸亚铁铵溶液,发生的反应为Mn(PO4)23-+Fe2+=Mn2+Fe
3、3+2PO43-;用5.00mL0.500molL-1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2+。酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程式为_。试样中锰的质量分数为_。2碱性锌锰电池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料,制备一种新型材料MnxZn(1x)Fe2O4,其工艺流程如下图所示:(1)已知MnxZn(1x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同,则铁元素的化合价为_。(2)“浸取”工序得到的滤液A经蒸发结晶,可以获得化工产品M,M的电子式
4、为_。(3)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成Mn2+,写出该反应的离子方程式:_。(4)“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度,使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn(1x)Fe2O4相符合。写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式:_、_。若测得滤液的成分为c(Mn2+)+c(Zn2+)=a molL1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b molL1,滤液体积为1 m3,“调铁”工序中,需加入的铁粉质量为_kg(忽略溶液体积变化,用含a、b的代数式表示)。(5)在“氧化”工序中,加入双氧水的目的是_;生产过程中发现实际消耗双氧水的量大
5、于理论值,其可能原因除温度外,主要是_。(6)用氨水“调pH”后,经“结晶”、“过滤”可得到产品和滤液C,从滤液C中还可分离出一种氮肥,该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_。3硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)26H2O又称莫尔盐,是浅绿色晶体。用硫铁矿(主要含FeS2、SiO2等)制备莫尔盐的流程如下:(已知:FeS2与H2SO4不反应)(1)莫尔盐属于_。A、酸式盐 B、碱式盐 C、复盐 D、硫酸盐(2)硫铁矿焙烧的主反应是:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,加快硫铁矿焙烧速率的措施有_,若150kg硫铁矿(FeS2质量分数为80%)完全反应转移电子数为_(3)加H2SO4
6、酸浸,发生反应的离子方程式为_。(4)“还原”时,Fe3+可通过反应、被FeS2还原。反应的离子方程式为:FeS2 +14Fe3+ +8H2O=15Fe2+ 2SO42+16H+反应的离子方程式为:_。(5)为证明所得莫尔盐晶体中含有Fe2+和NH4+,实验方法是取其少量溶液于一支试管中,_证明含有Fe2+和NH4+。4一种从废甲醇催化剂(含ZnO、CuO及少量Fe2O3、石墨及MnO2等)回收铜并制取活性氧化锌的工艺流程如下:回答下列问题:(1)废催化剂“破碎”的目的是_,“酸浸”后“浸渣”的主要成分是_。(2)“氧化”时Mn2被氧化的离子方程式为_。(3)“中和沉淀”时pH对锌转化为碱式碳
7、酸锌的转化率影响如图所示:pH7时,转化率开始减小的原因是_用离子方程式说明,已知Zn(OH)2性质与Al(OH)3类似。(4)“过滤3、洗涤”时,能证明已洗涤干净的操作方法是_;所得滤液中主要溶质是_。(5)测定“粗铜粉”中铜的质量分数的实验步骤如下:准确称取粗铜粉mg,加入足量HCl和H2O2使其完全溶解(CuH2O22HCu22H2O,Zn及Fe也同时溶解)。将溶液煮沸12min,除去过量的H2O2。依次滴入适量氨水、醋酸及NH4HF2溶液,以排除Fe3的干扰。然后加入稍过量的KI(2Cu24I2CuII2),再加入1mL淀粉溶液作指示剂,用cmolL1Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消
8、失(I22S2O322IS4O62)且半分钟内不变色,共消耗Na2S2O3标准溶液VmL。铜的质量分数为_(列出计算表达式)。缺少步骤会使测定的铜的质量分数_(填“偏大”“偏小”或“不变”)。5以高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐,少量铁元素和砷元素)为原料,可回收制备Cu和ZnSO4H2O,其主要实验流程如下:已知:Fe3+完全沉淀pH为3.2,此时Zn2+、Cu2+未开始沉淀;K3Fe(CN)6可用于检验Fe2+:3Fe2+2Fe(CN)63Fe3Fe(CN)62(深蓝色);砷元素进入水体中对环境污染大,可通过沉淀法除去。(1)两段脱氯均需在85条件下进行,适宜的加热方式
9、为_。(2)碱洗脱氯时,溶液中Cu2+主要转化为Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3,也会发生副反应得到Cu2(OH)3Cl沉淀并放出气体,该副反应的离子方程式为_。若用NaOH溶液进行碱洗操作时,浓度不宜过大,通过下表的数据分析其原因是_。NaOH溶液浓度对脱氯率和其他元素浸出率的影响 NaOH浓度/molL1来源:Z。xx。k.Com 脱氯率/%来源:Zxxk.Com来源:ZXXK 元素浸出率/% Cl Zn Cu As 1.0 51.20 0.51 0.04 0.00 2.0 80.25 0.89 0.06 58.87 3.0 86.58 7.39 0.2678.22(3)ZnSO4的
10、溶解度曲线如下图所示。“电解”后,从溶液中回收ZnSO4H2O的实验、操作为_。(4)滤液1和滤液2中含一定量的Cu2+、Zn2+为提高原料利用率,可采取的措施有:将滤液1和滤液2混合,回收铜锌沉淀物;循环使用电解过程产生的_(填化学式)。(5)已知H3AsO3的还原性强于Fe2+,Ksp(FeAsO3)Ksp(FeAsO4)5.71021测得酸浸液中杂质铁元素(以Fe2+存在)、砷元素(以H3AsO3存在)的浓度分别为1.15gL1、0.58gL1,可采用“氧化中和共沉淀”法除去,请设计实验方案:_(实验中须使用的试剂有:30%双氧水,0.001molL1K3Fe(CN)6溶液,回收的铜锌沉
11、淀物)。6硫酸锰是一种重要的化工中间体,是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:已知:“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25):此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54;离子浓度105molL1时,离子沉淀完全。请回答:(1)传统工艺处理高硫锰矿时,不经“混合焙烧”,而是直接用H2SO4浸出,其缺点为_。(2)“氧化”时,发生反应的离子方程式为_。若省略“氧化”步骤,造成的后果是_。(3)“中和除杂”时,生成沉淀的主要成分为_(填化学式)。(
12、4)“氟化除杂”时,若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉淀完全,需维持c(F)不低于_。(已知:Ksp(MgF2)6.41010;Ksp(CaF2)3.61012)(5)“碳化结晶”时,发生反应的离子方程式为_。(6)“系列操作”指_、过滤、洗涤、干燥(7)用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2,电解过程中阳极的电极反应式为_。7利用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程如下:已知:铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1 molL-1计算):氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Cd(OH)2Mn(O
13、H)2开始沉淀的pH6.51.57.28.2沉淀完全的pH9.93.39.510.6(1)为了提高铜镉渣浸出的速率,可采取的措施有:适当升高温度;搅拌;_等。已知浸出的金属离子均为二价,写出浸出钴的化学方程式_(2)除钴的过程中,需要加入活化剂Sb2O3,锌粉会与Sb2O3、Co2+的溶液形成微电池并产生合金CoSb。该微电池的正极反应式为_(3)除铁的过程分两步进行:先加入适量KMnO4,发生反应的离子方程式为_再加入ZnO控制反应液的pH范围为_(4)处理含镉废水常用化学沉淀法,以下是几种镉的难溶化合物的溶度积常数(25):Ksp(CdCO3)5.21012, Ksp(CdS)3.6102
14、9,Ksp(Cd(OH)2)2.01016,根据上述信息:沉淀Cd2+效果最佳的试剂是_。aNa2CO3 bNa2S cCaO若采用生石灰处理含镉废水最佳pH为11,此时溶液中c(Cd2+)_。8氯化亚锡用途广泛,在无机工业中用作还原剂,在口腔护理行业中,二水氯化亚锡多用于防龋齿脱敏类牙膏中,以预防龋齿的发生。某研究小组制取二水氯化亚锡工艺流程如下:查阅资料:酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式,Sn2+易被氧化。SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡。(1)四氯化锡暴露于空气中与空气中水分反应生成白烟,有强烈的刺激性气味,生成偏锡酸(H2SnO3),写出该反应的化学方程式_
15、;(2)将金属锡熔融,然后泼入冷水,激成锡花,其目的是_;(3)在制备二水氯化亚锡时,温度对锡转化率的影响如图1所示,则该反应应控制的温度范围为_;(4)反应原料中盐酸浓度对结晶率的影响如图2所示,则盐酸浓度应控制的范围为_,原因_。(5)反应釜中发生反应的化学方程式为_;(6)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应)将该试样溶于盐酸,发生反应为Sn+2HCl=SnCl2+H2;加入过量FeCl3溶液用已知浓度的K2Cr2O7滴定中生成的Fe2+,则反应的离子方程式为_;(7)取1.125g锡粉,经上述各步反应后,共用去0.1000mol/LK2Cr2O7溶液 30.00mL,锡
16、粉中锡的质量分数为_。9四氢铝锂(LiAlH4)常作有机合成的重要还原剂。以辉锂矿(主要成分是Li2OAl2O34SiO2,含少量Fe2O3)为原料合成四氢铝锂的流程如下:已知:几种金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示:常温下,Ksp(Li2CO3)=2.0103。Li2CO3在水中溶解度随着温度升高而减小。回答下列问题:(1)上述流程中,提高“酸浸”速率的措施有_(写两条);加入CaCO3的作用是_,“a”的最小值为_。(2)设计简单方案由Li2CO3制备LiCl:_。(3)写出LiH和AlCl3反应的化学方程式:_(条件不作要求)(4)用热水洗涤Li2CO3固体,而不用冷水洗涤,其目的是_;检
17、验碳酸锂是否洗净的实验方法是_。(5)在有机合成中,还原剂的还原能力通常用“有效氢”表示,其含义是1克还原剂相当于多少克氢气的还原能力。LiAlH4的“有效氢”为_。(结果保留2位小数)10研究光盘金属层含有的Ag(其它金属微量忽略不计)、丢弃电池中的Ag2O等废旧资源的回收利用意义重大。下图为从光盘中提取Ag的工业流程。请回答下列问题。(1)NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,“氧化”阶段需在80条件下进行,适宜的加热方式为_。(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AsCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为_。有人提出以HNO3代替NaClO氧化Ag,从反应产物的角度分析,其缺点是_
18、。(3)操作的名称为,简述利用“操作”的装置洗涤难溶物的实验操作_。(4)化学上常用10的氨水溶解AgCl固体,AgCl与NH3H2O按12反应可生成Cl和一种阳离子_的溶液(填阳离子的化学式)。实际反应中,即使氨水过量也不能将AgCl固体全部溶解,可能的原因是_。(5)常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原(4)中生成的阳离子,自身转化为无害气体N2,理论上消耗0.1 mol的水合肼可提取到_g的单质Ag。(6)废旧电池中Ag2O能将有毒气体甲醛(HCHO)氧化成CO2,科学家据此原理将上述过程设计为原电池回收电极材料Ag并有效去除毒气甲醛。则此电池的正极反应式为_,负极的产物有_
19、。11金属蚀刻加工过程中,常用盐酸对其表面氧化物进行清洗,会产生酸洗废水。 pH在1.5左右的某酸洗废水中含铁元素质量分数约3%,其他金属元素如铜、镍、锌、 铬浓度较低,工业上综合利用酸洗废水可制备三氯化铁。制备过程如下:相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:回答下列问题:(1)“中和”时发生反应的化学方程式为_,调节pH至_范围,有利于后续制备得纯度较高的产品。(2)酸溶处理中和后的滤渣,使铁元素浸出。滤渣和工业盐酸反应时,不同反应温度下 铁浸出率随时间变化如图(a)所示,可知酸溶的最佳温度为_。按照不同的固液比(滤渣和工业盐酸的投入体积比)进行反应时,铁浸出率随时间变化如 图(b)
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