高三化学流程图试题样本.doc

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化学流程图专题( 三)
【例1】重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠, 在工业方面有广泛用途。中国当前主要是以铬铁矿( 主要成份为FeO·Cr2O3, 还含有Al2O3、 MgO、 SiO2等杂质) 为主要原料进行生产, 其主要工艺流程如下:

①中涉及的主要反应有:
主反应: 4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2 8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2
副反应: SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、 Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Mg(OH)2
Cr(OH)3
完全沉淀时溶液pH
4。7
3。7
11。2
5。6
试回答下列问题:
⑴ ”①”中反应是在回转窑中进行, 反应时需不断搅拌, 其作用是 。两个副反应均为吸热反应, 但在高温下均能自发进行, 其原因是 。
⑵ ”③”中调节pH至4.7, 目的是 。
⑶ ”⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42－转化为Cr2O72－, 请写出该平衡转化的离子方程式: 。
⑷ ”⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠, 依据是 。
【例2】明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料, 明矾石的组成和明矾相似, 另外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示:

根据上述图示, 完成下列填空:
(1) 明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水( 每升含有39。20g氨) 需要取浓氨水( 每升含有251.28g氨) __________mL, 用规格为_______mL量筒量取。
(2) 氨水浸出后得到固体混合体系, 过滤, 滤液中除K＋、 SO42－外, 还有大量的NH4＋。检验NH4＋的方法是_______________________________________________________。
(3) 写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。
(4) 滤液I的成分是水和______________。
(5) 为测定混合肥料K2SO4、 (NH4)2SO4中钾的含量, 请完善下列步骤:
①称取钾氮肥试样并溶于水, 加入足量______溶液, 产生白色沉淀。②___________、 __________、 _________(依次填写实验操作名称)。③冷却、 称重。
(6) 若试样为mg, 沉淀的物质的量为n mol, 则试样中K2SO4的物质的量为: ______mol( 用含有m、 n的代数式表示) 。
【例3】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料, 利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下:

某软锰矿的主要成分为MnO2, 还含有Si(16。27%)、 Fe(5。86%)、 Al(3。42%)、 Zn(2。68%)和Cu( 0。86%) 等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表, 回答下列问题:
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Cu(OH)2
Zn(OH)2
CuS
ZnS
MnS
FeS
pH
5.2
3.2
9.7
10.4
6.7
8.。0
≥–0.42
≥2.5
≥7
≥7
( 1) FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4, 酸浸时发生的主要反应的化学方程式为                    。
( 2) 滤渣A的主要成分是                         。
( 3) 加入MnS的目的是除去                     杂质。
( 4) 碱性锌锰电池中, MnO2参与的电极反应方程式为                         。
( 5) 从废旧碱性锌锰电池中能够回收利用的物质有                  ( 写两种) 。
【例4】将磷肥生产中形成的副产物石膏( CaSO4·2H2O) 转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料, 无论从经济效益、 资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

( 1) 本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、 KCl外, 还需要 等原料
( 2) 写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式:
( 3) 过滤Ⅰ操作所得固体中, 除CaCO3外还含有 ( 填化学式) 等物质, 该固体可用作生产水泥的原料。
( 4) 过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32－的方法是:
。
( 5) 已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表:
温度( ℃)
0
20
60
K2SO4溶解的量(g)
7。4
11。1
18。2

60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃, 可析出K2SO4晶体 g
( 6) 氯化钙结晶水合物( CaCl2·6H2O) 是当前常见的无机储热材料, 选择的依据是
a 熔点较低( 29℃熔化) b 能导电 c 能制冷 d 无毒
( 7) 上述工艺流程中体现绿色化学理念的是: 。
【例6】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常见的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
粉碎
MnO2

熔融
KMnO4
K2CO3
MnO2
KOH
H2O
K2MnO4
CO2
操作Ⅰ
KMnO4
K2CO3
操作Ⅱ
母液
KMnO4粗晶体
干燥
KMnO4晶体
石灰苛化
KOH
空气

①KMnO4稀溶液是一种常见的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_____( 填代号) 。
a. 84消毒液( NaClO溶液) b. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精
②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶, 下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____( 填代号) 。
a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱
③上述流程中能够循环使用的物质有 、 ( 写化学式) 。
④若不考虑物质循环与制备过程中的损失, 则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。
⑤该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2, 所需试剂最好选择( 选填代号) 。a. 石灰石 b. 稀HCl c. 稀H2SO4 d. 纯碱
所需气体发生装置是_____________( 选填代号) 。

⑥操作Ⅰ的名称是 ; 操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在 ( 填性质) 上的差异, 采用 ( 填操作步骤) 、 趁热过滤得到KMnO4粗晶体。
练习
1．减少SO2的排放、 回收利用SO2成为世界性的研究课题。中国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2, 制备硫酸锰的生产流程如下:

→滤渣
→
阳离子吸附剂
↓
MnSO4·H2O←

→
↓
滤渣
→
石灰浆
↓
→
MnO2粉
↓
→浸出液→
软锰矿浆→
→SO2
    ↓

废渣→
高温焙烧
浸出
氧化
调节pH
静 置
过滤
操作a

干燥
吸附
静置、 过滤

浸出液的pH＜2, 其中的金属离子主要是Mn2＋, 还含有少量的Fe2＋、 Al3＋、 Ca2＋、 Pb2＋等其它金属离子。
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表, 阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子
离子半径(pm)
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2＋
74
7.6
9.7
Fe3＋
64
2.7
3.7
Al3＋
50
3.8
4.7
Mn2＋
80
8.3
9.8
Pb2＋
121
8.0
8.8
Ca2＋
99
－
－
Pb2＋
Ca2＋
Fe2＋
Al3＋
 Mn2＋、 Fe3＋
吸附率
1.00
0.75
0.50
0.25
0 2 4 6 8 吸附时间/h

已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题:
⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ▲ , 氧化过程中主要反应的离子方程式 ▲ 。
⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆, 用于调节pH, pH应调节至 ▲ 。
⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 ▲ ( 填写序号) 。
a．溶液的pH b．金属离子的电荷 c．金属离子的半径 d．吸附时间
⑷ 操作a包括 ▲ 等过程。
2．重铬酸钾( K2Cr2O7) 是工业生产和实验室的重要氧化剂。实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿( 主要成份为FeO·Cr2O3) 、 纯碱、 烧碱、 氯酸钾等为原料先制得铬酸钠( Na2CrO4) , 涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3 + 24NaOH +7KClO3 12Na2CrO4 + 3Fe2O3 +7KCl + 12H2O, 然后将铬酸钠转化为K2Cr2O7。其主要工艺如下:
试回答下列问题:
( 1) 在反应器①中, 有Na2CrO4生成, 同时Fe2O3转变为NaFeO2, 杂质SiO2、 Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐, 写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式:
。

( 2) NaFeO2能强烈水解, 在操作②生成沉淀而除去, 写出该反应的化学方程式:
。
( 3) 操作③的目的是什么, 用简要的文字和化学方程式说明:
。
( 4) 操作④中, 酸化时, CrO42－转化为Cr2O72－,写出平衡转化的离子方程式:
。
( 5) 称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液, 取出25.00mL于碘量瓶中, 加入10mL 2mol/LH2SO4溶液和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+), 放于暗处5min, 然后加入100mL水, 加入3mL淀粉指示剂, 用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定( I2+2S2O32－=2I－+S4O62－) 。
①判断达到滴定终点的依据是: ;
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL, 则所得产品中的重铬酸钾的纯度为 ( 设K2Cr2O7的摩尔质量为294g·mol -1, 整个过程中其它杂质不参与反应) 。

3、 工业上用铝土矿( 含氧化铝、 氧化铁) 制取铝的过程如下:

请回答下列问题:
( 1) 沉淀C的化学式为________, 该物质除了用于金属冶炼以外, 还可用作________。
( 2) 电解熔融的氧化铝时, 加入冰晶石的作用是________________。
( 3) 操作I、 操作II、 操作III都是________________( 填操作名称) , 实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在________________装置中进行。
( 4) 生产过程中, 除NaOH、 H2O能够循环使用外, 还能够循环使用的物质有________( 填化学式) 。用此法制取铝的副产品是________( 填化学式) 。
( 5) 写出Na2CO3溶液与CaO反应离子方程式: __________________________________。
( 6) 若铝土矿中还含有二氧化硅, 此生产过程中得到的氧化铝将混有杂质: ________( 填化学式) 。

4．现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体( CuCl2·2H2O) , 为制取纯净的CuCl2·2H2O, 首先将其制成水溶液, 然后按下图所示步骤进行提纯:
含杂质的水溶液Ⅰ
溶液Ⅱ
溶液Ⅲ
沉淀
纯CuCl2·2H2O
加入氧化剂X
加入物质Y
一定条件

已知H2O2、 KMnO4、 NaClO、 K2Cr2O7均具有强氧化性, 要将溶液中的Cu2＋、 Fe2＋、 Fe3＋沉淀为氢氧化物, 需溶液的pH分别为6.4、 6.4、 3.7。请回答下列问题:
( 1) 本实验最适合的氧化剂X是__________
A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4
( 2) 物质Y不能够是___________
A．CuO B．CuCl2 C．Cu( OH) 2 D．CuCO3
( 3) 除去Fe3＋的有关离子方程式是( 物质Y在( 2) 中选择合适的选项) : ________________________________________________________________
( 4) 加入氧化剂的目的是____________________________________________________。
( 5) 最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O? __________( 填”能”或”不能”) 。如不能, 应如何操作? ( 如能, 此空不填) ________________________________________________。
5．碘酸钾是一种白色结晶粉末, 无臭无味, 酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂, 与氢碘酸、 二氧化硫等还原性物质作用, 被还原为单质碘, 在碱性介质中, 碘酸钾能被氯气、 次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定, 加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下, 在反应器中发生反应的化学方程式为:
I2+KClO3+H2O--KH(IO3)2+KCl+Cl2 ↑( 未配平)

( 1) 已知步骤①反应器发生的反应中, 两种还原产物所得电子数相同, 请配平该反应的化学方程式: ______________________________________________________________;
( 2) 步骤②中, 用稀酸酸化的作用是____________________________________________; 在稀硝酸和稀盐酸中不能选用的酸是: _________, 其原因是______ _
( 3) 步骤③要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气, 排出氯气的原因为 ______
( 4) 参照下表碘酸钾的溶解度, 步骤11得到碘酸钾晶体, 你建议的方法是______ 。
温度/℃
0
10
20
40
60
80
KIO3g/100g水
4.60
6.27
8.08
12.6
18.3
24.8
6．( 10分) 工业碳酸钠(纯度约为98％)中含有Ca2＋、 Mg2＋、 Fe3＋、 Cl－和SO42－等杂质, 提纯工艺线路如下:

Ⅰ、 碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:
Na2CO3·10H2O Na2CO3·7H2O Na2CO3·H2O
32 36 t( ℃)
Ⅱ、 有关物质的溶度积如下:
物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
4.96×10—9
6.82×10—6
4.68×10—6
5.61×10—12
2.64×10—39
回答下列问题:
( 1) 加入NaOH溶液时, 首先生成的沉淀是 ( 填化学式) ; 生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为 。
( 2) ”趁热过滤”时的温度应控制在 。
( 3) 有人从”绿色化学”角度设想将”母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行 , 并说明理由 。
( 4) 已知: Na2CO3·10 H2O(s)＝Na2CO3(s)＋10 H2O(l) △H= + 92.36 kJ·mol—1
Na2CO3·10 H2O(s)＝Na2CO3·H2O(s)＋9 H2O(g) △H= + 473.63 kJ·mol—1
又知: H2O(l)＝H2O(g) △H= + 44 kJ·mol—1
写出Na2CO3·H2O脱水生成气态水的热化学方程式 。

例1.【答 案】⑴ 使反应物接触更充分, 加快反应速率 △S＞0 ⑵除去溶液中的AlO2—、 SiO32—
⑶ 2CrO42－＋2H+ Cr2O72－＋H2O ⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
例2.【答案】(1)78; 100。(2)取滤液少许, 加入NaOH, 加热, 生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。(3)Al(OH)3; Al2O3; Fe2O3。(4)K2SO4; (NH4)2SO4。(5)BaCl2; 过滤; 洗涤; 干燥。(6)mol。
例3. 【答案】( 1) MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O ( 2) Fe(OH)3  Al(OH)3
( 3) Cu2＋  Zn2＋( 4) MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－( 或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－)
( 5) 锌、 二氧化锰
例4. 【答案】( 1) CaCO3 NH3 H2O ( 2) CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－( 3) CaSO4
( 4) 滤液中滴加盐酸产生气泡 ( 5) 54g ( 6) a d
( 7) 碳酸钙用于制水泥原料、 硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、 氨在工艺中循环使用等( 原子利用率高, 没有有害物质排放到环境中)
例6. 【答案】( 1) ab ( 2) d ( 3) MnO2; KOH ( 4) 2/3 ( 5) cd ; A; ( 6) 过滤; 溶解度; 浓缩结晶
参考答案
1．⑴ SO2＋MnO2＝MnSO4 2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
⑵ 4.7～8.3 ⑶ b c d ⑷ 蒸发浓缩结晶
2．( 1) Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑( 2分)
( 2) NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH( 2分)
( 3) 由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解: SiO32-+2H2OH2SiO3+2OH-( 或SiO32-+H2OHSiO3-+OH-, HSiO3-+H2OH2SiO3+OH-, AlO2-+H2OAl(OH)3+OH-) , 降低pH值有利于平衡向正反应方向移动, 当pH调到7～8时, 使它们水解完全( 2分)
( 4) 2CrO42－+2H+Cr2O72－+H2O( 1分)
( 5) ①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时, 溶液蓝色褪去, 半分钟内不变色( 2分) ;
②94.08%( 2分) 。
3( 1) Fe2O3, 颜料; ( 2) 降低氧化铝的熔点; ( 3) 过滤, 过滤; ( 4) CaO和CO2, Fe2O3和O2; ( 5) CO32－＋CaO＋H2O＝CaCO3＋2OH－; ( 6) SiO2
4．(1)C (2)CuO、 CuCO3、 Cu(OH)2、 CU2(OH)2CO3
(3)Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+、 CuO+2H+=Cu2++H2O
(4)将Fe2+氧化成Fe3+ (5)不能, 蒸发浓缩, 冷却结晶。
5、 ( 1) 6I2 + 11KClO3 + 3H2O = 6KH(IO3)2 + 5KCl + 3Cl2↑ ( 2分)
( 2) 促进氯气从反应混合物中逸出。( 2分) 稀盐酸( 1分) 盐酸能还原已生成的碘酸氢钾
( 3) Cl2能将KIO3氧化成KIO4 ( 2分) ( 4) 蒸发结晶( 1分)
6、 ( 10分) ( 1) Fe(OH)3 ( 1分) , MgCO3 +2OH－= Mg (OH) 2↓+CO32－( 2分) ;
( 2) 高于36℃( 2分)
( 3) 不可行( 1分) ; 若”母液”循环使用, 则溶液c(Cl－)和c(SO42－)增大, 最后所得产物Na2CO3混有杂质( 2分)
( 4) Na2CO3·H2O(s)＝Na2CO3(s) +H2O(g) △H=+58.73kJ·mol—1( 2分)