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专题15:工艺流程范本.doc

1、- 1 -主观题综合训练二 工艺流程(卷1)1 【2015 天津理综化学】废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:回答下列问题:(1)反应是将 Cu 转化为 Cu(NH3 )42+,反应中 H2O2 的作用是 写出操作的名称: (2)反应 II 是铜氨溶液中的 Cu(NH3 )42+与有机物 RH 反应,写出该反应的离子方程式: 操作用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离c增加 Cu2 在水中的溶解度

2、(3)反应是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 。若操作使用右图装置,图中存在的错误是 。(4)操作以石墨作电极电解 CuSO4 溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。 操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。循环使用的 NH4Cl 在反应中的主要作用是 - 2 -。2 【2015 四川理综化学】为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以 Fe2O3存在)转变成重要的化工原料 FeSO4(反应条件略) 。活化硫铁矿还原 Fe3+的主要反应为:FeS 2+7Fe2

3、(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:(1)第步 H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是 。(2)检验第步中 Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号) 。AKMnO 4溶液 BK 3Fe(CN)6溶液 CKSCN 溶液(3)第步加 FeCO3调溶液 pH 到 5.8 左右,然后在第步通入空气使溶液pH 降到 5.2,此时 Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液 pH 降低的原因是 。(4)FeSO 4可转化为 FeCO3,FeCO 3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知 25,101kPa 时:4Fe(s) + 3O

4、2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/molHC(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成 Fe2O3的热化学方程式是 。(5)FeSO 4在一定条件下可制得 FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为 4Li+ FeS2= Fe +2Li2S,正极反应式是 。- 3 -(6)假如烧渣中的铁全部视为 Fe2O3,其含量为 50%。将 a kg 质量分数为 b%的硫酸加入到 c kg 烧渣中浸取,铁的浸取率为 96%

5、,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调 pH 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第步应加入 FeCO3 kg。3 【2015 福建理综化学】无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为 。(2)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3,含有 Fe2O3、SiO 2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:已知:物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2沸点/ 57.6 180(升华) 300(升华) 1023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是(只要求写出一种) 。步骤中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对

6、原子质量比硅大的单质是 。已知:Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) H 1=+1344.1kJ mol-12AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) H 2=+1169.2kJ mol-1由 Al2O3、C 和 Cl2反应生成 AlCl3的热化学方程式为。- 4 -步骤经冷却至室温后,气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收,生成的盐主要有 3 种,其化学式分别为 结合流程及相关数据分析,步骤中加入铝粉的目的是 。4 【2015 广东理综化学】七铝十二钙(12CaO7Al 2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含 CaCO3和 MgCO3)和废 Al 片制备七

7、铝十二钙的工艺如下:(1)煅粉主要含 MgO 和 ,用适量的 NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶, 若溶液 I 中 c(Mg2+)小于 510-6molL-1,则溶液 pH 大于 (Mg(OH) 2的 Ksp=510-12);该工艺中不能用(NH 4)2SO4代替 NH4NO3,原因是 。(2)滤液 I 中的阴离子有 (忽略杂质成分的影响) ;若滤液 I 中仅通入 CO2,会生成 ,从而导致 CaCO3产率降低。(3)用 NaOH 溶液可除去废 Al 片表面的氧化膜,反应的离子方程式 为 。(4)电解制备 Al(OH)3时,电极分别为 Al 片和石墨,电解总反应方程式为 。- 5 -

8、(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时 AlCl4和 Al2Cl7两种离子在Al 电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极 Al 的电极反应式为 。5 【2015 江苏化学】以磷石膏(只要成分 CaSO4,杂质 SiO2、Al 2O3等)为原料可制备轻质 CaCO3。(1)匀速向浆料中通入 CO2,浆料清液的 pH 和 c(SO42 )随时间变化见由右图。清液 pH11 时 CaSO4转化的离子方程式_;能提高其转化速率的措施有_(填序号)A搅拌浆料 B加热浆料至 100 C增大氨水浓度 D 减小 CO2通入速率(2)当清液 pH 接近 65 时,过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓

9、度最大的两种阴离子为_和_(填化学式);检验洗涤是否完全的方法是_。(3)在敞口容器中,用 NH4Cl 溶液浸取高温煅烧的固体,随着浸取液温度上升,溶液中 c(Ca2 )增大的原因_。- 6 -6.(2015 全国新课标 I)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5H2O 和 Fe3O4,还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al 2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H 3BO3)的工艺流程 如图所示:冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷 冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷 冷冷 冷冷冷冷冷 冷冷 冷冷冷冷冷回答下列问题:(1)写出 Mg2B2O5H2O 与硫酸反应的化学方程式_为提高

10、浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_(写出两条)。(2)利用_的磁性,可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_(化学式)。(3)“净化除杂”需先加 H2O2溶液,作用是_。然后在调节溶液的 pH 约为 5,目的是_。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。- 7 -(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH 4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_。(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程_。主观题综合训练二 工艺流程(卷1)答案1.【答案】 (1)作氧化剂 过滤(2)Cu(NH 3 )42+

11、2RH=2NH4+2NH3+CuR2 分液漏斗 a b(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多(4)O 2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤(5)H 2SO4 防止由于溶液中的 c(OH -)过高,生成 Cu(OH) 2沉淀【解析】 (1)反应是将 Cu 转化为 Cu(NH3 )42+,Cu 被氧化,则反应中 H2O2 的作用是作氧化剂;操作是把滤渣和液体分离,所以该操作为过滤; (2)根据流程图可知,Cu(NH 3 )42+与有机物 RH 反应生成 CuR2和氨气、氯化铵,所以该反应的离子方程式是 Cu(NH3 )42+2RH=2NH4+2NH3+CuR2 ;操作是把水层与有机层

12、分离,所以为分液操作,需要的主要仪器为分液漏斗;Cu 元素富集在有机层,所以该操作的目的是富集 Cu 元素,使铜元素与水溶液中的物质分离,答案选 ab; (3)CuR 2中 R 元素为-1 价,所以反应是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 RH;操作使用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,且分液漏斗内的液体太多;(4)以石墨作电极电解 CuSO4 溶液。阴极析出铜,则阳极为阴离子氢氧根放电,生成氧气,导致氢离子浓度增大,所以阳极的产物有 O2 、H 2SO4;由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩 冷却结晶 过滤;- 8 -(5)操作中得到的硫酸可用在反应 III 中,所

13、以第三种循环的试剂为H2SO4 ;氯化铵溶液为酸性,可降低溶液中氢氧根离子的浓度,防止由于溶液中的 c(OH -)过高,生成 Cu(OH) 2沉淀。2.【答案】(1)Fe 2O3+6H+2Fe 3+3H2O(2)C(3)Fe 2+被氧化为 Fe3+,Fe 3+水解产生 H+。(4)4FeCO 3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =260kJ/mol。(5)FeS 2+4e = Fe +2S2(6) kg。29ab2450 1131c1750【解析】 (1)Fe 2O3+6H+2Fe 3+3H2O(2)若 Fe3+没有完全还原,则可以用 KSCN 检验。(3)部分 Fe

14、2+被氧化为 Fe3+。(4)根据盖斯定律可得:4FeCO 3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-H260kJ/mol。(5)正极得电子,化合价降低,可得正极方程式:FeS 2+4e- = Fe +2S2-(6)由于最终得到 FeSO4,根据元素守恒,n(Fe)=n(S),Fe 来自于Fe2O3、FeS 2、FeCO 3;S 来自于 FeS2、H 2SO4则有:( 2 + 2 )96% + = c kg 50%160g/mol c kg 50%160g/mol 114 m(FeCO3)kg116g/mol- 9 -+ 2 2 96%a b%kg98g/mol c k

15、g 50%160g/mol 114则得答案: kg。29ab2450 1131c17503.【答案】 (15 分)(1)Al 3+3H2O Al(OH)3+3H+(2)防止后续步骤生成的 AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率。Fe 或铁 ;Al 2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9kJ/mol;NaCl、NaClO、NaClO 3 ;除去 FeCl3,提高 AlCl3纯度。【解析】 (1)氯化铝是强酸弱碱盐,在溶液中 Al3+发生水解反应产生氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为 Al3+3H2O Al(OH)3+3H+;(2)

16、步骤中焙烧使固体中的水分挥发,导致气孔数目增多,其作用是可以防止后续步骤生成的 AlCl3水解。同时由于增大反应物的接触面积,使反应速率加快。根据物质中含有的元素组成可知:若在步骤中不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁。第一个式子减去第二个式子,整理可得:Al 2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) H=+174.9kJ/mol;步骤经冷却至室温后,气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收,生成的盐主要有3 种,Cl 2与浓 NaOH 溶液发生反应产生 NaCl、NaClO 3和水,随着反应的进行,溶液变稀。这时 Cl2与稀的 NaOH 溶液发

17、生反应,形成 NaCl、NaClO。因此得到的三种盐的- 10 -化学式分别为 NaCl、NaClO、NaClO 3 。由于 Al 的活动性比 Fe 强,在步骤中加入铝粉,就可以将铁置换出来,达到除去除去 FeCl3,提高 AlCl3纯度的目的。4.【答案】 (1)CaO;11;加入(NH 4)2SO4会生成 CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,造成生成的 CaCO3减少。(2)NO 3、OH ;Ca(HCO 3)2 (3)2OH +Al2O32AlO 2+H2O(4)2Al+6H 20 2Al(OH)3+3H 2(5) Al3e 7 AlCl 44 Al 2Cl7【解析】 (1)煅烧时 Ca

18、CO3会发生分解生成 CaO 和 CO2;煅烧 MgCO3分解生成 MgO和 CO2;故煅粉主要含 MgO 和 CaO;Ksp= c(Mg2+)c2(OH),510 -12=510-6 c2(OH),得 c(OH)= 10-3molL-1, pH=11。由于溶液 I 中 c(Mg2+)小于510-6molL-1,所以溶液 pH 大于 11;不能用(NH 4)2SO4代替 NH4NO3的原因是加入(NH 4)2SO4会生成 CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,从而造成生成的CaCO3减少。(2)从流程中看出 NO3没有被除去,故滤液 I 中的阴离子有 NO3,CaO 溶于水生成 Ca(OH)2,故溶液中还有 OH;若滤液 I 中仅通入 CO2,过量的 CO2会与CaCO3生成 Ca(HCO3)2 从而导致 CaCO3产率降低。(3)Al 表面的氧化膜的成分是 Al2O3,该物质是两性氧化物,NaOH 可以与之发生反应。NaOH 溶液与 Al2O3反应的离子方程式为:2OH +Al2O32AlO 2+H2O;(4)电解制备 Al(OH)3时,电极分别为 Al 片和石墨,Al 作阳极,石墨作阴极。

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