专题16,工艺流程题（原卷版）

专题 16 工艺流程题 1．[2019 新课标Ⅰ]硼酸（H 3 BO 3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含 Mg 2 B 2 O 5 ·H 2 O、SiO 2 及少量 Fe 2 O 3、Al 2 O 3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在 95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。

（2）“滤渣 1”的主要成分有_________。为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe 3+ 离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据 H 3 BO 3 的解离反应：H 3 BO 3 +H 2 O H + +B(OH)− 4，K a =5.81×10 −10，可判断 H 3 BO 3 是______酸；在“过滤 2”前，将溶液 pH 调节至 3.5，目的是_______________。

（4）在“沉镁”中生成 Mg(OH)2 ·MgCO 3 沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。

2．[2019新课标Ⅱ]立德粉ZnS·BaSO 4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。回答下列问题：

（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为__________（填标号）。

A．黄色 B．红色 C．紫色 D．绿色（2）以重晶石（BaSO 4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：

①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO 2 和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原

料”表面生成了难溶于水的___________（填化学式）。

③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。

（3）成品中 S 2− 的含量可以用“碘量法”测得。称取 m g 样品，置于碘量瓶中，移取 25.00 mL 0.1000 mol·L −1 的 I 2 −KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应 5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的 I 2 用 0.1000 mol·L −1 Na 2 S 2 O 3 溶液滴定，反应式为 I 2 +222 3S O2I − +24 6S O。测定时消耗 Na 2 S 2 O 3 溶液体积 V mL。终点颜色变化为_________________，样品中 S 2− 的含量为______________（写出表达式）。

3．[2019新课标Ⅲ] 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c 0(M n+)=0.1 mol·L −1 ]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：

金属离子 Mn 2+ Fe 2+ Fe 3+ Al 3+ Mg 2+ Zn 2+ Ni 2+ 开始沉淀的 pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9 沉淀完全的 pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO 2 的作用是________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn 2+ 和Ni 2+，“滤渣3”的主要成分是______________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF 2 沉淀除去Mg 2+。若溶液酸度过高，Mg 2+ 沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。

（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O 2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=13时，z=___________。

4．[2019江苏]实验室以工业废渣（主要含CaSO 4 ·2H 2 O，还含少量SiO 2、Al 2 O 3、Fe 2 O 3）为原料制取轻质CaCO 3 和(NH 4)2 SO 4 晶体，其实验流程如下：

（1）室温下，反应CaSO 4(s)+23CO(aq)CaCO 3(s)+24SO(aq)达到平衡，则溶液中  2423SOCOcc= ▲ [K sp(CaSO 4)=4.8×10 −5，K sp(CaCO 3)=3×10 −9 ]。

（2）将氨水和NH 4 HCO 3 溶液混合，可制得(NH 4)2 CO 3 溶液，其离子方程式为 ▲ ；浸取废渣时，向(NH 4)2 CO 3 溶液中加入适量浓氨水的目的是 ▲。

（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO 4 的转化率下降，其原因是 ▲ ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO 4 转化率的操作有 ▲。

（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO 3 所需的CaCl 2 溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl 2 溶液的实验方案：

▲ [已知pH=5时Fe(OH)3 和Al(OH)3 沉淀完全；pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2 ]。

5．[2018 新课标Ⅰ卷]焦亚硫酸钠（Na 2 S 2 O 5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：

（1）生产 Na 2 S 2 O 5，通常是由 NaHSO 3 过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式__________。

（2）利用烟道气中的 SO 2 生产 Na 2 S 2 O 5 的工艺为：

①pH=4.1 时，Ⅰ中为__________溶液（写化学式）。

②工艺中加入 Na 2 CO 3 固体、并再次充入 SO 2 的目的是__________。

（3）制备 Na 2 S 2 O 5 也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO 2 碱吸收液中含有 NaHSO 3 和Na 2 SO 3。阳极的电极反应式为_____________。电解后，_____________室的 NaHSO 3 浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na 2 S 2 O 5。

（4）Na 2 S 2 O 5 可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中 Na 2 S 2 O 5 残留量时，取 50.00 mL 葡萄酒样品，用 0.01000 mol·L −1 的碘标准液滴定至终点，消耗 10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_____________，该样品中 Na 2 S 2 O 5 的残留量为____________g·L −1（以 SO 2 计）。

6．[2018 新课标Ⅱ卷] 我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿（ZnS，含有 SiO 2 和少量 FeS、CdS、PbS 杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c 0(M n+)=0.1 mol·L-1 ]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：

金属离子 Fe 3+ Fe 2+ Zn 2+ Cd 2+ 开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题：

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。

（2）滤渣 1 的主要成分除 SiO 2 外还有___________；氧化除杂工序中 ZnO 的作用是____________，若不通入氧气，其后果是________________。

（3）溶液中的 Cd 2+ 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。

7．[2018北京卷] 磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：

已知：磷精矿主要成分为Ca 5(PO 4)3(OH)，还含有Ca 5(PO 4)3 F和有机碳等。

溶解度：Ca 5(PO 4)3(OH)

（2）磷精矿粉酸浸时发生反应：

2Ca 5(PO 4)3(OH)+3H 2 O+10H 2 SO 4 △ 10CaSO 4 ·0.5H 2 O+6H 3 PO 4 ①该反应体现出酸性关系：H 3 PO 4 __________H 2 SO 4（填“>”或“<”）。

②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，__________。

（3）酸浸时，磷精矿中Ca 5(PO 4)3 F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF 4 除去。写出生成HF的化学方程式：__________。

（4）H 2 O 2 将粗磷酸中的有机碳氧化为 CO 2 脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因：____________________。

（5）脱硫时，CaCO 3 稍过量，充分反应后仍有24SO残留，原因是__________；加入 BaCO 3 可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是____________________。

（6）取 a g 所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用 b mol·L −1 NaOH 溶液滴定至终点时生成 Na 2 HPO 4，消耗 NaOH 溶液 c mL。精制磷酸中 H 3 PO 4 的质量分数是________。（已知：H 3 PO 4 摩尔质量为 98 g·mol −1）8．[2018 江苏卷] 以高硫铝土矿（主要成分为 Al 2 O 3、Fe 2 O 3、SiO 2，少量 FeS 2 和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得 Fe 3 O 4 的部分工艺流程如下：

（1）焙烧过程均会产生 SO 2，用 NaOH 溶液吸收过量 SO 2 的离子方程式为______________________。

（2）添加 1%CaO 和不添加 CaO 的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题 16 图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于 600 ℃ 硫去除率=（1−焙烧后矿粉中硫元素总质量焙烧前矿粉中硫元素总质量）×100% ①不添加 CaO 的矿粉在低于 500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。

②700℃焙烧时，添加 1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加 CaO 的矿粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。

（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO 2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转化为_______________（填化学式）。

（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的 Fe 2 O 3。Fe 2 O 3 与 FeS 2 混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe 3 O 4 和 SO 2，理论上完全反应消耗的 n(FeS 2)∶n(Fe 2 O 3)=__________________。

9．[2018 江苏卷] 以 Cl 2、NaOH、(NH 2)2 CO（尿素）和 SO 2 为原料可制备 N 2 H 4 ·H 2 O（水合肼）和无水 Na 2 SO 3，其主要实验流程如下：

已知：①Cl 2 +2OH − ClO − +Cl − +H 2 O 是放热反应。

②N 2 H 4 ·H 2 O 沸点约 118 ℃，具有强还原性，能与 NaClO 剧烈反应生成 N 2。

（1）步骤Ⅰ制备 NaClO 溶液时，若温度超过 40 ℃，Cl 2 与 NaOH 溶液反应生成 NaClO 3 和 NaCl，其离子方程式为____________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是____________________________________。

（2）步骤Ⅱ合成 N 2 H 4 ·H 2 O 的装置如题 19 图−1 所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在 40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至 110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_____________；使用冷凝管的目的是_________________________________。

（3）步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品 Na 2 CO 3 制备无水 Na 2 SO 3（水溶液中 H 2 SO 3、3HSO、23SO随 pH的分布如题 19 图−2 所示，Na 2 SO 3 的溶解度曲线如题 19 图−3 所示）。

①边搅拌边向 Na 2 CO 3 溶液中通入 SO 2 制备 NaHSO 3 溶液。实验中确定何时停止通 SO 2 的实验操作为_________________。

②请补充完整由 NaHSO 3 溶液制备无水 Na 2 SO 3 的实验方案：

_______________________，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。

10．[2017·新课标 III]重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr 2 O 3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为：

FeO·Cr 2 O 3 +Na 2 CO 3 +NaNO 3 高温 Na 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 +CO 2 + NaNO 2 上述反应配平后 FeO·Cr 2 O 3 与 NaNO 3 的系数比为__________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________________。

（2）滤渣 1 中含量最多的金属元素是____________，滤渣 2 的主要成分是_____________ 及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液 2 的 pH 使之变____________（填“大”或“小”），原因是___________________（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K 2 Cr 2 O 7固体。冷却到___________（填标号）得到的 K 2 Cr 2 O 7 固体产品最多。

a．80℃ b．60℃ c．40℃ d．10℃ 步骤⑤的反应类型是___________________。

（5）某工厂用 m 1 kg 铬铁矿粉（含 Cr 2 O 3 40%）制备 K 2 Cr 2 O 7，最终得到产品 m 2 kg，产率为________。

11．[2017 新课标Ⅰ]Li 4 Ti 5 O 12 和 LiFePO 4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为 FeTiO 3，还含有少量 MgO、SiO 2 等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实验条件为___________________。

（2）“酸浸”后，钛主要以24TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________。

（3）TiO 2 ·xH 2 O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示：

温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO 2 ·xH 2 O 转化率% 92 95 97 93 88 分析 40 ℃时 TiO 2 ·xH 2 O 转化率最高的原因__________________。

（4）Li 2 Ti 5 O 15 中 Ti 的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。

（5）若“滤液②”中2 1(Mg)0.02mol L c  ，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加 1 倍），使3Fe恰好沉淀完全即溶液中3 5 1(Fe)1.0 10 mol L c    ，此时是否有 Mg 3(PO 4)2 沉淀生成？（列式计算）。FePO 4、Mg 3(PO 4)2 的 K sp 分别为22 241.3 10 1.0 10  、。

（6）写出“高温煅烧②”中由 FePO 4 制备 LiFePO 4 的化学方程式。

12．[2017 江苏]某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量 Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。

已知：①NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO 2NaCl+NaClO 3 ②A gCl 可溶于氨水：AgCl+2NH 3 ·H 2 O Ag(NH 3)2 + + Cl − +2H 2 O ③常温时 N 2 H 4 ·H 2 O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH 3)2 + ：

4Ag(NH 3)2 + +N 2 H 4 ·H 2 O 4Ag ↓ +N 2 ↑ +4+4NH +4NH 3 ↑ +H 2 O（1）“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 AgCl、NaOH 和 O 2，该反应的化学方程式为________________。

HNO 3 也 能 氧 化 Ag，从 反 应 产 物 的 角 度 分 析，以 HNO 3 代 替 NaClO 的 缺 点 是__________________________________________。

（3）为提高 Ag 的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并_______________________。

（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加 10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO 与 NH 3 ·H 2 O 反应外(该条件下 NaClO 3 与 NH 3 ·H 2 O 不反应)，还因为__________________。

（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质 Ag 的实验方案：________________________(实验中须使．．用．的试剂有：2 mol·L −1 水合肼溶液，1 mol·L −1 H 2 SO 4)。

13．[2017·北京]TiCl 4 是由钛精矿（主要成分为 TiO 2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯 TiCl 4 的流程示意图如下：

资料：TiCl 4 及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl 4 TiCl 4 AlCl 3 FeCl 3 MgCl 2 沸点/℃ 58 136 181（升华）316 1412 熔点/℃ −69 −25 193 304 714 在TiCl 4 中的溶解性 互溶——微溶 难溶（1）氯化过程：TiO 2 与 Cl 2 难以直接反应，加碳生成 CO 和 CO 2 可使反应得以进行。

已知：TiO 2(s)+2 Cl 2(g)= TiCl 4(g)+ O 2(g)ΔH 1 =+175.4 kJ·mol −1 2C(s)+O 2(g)=2CO(g)ΔH 2 =−220.9 kJ·mol −1 ① 沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl 4(g)和 CO(g)的热化学方程式：_______________________。

② 氯化过程中CO和CO 2 可以相互转化，根据如图判断：CO 2 生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的 HCl 和 Cl 2 经吸收可得粗盐酸、FeCl 3 溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗 TiCl 4 混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗 TiCl 4 经两步蒸馏得纯 TiCl 4。示意图如下：

物质 a 是______________，T 2 应控制在_________。

计算原题

句型转换,原题

2022年山东省烟台市中考历史真题（原卷版）

原题过关练12

知识竞赛原题,地理题