化工流程练习及标准答案.doc

高三化学专题—化工流程练习题
1．硫化锌（ZnS）是一种重要的化工原料，难溶于水，可由炼锌的废渣锌灰制取t其工艺流程如下图所示。

（1）为提高锌灰的浸取率，可采用的方法是____________（填序号）。
①研磨 ②多次浸取 ③升高温度 ④加压 ⑤搅拌
（2）步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是_______________（写化学式）。
（3）步骤Ⅲ中可得Cd单质，为避免引入新的杂质，试剂b应为____________ 。
（4）步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S。
①检验ZnS固体是否洗涤干净的方法是______________，
②Na2S可由等物质的量的Na2S04和CH4在高温、催化剂条件下制取。化学反应方式为_________________；
③已知Na2SO4．10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图。从滤液中得到Na2SO4.10H2O的操作方法是________________________.
（5）若步骤Ⅱ加入的ZnCO3为b mol，步骤Ⅲ所得Cd为d mol，最后得到VL、物质的量浓度为c mol/L的Na2SO4溶液。则理论上所用锌灰中含有锌元素的质量为______。
2．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：
①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O（条件：温度较低）
②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O（条件：温度较高）
③2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
回答下列问题：
（1）该生产工艺应在 （填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl2的化学方程式 ；
（3）K2 FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是 ；
（4）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61．6 g KOH固体（该溶液的密度为1．47 g/mL），它的物质的量浓度为 ；
（5）在“反应液I”中加KOH固体的目的是 ：
A．与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供反应物 D．使副产物KClO3转化为 KClO
（6）从“反应液II”中分离出K2FeO4后，会有副产品 （写化学式）。
（7）该工艺每得到1.98 kg K2FeO4，理论上消耗Cl2的物质的量为 mol。
3．二氧化氯（ClO2）可用于自来水消毒。以粗盐为原料生产ClO2的工艺主要包括：①粗盐精制；②电解微酸性NaCl溶液；③ClO2的制取。工艺流程如下图：

（1）粗食盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO等杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的试剂X，X是 (填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO，其原因是 。（已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 ；Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9）
（2）上述过程中，将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠与盐酸反应生成ClO2。电解时生成的气体B是 ；反应Ⅲ的化学方程式为 。
（3）ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了以下实验：
步骤1：准确量取ClO2溶液10.00 mL，稀释成100 mL试样。
步骤2：量取V1mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，摇匀，在暗处静置30分钟。(已知：ClO2＋I－＋H+—I2＋Cl－＋H2O 未配平)
步骤3：以淀粉溶液作指示剂，用c mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2 mL。（已知：I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－）
① 准确量取10.00 mL ClO2 。
② 滴定过程中，至少须平行测定两次的原因是 。
③ 根据上述步骤可计算出原ClO2溶液的物质的量浓度为 mol·L－1（用含字母的代数式表示）。
4．铬是一种银白色的金属，化学性质稳定，用途广泛。 工业上以铬铁矿[主要成分是 Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬及获得强氧化性 Na2Cr2O7，其工艺流程如下图所示：

(1)Na2Cr2O7 中铬元素的化合价为 ，已知 Cr(OH)3 为两性氢氧化物，写出其电离方程式 。
(2)写出利用铝热反应制取铬的化学方程式: ，试剂 c 通常还可以是 (至少写两种) 。
(3)酸化过程中，不选用盐酸的原因是 。
(4)固体 a 的主要成分是 Na2SO4·10H2O，根据图分析，操作a为 、 、过滤。
5．将废旧锌锰电池处理得到含锰混合物，既能减少它对环境的污染，又能实现废电池的资源化利用。
Ⅰ. 回收二氯化锰：将废旧锌锰电池处理，得到含锰混合物，向该混合物加入浓盐酸并加热。（1）写出MnO（OH）与浓盐酸反应的化学方程式：____ _____。
Ⅱ. 锰回收新方法：向含锰混合物加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止，其主要反应为：
2MnOOH + MnO2 + 2H2C2O4 + 3H2SO4 == 3MnSO4 + 4CO2↑ + 6H2O
（2）与使用浓盐酸回收锰相比，新方法的优点是______ ___（答1点即可）。
（3）欲以MnSO4溶液为原料制备MnCO3，选用的加料方式________ ___（填字母），原因是__________ _。
已知：Ksp（MnCO3）=2.3×10﹣11、Ksp[Mn（OH）2]=2.1×10﹣13
a. 将MnSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b. 将MnSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c. 将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有MnSO4溶液的反应容器中
d. 以上三种方式都无法得到MnCO3．
Ⅲ. 现以含锰混合物为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如图l所示：

请回答下列问题：
（4）MnxZn1﹣xFe2O4中铁元素化合价为+3，则锰元素的化合价为___________。
（5）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是_________（填“氧化剂”或“还原剂”）。
（6）酸浸时，MnO2与H2SO4、H2O2反应的离子方程式为__________________。
（7）除汞是以氮气为载气吹入滤液中，带出汞蒸气经KMnO4溶液进行吸收而实现的。在恒温下不同pH时，KMnO4溶液对Hg的单位时间去除率及主要产物如图2所示：
①写出pH=10时KMnO4溶液吸收汞蒸气的离子方程式________________。
②在强酸性环境中汞的单位时间去除率高，其原因除氢离子浓度增大使KMnO4溶液的氧化性增强外，还可能是__________________。
6．2Zn(OH)2•ZnCO3是制备活性ZnO的中间体，以锌焙砂（主要成分为ZnO，含少量Cu2+、Mn2+等离子）为原料制备2Zn(OH)2•ZnCO3的工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）当(NH4)2SO4，NH3·H2O的混合溶液中存在c(NH4+)＝2c(SO42 - )时，溶液呈 （填“酸”、“碱”或“中”）性。
（2）“浸取”时为了提高锌的浸出率，可采取的措施是 （任写一种）。
（3）“浸取”时加入的NH3·H2O过量，生成MnO2的离子方程式为 。
（4）适量S2-能将Cu2+等离子转化为硫化物沉淀而除去，若选择ZnS进行除杂，是否可行？用计算说明原因： 。
[已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10-24，Ksp(CuS)＝1.3×10-36]
（5）“沉锌”的离子方程式为 。
（6）“过滤3”所得滤液可循环使用，其主要成分的化学式是 。
7．锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途。已知：Sn的熔点为231 ℃；Sn2+易水解、易被氧化；SnCl4极易水解、熔点为－33 ℃、沸点为114 ℃。请按要求回答下列相关问题：
(1)用于镀锡工业的硫酸亚锡(SnSO4)的制备路线如下：

①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用：__________________及调节溶液pH。
②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、________________________。
③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式：__________________________。
④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是：_____________________，证明已洗净。
⑤步骤Ⅴ操作依次为____________、____________、过滤、洗涤、低温干燥。
(2)某化学兴趣小组对用于微电子器件生产的锡粉进行了纯度测定：①取1.19 g试样溶于稀硫酸中(杂质不参与反应)，使Sn完全转化为Sn2+；②加入过量的Fe2(SO4)3；③用0.1 000 mol/L K2Cr2O7溶液滴定(产物中Cr呈＋3价)，消耗20.00 mL。
①写出步骤②加入Fe2(SO4)3发生反应的离子方程式：____________________；
②此锡粉样品中锡的质量分数为：__________________。
8．硼酸(H3BO3)大量应用于玻璃制造业，以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3, Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：ⅰ.Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3．2、5.2、9.7和12.4。
ⅱ．H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40．2g。
(1)为了提高硼镁矿粉的浸出率，可采取的措施有 (至少答两条)
(2)“浸出液”显酸性，含H3BO3和Mg2+和SO42-，还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO, H2O2的作用是 (用离子方程式表示)，MgO除去的杂质离子是 。
(3)已知H3BO3与过量的NaOH反应生成Na[B(OH)4],试写出H3BO3在溶液中的电离方程式 。
(4)“浸取”后，采用“热过滤”的目的是 ，母液中的主要溶质有 。
(5)“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________
(6)测定所得产品的纯度：取ag 硼酸，小心加热使其分解脱去水分(杂质受热不分解)，得残留固体bg,则产品的纯度为 。

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高三化学专题—化工流程练习题
参考答案
1．（1）①②③⑤；（2）Fe（OH）3；（3）Zn（或锌）；（4）①取最后一次洗涤液少许于试管，滴加几滴BaCl2溶液，若出现浑浊则未洗净，反之则已洗净；②Na2SO4+CH4==Na2S+2H2O+CO2；③蒸发浓缩，降温结晶，过滤；
（5）65×（cV﹣b﹣d）g。
2．（1）温度较低（2）2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
（3）K2FeO4具有强氧化性，可杀菌消毒；还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）3胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀。（4）10mol/L（5）AC（6）KNO3；KCl；（7）15
3．⑴BaCl2 BaSO4 和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量的CO离子时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)
⑵H2 2NaClO3＋4HCl==2ClO2＋2NaCl＋2H2O+Cl2↑
⑶酸式滴定管 减少实验误差 CV2/2V1
4． (1)+6、H＋+CrO2-+H2O⇌Cr(OH)3⇌Cr3++3OH－
(2)2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr、CO、C、H2(任写两种都可)
(3)盐酸中的Cl－会被氧化，产生Cl2
(4)蒸发浓缩、降温结晶
5．（1）2MnO（OH）+6HCl2MnCl2+Cl2↑+4H2O
（2）反应过程无有毒有害物质生成，不造成二次污染；废物资源化等
（3）c（1分）避免生成Mn（OH）2 （4）+2 （5）还原剂
（6）MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O
（7）①3Hg+2MnO4-+4H2O=3Hg2++2MnO2+8OH-②Mn2+作了催化剂
6、【答案】（1）中；（2）搅拌、适当加热
（3）Mn2+＋H2O2＋2NH3·H2O＝MnO2↓＋2NH4+＋2H2O
（4）可行；ZnS＋Cu2+＝CuS＋Zn2+；K＝＝1.2×1012＞＞1×105
（5）3Zn2+＋6HCO3—＝2Zn（OH）2•ZnCO3↓＋5CO2↑＋H2O（6）（NH4）2SO4
7．(1)①防止Sn2+被氧化为Sn4+②漏斗、玻璃棒；
③Sn2+＋2HCO3－===SnO↓＋2CO2↑＋H2O；
④取最后一次洗涤后滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀；⑤蒸发浓缩、冷却结晶；
(2)①2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+；②60%。
8、 (1)加热、搅拌、将矿石粉碎或适当提高硫酸的浓度等；
(2)H2O2+2 Fe2++2H+=2 Fe3++2H2O；Fe3+和Al3+
(3)H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+
(4)防止硼酸从溶液中析出，影响产量；H3BO3 MgSO4
(5)加压升温结晶； (6)×100%；