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1、.化学工艺流程题专项练习一试题1.绿矾(FeSO47H2O)的一种综合利用工艺如下:绿矾NH4HCO3FeCO3固体母液焙烧煤粉还原铁粉(NH4)2SO4粗产品除杂转化分离(1)绿矾与NH4HCO3在溶液中按物质的量之比1:2反应,有CO2生成,反应的离子方程式为_。(2)隔绝空气进行“焙烧”,铁元素的转化途径是FeCO3 FeO Fe分解 还原,实际作还原剂的是CO。写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式_。(3)“除杂”步骤为:向母液中通入含臭氧的空气、调节pH、过滤,除去的杂质离子是_。(4)母液“除杂”后,欲得到(NH4)2SO4粗产品,操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、_。浓缩时
2、若温度过高,产品中将混有NH4HSO4,运用化学平衡移动原理解释其原因_。(5)绿矾的另一种综合利用方法是:绿矾脱水后在有氧条件下焙烧,FeSO4转化为Fe2O3和硫的氧化物。分析下表实验数据,为了提高SO3的含量,可采取的措施是_。空气通入量/Ls1温度/SO2含量/SO3含量/0.0285045.454.60.0685030.569.50.1085011.188.90.1081011.188.90.1089011.288.82.某炼铁废渣中含有大量CuS及少量的铁和铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O废渣粉碎NaCl高温空气酸浸调pH升高至34滤渣过滤CuCl22H2O废
3、气4mol/L盐酸试剂A滤液B的流程如下:请回答下列问题:高温(1)废渣中的铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,其正极反应式为。(2)高温煅烧时CuS发生的反应为:CuS +NaCl +O2CuCl2 +Na2SO4,配平该反应方程式。(3)调pH后铁元素生成滤渣的离子方程式为。(4)试剂A最好选用下列三种物质中的(填序号):a.NaClO b.Cl2 c.浓硫酸理由是。(5)分析右图溶解度曲线回答:为了获得CuCl22H2O晶体,对滤液B进行的操作是:蒸发浓缩、_、滤液冷却结晶、过滤得到产品。“冷却结晶”过程中,析出CuCl22H2O晶体的合适温度或温度范围是。3.硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产
4、业中间产物, 主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m流程图:废铁皮硫铁矿烧渣酸溶200300水浸操作I反应I操作IIFeSO47H2O稀H2SO4Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m稀H2SO4/H2O2水解滤渣操作III滤液滤渣(1)实验室实现“操作I”所用的玻璃仪器有、玻璃棒和烧杯等。 “操作III” 系列操作名称依次为:、过滤和洗涤。(2)“酸溶”过程中Fe3O4溶解的化学反应方程式:。(3)硫铁矿烧渣在“酸溶”前要粉碎的主要目的是。(4)实验室检验“反应I”已经完全的试剂是,现象是。(5)
5、加入适量H2O2的目的是氧化Fe2+,写出H2O2氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式。4.铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。一种以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下:(1)酸浸时,二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为_。(2)活性铁粉除汞时,铁粉的作用是_(填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”)。(3)除汞是以氮气为载气吹入滤液带出汞蒸汽经KMnO4溶液进行吸收而实现的。右下图是KMnO4溶液处于不同pH值时对应的Hg去除率变化图,图中物质为Hg与MnO4在该pH范围内的主要产物。请根据该图给出pH值对汞去除率影响的 变化规律:_。试猜想在强酸性环境下汞的去除率高的 原因:_ _
6、。(4)当x=0.2时,所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强,试用氧化物形式表示该铁氧体组成_。(5)经测定滤液成分后同时加入一定量的MnSO4和铁粉的目的是_。5.已知工业上合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H0。在一体积为2L的密闭容积中,加入0.20mol的N2和0.60mol的H2,反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示,请回答下列问题:(1) 写出该反应平衡常数的表达式K=_(2)反应进行到4分钟到达平衡。请计算从 反应开始到刚刚平衡,平均反应速率v(NH3) 为;(3)5分钟时,保持其它条件不变,把容器的体积缩小一半,平衡移动(填“向逆反应方向”
7、、“向正反应方向”或“不”)原因是:。化学平衡常数将(填“增大”、“减少”或“不变”)。 (4)在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后,若在第8分钟时达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 molL1 ),请在图中画出第5分钟后NH3浓度的变化曲线。(5)N2和H2的反应还有其它应用。如:有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,分别以N2、H2为电极反应物,以HClNH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极电极反应式。6.高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下:查资料得知K2FeO4的一些性质:在碱性环境中稳定
8、,在中性和酸性条件下不稳定溶解度很大,难溶于无水乙醇等有机溶剂具有强氧化性,能氧化有机烃、苯胺和80%以下乙醇溶液回答下列问题:(1)写出“氧化I”中,生成Fe3+的离子反应方程式。(2)氧化中,试剂A为 (填“H2O2”或“HNO3”或“NaClO”);过滤操作中,得到的滤渣B中除NaCl还有(3)操作I中包括冷却结晶、过滤、洗涤干燥几个步骤。洗涤干燥的目的是脱碱脱水,进行该操作时最好用洗涤。 (4)净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的Fe(OH)3,请补充并配平该反应方程式K2FeO4 + H2O =Fe(OH)3+KOH+(5)将一定量的K2FeO4投入一定浓度的FeCl3溶液中,测得
9、剩余K2FeO4浓度如下图所示,推测产生曲线I和曲线II差异的原因是高铁酸钾剩余浓度 mgL-1时间/tFeCl3浓度1.5 mgL-10 mgL-1III7.硫酸工业中废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案,进行硫酸渣中金属元素的提取实验。已知:阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3452124一水合氨电离常数Kb=1.8105,其饱和溶液中c(OH)约为110-3molL-1。请回答:(1)写出A与氢氟酸反应的化学方程式: 。(2)上述流程中两次使用试剂X,推测试剂X是 (填以下字母
10、编号)A水B氧化铝 C氨水 D氢氧化钠 (3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13,如果pH过小,可能导致的后果 是。(任写2点)(4)写出的反应离子方程式:。(5)证明H溶液的主要阴离子(Cl、OH除外)的方法是。8.镍电池电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究,设计实验流程如下:已知:NiCl2易溶于水,Fe3不能氧化Ni2。已知实验温度时的溶解度:NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的pH如下表所示:M(OH)nKsp开始沉淀时p
11、H沉淀完全时的pHAl(OH)31.910233.44.2Fe(OH)33.810382.52.9Ni(OH)21.610147.69.8回答下列问题:(1) 用NiO调节溶液的pH,依次析出沉淀和沉淀(填化学式)。(2) 写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式:。(3) 写出电解滤液的阴极电极反应式:。检验电解滤液时阳极产生的气体的方法是:。(4) 写出“氧化”反应的离子方程式:。(5) 如何检验Ni(OH)3是否洗涤干净.。9.工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3 ),具体生产流程如下:试回答下列问题:(1)滤液X中含有的
12、金属阳离子是(填离子符号)。(2)步骤中可选用试剂调节溶液的pH(填字母)。 A稀硝酸 B氨水 C氢氧化钠溶液 D高锰酸钾溶液(3)步骤中,FeCO3 达到沉淀溶解平衡时,室温下测得溶液的pH为8,c(Fe2+ )为1.0105molL1 。试判断所得FeCO3中是否混有Fe(OH)2(填“是”或“否”),请通过简单计算说明理由 (已知:KspFe(OH)2=4.91017)。(4)步骤的反应温度一般需控制在35以下,其目的是。(5)在空气中煅烧FeCO3 生成产品氧化铁的化学方程式为。二答案1.(1)Fe22HCO3FeCO3CO2H2O(2)FeCO3FeOCO2 CO2C2CO FeOC
13、O FeCO2(3)Fe2(4)过滤 NH4+H2O NH3H2OH+,温度过高NH3挥发使平衡向右移动,溶液酸性增强生成NH4HSO4。(5)增大空气通入量2.(1)2H2O+O2+4e=4OH (2)1 2 2 1 1(3)Fe3+3OH= Fe(OH)3(4)a(2分)NaClO能将Fe2氧化为Fe3,且NaClO溶液显碱性,能增大溶液pH(5)趁热过滤 35403.(1)漏斗 蒸发浓缩 冷却结晶(2)Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O(3)增大烧渣与硫酸的接触面积,加快烧渣的溶解速率(4)KSCN溶液 溶液不呈血红色(5)2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O4.(16分)(1)MnO2+H2O2+H2SO4 = MnSO4 +O2+2H2O(2)还原剂(3)随pH值的升高汞的去除率先降低后增加Mn2+具有催化作用(4)MnO4ZnO5Fe2O3(5)调节滤液离子的成分,符合水热后获得锰锌铁氧化体组成5.(1)(2)(3)向正反应方向; 原因是:若只把容器的体积缩小一半,各种物质的浓度都加倍,浓度熵QK,