广东省2015年高考化学 12压轴题三 化学工艺流程题综合测试.doc

压轴题三　化工流程题 ‎32. 银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：‎ ‎ （注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为‎450℃‎和‎80℃‎）‎ ‎（1）电解精炼银时，阴极反应式为 ；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为 。‎ ‎（2）固体混合物B的组成为 ；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为 。‎ ‎(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式： CuO + Al2O3 CuAlO2 + ↑‎ ‎⑶根据化合价来配平：反应前Cu为+2价，反应后为+1,化合价降低，Al没有变化，所以另外的升高，只能是生成氧气。‎ ‎（4）若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上‎5.0kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2，至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。‎ ‎ (5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。‎ ‎2014‎ ‎32.（16分）石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下：‎ ‎（注：SiCl4的沸点为‎57.6℃‎，金属氯化物的沸点均高于‎150℃‎）‎ ‎（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是_________________。‎ ‎（2）高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体I中的碳氧化物主要为_______________，由气体II中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为______________。‎ ‎（3）步骤①为：搅拌、________、所得溶液IV中的阴离子有_______________。‎ ‎（4）由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为___________________，‎100kg初级石墨最多可获得V的质量为___________kg。‎ ‎（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图19防腐示意图，并作相应标注。‎ 高考策略 ‎ ‎ 工业流程题目在流程上一般分为3个过程：‎ ‎ 解题思路 明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点 ‎ 在解这类题目时：‎ 首先，要粗读试题，先不看流程图，了解除流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，通过对比分析工业流程示意图中的第一种物质（原材料）与最后一种物质（产品），弄懂题目的目的。‎ 其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。‎ 第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性 在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。‎ 分析流程图需要掌握的技巧是：‎ ① 浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；‎ ② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用；‎ ③ 解析流程图并思考：‎ 从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？‎ ‎  无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。‎ 试题汇编 化学工业流程 1． ‎（2014广州调研）锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：‎ 碳酸锰矿粉 H2SO4‎ 溶浸 滤渣1‎ Mn 滤渣2‎ ‎(NH4)2S 电解 除杂 滤液 除杂 滤液 氨水 MnO2‎ Ⅰ℃‎ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 电解废水 已知‎25℃‎，部分物质的溶度积常数如下：‎ 物质 Mn(OH)2‎ Co(OH)2‎ Ni(OH)2‎ MnS CoS NiS Ksp ‎2.1×10-13‎ ‎3.0×10-16‎ ‎5.0×10-16‎ ‎1.0×10-11‎ ‎5.0×10-22‎ ‎1.0×10-22‎ ‎ ‎ ‎ （1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是 。‎ ‎ （2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是 ，加氨水调节溶液的pH为5.0-6.0，以除去Fe3+。‎ ‎ （3）步骤Ⅲ中，滤渣2的主要成分是 。‎ ‎ （4）步骤Ⅳ中，在 （填“阴”或“阳”）极析出Mn，电极反应方程式为 。‎ ‎ （5）电解后的废水中还含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降。进行二级沉降的目的是 。‎ ‎2．（2014广州一模）某地煤矸石经预处理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：‎ （1） ‎“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为 ‎__________________________________、______________________________________‎ ‎（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________、___________。（写出两个）‎ ‎（3）物质X的化学式为___________。‎ ‎“碱溶”时反应的离子方程式为____________________________________。‎ ‎（4）已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al(OH) 3，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续操作过程是_________________________________________________________。‎ ‎（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl3·6H2O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_______________________________________________________________。‎ ‎3．（2014广州二模）‎ 碲（Te）为ⅥA族元素，是当今高新技术新材料的主要成分之一。工业上可从电解精炼铜的阳极泥中提取碲。‎ ‎（1）粗铜中含有Cu和少量Zn、Ag、Au、TeO2及其他化合物，电解精炼后，阳极泥中主要含有TeO2、少量金属单质及其他化合物。电解精炼粗铜时，阳极电极反应式为____________。‎ ‎（2）TeO2是两性氧化物，微溶于水，可溶于强酸或强碱。从上述阳极泥中提取碲的一种工艺流程如下：‎ ‎①“碱浸”时TeO2发生反应的化学方程式为_______________________________________。‎ ‎②“沉碲”时控制溶液的pH为4.5-5.0，生成TeO2沉淀。如果H2SO4过量，溶液酸度过大，将导致碲的沉淀不完全，原因是____________________________________；防止局部酸度过大的操作方法是_______________________________________________________________。‎ ‎③“酸溶”后，将SO2通入TeCl4溶液中进行“还原”得到碲，该反应的化学方程式是 ‎______________________________________________________。‎ ‎4．（2014深圳一模）从化工厂铬渣中提取硫酸钠的工艺如下：‎ 铬渣 浸取 调pH约3.6并微热 过滤 操作B 产品 水 稀NaOH 滤液 滤渣A 母液 酸化、还原 调pH为5‎ ‎……‎ 过滤 酸C+Na2SO3溶液 NaOH溶液 滤渣D ‎120‎ ‎100‎ ‎80‎ ‎60‎ ‎40‎ ‎20‎ ‎20 40 60 T/℃‎ ‎0‎ S/g 已知：①铬渣含有Na2SO4及少量Cr2O72-、Fe3+；②Fe3+、Cr3+完全沉淀（c ≤1.0×10-5 mol·L-1）时pH分别为3.6和5。‎ ‎（1）“微热”除能加快反应速率外，同时还可以 ，滤渣A为 （填化学式）。‎ ‎（2）根据溶解度（S）∽温度（T）曲线，操作B的最佳方法为 （填字母序号）‎ A．蒸发浓缩，趁热过滤 ‎ 电源 NaOH 浓溶液 Na+交换膜 NaOH 稀溶液 Na2CrO4‎ 溶液 Na2Cr2O7‎ 溶液 B．蒸发浓缩，降温结晶，过滤 ‎（3）酸化后Cr2O72－可被SO32-还原成Cr3+，离子方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；酸C为 ，Cr(OH)3的溶度积常数Ksp[Cr(OH)3]＝ 。‎ ‎（4）根据2CrO42－＋2H+ Cr2O72－＋H2O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的 极，其电极反应式为 　　　　　　　　　　　。‎ ‎5．（2014深圳二模）阳极泥 焙烧后 阳极泥 硫酸 过滤 空气 焙烧 酸浸渣 操作Ⅱ 碳酸钠 溶夜 硝酸 过滤 碱浸渣 过滤 硫酸 硝酸铅 溶液 滤液2‎ 硫酸铅 Au 溶金 脱铅渣 废渣 含AuCl4-‎ 溶液 SO2‎ 硫酸铜 溶液 操作Ⅰ 滤液1‎ 硫酸铜晶体 粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下：‎ （1） 用CuSO4做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有：‎ ‎ 和Cu-2e-= Cu2+。‎ ‎（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是 ，焙烧后的阳极泥中除含金、PbSO4外，还有 （填化学式）。‎ ‎（3）操作I的主要步骤为 ，操作Ⅱ的名称是 ‎ ‎（4）写出用SO2还原AuCl4-的离子方程式 ‎ ‎（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液1并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法 ‎ ‎（6）已知298K时，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13，Ksp(PbSO4)= 1.82×10-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用 ‎ ‎6．（2014湛江一模）‎ 铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，下图所示是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的工艺流程。‎ 已知1：物质的溶解度（g/‎100g水） 已知2：‎ 物质 ‎0℃‎ ‎40℃‎ ‎80℃‎ KCl ‎28.0‎ ‎40.1‎ ‎51.3‎ NaCl ‎35.7‎ ‎36.4‎ ‎38.0‎ K2Cr2O7‎ ‎4.7‎ ‎26.3‎ ‎73.0‎ Na2Cr2O7‎ ‎163.0‎ ‎215.0‎ ‎376.0‎ ‎①焙烧时有Na2CrO4、 Fe2O3 、NaAlO2 等生成。‎ ‎②Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ ； ‎ Cr2O72-具有很强的氧化性 回答问题：‎ ‎（1）“浸出”步骤中，为了提高浸出率，可采取的措施有 （要求写一条）。‎ ‎（2）固体b中主要含有 （填写化学式）。‎ ‎（3）要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用 （填写仪器或用品名称）。‎ ‎（4）酸化步骤用醋酸调节溶液的pH﹤5，其目的是 ；‎ 不用盐酸调节溶液pH的原因是 。‎ ‎（5）操作III发生反应的化学方程式是 ，‎ 要得到K2Cr2O7 晶体的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、 、 和干燥。‎ ‎7．（2014湛江二模）工业上可用软锰矿（主要成分是MnO2）和黄铁矿（主要成分是FeS2）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO3）。其工业流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一条） 。‎ ‎（2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，其作用是 ‎ ‎ ‎（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)=0.01 mol•L-1，‎ 滤液中残留的c(Ca2+)= 〔已知：Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕，‎ ‎（4）沉锰工序中，298K、c(Mn2+)为1.05 mol•L-1时，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是 ‎ ‎ ‎ ‎（5）沉锰工序中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程式是___________ 。‎ ‎（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是 。‎ 副产品A的化学式是 。‎ 参考答案 ‎2013‎ ‎32. ⑴Ag++e—= Ag 2NO+O2=2NO2‎ ‎⑵未煮沸之前是Cu(OH)2和Al(OH)3，根据Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为‎450℃‎和‎80℃‎可知B为Al(OH)3和CuO. Al(OH)3+OH—=AlO—+2H2O ‎（3）4CuO + 2Al2O3 4CuAlO2 + O2 ↑‎ ‎⑷ 由铜元素守恒得（5000x63.5%）mol/64=50.0mol。则CuAlO2为50.0mol，由Al元素守恒，得Al2(SO4)3为25.0mol，所以需要体积为‎25.0L⑸蒸发浓缩、冷却结晶 ‎2014‎ ‎32参考答案：‎ ‎(1) 通入N2作保护气，排尽装置中的氧气，以防在高温下与活性炭和石墨反应。‎ ‎(2) CO ， SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O(3) 静置、过滤。Cl-、AlO2-。‎ ‎(4) AlO2- +CH3COOCH2CH3+2H2O CH3COO- + Al(OH)3↓+CH3CH2OH ，‎‎7.8Kg ‎(5) 外加电流阴极保护法。‎ 解析（2）只能是CO不可能是CO2，因为石墨与CO2高温下也会转化CO ‎（3）固体Ⅲ含AlCl3、FeCl3、MgCl2加过量NaOH溶液有沉淀Mg(OH)2Fe(OH)3和溶液NaAlO2、NaCl。要分离出沉淀的操作是过滤。(4) Al2O3～2Al(OH)3 ‎100Kg×5.1%÷102×156＝‎‎7.8Kg 1． ‎（2014广州调研）‎ ‎（1）MnCO3+H2 SO4 ＝MnSO4+ CO2↑+H2O （3分）(2) MnO2+2Fe2++4H+ ＝Mn2++2Fe3++2H2O ‎ ‎(3) CoS和NiS （3分，错、漏均扣1分）（4）阴 （1分），Mn2++2e- ＝Mn （3分）‎ ‎（5）沉降得到MnS，以进一步去除废水中的Mn2+。 （3分）‎ ‎2．（2014广州一模）‎ ‎（1）Al2O3+6H+===2Al3++3H2O ； Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O （4分，每个2分）‎ ‎（2）盐酸的浓度、反应温度、煤矸石颗粒大小、是否充分搅拌、反应时间（任写两个）‎ ‎ （4分，每个2分）（3）CO2 ； Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O （4分，每个2分）‎ ‎（4）加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH) 3后，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al(OH) 3 （2分）‎ ‎（5）AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq) +3Cl—(aq) +6H2O(l)，通入HCl气体使溶液中c(Cl—)增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体。 （2分）‎ ‎3．（2014广州二模）‎ ‎（1）Zn-2e-=Zn2+ 、Cu-2e-=Cu2+ （共4分）（2）① TeO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O （3分）‎ ‎②TeO2是两性氧化物，H2SO4过量会导致TeO2继续与H2SO4反应导致损失。（3分）‎ 缓慢加入H2SO4，并不断搅拌（3分）③ TeCl4 + 2SO2 + 4H2O=Te + 4HCl + 2H2SO4 （3分）‎ ‎4．（2014深圳一模）（17分）‎ ‎（1）促进Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去；（2分）Fe(OH)3；（2分）（2）A（2分）‎ ‎（3）3SO32-＋Cr2O72-＋8H＋＝2Cr3＋＋3SO42-＋4H2O；（3分，化学式和配平错误0分）‎ H2SO4；（2分）1.0×10－32 mol4·L-4（2分，不带单位扣1分）‎ ‎（4）正极，（2分）4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O（2分）（无“↑”扣分1分）‎ ‎5．（2014深圳二模）（17分）‎ ‎（1）Pb-2e-+SO42-=PbSO4 (2分)（答Pb-2e-=Pb2+得1分)（2）将阳极泥粉碎，逆流焙烧等（2分） CuO （2分）（3）蒸发浓缩，降温结晶，过滤。（或继续）洗涤，干燥（2分） 过滤（2分）（4）2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+ (3分)‎ ‎（5）用滤液2溶解碱浸渣（或并入硝酸中）（2分）（利用滤液2，但循环错误的，扣1分）‎ ‎（6）PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq) （2分，用“=”不扣分）‎ ‎6．（2014湛江一模）（16分）：‎ ‎（1）加热；或研磨；或搅拌；（2分）（2）Al(OH)3（2分）；（3）pH计或精密pH试纸（2分）（4）使CrO42-转化为Cr2O72-（2分） ；Cr2O72-会把盐酸（或氯离子）氧化为氯气（3分）（5）Na2Cr2O7 + 2KCl= K2Cr2O7 ↓+2NaCl（3分，没↓或没配平扣1），过滤、洗涤（2分） ‎ ‎7．（2014湛江二模）（16分） ‎ ‎（1）搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度（答一条，2分）‎ ‎（2）使残余的Fe2+转化为Fe3+（2分）（3）1.46×10-6 mol•L-1 （2分）‎ ‎（4）pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高（2分）‎ ‎（5）Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O（3分）（6）过滤、洗涤、干燥。（3分）(NH4)2SO4‎