工藝流程圖題目.doc
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. 一、鋇銦錫 1．（北京二中2016）（12分）某廠以重晶石（有效成分是BaSO4）為主要原料制取Ba(OH)28H2O晶體的示意圖如下： 已知：i．BaSO4(s)＋2C(s)＝2CO2(g)＋BaS(s) ΔH1＝+226.2 kJ/mol C(s)＋CO2(g)＝2CO(g) ΔH2＝+172.5kJ/mol ii．某些物質(zhì)的溶解度（g/100g）簡表 10℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃ Ba(OH)28H2O 2.48 3.89 8.22 20.9 101 NaOH 98.0 109 129 174 314 NaCl 35.8 35.9 36.4 37.1 38.0 BaCl2 33.5 35.8 40.8 46.2 52.5 回答下列問題： （1）炭與重晶石直接反應的熱化學方程式是：BaSO4(s)＋4C(s)＝BaS(s)＋4CO(g) ΔH=____kJ/mol。 （2）由BaCl2溶液可通過不同途徑得到Ba(OH)28H2O。 途徑1： ① 得到固體1的離子方程式是______。 ② 固體2與水反應的化學方程式是______。 途徑2： 途徑2中的“操作”是加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾。依據(jù)上述溶解度簡表分析，過濾時的最佳溫度是 ； （3）若向濾液1中加入CuO粉末，可直接得到含Ba(OH)28H2O晶體和CuS的濁液，反應化學方程式是______。將該濁液加熱到80℃左右濃縮，趁熱過濾，冷卻濾液至室溫，再過濾，即可得到Ba(OH)28H2O晶體。上述操作 中趁熱過濾的原因是______。 2．（2018東城期末）（10分）從廢舊液晶顯示器的主材 ITO（主要成分是含銦、錫的氧化物）回收銦和錫，流程示意圖如下。 資料： 物質(zhì) 銦（In） 錫（Sn） 周期表位置 第五周期、第IIIA族 第五周期、第IVA族 顏色、狀態(tài) 銀白色固體 銀白色固體 與冷酸作用 緩慢反應 緩慢反應 與強堿溶液 不反應 反應 （1）為了加快步驟①的反應速率，可以采取的措施有______（至少答兩點）。 （2）步驟①中銦的氧化物轉(zhuǎn)化成In3+的離子方程式是______。 （3）步驟②中加入過量銦能夠除去溶液中的Sn2+，根據(jù)所給資料分析其原因是______。 （4）步驟④和⑤中NaOH溶液的作用是______。 （5）下圖是模擬精煉銦的裝置圖，請在方框中填寫相應的物質(zhì)。 1、（1）+571.2； （2）CO32-+Ba2+=BaCO3↓；BaO+9H2O=Ba（OH）2?8H2O；20℃或常溫；20℃時4種物質(zhì)中Ba（OH）2?8H2O溶解度最小； （3）BaS+CuO+9H2O=Ba（OH）2?8H2O+CuS；減少過濾過程中Ba（OH）2?8H2O的損失． 2.（2018東城期末）（10分） （1）增大鹽酸濃度、加熱、將廢料粉碎 （2）In2O3+6H+==2In3++3H2O （3）同周期主族元素從左向右原子半徑減小，金屬性減弱（還原性減弱） （4）除去a、b兩種濾渣中的錫和鋅 （5） 二、鉻 1.(人大附2015)（10分） 某廠廢水中含5.0010-3molL-1的Cr2O72-，其毒性較大。某研究性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4（Fe的化合價依次為+3、+2），設計了如下實驗流程 （1）第①步反應的離子方程式是________________。 （2）第②步中用PH試紙測定溶液PH的操作是：________________。 （3）第②步過濾得到的濾渣中主要成分除Cr(OH)3外，還有________________。 （4）欲使1L該廢水中的Cr2O72-完全轉(zhuǎn)化為Cr0.5Fe1.5FeO4。理論上需要加入________________g FeSO47H2O。 2．（2017東城期末）（12分）利用熔融堿焙燒工藝可從鋁熱法生產(chǎn)金屬鉻所得鉻渣（Al、Al2O3、Cr2O3等）中浸出鉻和鋁，實現(xiàn)鉻和鋁的再生利用。其工作流程如下： （1）鋁熱法冶煉金屬鉻，是利用了金屬鋁的 （填“氧化性”或“還原性”）。 （2）溶液1中的陰離子有CrO42－、 。 （3）過程Ⅰ，在Cr2O3參與的反應中，若生成0.4mol CrO42-，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是 。 （4）通入CO2調(diào)節(jié)溶液pH實現(xiàn)物質(zhì)的分離。 ①濾渣A煅燒得到Al2O3，再用電解法冶煉Al。冶煉Al的化學方程式是 。 ②濾渣B受熱分解所得物質(zhì)可以循環(huán)利用，B是 。 ③已知：2CrO42－＋2H+Cr2O72－＋H2O K＝4.01014 濾液3中Cr2O72－的濃度是0.04 mol/L，則CrO42－的濃度是 mol/L。 （5）過程Ⅱ的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重結(jié)晶可制得純凈的K2Cr2O7。 不同溫度下化合物的溶解度(g/100gH2O) 化合物名稱 0C 20C 40C 60C 80C NaCl 35.7 36.0 36.6 37.3 38.4 KCl 28.0 34.2 40.1 45.8 51.3 K2SO4 7.4 11.1 14.8 18.2 21.4 K2Cr2O7 4.7 12.3 26.3 45.6 73.0 Na2Cr2O7 163 183 215 269 376 結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，過程Ⅱ得到K2Cr2O7粗品的操作是： ， 過濾得到K2Cr2O7粗品。 1、（1）Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O （2）將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，再與標準比色卡對照。 （3）Fe(OH)3、Fe(OH)2 （4）13.9 2.（2017東城期末）（12分） （1）還原性（2）AlO2-、OH－（3）0.3 mol （4）①2Al2O3(熔融)3O2↑+4Al②NaHCO3③0.01 （5）向濾液③中加入稀鹽酸和KCl固體后，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶 三、鈦 1、（2017西城重點中學）工業(yè)上，以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(TeTiO3),其中一部分鐵鹽酸在風化過程中會轉(zhuǎn)化為+3價。 已知：TiOSO4遇水會分解 （1）步驟②中，用鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的反應的離子方程式為______________。 （2）步驟③中，實現(xiàn)混合物的分離是利用物質(zhì)的______（填字母序號） a.熔沸點差異 b．溶解性差異 c．氧化性、還原性差異 （3）步驟②、③、④中，均需用到的操作是_________（填操作名稱） （4）請結(jié)合化學用語用化學平衡理論解釋步驟④中將TiO2+轉(zhuǎn)化為H2TiO3的原理：_______。 （5）可以利用生產(chǎn)過程中的廢液與軟錳礦（主要成分為MnO2反應生產(chǎn)硫酸錳（MnSO4，易溶于水），該反應的離子方程式為_________________。 （6）研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鐵網(wǎng)作陰極、熔觸CaF2-CaO作電解質(zhì)，利用下圖所示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑，還原二氧化鈦制備金屬鈦。 ① 寫出陽極所發(fā)生反應的電極反應式：______________。 ② 在制備金屬鈦前后，CaO的總量不變，其原因是（請結(jié)合化學用語解釋）______________。 2．（12分）鈦鐵礦主要成分為FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來制備，工藝流程如下： （1）鈦鐵礦在預處理時需要進行粉碎，其原因是___________________。 （2）過程①中反應的離子方程式是： FeTiO3 + 4H++ 4Cl－== Fe2+ + TiOCl42－+ 2H2O、_______。 （3）過程①中，鐵的浸出率結(jié)果如圖1所示。由圖可知，當鐵的浸出率為80%時，所采用的實驗條件是___________________。 （4）過程②中固體TiO2與雙氧水、氨水反應轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時，Ti元素的浸出率與反應溫度的關系如圖2所示，反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是___________。 （5）在濾液B轉(zhuǎn)化為FePO4沉淀過程中發(fā)生以下反應，請配平： （6）過程③中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式是_________________________。 3.（13分）用釩鈦磁鐵礦為原料冶煉鐵，產(chǎn)生一種固體廢料，主要成分如下表。 通過下列工藝流程可以實現(xiàn)元素Ti、Al、Si的回收利用，并得到納米二氧化鈦和分子篩。 請回答下列問題： (1)步驟①②③中進行分離操作的名稱是 ， (2)下列固體廢料的成分中，不屬于堿性氧化物的是 （填字母序號）。 a. TiO2 b.MgO c.SiO2 d.CaO (3)熔融溫度和鈦的提取率關系如下圖，適宜溫度為500℃，理由是 。 (4)濾液①中溶質(zhì)的成分是 。 (5)步驟②中發(fā)生反應的離子方程式是 。 (6)將步驟③中制取分子篩的化學方程式補充完整： 根據(jù)成分表中數(shù)據(jù)，計算10 kg固體廢料，理論上應再加入Na2 Si03物質(zhì)的量的計算式是n( Na2SiO3)= mol（摩爾質(zhì)量/g/mol ：SiO2 60 Al2O3 102）。 1、（2017西城重點中學）（15分） （1）2Fe3++Fe=3Fe2+；（2）b （3）過濾 （4）溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，當加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H2TiO3。（3分） （說明：寫出離子方程式或化學方程式得l分，從稀釋和升溫角度正確分析平衡移動各得l 分。） （5）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O （6）① 2O2－-4e-=O2↑（同時寫出C+O2=CO2不扣分）或C+2O2--4e-=CO2↑ ② 制備TiO2時，在電解槽發(fā)生如下反應： 2CaO2Ca+ O2↑， 2Ca+TiO2Ti+2CaO 由此可見，CaO的量不變。（兩個方程式各1分，不寫“一定條件”不扣分） 或：制備TiO2時，在電解槽發(fā)生如下反應： 陰極：2Ca2++4e-=2Ca，陽極：2O2－-4e-=O2↑，2Ca+TiO2Ti+2CaO 由此可見，CaO的量不變。（電極反應式和化學方程式各1分，不寫“一定條件”不扣分）。 2.（12分） （1）增大反應物接觸面積，加快反應速率。 （2）MgO+2H+====Mg2++H2O （3）100℃ 3小時 （4）溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導致Ti元素浸出率下降 高溫 （5）2 Fe2++ H2O2+ 2H3PO4 == 2FePO4 + 4H++ 2H2O （6）2 FePO4+ Li2CO3+ H2C2O4==== 2LiFePO4+ 3CO2↑+ H2O 3、 四、碳和硅 1.（2016北大附中）（16分）石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%) 和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設計的提純和綜合應用工藝如下： （注：SiCl4的沸點是57.6C，金屬氯化物的沸點均高于150C） （1）Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖是 。 （2）下列說法正確的是 。 a.酸性：H2CO3>H2SiO3 b.原子半徑：O
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