PAGE10PAGE122012年虎山中學(xué)化工流程題專項(xiàng)練習(xí)1．聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態(tài)的堿式氯化鋁[Al2（OH）nCl6-n]。本實(shí)驗(yàn)采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價(jià)格廉的高嶺土，化學(xué)組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0．5%～3．0%）以及少量雜質(zhì)和水分。已知氧化鋁有多種不同的結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)也有差異，且一定條件下可相互轉(zhuǎn)化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實(shí)驗(yàn)流程如下：煅燒煅燒浸出攪拌，調(diào)節(jié)溶液pH在4.2～4.5，過濾蒸發(fā)濃縮90～100℃Al2(OH)nCl6-n高嶺土A酸適量CaCO3已知：Fe3＋、Al3＋以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2、5.2。根據(jù)流程圖回答下列問題：（1）“煅燒”的目的是_______________________________________________。（2）“浸出”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________。（3）“浸出”選用的酸為_______。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度約為1.15g/cm3）和_______g蒸餾水，配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、______________。（4）為提高鋁的浸出率，可采取的措施有________________________________________________________________________（要求寫出三條）。（5）“調(diào)節(jié)溶液pH在4．2～4．5”的過程中，除添加必要的試劑，還需借助的實(shí)驗(yàn)用品是_________________；“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90～100℃，控制溫度的實(shí)驗(yàn)方法是_________________。（6）實(shí)驗(yàn)中制備堿式氯化鋁反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________2．廢舊鋰離子電池的正極材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收鈷、鋰，實(shí)驗(yàn)方法如下：（1）在上述溶解過程中，被氧化成，在溶解過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為，氧化劑是__________。（2）在上述除雜過程中，通入空氣的作用是____________________________________。廢渣的主要成分是_________________________。（3）“沉淀鈷”和“沉淀鋰”的離子方程式分別為______________________________、________________________________。（4）本工藝可回收的副產(chǎn)品是_________________________。3．CoCl2·6H2O在飼料、醫(yī)藥工業(yè)上有廣泛的用途。下列是以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質(zhì)）為原料制取CoCl2·6H2O的一種新工藝流程：已知：①鈷與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑②CoCl2·6H2O熔點(diǎn)86℃，易溶于水；常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110~120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無水氯化鈷。③部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3開始沉淀2.77.57.63.8完全沉淀3.29.79.25.2請回答下列問題：⑴加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a，a的范圍是。⑵操作Ⅰ包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，它們是和過濾。⑶制得的CoCl2·6H2O需減壓烘干的原因是。⑷為測定產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量，某同學(xué)將一定量的樣品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，過濾，并將沉淀烘干后稱量其質(zhì)量。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100％，其原因可能是。⑸在實(shí)驗(yàn)室中，為了從上述產(chǎn)品中獲得更純凈的CoCl2·6H2O，方法是。⑹在上述新工藝中，用“鹽酸”代替原工藝中“鹽酸與硝酸的混酸”直接溶解含鈷廢料，其主要優(yōu)點(diǎn)為。原工藝較新工藝也有優(yōu)點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)是。濾渣A濾液B4．以黃鐵礦為原料制硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。現(xiàn)以硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)，過程濾渣A濾液B⑴酸溶過程中Fe2O3與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是。⑵還原過程中加入FeS2是將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，而本身被氧化為SO42—，寫出有關(guān)的離子方程式：。⑶氧化過程中通入空氣和加入NaOH是為了將溶液中的鐵元素充分轉(zhuǎn)化為沉淀而析出，寫出有關(guān)的離子方程式：。⑷生產(chǎn)過程中，為了確保鐵紅的質(zhì)量，氧化過程需要調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍是_________。（部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表）沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2開始沉淀2.73.87.59.4完全沉淀3.25.29.712.4⑸濾液B可以回收的物質(zhì)有____________________________________________。5．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組通過查閱資料，設(shè)計(jì)了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO4?7H2O。已知某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)(3.3%)。固體固體②含鎳廢催化劑堿液酸液堿浸操作b保溫一段時(shí)間操作a酸浸操作aH2O2調(diào)pH為2-3操作c溶液①固體①操作aNiSO4?7H2O晶體部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)的pH如下：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2pH5.23.29.79.2回答下列問題：⑴操作a、c中需使用的儀器除鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈、燒杯、玻璃棒外還需要的主要儀器為。⑵“堿浸”過程中發(fā)生的離子方程式是。⑶“酸浸”時(shí)所加入的酸是（填化學(xué)式）。酸浸后，經(jīng)操作a分離出固體①后，溶液中可能含有的金屬離子是。⑷操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，你認(rèn)為pH的最佳調(diào)控范圍是。⑸“調(diào)pH為2~3”的目的是。⑹產(chǎn)品晶體中有時(shí)會混有少量綠礬（FeSO4·7H2O），其原因可能是_____________________________________________________________________。6．實(shí)驗(yàn)室用共沉淀法制備納米級Fe3O4的流程如下：該方法的關(guān)鍵為促進(jìn)晶粒形成，并控制晶體生長。試回答下列問題：（1）該反應(yīng)原理的離子方程式可表示為。（2）反應(yīng)溫度需控制在50℃，其方法是，溫度偏低造成產(chǎn)量低的可能是。（3）在攪拌Ⅱ的過程中還需加入10mL正丙醇，其作用是。（4）黑色糊狀物轉(zhuǎn)移至燒杯中，用傾析法洗滌，檢驗(yàn)洗凈的操作和現(xiàn)象是______________________________________________________________________。（5）由上述分析可知，影響納米級Fe3O4粒徑大小的因素有（寫出2條）__________________________________________________________。7．氟化鈉是一種重要的氟鹽，主要用作農(nóng)業(yè)殺菌劑、殺蟲劑、木材防腐劑。實(shí)驗(yàn)室可通過下圖所示的流程以氟硅酸（H2SiF6）等物質(zhì)為原料制取氟化鈉，并得到副產(chǎn)品氯化銨：母液母液NH4Cl濾液濾液H2SiO3CO2H2SiF6NH4HCO3、H2O充分混合、過濾NaClNaF粗NaF操作Ⅰ操作Ⅱ操作Ⅲ粗NH4Cl操作I操作Ⅱ有關(guān)物質(zhì)在水中溶解度分別為：氯化銨：10℃時(shí)33.3g、20℃時(shí)37.2g、30℃時(shí)41.4g；氟化鈉：20℃時(shí)4g；氟硅酸鈉微溶于水。請回答下列問題：（1）上述流程中發(fā)生兩步化學(xué)反應(yīng)，第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；第二步反應(yīng)能進(jìn)行是因?yàn)椤＃?）操作Ⅰ名稱是，操作II名稱是。（3）操作II的作用是。（4）操作Ⅲ的具體過程是。（5）流程中NH4HCO3必須過量，其原因是_______________________________________________________________________。8．（16分）亞氯酸鈉（NaClO2）主要用于棉紡、造紙業(yè)的漂白劑，也用于食品消毒、水處理等，亞氯酸鈉受熱易分解。以氯酸鈉等為原料制備亞氯酸鈉的工藝流程如下：NaClONaClO3H2SO4溶解SO2反應(yīng)2H2O2、NaOH減壓蒸發(fā)55℃冷卻結(jié)晶粗產(chǎn)品反應(yīng)1ClO2母液（1）提高“反應(yīng)1”反應(yīng)速率的措施有_________________、__________________等。（2）“反應(yīng)2”的的氧化劑是_________，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。（3）采取“減壓蒸發(fā)”而不用“常壓蒸發(fā)”，原因是_________________________________。（4）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是_________。（5）“冷卻結(jié)晶”后經(jīng)______________（填操作名稱）即可獲得粗產(chǎn)品。9．（16分）某同學(xué)按如下實(shí)驗(yàn)流程提取海帶中的碘，請回答相關(guān)問題。灼燒灼燒溶解海帶蒸餾水過濾氧化3mol·L－1H2SO43％H2O2萃取、分液CCl4I2的四氯化碳溶液①③②④⑤（1）第①步是將海帶放入______________（填儀器名稱）中，用酒精燈充分加熱灰化。（2）第②步為了加快溶解速度并使碘離子充分進(jìn)入溶液，可以采取的措施是___________________________________________________（寫出兩條）。（3）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到某一步驟時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)碘的存在，具體方法是_________________________________________________________________________。海帶灰中還含有其他無機(jī)鹽類（硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等），這些鹽類是在流程圖中的第_________步（填編號）與碘分離的。10．（16分）某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O的工藝流程如下：廢渣廢渣粉碎NaCl焙燒空氣酸浸調(diào)節(jié)pH至3～4濾渣過濾CuCl2·2H2O……廢氣鹽酸試劑A濾液B溫度/℃溫度/℃CuCl2Na2SO4（1）焙燒過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為：CuS+NaCl+O2CuCl2+Na2SO4。配平上述化學(xué)方程式。（2）試劑A應(yīng)選用。（填編號）①NaClO②Cl2③H2O2溶液④濃硫酸理由是（3）濾液B中大量含有的離子有（4）為了獲得CuCl2·2H2O晶體，對濾液B進(jìn)行的操作是：蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾，濾液經(jīng)冷卻結(jié)晶，過濾得到產(chǎn)品。分析有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線（如圖），“趁熱過濾”得到的固體是_________________，“冷卻結(jié)晶”過程中，析出CuCl2·2H2O晶體的合適溫度為。11．工業(yè)煉鎂排放大量廢渣，其主要成分是MgCl2、KCl和少量MgO、BaCl2、FeCl3、CuCl2。利用該廢渣生產(chǎn)硫酸鎂和光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）的工藝流程如下：廢渣廢渣破碎酸浸過濾①M(fèi)gO調(diào)pH至7②氨水過濾蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶硫酸鎂過濾光鹵石…濾渣1濾渣2過量H2SO4沉淀物Fe(OH)3Cu(OH)2Mg(OH)2pH3.26.712.4部分陽離子以氫氧化物的形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見上表，請回答下列問題：（1）調(diào)pH至7的目的是。（2）調(diào)節(jié)pH的過程中，MgO發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。（3）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“蒸發(fā)濃縮”時(shí)要用到的硅酸鹽質(zhì)儀器有____________________________。m/gm/g0200800T/℃Mg(OH)2；Mg(OH)Cl；KCl固體A5554834006001000光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)MgCl2·xH2O；KCl固體成分及質(zhì)量（m）隨溫度（T）變化情況如圖。①圖中固體A的成分是；②圖中x＝_______。12．（11分）硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是分析化學(xué)中常見的還原劑，其實(shí)驗(yàn)室制備流程如下：5.0g鐵屑5.0g鐵屑Na2CO3溶液除油污50～80℃充分反應(yīng)20mL3mol/LH2SO4趁熱過濾濾渣濾液洗滌干燥剩余固體2.2g溶解(NH4)2SO4固體蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶……產(chǎn)品回答下列問題：（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用離子方程式表示）_______________________。（2）判斷鐵屑與硫酸基本反應(yīng)完全的現(xiàn)象是_____________________________________。（3）某同學(xué)認(rèn)為鐵屑與硫酸反應(yīng)不需精確溫度，因此不使用熱水浴加熱，改用酒精燈斷斷續(xù)續(xù)加熱維持溫度，該做法的不妥之處是__________________________________________。（4）“趁熱過濾”后的濾液有時(shí)略顯黃色，分析其原因是（用離子方程式表示）_______________________________________。（5）忽略油污質(zhì)量，本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)稱量(NH4)2SO4固體的質(zhì)量為_______g。（6）若上述流程用于大量生產(chǎn)，“冷卻結(jié)晶”后的母液最佳處理方法是_______________。13.溴酸鉀（KBrO3）為白色晶體，是一種常用的氧化劑和分析試劑，加熱到370℃分解為溴化鉀和氧氣。用氯氣生產(chǎn)溴酸鉀的工藝流程如下：合成合成過濾1復(fù)分解過濾2蒸發(fā)趁熱過濾冷卻結(jié)晶粗溴酸鉀液氯液溴水氯化鉀氧化鎂（1）“合成”過程所發(fā)生的反應(yīng)中，氧化劑是___________，還原劑是___________。反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________。（2）“復(fù)分解”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________。（3）上述流程中第二次過濾的濾渣主要成分是________________。（4）“趁熱過濾”過程中“趁熱”的原因是_________________________________________。（5）溴酸鉀具有毒性，食用少量即可引起嘔吐和腎臟的損傷。然而美、日等國都允許在油炸薯片中添加一定量溴酸鉀，以改善薯片的口感。我國也曾允許用作烘焙面包的添加劑，但已于2005年7月開始全面禁止在食品中使用溴酸鉀。2007年，一批來自美國的油炸薯片在珠海口岸被我國有關(guān)部門檢出含有溴酸鉀而被禁止入境。從化學(xué)原理分析推測，有關(guān)國家認(rèn)為在油炸薯片中添加溴酸鉀是“安全”的理由是（用化學(xué)方程式表示）______________________________________________，而我國認(rèn)為不安全的理由是_______________________________________________________________。【答案】1．（1）改變高嶺土中氧化鋁的結(jié)構(gòu)，使其能溶于酸。（2）Al2O3+6H+==2Al3++3H2OFe2O3+6H+==2Fe3++3H2O（3）鹽酸230量筒（4）加熱或提高反應(yīng)溫度，將煅燒后的塊狀固體粉碎，適當(dāng)增大鹽酸濃度，充分?jǐn)嚢瑁娱L反應(yīng)時(shí)間（任答3條）90-100℃（5）pH計(jì)（或精密pH試紙）90-100℃（6）2AlCl3+nH2OAl2（OH）nCl6-n+nHCl↑2．（1）（2）將正二價(jià)鐵元素氧化成正三價(jià)Al(OH)3和Fe(OH)3（3）Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓（4）Na2SO43．⑴5.2～7.6⑵蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶⑶降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解⑷樣品中含有NaCl雜質(zhì)；烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水⑸重結(jié)晶⑹減少有毒氣體的排放，防止大氣污染；防止產(chǎn)品中混有硝酸鹽硝酸替代新工藝中的鹽酸和過氧化氫，比新工藝流程少，節(jié)約成本4．⑴Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O⑵FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+⑶4Fe2++O2+2H2O+8OH－=4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(每個(gè)1分)⑷3.2～3.8⑸Al2(SO4)3、MgSO4、Na2SO45．⑴漏斗、蒸發(fā)皿⑵2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑、Al2O3+2OH—=2AlO2—+3H2O⑶H2SO4Ni2+、Fe2+3.2—9.2（5濃縮結(jié)晶過程中Ni2+水解⑹H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時(shí)間不足導(dǎo)致Fe2＋未被完全氧化造成的6．（1）Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O（2）水浴加熱溫度低時(shí)反應(yīng)緩慢（3）降低Fe3O4的溶解度（使其易達(dá)到飽和，促進(jìn)晶粒形成）（4）取少量最后的傾出液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不變血紅色則已洗凈（或取少量最后的傾出液于試管中，滴加幾滴經(jīng)稀硝酸酸化的硝酸銀溶液，不產(chǎn)生沉淀則已洗凈。）（合理即可）（5）反應(yīng)溫度、溶液的pH、穩(wěn)定劑用量、鐵鹽的比例（濃度）、攪拌速度、溶劑的配比等7．（1）H2SiF6＋6NH4HCO3＝6NH4F＋H2SiO3↓＋6CO2↑＋3H2O一定條件下，NaF比NaCl、NH4Cl、NH4F的溶解度小。（2）過濾洗滌（3）除去NaF、NH4Cl表面的雜質(zhì)。（4）加熱蒸發(fā)溶劑，析出少量晶體后冷卻結(jié)晶。（5）必須保證H2SiF6能全部反應(yīng)，防止在進(jìn)行反應(yīng)Ⅱ時(shí)H2SiF6將與NaCl反應(yīng)，生成Na2Si