工艺流程图的专题训练

《工艺流程图》专题训练（1）

（1）用NaOH 溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有__ _。 A ．去除油污B ．溶解镀锌层C ．去除铁锈D ．钝化 （2）调节溶液A 的pH 可产生Zn(OH)2沉淀，为制得ZnO ，后续操作步骤是___________。 （3）由溶液B 制得Fe 3O 4胶体粒子的过程中，须持续通N 2，其原因是_______________。 （4）Fe 3O 4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离？_____(填“能”或“不能”)，理由是___________________________。 （5）用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测得产物Fe 3O 4中二价铁含量。若需配制浓度为0.01000 mol/L 的K 2Cr 2O 7的标准溶液250 mL ，应准确称取______g K 2Cr 2O 7 (保留4位有效数字，已知M K2Cr2O7==294.0 g/mol)。配制该标准溶液时，下列仪器不必要用到的有_____(用编号表示)。 ①电子天平 ②烧杯 ③量筒 ④玻璃棒 ⑤容量瓶 ⑥胶头滴管 ⑦移液管 （6）滴定操作中，如果滴定前装有K 2Cr 2O 7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡，而滴定结束后气泡消失，则测定结果将_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 2.(12分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO 、NO 2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO 3)2，其部分工艺流程如下： (1)一定条件下，NO 与NO 2存在下列反应：NO(g)＋NO 2(g) N 2O 3(g)，其平衡常数表达式为K = 。 (2)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是 ；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是 (填化学式)。 (3)该工艺需控制NO 和NO 2物质的量之比接近1：1。若n(NO) ：n(NO)＞1：1,则会导致 ；若n(NO) ：n(NO)＜1：1,则会导致 。

(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO 3)2会发生分解，产物之一是NO ，其反应的离子方程式 。

3.废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn 、Cu 总含量约为99%)回收铜并制备ZnO 的部分实验过程如下：

(1)①铜帽溶解时加入H 2O 2的目的是 (用化学方

程式表示)。 ②铜帽溶解后需将溶液中过量H 2O 2除去。除去H 2O 2的简便方法是 。 (2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn 、ZnO ，杂质为铁及其氧化物)含量，实验中需测定除去H 2O 2

后溶液中Cu 2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu 2＋

的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节pH =3～4，加入过量KI ，用Na 2S 2O 3标准溶液滴定至终点。上述过程中的离子方程式如下：

2Cu 2＋＋4I －=2CuI(白色)↓＋I 2 I 2＋2S 2O 32－=2I －＋S 4O 62－

①滴定选用的指示剂为 ，滴定终点观察到的现象为 。

②若滴定前溶液中H 2O 2没有除尽，所测定的Cu 2＋

的含量将会 (填“偏高”“偏低”“不变”)。

(3)已知pH ＞11时Zn(OH)2能溶于NaOH 溶液生成[Zn(OH)4]2－

。下表列出了

几种离子生成氢氧化物沉淀pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 mol ·L －1

计算) 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH

Fe 3＋

1.1 3.2

Fe 2＋

5.8 8.8

Zn 2＋

5.9 8.9

实验中可选用的试剂：30% H 2O 2、1.0 mol ·L －1HNO 3、1.0 mol ·L －1

NaOH 。 由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为：① ； ② ； ③过滤； ④ ；

⑤过滤、洗涤、干燥

⑥900℃煅烧。

4.钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有3BaCO 、3BaSiO 、3BaSO 、22()Ba FeO 等]。某主要生产2BaCl 、3BaCO 、4BaSO 的化工厂利用钡泥制取32()Ba NO ，其部分工艺流程如下：

Fe 3O 4 胶体粒子 废旧 镀锌

铁皮 NaOH (aq)

△

溶液A 稀H 2SO 4

溶液B (Fe 2+、Fe 2+) 调节pH

…… ZnO

不溶物 Zn(OH)2沉淀 调节pH=1～2

适量H 2O 2

NaOH (aq) △

（1）酸溶后溶液中1pH =，22()Ba FeO 与3HNO 的反应化学方程式为 。 （2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，

原因是 、 。 （3）该厂结合本厂实际，选用的X 为 （填化学式）；中和Ⅰ使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。

（4）上述流程中洗涤的目的是 。

5.正极材料为2LiCoO 的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。

（1）橄榄石型4LiFePO 是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过2442()()NH Fe SO 、

34H PO 与LiOH 溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。

①共沉淀反应投料时，不将2442()()NH Fe SO 和LiOH 溶液直接混合的原因是 。 ②共沉淀反应的化学方程式为 。

③高温成型前，常向4LiFePO 中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的

4LiFePO 的导电性能外，还能 。

（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有2LiCoO 及少量AI 、Fe 等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

① 在上述溶解过程中，223S O -

被氧化成24SO -

，2LiCoO 在溶解过程中反应的化学方程式

为 。

② 2()Co OH 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化 如右图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全 脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为 。（填化学式）； 在350~400℃范围内，剩余固体的成分为 。（填化学式）。

6.（10分）以水氯镁石(主要成分为226MgCl H O g

)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

(l)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的111.810sp K -=?，若溶液中

()613.010c OH mol L ---=?g ，则溶液中()2c Mg += 。

(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为 。 (3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO 。取碱式碳酸镁4.66g ，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g

和标准状况下2CO 0.896L ，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有3MgCO ，则产品中镁的质量分数 ▲ （填 “升高”、“降低”或“不变”）。

7.医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量

Na ＋、Al 3＋、Fe 3＋

等杂质）生产医药级二水合氯化钙（CaCl 2·2H 2O 的质量分数为 97.0%~103.0%）的主要流程如下：

（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH 为8.0~8.5，以除去溶液中的少量 Al 3＋、Fe 3＋

。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的实验操作是 。

（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH 为4.0，其目的有：①将溶液中的少量

Ca(OH)2 转化为CaCl 2；②防止Ca 2＋

在蒸发时水解；③ 。

（3）测定样品中Cl －

含量的方法是：a.称取0.7500g 样品，溶解，在250mL 容量瓶

中定容；b.量取25.00mL 待测液于锥形瓶中；c.用0.05000mol·L －

1 AgNO 3 溶液 滴定至终点，消耗AgNO 3 溶液体积的平均值为20.39mL 。

①上述测定过程中需用溶液润洗的仪器有： 。 ②计算上述样品中CaCl 2·2H 2O 的质量分数为： 。 ③若用上述方法测定的样品中CaCl 2·2H 2O 的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可 忽略），其可能原因有： ； 。

水氯 镁石 溶 解

过滤

热水解 沉淀镁 预氨化

碱式 碳酸镁

2H O

3NH

3NH 、43NH HCO

滤液

8.以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：

（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入（填字母），以除去溶液中的Fe3＋。

A．锌粉B．铁屑C ．KI溶液D．H2

（2）反应I需控制反应温度低35℃，其目的是。

（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是：。

（4）反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为：。

9.由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如下：

（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000°C左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物，该过程中两个主要反应的化学方程式分别是______，_________反射炉内生成炉渣的主要成分是____；

（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%~50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200°C左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是____；

（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极____（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为______；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_____。

10.锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C + xLi+ + xe-= LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给

溶液

废旧

锂离子电池

放电

处理拆解正极碱浸

NaOH溶液

滤液

滤渣

调pH

酸浸调pH

过滤

过滤

滤液

Al(OH)3固体

滤渣

滤液

H2SO4、H2O2

萃取

水相

有机相反萃取

再生回用

沉钴

Li2SO4 溶液

（）

有机相

CoSO4溶液

（）

水相

43

过滤

滤液

固体

CoCO3

过滤

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式。

（5）充电过程中，发生LiCoO2与Li1-x CoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有（填化学式）。

11.某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS），共同生

产MnO2和Zn（干电池原料）。

已知：①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。

②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2O MnO2+ Zn+2H2SO4。

（1）A中属于还原产物的是。

（2）MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是；Ⅱ需要加热的原因是；

C的化学式是______________。

（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是_______________________。（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是。（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO4?10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥等。

（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是。

（1）MnSO4 （1分）

（2）增大溶液的pH，使Fe3+和Al3+均生成沉淀（2分）促进Fe3+和Al3+的水解（1分）H2SO4（1分）

（3）Fe2O3、Al2O3、S、Na2SO4（3分，错漏一个扣1分）

（4）纯碱和硫酸（2分）

（5）冷却结晶（1分）

2.【参考答案】

(1)k=c(N2O3)/c(NO)·c(NO2)

(2)使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2

(3)放气体中NO含量升高产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高

(4)3NO2－＋2H＋=NO3－＋2NO↑＋H2O

3.【参考答案】

(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O ②加热(至沸)

(2)①淀粉溶液蓝色褪去②偏高

(3)①向滤液中加入30%的H2O2使其充分反应

②滴加1.0 moL· L－1的氢氧化钠，调节pH约为5(或3.2≤pH＜5.9)，使Fe3＋沉淀完全

④向滤液中滴加1.0 moL· L－1的氢氧化钠，调节pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使

Zn2＋沉淀完全

【解析】本题以实验室利用废弃旧电池的铜帽回收铜并制备ZnO制取和分析为背景的综合实验题，涉及元素化合物知识、氧化还原滴定、指示剂选择、误差分析、实验步骤、pH调节等多方面内容，考查学生对综合实验处理能力。

【备考提示】实验的基本操作、实验仪器的选择、实验误差分析、物质的除杂和检验等内容依然是高三复习的重点，也是我们能力培养的重要目标之一。

4.

5.

222324244242

8 LiCoO Na S O11H SO4Li SO8CoS Na SO11H

O O ++=+++

② CoO

23

Co O、

34

Co O

（4）升高

1）Fe(OH)3若没有沉淀完全，则会有Fe3＋存在，检验Fe3＋的存在用KSCN溶液最好，检验时一定要取上层清液，检验现象才能明显；

（2）空气中的CO2会影响产品的纯度，所以应该防止溶液吸收空气中的CO2。

（3）①滴定实验中，需润洗的仪器有滴定管、移液管，该实验是用AgNO3溶液滴定待测液的，所以需要润洗的仪器一定有酸式滴定管。

②根据关系式：CaCl2·2H2O ~ 2AgNO3

147 2

α×0.7500×25/250 0.05000×0.02039

解得：α＝0.9991＝99.9%

③根据反应：CaCl2·2H2O ~ 2Cl－~ 2AgNO3

若Cl－偏多，则滴定的结果就会偏高，所以样品中若混有含氯量高于CaCl2的

或CaCl2·2H2O 晶体中的结晶水失去一部分都能使CaCl2·2H2O的质量分数偏高；

答案：（1）取少量上层清液，滴加KSCN 溶液，若不出现血红色，表明F e (O H )3 沉淀完全

（2）防止溶液吸收空气中的CO 2

（3）①酸式滴定管 ②99.9% ③样品中存在少量的NaCl ，少量CaCl 2·2H 2O 失水 16. 解析：（1）为了防止Fe 2+被氧化，所以应加入既能防止Fe 2+被氧化，又不会引入新杂质的物质，

所以加入铁屑最好。

（2）温度若较高则会促进Fe 2+的水解，也会使NH 4HCO 3分解，所以反应温度应低35℃。 （3）要使K 2SO 4晶体析出，就要降低其在溶液中的溶解度，由于K 2SO 4是离子化合物， 在醇类溶剂中的溶解度一定变小。

（4）根据图示知： (NH 4)2SO 4 (NH 4)2S 2O 8 +H 2

H 2应在阴极产生，所以阳极发生的变化就为：SO 42－→S 2O 82－

答案：（1）B

（2）防止NH 4HCO 3 分解（或减少Fe 2+的水解 ） （3）降低K 2SO 4的溶解度，有利于K 2SO 4 析出

（4）2SO 42－－2e －＝S 2O 82－

答案： （1）2Cu 2FeS 2+O 2=== Cu 2S+2FeS+ SO 2；2FeS+3O 2===2FeO+2SO 2；FeSiO 3

（2）冰2Cu 2S+3O 2===2Cu 2O+2SO 2、2Cu 2O+ Cu 2S===6 Cu+ SO 2↑ （3）c ；Cu 2++2e -=Cu ；Au 、Ag 以单质的形式沉积在c （阳极）下方，Fe 以Fe 2+的形式进入电解液中（1）+3 （2）2Al+2OH -+2H 2O==2AlO 2-+3H 2↑

（3）

（4）CoSO 3+2NH 4HCO 3==CoCO 3 ↓ +2(NH 4)SO 4 +H 2O +CO 2↑ （5）

（6）Li + 从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中；

Al(OH)3 、 CoCO 3、Li 2SO 4

电解

高温