2018届二轮复习 化学工艺流程综合题 专题卷(全国通用)

化学工艺流程综合题

1．铬渣（铬主要以Cr2O3形式存在，同时含有Al2O3、SiO2等杂质）是铬电镀过程中产生的含铬污泥，实现其综合利用，可减少铬产生的环境污染。铬渣综合利用工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）焙烧得到的产物含有Na2CrO4和一种无污染的气体，则生成Na2CrO4的反应方程式为____。

（2）除去铝元素的离子方程式为__________________________________________。

（3）理论上加入醋酸铅、硝酸铅均可以得到铬酸铅沉淀，工艺流程中不选用醋酸铅的原因是___________。（4）铬酸铅是一种用于水彩和油彩的筑色颜料，遇到空气中的硫化物颜色会变黑，该过程的化学反应方程式为___________________________。

（5）实验室常利用Cr3+在碱性溶液中的还原性，使其转化为CrO42-，从而实现与Al3+的分离，这个过程中需要加入的两种试剂是__________、__________（填化学式），分离操作是______。

2. 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。

回答下列问题：

(1)稀酸A的分子式是_______________。

(2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是_______________________。

(3)设计实验证明滤液1中含有Fe2+_____________________。

(4) 在酸性溶液中，已知Fe2+溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，书写该反应的离子方程式________________________________。

(5)由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式________________________。

(6)硫酸铁铵晶体[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理，但其在去除酸性废水中的悬浮物时效率降低，其原因是______________________。

(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000 mol·L-1的FeSO 4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+)，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为______________ (结果保留两位有效数字)，Mr（Ce）＝140。

3．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

已知：①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。②上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。③常温下钨酸难溶于水。

（1）钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为____，请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式：______________________________________。

（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为___________，滤渣Ⅱ的主要成分是______________。

（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。

①T1_____T2（填“>”或“<”）T1时K sp（CaWO4）=______________。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为____________。

4.锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿（主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等）为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：

已知：①浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；

②常温下：K sp(CuS)=1.27×10-36，K sp(PbS)=9.04×10-29；

③溶液中离子浓度≤1.0×10-5 mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。

（1）滤渣1中除了S之外，还有___________（填化学式）。

（2）“还原”时，被Sb还原的物质为_____________（填化学式）。

（3）常温下，“除铜、铅”时，Cu2+和Pb2+均沉淀完全，此时溶液中的c(S2-)不低于_________；所加Na2S 也不宜过多，其原因为___________________________。

（4）“除砷”时有H3PO3生成，该反应的化学方程式为______________________________。

（5）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为______________。

（6）一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池工作原理如图所示：

该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，C1-向_____（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为______________________。

5.钒钛磁铁矿炼钢后剩余的尾渣中含有V2O3、MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2等，现从该钒渣中回收V2O3的工艺流程如下：

(1)滤液I的成分是NaVO3、NaAlO3和_________(写化学式)。

(2)检验滤渣I中是否含有Fe2O3的方法是_______________________________。

(3)用离子方程式表示NaAlO2溶液具有碱性的原因：_______________________________。

(4)加入硫酸铵溶液后溶液的pH会有所降低，已知常温时氨水的电离平衡常数K a=2×10-5；则0.1 mol·L-1的 (NH4)2SO4溶液的PH约为__________。

(5)在沉钒操作中，选择使用(NH4)2SO4比使用(NH4)2CO3的沉钒效率高，其原因为________。

(6)NH4VO3和Na2SO4的混合液需要经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶和过滤等操作得到NH4VO3晶体，结合下图，分析为了得到较纯净的NH4VO3晶体和较高的晶体析出率，应选择最适宜的结晶温度，为a、b、c、d 四点中______点对应的温度。

(7)最后制备V2O3时煅烧的温度不宜过高，当温度在1000 ℃时，偏钒酸铵(NH4VO3)会分解生成V2O3>和N2以及其他常见的氧化物，写出偏钒酸铵在1000 ℃时分解的化学方程式：______。

6.草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等）制取CoC2O4的工艺流程如下：：

（1）“550 ℃焙烧”的目的是____________________________________；

（2）“浸出液”的主要成分是__________________________________；

（3）“钴浸出”过程中Co3+转化为Co2+，反应的离子方程式为_________________；

（4）“净化除杂1”过程中，先在40 ~ 50 ℃加入H2O2，其作用是____________(用离子方程式表示）；再升温至80 ~ 85 ℃，加入Na2CO3溶液，调pH至4.5，“滤渣1”主要成分的是_____________________________。（5）“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去，若所得滤液中c(Ca2+)=1.0×l0-5 mol /L，则滤液中c(Mg2+)为________________ [已知K sp(MgF2) =7.35×10-11、K sp(CaF2) =1.05×10-10]。

（6）为测定制得样品的纯度，现称取1.00 g样品，将其用适当试剂转化，得到草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液，再用过量稀硫酸酸化，用0. 1000 mol/L的 KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时，共用去KMnO4溶液26.00 mL，

则草酸钴样品的纯度为__________________。

7.我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。从含铅废料(PbSO4、PbO2、PbO等)中回收铅，实现铅的再生，意义重大。一种回收铅的工作流程如下：

(1)铅蓄电池放电时，PbO2作__极。铅蓄电池充电时，阳极附近溶液pH的变化是____(填“升高”“降低”或“不变”)。

(2)过程Ⅰ，已知：PbSO4、PbCO3的溶解度(20 ℃)见图1；Na2SO4、Na2CO3的溶解度见图2。

①根据图1写出过程Ⅰ的离子方程式：________________________________________。

②生产过程中的温度应保持在40 ℃，若温度降低，PbSO4的转化速率下降。根据图2，解释可能原因：ⅰ.温度降低，反应速率降低；ⅱ.__________________(请你提出一种合理解释)。

③若生产过程中温度低于40 ℃ ，所得固体中，含有较多的Na2SO4杂质，结合必要的化学用语和文字说明原因：__________________________________________________。

(3)过程Ⅱ，发生反应2PbO2＋H2C2O4===2PbO＋H2O2＋2CO2↑。实验中检测到有大量O2放出，推测PbO2氧化了H2O2，通过实验证实了这一推测，实验方案是_____________。(已知：PbO2为棕黑色固体；PbO为橙黄色固体)

(4)过程Ⅲ，将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液，生成Pb，如图3。

①阴极的电极反应式是________________________________。

②电解一段时间后，PbCl2－4浓度极大下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，阴极区采取的方法是

________________________。

8.锰的用途非常广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90%的锰消耗于钢铁工业，10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO 3，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：

已知25 ℃，部分物质的溶度积常数如下：

(1)步骤Ⅰ中，MnCO 3与硫酸反应的化学方程式是________________________________。

(2)步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：①使矿物中的物质充分反应；②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境；③_________________________________________。

(3)步骤Ⅱ中，MnO 2在酸性条件下可将

Fe 2＋氧化为Fe 3＋，该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Fe 3＋。

(4)步骤Ⅲ中，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还有________；滤渣2的主要成分是________________________________________________________________________。

(5)电解后的废水中还含有Mn 2＋，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Na 2S ，进行二级沉降。欲使溶液中c (Mn 2＋)≤1.0×10－5 mol·L －1，则应保持溶液中c (S 2－)≥_____mol·L －1。

9.工业上回收利用某合金废料(主要含Fe 、Cu 、Al 、Co 、Li 等)的工艺流程如图所示。已知：Co 、Fe 都是中等活泼金属。

已知：K sp [Cu(OH)2]＝4.0×10

－21，K sp [Al(OH)3]＝1.0×10－32，K sp [Fe(OH)3]＝1.0×10－38，K sp [Fe(OH)2]＝8.0×10－19。常温下，pH ＝7.3时Li ＋或Co 3＋开始沉淀。

(1)金属M 为________。