第八讲工业流程

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1、工业流程题工业流程题1来源：2011年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（四川卷）开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。请回答下列问题：（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为_。（2）该循环工艺过程的总反应方程式为_。（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是_。（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH）表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的

2、总反应为：电池放电时，负极的电极反应式为_。充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH）。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为_。【答案】（1）4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)；H=-3 408 kJmol（2）SO2+2H2O=H2SO4+H2（3）促使平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成（4）MHe+OH=H2O+M 4MH+O2+4e=2H2O+4M-【解析】(1)根据正比关系可算出4 mol FeS2反应放出的热量为3 408 kJ，可写出该反应的热化学方程

3、式。(2)从流程图中可看出I2可以循环使用，所以总反应为SO2+2H2OH2SO4+H2。(3)使用膜分离器分离出H2，减小了生成物中c(H2)的浓度，使平衡正向移动，可以提高HI的分解率。(4)放电时MH在负极发生氧化反应，由于电解液呈碱性，其电极反应式为MH+OHeM+H2O；阴极发生还原反应，根据题中信息不难判断出是O2被还原生成OH。2来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试化学（海南卷）固硫剂是把煤燃烧时生成的二氧化硫以盐的形式固定在炉渣中的物质，可减少二氧化硫对大气的污染。下列物质中可用做固硫剂的有ACaO BNa2CO3 CNH4NO3 DP2O5以黄铁矿为原料，采用接触法生

4、产硫酸的流程可简示如下：请回答下列问题：(1)在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为_；(2)炉气精制的作用是将含SO2的炉气_、_及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是_ ：(3)精制炉气(含SO2体积分数为7、O2为ll、N2为82)中SO2平衡转化率与温度及压强关系如下图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450；左右(对应图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_、_；(4)在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是_、_，从而充分利用能源。【答案】I ABII(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)除尘

5、、水洗；矿尘，砷、硒等化合物导致中毒，水蒸气对设备和生产有不良影响(3)不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的能量多；SO2原料的转化率在1个大气压下的转化率已经是97%左右。再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用一个标准大气压即可。不选择C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化剂的催化作用受到影响，450时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，不选C点(4)利用反应放出的热量预热原料气，上层反应气经过热交换器温度降到400-500进入下层使反应更加完全【解析】I只要可与SO2作用生成含硫固体，从而达到消除污染的目的的物质就可用作固硫剂，结合选项可知CaO可与SO2生

6、成CaSO3、Na2CO3与SO2作用可生成Na2SO3，NH4NO3、P2O5均不能与SO2作用，因此答案为A、B。II黄铁矿在沸腾炉中与氧气反应生成Fe2O3与SO2。(2)炉气精制的作用是将含有SO2的炉气除尘、净化、冷却以及干燥；如不经过精制，炉气中的杂质(矿尘，砷、硒等化合物)会造成催化剂中毒；水蒸气对设备和生产有不良影响。(3)B点的压强是1 MPa，压强太大，对设备要求高，投资大，消耗的能量大。SO2的转化率在A点已是97左右，升高压强，SO2的转化率提高幅度不大，所以采用A点条件而不使用B点条件；不选C点是因为虽然温度越低，SO2的转化率越高，但催化剂的催化作用受温度影响，45

7、0时，催化剂的催化效率最高，故选A点不选C点。(4)使用热交换器可以充分利用SO2催化氧化反应放出的热量来提高精制炉气的温度，以达到最佳催化效果；同时降低生成SO3的温度，以利于吸收，循环利用，节约能源。3来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试化学（江苏卷）钡盐行业生产中排出大量的钡泥(主要含有、等)。某主要生产、的化工厂利用钡泥制取，其部分工艺流程如下：(1)酸溶后溶液中，与的反应化学方程式为 。(2)酸溶时通常控制反应温度不超过，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(中和引起的溶液体积变化可忽略)。(

8、4)上述流程中洗涤的目的是 。【答案】(1)Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O(2)防止反应速率过快 浓HNO3易挥发、分解(3)BaCO3 Fe3+、H+(4)减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染【解析】首先分析工艺流程各步骤的意义。酸溶转化成钡盐；调pH=45除铁；调pH=7中和剩余酸；过滤除去以上几步产生的杂质，得Ba(NO3)2滤液；洗涤回收废渣中可溶的钡盐。(1)Ba(FeO2)2可以写成BaOFe2O3的形式，因此HNO3与Ba(FeO2)2的反应可以看成是HNO3与BaO和Fe2O3的反应，故反应方程式为：Ba(FeO2)2+8HNO3Ba

9、(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O。(2)硝酸的浓度太大会使反应速率过快，而且浓硝酸不稳定、易挥发。(3)能与酸反应的该化工厂产品只有BaCO3，故X为BaCO3，溶液的pH=45时，Fe3+首先生成Fe(OH)3沉淀。(4)可溶性钡盐有毒，会污染环境，因此应该洗涤除去废渣中的可溶性钡盐。4来源：2012年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（新课标卷）【化学选修2化学与技术】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l000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

10、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2050。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为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 。【答案】（1）Cu2FeS2O2Cu2S2FeSSO2 2FeS3O22FeO2

11、SO2 FeSiO3（2）2Cu2S3O22Cu2O2SO2 2Cu2OCu2S6CuSO2（3） c；Cu22e= Cu；Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形式进入电解液中5来源：2009年普通高等学校招生全国统一考试化学（江苏卷）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（含有少量等杂质）生产医药级二水合氯化钙（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，调节溶液的为8.08.5，以出去溶液中的少量。检验是否沉淀完全的试验操作是 。(2)酸化操作是加入盐酸，调节溶液的约为4.0，其目的有：将溶液中的少量；防止在

12、蒸发时水解； 。(3)测定样品中含量的方法是：a.称取0.7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.05000溶液滴定至终点，消耗溶液体积的平均值为20.39mL。上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有 。计算上述样品中的质量分数为 。若用上述办法测定的样品中的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 ； 。【答案】(1)取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe(OH)3沉淀完全。(2)防止溶液吸收空气中CO2 (3)酸式滴定管 99.9% 样品中存在少量的NaCl 少量的失水【解析】(1)实质是检验Fe

13、3+是否存在的，应选用KSCN溶液。(3)标准液为硝酸银溶液。所以用酸式滴定管。在使用前应先进行润洗。可以根据消耗硝酸银的体积和物质的量浓度计算消耗掉的物质的量，而到达滴定终点时生成氯化银的物质的量等于消耗硝酸银的物质的量。n(AgCl)0.5n(CaCl22H2O)，据此可以算出实际的CaCl22H2O的物质的量，进而求出质量。注意的是我们是从250 mL中取25 mL，所以在计算时注意这一点，就不会错了。样品中存在少量的NaCl，据n(AgCl)0.5n(CaCl22H2O)，CaCl22H2O的物质的量增大。同样若CaCl22H2O失水导致分母变小，值偏大。6来源：2006年普通高等学校

14、招生全国统一考试化学（广东卷）氧化铜有多种用途，如作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）进行如下实验：制备氧化铜步骤的目的是除不溶性杂质，操作是：_。步骤的目的是除铁，操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+完全转化后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。控制溶液pH=3.5的原因是：_。步骤的目的是得到CuSO45H2O固体，操作是：_、过滤、水浴加热烘干。水浴加热的特点是：_。探究氧化铜的性质取A、B两支试管，往A中加入适量的CuO粉末，再分别向A和

15、B加入等体积3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡，结论是：_。为探究试管A中的反应速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有：_。【答案】(1)称量、溶解、过滤；既促进Fe3+ 全部转化为Fe(OH)3沉淀，而Cu2+不会转化为Cu(OH)2沉淀。蒸发浓缩，冷却结晶 可以控制加热温度，且温度不超过l00；加热均匀。(2)CuO对H2O2的分解有催化作用；量筒、水槽(或集气瓶)、秒表(计时器)、导管。【解析】(1)步骤的目的是除不溶性杂质，操作是：称量、溶解、过滤；原因是：既促进Fe3+ 全部转化为Fe(OH)3沉淀，而Cu2+不会转化为Cu(OH)2沉淀；该步骤操作为蒸发浓缩，冷却结晶 可

16、以控制加热温度，且温度不超过l00；加热均匀；(2)该反应现象的结论为CuO对H2O2的分解有催化作用；为探究试管A中的反应速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有：量筒、水槽(或集气瓶)、秒表(计时器)、导管7来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（山东卷）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时候常有气泡冒出，原因是 (用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面

17、形成氧化膜，阳极电极反应式为 。取少量废电解液，加入NaHCO3，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是 。(3)利用右装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于 处。若X为锌，开光K置于M处，该电化学防护法称为 。【答案】(1)2Al+2OH+6H2O=2Al(OH)4+3H2(或：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2)； b2Al+3H2O=Al2O3+6H+6e；因为Al3+和HCO3-发生互促水解。(2)补充溶液中消耗的Cu2+，保持溶液中Cu2+浓度恒定。(3)N；牺牲阳极的阴

18、极保护法(或：牺牲阳极保护法【解析】(1)Al、Al2O3和Al(OH)3均既能与强酸反应又能与强碱反应，因此，用碱处理铝材表面的氧化膜时，当氧化膜溶解后，暴露出的Al可以继续与强碱反应放出氢气，反应方程式为2Al+2H2O+2OH2AlO2+3H2，碱洗槽液中含有AlO2，加入酸性物质可以生成Al(OH)3，由于Al(OH)3可以溶于强酸(HNO3为强酸)，因此酸性物质应选用CO2，选b。 题目给出，电解目的是为了在铝材表面生成氧化膜，因此电极反应为2Al-6e+3H2OAl2O3+6H；由于电解液是硫酸，因此难免会溶解一定量的Al2O3，在电解液中也可能生成一定量的Al3+，由于Al3+水

19、解呈酸性，HCO3水解呈碱性，二者相互促进，产生气体CO2和沉淀氢氧化铝。也可以解释为加入NaHCO3，提高了溶液的pH，当pH升高到一定程度，析出Al(OH)3沉淀。(2)电镀过程中，为保持电镀质量，必须保持电镀液浓度的稳定，因此用Cu作为阳极，这样用阳极溶解的Cu，补充阴极析出的Cu，从而保持电解液浓度的稳定。 (3)利用电化学法保护金属，从原理上来说，就是被保护金属材料上发生还原反应，从而保证金属不被腐蚀。碳棒为惰性电极，Fe为活泼电极，应用电解法，此时Fe作为阴极，故选N；但X为Zn时，Zn的活泼性大于Fe，Fe可以作为原电池的正极被保护，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法。8来源：20

20、05年普通高等学校招生全国统一考试化学（广东卷）钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取TiO2的流程如下：TiO2+.SO42-H2TiO3TiO2FeSO47H2O水浸煅烧浓H2SO4353K钛铁矿Fe3+.Fe2+TiO2+.SO42-热过滤滤渣（弃）滤液过滤Fe冷却(1)Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_周期，第_族。(2)步骤加Fe的目的是_；步骤冷却的目的是_。(3)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是_；考虑成

21、本和废物综合利用因素，废液中应加入_处理。(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti，涉及到的步骤为：TiO2 TiCl4TiMg800，Ar己知：C(s)+O2(g)=CO2(g)；H=-393.5kJmol-12CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；H=-566kJmol-1TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)；H=+141kJmol-1则TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=_。反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_。【答案】(1)4 B (2)将Fe3+ 还原为Fe2+；析出(或分离、或得到)

22、FeSO47H2O(3)FeSO47H2O， 石灰(或碳酸钙、废碱)(4)-80kJmol-1； 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用【解析】本题是对常见元素及其化合物性质的综合考查。(1)根据Ti的原子序数，结合元素周期表很容易判断其在元素周期表中的位置；(2)观察流程图中后面得到的副产物是FeSO47H2O，而在加入Fe之前溶液中含有三价铁离子，因而判断出加入铁的目的就是将Fe3+还原；(3)在步骤之后的操作接着就是过滤，并且得到FeSO47H2O晶体，所以步骤冷却的目的就应该是得到副产物FeSO47H2O晶体；(4)结合题目给出的热化学方程式，利用盖斯定律可计算出所

23、求反应热H，钛是活泼金属，具有较强的还原性，在氩气的氛围下制取是防止其被空气中的氧气氧化。9来源：2012年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（山东卷）工业中由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的 吸收。a浓H2SO4 b稀HNO3 cNaOH溶液 d氨水（2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在 （填离子符号），检验溶液中还存在Fe2的方法是 （注明试剂、现象）。（3）由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为 。（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电

24、解精炼，下列说法正确的是 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动 d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属（5）利用反应2CuO22H2SO42CuSO42H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池，其正极电极反应为 【答案】（1）c、d（2）Fe3；取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色（3）3Cu2O2Al高温6CuAl2O3（4）b、d（5）4HO24e2H2O10来源：2012年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（四川卷）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成

25、硫酸钙。硫酸钙可在下图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。请回答下列问题：空 气反应器燃 料反应器尾气空气甲烷CO2、H2O回收CO2分离CaSO4CaS（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有 。（填写字母编号）A温室效应 B酸雨 C粉尘污染 D水体富营养化（2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为

26、。亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为 。（3）已知1mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸热160.1kJ，1mol CH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生的热化学方程式： 。（4）回收的CO2与苯酚钠在一定条件反应生成有机物M，其化学式为C7H5O3Na，M经稀硫酸酸化后得到一种药物中间体N，N的结构简式为。M的结构简式为 。分子中无OO，醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有 种。【答案】（1）ABC （2）Ca(HCO3)2或碳酸氢钙 Ca(HSO3)2+O2=CaSO4+H2SO4 （3）CaS(s)+2O2(g)=CaSO

27、4(s)；H=962.4KJ/mol（4） 6【解析】本题考查了燃料脱硫的原理、热化学方程式的书写、有机物的推断以及同分异构体的性质等。(1)煤燃烧的产物中有CO2、烟尘以及SO2，分别导致温室效应、粉尘污染和酸雨。没有营养元素排入水中，不会引起水体富营养化。(2)CO2与CaCO3反应生成易溶的Ca(HCO3)2。亚硫酸氢钙具有还原性，可被氧化为硫酸钙。(3)根据右图以及硫酸钙与甲烷反应的气体产物只有水可知，燃料反应器中发生的热化学方程式为： CH4(g)CaSO4(s)CO2(g)2H2O(g)CaS(s)；DH=160.1 kJmol1 ，再写出甲烷在氧气中燃烧的热化学方程式：CH4(g

28、)2O2(g)CO2(g)2H2O(g) DH=802.3 kJmol1，可得热化学方程式： CaS(s)2O2(g)CaSO4(s)；DH=962.4 kJmol1。 (4)由M酸化后得 ，可得M的结构简式为。N的分子式为C7H6O3，符合条件的同分异构体共有6种。11来源：2011年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（北京卷）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示(1)溶液A的溶质是 ；(2)电解饱和食盐水的离子方程式是 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用： (4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH3、SO42-

29、、C(SO42-)C(Ca2+)。精致流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）：盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。过程中将NH4+转化为N2的离子方程式是 BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程中除去的离子有 经过程处理，要求盐水中c中剩余Na2SO3的含量小于5mg /l ，若盐水b中的含量是7.45mg/l，则处理10m3盐水b，至多添加10%Na2SO3溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。【答案】(1)NaOH(2)2Cl-+2H2O 通电H2+Cl2+2OH-(3)Cl2与水反应：Cl2+H2OHCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出(4

30、)Mg(OH)22NH4+3Cl2+8OH-=N2+6Cl-+8H2OSO42-、Ca2+1.76【解析】(1)由图示可知该电解池右池放出H2生成OH-，Na+由左池通过阳离子交换膜进入右池，故溶液A的溶质为NaOH。(2)电解饱和食盐水时，阳极Cl放电产生Cl2，阴极水电离生成的H+放电产生H2，同时还会生成NaOH。(4)因盐泥a是在pH=11的条件下生成的沉淀，故除泥沙外，一定还含有难溶的氢氧化物Mg(OH)2。在过程I中NH4+转化为N2，发生氧化反应，故加入的Cl2一定作氧化剂，发生还原反应，利用电子守恒和原子守恒可得出反应的离子方程式。利用难溶电解质的溶解平衡和沉淀的转化可知，加入

31、BaCO3会转化为更难溶的BaSO4，同时CO32-再与Ca2+结合生成CaCO3沉淀，可见过程中除去的离子有SO42-，Ca2+。添加Na2SO3溶液使盐水c中Na2SO3的含量为5 mgL，利用电子守恒可得关系式：NaClONa2SO3，结合题给数据可知需加入m(Na2SO3)=126 g+5 mgL10000 L=176 g，所以需要加入10的Na2SO3溶液的质量为176 g10=1.76 kg。12来源：2011年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（福建卷）四氧化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成为是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺

32、流程示意如下：废液TiO2nH2O粗TiO3氧气、焦炭废液成品TiCl3绿矾富含TiO-溶液铁钛矿强酸性浸出液（含Tio2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等铁屑废液回答下列问题(1)往中缴入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3+Fe=3Fe2+2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2+2H2OTi3+(紫色)+Fe3+H2O=TiO2+Fe2+2H+加入铁屑的作用是 。(2)在 工艺过程中需要控制条件以形成TiO2nH2O溶液，该溶液的分散质颗粒直径大大小在 范围。(3)若把中制得得固体TiO2nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂

33、质，还可以制得钛白粉。已知25C时，KspFe(OH)3=2.7910-39该温度下反应Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O的平衡常数K= 。(4)已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)；H=+140kJ/mol2C(s)+O2(g)=2CO(g)；H=-221kJ/mol写出中TiO2和焦炭、氧气反应生成也太TiCl4和CO气体的热化学方程式； 。(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是 (只要求写出一项)。(6)依据右表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4的，可采用 方法。【答案】(1)使F

34、e3+还原为Fe2+；生成Ti3+保护Fe2+不被氧化 (2)10-910-7m(3)2.79103 (4)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)；H=-81kJ/mol(5)产生三废 (6)蒸馏(或分馏，或精馏)【解析】(1)分析发生的反应可知：加入铁屑是将Fe3+还原成Fe2+，同时生成Te3+，而生成的Te3+也能保护Fe2+不被氧化。(3)对于反应：Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O，由Ksp=c(Fe3+)c3(OH)和Kw=c(H)c(OH-)得：K=2.79103。(4)利用盖斯定律，结合题中所给反应，可求得TiO2(s)+2C(s)+2

35、Cl2(g)TiCl4(1)+2CO(g)H=+140 kJ/mol221 kJ/mol=-81 kJ/mol。(6)分析表中数据可知二者的沸点相差较大，应用蒸馏的原理精制TiCl4。13来源：2009年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（安徽卷）某工厂废水中含5.0010-3molL-1的Cr2O72-，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料(Fe的Fe化合价依次为+3、+2)，设计了如下实验流程：(1)第步反应的离子方程式是 (2)第步中用pH试纸测定溶液pH的操作是： (3)第步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有 (4)欲使1L该废水中的完全转化

36、为，理论上需要加入 gFeSO47H2O。【答案】(1)Cr2O72-+6Fe2+14H2Cr3+6Fe3+7H2O(2)将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照。(3)Fe(OH)3、Fe(OH)2(4)13.9【解析】(1)第步是Cr2O72-与Fe2+发生氧化还原反应，方程式为：Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O；(2)测定溶液的pH的方法是：用玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸的中心位置，然后对照标准比色卡，读出对应颜色的数据；(3)从最终所得磁性材料的化学式可知，滤渣中主要有Cr(OH)3、Fe(OH)2、Fe(

37、OH)3；(4)1 L废水中的n(Cr2O72-)=5.0010-3 mol，根据关系式：Cr2O72-4Cr0.5Fe1.5FeO410FeSO47H2O，所以理论上n(FeSO47H2O)=0.05 mol，m(FeSO47H2O)=0.05 mol278 gmol-1=13.9 g。14来源：2008年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（宁夏卷）某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白。(1)图中标号处需加入的相应物质分别是 、 、 、 、

38、 ；(2)写出处发生反应的离子方程式 ，写出处发生反应的化学方程式 ；(3)铁红的化学式为 ，分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红 ，氧化铜 。【答案】(1)铁屑稀硫酸稀硝酸氢氧化钠氢氧化钠(2)Fe+2H+Fe2+H22Fe3+Fe3Fe2+Cu2+FeCu+Fe2+2Au3+3Fe2Au+3Fe2+3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(3)Fe2O3用作红色涂料用作制造铜盐的原料【解析】(1)根据题干信息及框图中转化关系，利用逆推的方法：由铁红逆推可知试剂为氢氧化钠，E中含有Fe2+，因此为铁粉或铁屑。由氧化铜逆推则试剂为氢氧化钠，C中含有Cu2+，结合

39、B转化为C和金可知为稀硝酸，B为铜和金。由A转化为B与E。结合B与E的组成可知A为铁、铜和金的混合物，故为稀硫酸。(2)处向工业废水中加入铁屑，发生反应的离子方程式为：Fe+2H+Fe2+H2 2Fe3+Fe3Fe2+ Cu2+FeCu+Fe2+ 2Au3+3Fe2Au+3Fe2+(3)铁红即为三氧化二铁：Fe2O3。在工业上铁红可用作红色涂料等；氧化铜可用作制取铜盐的工业原料等15来源：2007年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（山东卷）【化学化学与技术】工业上的海水资源开发和利用的部分工艺流程如图所示。CaCl2石灰水Cl2H2SO4苦卤（Ca2、Mg2、Br等）Ca2+、Mg2等Br

40、2CaSO4Mg2+等Mg(OH)2提纯海水粗盐NaCl溶液H2、Cl2、NaOH(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是 。电解槽中的阳极材料为 。(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？原因是 。(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是 。【答案】(1)阳离子(Na+) 钛(或石墨)(2)否。如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯。(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投

41、资大；经济效益低，环境污染严重。【解析】该题目考查了化学化工生产与工艺的知识，利用海水的综合利用考查学生对于氯碱工业、海水提溴、海水提镁工艺的了解。(1)工业上用离子交换膜法电解食盐水时采用的阳离子交换膜只允许Na+通过，隔膜电解槽中的隔膜只允许水和离子通过，则二者均允许通过的离子或分子共同的是阳离子(或Na+)；阳极上发生氧化反应，是溶液中的氯离子得到电子，所以必须用惰性电极，工业上一般用钛，石墨也可以(2)在该流程开始向苦卤中加入硫酸，如果先制取氢氧化镁，加入的石灰水会有部分Ca2+与硫酸根结合生成CaSO4而使Mg(OH)2不纯净。(3)四氯化碳是一种容易挥发、有毒的液体，所以工业上不用

42、萃取的方法，而是利用了溴的挥发性，向得到的溴水中吹入热空气，使溴挥发出来，与萃取相比，该方法简单、投资少、实用、无污染。16来源：2012年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（广东卷）难溶性杂卤石（K2SO4MgSO42CaSO42H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(S)2Ca22KMg24SO422H2O为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：（1）滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。（2）用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因： 。（3）“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等

43、操作后，过滤，再加入 溶液调滤液pH至中性。（4）不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的关系如下图，由图可得，随着温度升高， （5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(S)CO32CaCO3(S)SO42已知298K时，Ksp(CaCO3)2.80109，Ksp(CaSO4)4.90105，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。【答案】（1）Mg(OH)2，CaSO4（2）加入Ca(OH)2溶液，氢氧根与镁离子结合成Mg(OH)2，Ca2与SO42结合成CaSO4而析出，使平衡向右移动，杂卤石溶解浸出K（留在滤液中）。（3）K2CO3；稀H2SO4（4

44、）在同一时间K的浸出浓度大 K的溶浸速率加快，达到溶浸平衡的时间短。（5）K1.7510417来源：2011年普通高等学校招生全国统一考试化学（江苏卷）以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为SO2(g)O2(g)SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K ；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为 。(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、 。(3)通氯气氧化后，发生的主要反应的离子方程式为 ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为 (写化学式)。【答案】

45、(1)kc2(SO3)/c(O2)c2(SO2) SO2NaOHNaHSO3(2)提高铁元素的浸出率 抑制Fe3水解(3)Cl2Fe22ClFe3 Cl2 HCl【解析】(1)过量的SO2与NaOH溶液反应生成HSO3。(2)盐酸在酸溶过程中的作用是使铁全部变成离子转移到溶液中，提高铁元素的浸出率，在后续过程中盐酸还能防止Fe3+水解。(3)通氯气发生氧化还原反应，生成Fe3+和Cl，该过程中出现的SO2，Cl2，HCl等污染气体，均可以用碱液吸收。18来源：2011年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（安徽卷）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性

46、学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO2和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：(1)第步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的 (写化学式)转化为可溶性物质。(2)第步反应的离子方程式 +ClO+ =MnO+Cl+ 。(3)第步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、 、 、 ，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有 (写化学式)。(4)若粗MnO2样品的质量为12.69g，第步反应后，经过滤得到8.7gMnO2，并收集到0.224LCO2(标准状况下)，则在第步反应中至少需要 molNaClO3。【答案】(1)MnO2和MnCO3(2)5Mn2+2+4H

47、2O=5MnO2+Cl2+8H+(3)蒸发皿 酒精灯 玻璃棒 NaCl(4)0.02【解析】(1)氧化锰和碳酸锰与硫酸反应转化成硫酸锰；(2)氯酸根离子具有较强的氧化性，能将锰离子氧化成二氧化锰，自身转化成氯气，根据得失电子守恒配平可得化学反应方程式；(3)氯气与氢氧化钠反应时发生了自身氧化还原反应，氯元素的化合价有升有降，生成的氯酸钠中氯元素的化合价升高，必将生成氯元素的化合价降低的氯化钠；(4)氧化锰和碳酸锰的总质量为12.69 g-8.7 g=3.99 g，根据碳原子守恒可求得碳酸锰的物质的量为0.01 mol，质量为1.15 g，则氧化锰的质量为3.99 g-1.15 g=2.84 g

48、，其物质的量为0.04 mol，由锰原子守恒，可得出在第步中参加反应的n(Mn2+)=0.05 mol，根据化学反应方程式可确定至少需要0.02 mol NaClO3。19来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（广东卷）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石(主要成分为Li2OAl2O34SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。(1)步骤前，-锂辉石要

49、粉碎成细颗粒的目的是_(2)步骤中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-，另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入_(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。(3)步骤中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。(4)步骤中，生成沉淀的离子方程式为 。(5)从母液中可回收的主要物质是 。【答案】(1)加快反应速率(2)石灰石(3)Fe2+、Mg2+、Ca2+(4)2Li+CO32Li2CO3(5)NaOH【解析】(1)将矿石粉

50、碎可使锂辉石与硫酸充分接触，有利于加快浸出反应速率，提高浸出率。(2)加入石灰石与酸反应可以起到调节pH的目的，同时剩余石灰石与生成的沉淀可一起过滤除去；硫酸、CaCl2都无法使溶液的pH调整到6.06.5。(3)加入H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+、加入石灰乳可与Mg2+、Fe3+作用生成Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀而除去Mg2+和Fe3+、Na2CO3可与Ca2+形成CaCO3沉淀除去Ca2+(含加入石灰乳引入的Ca2+)。(4)结合LiOH、Li2CO3的溶解度可推知在步骤中是蒸发浓缩后的LiOH与Na2CO3作用生成Li2CO3，故反应的离子方程式为2Li+CO32-Li2CO

51、3。(5)由前面的分析可知母液中含有的溶质主要为Na2SO4，故从母液中回收的物质主要是Na2SO4。20来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（山东卷）聚合硫酸铁又称聚铁，化学式Fe2(OH)n(SO4)3-0.5nn，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO47H2O)，过程如下：(1)验证固体焙烧后产生的气体含有SO2的方法是(2)实验室制备，收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置产生SO2，按气流方向链接各仪器口，顺序为。装置D的作用是 ，装置E中NaOH溶液的作用是 。()制备绿矾时，向溶液中加入过量，

52、充分反应后，经操作得当溶液，再经浓缩，结晶等步骤得到绿矾。()溶液的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为。若溶液的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏。【答案】(1)将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色。(合理即得分)(2)d e c b；防止倒吸；吸收多余的SO2，防止污染。(3)铁屑；过滤(4)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，与标准比色卡对照；低(小)。【解析】(1)利用SO2具有漂白性来鉴别二氧化硫。(2)发生装置产生的气体中可能含有少量的水蒸气，因此必须进行干燥；SO2的密度大于空气，故用向上排空气法收集(长进短

53、出)；又由于SO2易溶于水，因此要有防倒吸装置(安全装置)。(3)Fe2+易被氧化，因此必须加入过量的Fe，保证Fe3+被完全还原，以防溶液中混入Fe3+，过量的铁粉可用过滤除去。(4)用pH试纸测定溶液的pH，为了测量的准确性，应选用干燥、洁净的装置。由聚合铁的组成可以看出，Fe3+水解提高了pH，因此pH偏小时，Fe3+水解的程度小，故导致聚合铁含量偏低。21来源：2010年普通高等学校招生全国统一考试理综化学（福建卷）硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO3，并含少量的Fe2O3 、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：(1)

54、将菱锌矿研磨成粉的目的是_。(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2+_+_=Fe(OH)3+Cl(3)针铁矿(Goethite)是以德国诗人歌德(Goethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是_。(4)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为_。Mg(OH)2Zn(OH)2MgCO3CaCO3开始沉淀的pH10.46.4沉淀完全的pH12.48.0开始溶解的pH10.5Ksp5.66.810-62.8(5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是_(选填序号)。a大理石粉 b石灰乳 c纯碱溶液 d烧碱溶液(6)“滤液4”之后的操作依次为_、_、过