高中化学《化学工艺流程》大题专练第4篇

《化学工艺流程》大题专练(四)

1．氧化铬绿(Cr₂O₃)的性质独特，在冶金、颜料等领域有着不可替代的地位。一种利用淀粉水热还原铬酸钠制备氧化铬绿的工艺流程如下：

已知：①向含少量Na₂CO₃的铬酸钠碱性溶液中通入CO₂可制得不同碳化率的铬酸钠碳化母液；

②“还原”反应剧烈放热，可制得Cr(OH)₃浆料。

(1)该工艺中“还原”反应最初使用的是蔗糖或甲醛，后来改用价格低廉的淀粉。请写出甲醛(HCHO)与铬酸钠(Na₂CrO₄)溶液反应的离子方程式：___________。

(2)将混合均匀的料液加入反应釜，密闭搅拌，恒温发生“还原”反应，下列有关说法错误的是________(填标号)。

A．该反应一定无需加热即可进行          B．必要时可使用冷却水进行温度控制

C．铬酸钠可适当过量，使淀粉充分反应    D．应建造废水回收池，回收含铬废水

(3)测得反应完成后在不同恒温温度、不同碳化率下Cr(Ⅵ)还原率如图。实际生产过程中Cr(Ⅵ)还原率可高达99.5%以上，“还原”阶段采用的最佳反应条件为__________。

(4)滤液中所含溶质为________。该水热法制备氧化铬绿工艺的优点有_______、__________(请写出两条)。

(5)由水热法制备的氢氧化铬为无定型氢氧化铬[Cr(OH)₃·nH₂O]。将洗涤并干燥后的氢氧化铬滤饼充分煅烧，质量损失与固体残留质量比为9∶19，经计算得出n＝________。

(6)重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇·H₂O)与硫酸铵热分解法也是一种生产氧化铬绿的方法，生产过程中产生的气体对环境无害，其化学反应方程式为______。

答案：(1)4CrO＋3HCHO＋4H₂O===4Cr(OH)₃↓＋2OH^－＋3CO   (2)AC

(3)碳化率40%、恒温240 ℃

(4)Na₂CO₃(或NaHCO₃或Na₂CO₃、NaHCO₃)　工艺清洁、原料价格低廉、设备要求低、副产物碳酸盐可用于铬酸钠碳化母液的制备、无废气废渣排放、废水可回收利用、流程短等(合理答案写出两条即可)

(5)0.5

(6)Na₂Cr₂O₇·H₂O＋(NH₄)₂SO₄Cr₂O₃＋Na₂SO₄＋5H₂O＋N₂↑

2．实验室里，从废旧钴酸锂离子电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质LiCoO₂)中，回收钴、锂的操作流程如图1所示：

回答下列问题。

(1)拆解废旧电池获取正极材料前，先将其浸入NaCl溶液中，使电池短路而放电，此时溶液温度升高，该过程中能量的主要转化方式为_________。

(2)“碱浸”过程中产生的气体是____________；“过滤”所得滤液用盐酸处理可得到氢氧化铝，反应的化学方程式为___________。

(3)“酸浸”时主要反应的离子方程式为_________；

若硫酸、Na₂S₂O₃溶液用一定浓度的盐酸替代，也可以达到“酸浸”的目的，但会产生________(填化学式)污染环境。

(4)“沉钴”时，调pH所用的试剂是________；“沉钴”后溶液中c(Co^2＋)＝________。(已知：K_sp[Co(OH)₂]＝1.09×10^－15)

(5)在空气中加热Co(OH)₂，使其转化为钴的氧化物。加热过程中，固体质量与温度的关系如图2所示。290～500 ℃，发生反应的化学方程式为_______________________________________。

(6)根据图3判断，“沉锂”中获得Li₂CO₃固体的操作主要包括________、________、洗涤、干燥等步骤。

答案：(1)化学能→电能→热能　

(2)H₂　

NaAlO₂＋HCl＋H₂O===NaCl＋Al(OH)₃↓

(3)8LiCoO₂＋S₂O＋22H^＋===8Li^＋＋8Co^2＋＋2SO＋11H₂O　Cl₂　

(4)NaOH溶液(或氢氧化钠固体)　1.09×10^－6 mol·L^－1　

(5)6Co₂O₃₌₌₌4Co₃O₄＋O₂↑　(6)蒸发浓缩　趁热过滤

3．我国重晶石(含BaSO₄ 90%以上)资源丰富，其中贵州省重晶石储量占全国总储量的三分之一。某工厂以重晶石为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO₃)的工艺流程如下：

查阅资料可知：

①常温下：K_sp(BaSO₄)＝1.0×10^－10，K_sp(BaCO₃)＝2.5×10^－9。

②TiCl₄在常温下是无色液体，遇水容易发生水解：

TiCl₄＋2H₂O===TiO₂＋4HCl。

③草酸氧钛钡的化学式为BaTiO(C₂O₄)₂·4H₂O。

请回答下列问题：

(1)工业上用饱和Na₂CO₃溶液处理重晶石(假设杂质不与Na₂CO₃溶液作用)，待达到平衡后，移走上层清液，重复多次操作，将BaSO₄转化为易溶于酸的BaCO₃，该过程用离子方程式可表示为________，此反应的平衡常数K＝________(填写计算结果)。若不考虑CO的水解，则至少需要使用________mol·L^－1 的Na₂CO₃溶液浸泡重晶石才能实现该转化过程。

(2)酸浸时所发生反应的离子方程式为_______。

(3)配制TiCl₄溶液时通常将TiCl₄固体溶于浓盐酸再加水稀释，其目的是_________。

(4)可循环使用的物质X是________(填化学式)，设计实验方案验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净：____________。

(5)煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO₃的同时，高温下生成的气体产物有CO、________和________(填化学式)。

答案：(1)BaSO₄(s)＋CO(aq)===BaCO₃(s)＋SO(aq)

0.04(或1/25)   　2.5×10^－4

(2)BaCO₃＋2H^＋===Ba^2＋＋CO₂↑＋H₂O    

(3)抑制TiCl₄的水解

(4)HCl　

取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净   　

(5)CO₂　H₂O(g)

4．硫酸锰是一种重要的化工原料，在农业、电化学和建筑等领域均有广泛应用。以含锰废料(含有MnO₂、CuO、Fe和少量CaO)为原料制备MnSO₄的一种流程如下：

已知：

Ⅰ.烧渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO。

Ⅱ.难溶电解质的溶度积常数如下表所示：

物质	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)3
溶度积常数(Ksp)	1.9×10^－13	1.8×10^－15	2.2×10^－20	4.0×10^－38

回答下列问题：

(1)“焙烧”过程加入煤粉的主要作用为______。

(2)“酸浸”时所加稀硫酸不宜过量太多的原因为________。滤渣1的主要成分为________(填化学式)。

(3)“氧化”过程中主要反应的离子方程式为_________。

(4)“调pH为4”的目的为________；若“溶液”中c(Cu^2＋)＝0.022 mol·L^－1，“滤液2”的体积是“溶液”体积的2倍，则“调pH为4”时Cu^2＋是否开始沉淀_____________(通过计算说明)。

(5)(NH₄)₂S的电子式为_____________。

(6)已知：(NH₄)₂SO₄与MnSO₄的溶解度曲线如图所示。“操作”主要包括蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥；其中用乙醇代替水洗涤的原因为__________，需控制温度为________(填选项字母)得到产品最多。

A．10 ℃         B．40 ℃

C．60 ℃　　    D．100 ℃

答案：(1)作还原剂　   

(2)避免“调pH为4”时会消耗过多的碱　CaSO₄、Cu

(3)MnO₂＋2Fe^2＋＋4H^＋===Mn^2＋＋2Fe^3＋＋2H₂O　

(4)将Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀过滤除去　“滤液2”中c(Cu^2＋)＝0.011 mol·L^－1，c(OH^－)＝1×10^－10 mol·L^－1, 则Q_c[Cu(OH)₂]＝0.011×(1×10^－10)²＝1.1×10^－22<K_sp[Cu(OH)₂]，所以Cu^2＋未开始形成沉淀

(6)降温结晶　减少因溶解而造成的损失，且乙醇挥发带走水分，便于干燥　

A