高中化学重点工艺流程图专项

工艺流程图专项

1．四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如图：

请回答下列问题：

（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是。

（2）向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：、。

（3）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。

水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、、、（填化学式），减少废物排放。

（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3），其方法是：将556akgA（摩尔质量为278g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体，再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完全后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料，若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料kg。

2．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、FeCO3MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：

（1）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，化学相对分子质量为89，化学式是．

之后的操作依次为、、过滤，洗涤，干燥．（6）抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是；抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先，然后．

（7）分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于．

3．钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO•TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质．利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂LiTi5012和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如图所示：

已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3+4H++4Cl﹣＝Fe2++TiOCl42﹣+2H2O （I）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是．

（2）滤渣A的成分是．滤渣A的熔点大于干冰的原因是．

（3）滤液B中TiOCI42﹣转化生成Ti02的离子方程式是．

（4）由滤液D制备LiFeP04的过程中，所需17%双氧水与H2C204的质量比是．（5）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作

原理为：Li4Ti5O12+3LiFePO4LiTi5012+3FePO4．该电池充电时阳极反应．

4．锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途．已知：Sn的熔点为231℃；Sn2+易水解、易被氧化；SnCl4极易水解、熔点为﹣33℃、沸点为114℃．请按要求回答下列相关问题：

（1）元素锡比同主族碳的周期数大3，锡的原子序数为．

（2）用于微电子器件生产的锡粉纯度测定：①取1.19g试样溶于稀硫酸中（杂质不参与反应），使Sn完全转化为Sn2+；②加入过量的Fe2（SO4）3；③用0.1 000mol/L K2Cr2O7溶液滴定（产物中Cr呈+3价），消耗20.00mL．步骤②中加入Fe2（SO4）3的作用是；此锡粉样品中锡的质量分数：．

（3）用于镀锡工业的硫酸亚锡（SnSO4）的制备路线如下：

①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用：及调节溶液pH．

②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、．

③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式：．

④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是，证明已洗净．

⑤步骤Ⅴ操作依次为、过滤、洗涤、低温干燥．

（4）SnCl4蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为：．实验室欲用图装置制备少量SnCl4（夹持装置略），该装置存在明显缺陷，改进方法是

（5）利用改进后的装置进行实验，当开始装置C中收集到有SnCl4时即可熄灭B处酒精灯，反应仍可持续进行的理由是．

5．电镀污泥主要含有Cr2O3、NiO和Fe2O3等物质，可制备Na2Cr2O7溶液和NiSO4•6H2O 晶体，实现有害物质的资源化利用．已知黄钠铁矾[NaFe3（SO4）2（OH）6]是一种浅黄色的难溶物，具有沉淀颗粒大、沉降速率快、容易过滤的特点．

（1）焙烧时Cr2O3被氧化为Na2CrO4，该反应的化学方程式为．

（2）写出酸化时CrO42﹣转化为Cr2O72﹣的离子方程式：．

（3）①加入CaCO3的目的是中和溶液中的酸，调节溶液pH，提高铁的去除率．溶液pH对除铁效率影响如图2所示．

则除铁时应控制溶液的pH为（填序号）．

A．0.5～1.5 B．1.5～2.5 C．2.5～3.5

②除铁时发生反应的离子方程式为．

③若除铁时pH稍大会生成Fe（OH）3胶体，显著降低除铁效率，原因是．

（4）从滤液中获取NiSO4•6H2O晶体的操作为、冷却结晶、过滤、、干燥．

6．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁．某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt 等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线图1：

请回答下列问题：

（1）第①步Cu与酸反应的离子方程为；得到滤渣1的主要成分为．（2）第②步加H2O2的作用是，使用H2O2的优点是；调溶液pH的目的是使生成沉淀．

（3）用第③步所得CuSO4•5H2O制备无水CuSO4的方法是．

（4）由滤渣2制取Al2（SO4）3•18H2O，探究小组设计了三种方案如图2．上述三种方案中，方案不可行，原因是；

（5）探究小组用滴定法测定CuSO4•5H2O （Mr＝250）含量．取a g试样配成100mL 溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用c=

mol L﹣1EDTA（H2Y2﹣）标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL．滴定反应如下：Cu2++H2Y2﹣＝CuY2﹣+2H+

写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式ω＝；

下列操作会导致CuSO4•5H2O含量的测定结果偏高的是．

a．未干燥锥形瓶

b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡

c．未除净可与EDTA反应的干扰离子．

7．二氧化氯（ClO2）被称作第四代杀菌消毒剂．

（1）工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示：

①反应器中发生反应的化学方程式为：

2NaClO3+2NaCl+2H2SO4＝2ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O