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化工流程题专题——高三化学冲刺专题学案

姓名 班别 一、陌生方程式的书写

【例题1】(2018国甲26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Zn2+

Cd2+

开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题：

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_______________________。

（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________

【例题2】MnCO3是信息产业和机电工业的重要基础功能材料，某地有含锰矿石(主要成分是MnO2，还含CaO、Al2O3、FeS等杂质)，由此矿石生产MnCO3的工艺流程如下：

回答下列问题：

物质

Fe(OH)3

Al(OH)3

Ca(OH)2

开始沉淀

2.7 12 3.8 完全沉淀

3.7 ——

4.1 （1）

取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈血红色，试写出酸溶过程中FeS发生反应的离子方程式： （2）

沉锰的化学方程式为： 1

【例题3】一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高。其主要流程如下。请回答下列问题：

HCl、NaCl、CuCl2混合溶液空气滤液黄铜矿（FeCuS2）反应Ⅰ反应Ⅱ过滤滤渣分离FeS2S空气反应Ⅳ反应ⅢH2SO4结晶分离CuSO4晶体铁红SO2炼钢制硫酸Cu

已知：反应II的离子方程式为：Cu2++CuS+4Cl—=2[CuCl2]—+S↓

回答下列问题：

（1）反应I的产物为 （填化学式）

（2）反应III的离子方程式为 （3）反应IV的化学方程式为

【例题4】（2017年全国I卷改编）

Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

－（1）“酸浸”后，钛主要以TiOCl24形式存在，写出相应反应的离子方程式：

（2）写出滤液①发生水解的离子方程式：

（3）滤液②中加入双氧水、磷酸后发生的主要离子反应方程式：

（4）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：

【练习1】（2016年国丙节选）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：

过氧化钙的制备

CaCO3稀盐酸、煮沸、过滤氨水与双氧水滤液②冰浴③过滤白色结晶

（1）步骤③中反应的化学方程式为 。

2

【练习2】（2013年全国I卷节选）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（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（1）“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

（2）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方式

。

【练习3】（2014江苏16节选）

烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

（1）加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6—2x。滤渣Ⅱ的主要成分为___ ______（填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是 （用离子方程式表示）。【练习4】金属钒被誉为“合金的维生素”。从废钒(主要成分为V2O5、Fe2O3、SiO2等)中回收V2O5的一种工艺流程如下图所示:

3

已知: 步骤②、③中的变化过程可简化为:Rn+(水层)+nHA(有机层)RAn(有机+n+2+3+层)+nH(水层)(式中R表示VO或Fe，HA表示有机萃取剂) （1）步骤①酸浸过程中发生氧化还原反应的化学方程式为：

。

（2）步骤④中反应的离子方程式为： 。

（3）步骤⑤中“沉钒”反应的化学方程式为： 。

（4）V2O5是两性氧化物，在强酸性溶液中以VO2+形式存在，VO2+具有强氧化性，能将I-氧化为I2，本身被还原为VO+，则V2O5与氢碘酸反应的离子方程式 。

二、大题限时训练

【例题5】（2016年北京卷27．（12分））以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：

滤液含铅废料FeSO4、H2SO4/△过滤(过程Ⅰ)滤液ⅠPbSO4粗品10%NaOH溶液/△冷却、过滤(过程Ⅱ)

（1）过程Ⅰ中，在Fe催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。

（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：

2－i：2Fe2++ PbO2+4H++SO4=2Fe3++PbSO4+2H2O ii: ……

①写出ii的离子方程式：________________。

②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。

b.______________。

（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。

120①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ100中重复使用，其目的是_____(选填序号)。

35%NaOH8060A.减少PbO的损失，提高产品的产率 B.重复利用40NaOH，提高原料的利用率

10%NaOH20C.增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率

20406080100120②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述温度/℃过程Ⅲ的

操作： 。。

2+PbO粗品(过程Ⅲ)高纯PbO4

PbO的溶解度/g•L−1

【例题6】（2016年江苏卷16．（12分））以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：

H2O电石渣打浆Cl2氯化过滤滤渣KCl转化KClO3

(1)氯化过程控制电石渣过量，在75℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2

分解为CaCl2和O2。

①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。

②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 （填序号）。

A.适当减缓通入Cl2速率 B.充分搅拌浆料 C.加水使Ca(OH)2完全溶解

(2)氯化过程中Cl2

转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为

6 Ca(OH)2+6 Cl2===Ca(ClO3)2+5 CaCl2+6H2O氯化完溶解度(g/100gH2O)7060成后过滤。

Ca(ClO3)2①滤渣的主要成分为 （填化学式）。

50CaCl2②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比40KCln[Ca(ClO3)2] ∶n[CaCl2] 1∶5（填“>”、30“<”或“=”）。

20KClO3(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化10为KClO3，若溶液中KClO3的含量为100g▪L−1，从020406080100该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法温度(℃)是 。

【例题7】（2017国甲26）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：

(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_____________________，还可使用____________代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_______________。

(3)加氨水过程中加热的目的是______。沉淀B的主要成分为____、_____(写化学式)。

(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可＋间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO－→Mn2＋＋CO2＋H2O。实验中4＋H＋H2C2O4―5

称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol·L－1的KMnO4溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为____________。

【练习5】（2017北京27）

SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。

(1)SCR(选择性催化还原)工作原理：

①尿素[CO(NH2)2]水溶液加热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：______________。

②反应器中NH3还原NO2的化学方程式：________________________________。

③当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：__________________________。

④尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素(M＝60g·mol－1)含量的方法如下：取ag尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的V1mLc1mol·L－1－1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2mLc2mol·LNaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________。

(2)NSR(NOx储存还原)工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图所示。

①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是________。

②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，下图表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是________。

③还原过程中，有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与15NO有关。在有氧条件下，NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。催化剂将该反应的化学方程式补充完整：____________________=====

15NNO＋

H2O

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【练习6】.（14分）钛及钛合金在航空航天领域具有重要的应用价值。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3)，另含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。以钛铁矿为原料制备钛的工艺流程如下图所示。

（1）为提高钛铁矿酸浸时的浸出率，除了采用循环浸取、延长时间、熔块粉碎外，还可以采用____________________（写一种方法）。

（2）硫酸质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示，据此判断，酸浸时所加硫酸的质量分数应为_____________ 。

钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，该反应的化学方程式： 。

（3）查阅资料可知：TiO2+与Fe3+水解转化为沉淀的pH接近；反应①Fe3+ + H2Y2—

= FeY—+2H+，K=1024.3；反应②TiO2+ + H2Y2— = TiOY2—+2H+，K=1017.3。含钛铁溶液经EDTA（H2Y2-）处理后再调节pH，TiO2+水解生成偏钛酸[TiO(OH)2]沉淀，则TiO2+水解的离子方程式为：_______________________________________; Fe3+未转化为沉淀的原因是__________________________。

（4）若将滤液2经____________、冷却结晶、过滤一系列操作还可获得副产品绿矾(FeSO4·7H2O)。滤液2经处理后，还可返回流程中使用的物质是__________________________。

（5）利用右图所示装置在一定条件下由TiO2制取金属钛的化学方程式为____________。阳极的电极反应式为________________________________________。

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参考答案

【练习1】（1）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2==CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O==CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl 【练习2】（1）2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O （2）CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3

↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O 【练习3】（1）CaSO4 3CaCO3 + 2Al3＋+ 3SO42－

+ 3H2O

= 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 3CO2↑

【练习4】

（1） V2O5+K2SO3+2H2SO4=K2SO4+2VOSO4+2H2O （2） ClO3-+6VO2++3H2O=6VO2++Cl-+6H+

（3）V2O5+2NH3·H2O=NH4VO3+H2O +-+（4）V2O5+6H+4I=2VO+2I2+3H2O 【例题5】（2016年北京卷27．（12分））.(1)Pb + PbO2

+ 2H2SO4 2－Fe2+2PbSO4+ 2H2O。

(2)①2Fe3＋+Pb+ SO4= PbSO4+2Fe2＋；②b.取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去

(3)①A、B；②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体

【例题6】（2016年江苏卷16．（12分））16.(12分) (1) ①2Cl2 +2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O ②AB

(2) ①CaCO3、Ca(OH)2 ②＜

(3)蒸发浓缩、冷却结晶

【例题7】（2017国甲26）

(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋

H2O2

(2)SiO2(或H2SiO3) SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止胶体生成，易沉淀分离

Al(OH)3

Fe(OH)3 (4)45.0% △【练习5】（2017北京27）

(1)①CO(NH2)2＋H2O――→CO2＋2NH3 ②8NH3催化剂＋6NO2=====7N2＋12H2O

③2SO2＋O2＋4NH3＋2H2O===2(NH4)2SO4 3（2c1V1－c2V2）催化剂④ (2) ①BaO

②8∶1 ③415NO＋4NH3＋3O2=====415NNO＋6H2O

100a．（14分）（1）连续搅拌（或适当升高温度等合理均给分）（1分）

【练习6】（2）80~85%（1分）FeTiO3 + 2H2SO4 =TiOSO4 + Fe SO4 + 2H2O（2分）

（3）TiO2+ +2H2O TiO(OH)2 +2H+（2分）

反应①的K远大于反应②，Fe3+主要转化为FeY—（2分）

（4）蒸发浓缩（1分） H2SO4（1分）

（5）2Ca+TiO22CaO+Ti（2分） 说明：C+TiO2分。 C + 2O2-- 4e-=CO2↑（2分）

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CO2↑+Ti 也给2

例1【答案】

（1）ZnS+O223ZnO+SO2

（3）Zn+Cd2+Zn2++Cd （4）Zn2++2e－Zn

练习1（1）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2==CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O==CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl

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