2020年高考化学《工艺流程题》专项训练2
《工艺流程题》专项训练2  20191201
Key:做完题后认真研究参考答案，出答题方向，分析自身不足，寻解决办法。
1、（2019江苏）实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：
（1）室温下，反应CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡，则溶液中c(SO42-)/c(CO32-)=
        　[Ksp(CaSO4)=4.8×10-5，Ksp(CaCO3)=3×10-9]
（2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为                 ；浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是    　                          　 。
（3）废渣浸取在如下图所示的装置中进行。控制反应温度在60～70℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是　                      　 ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有    　            　 。
（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：                                                               
  　                                                        　                    [已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5 Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。
2、（2018江苏）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。
（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如下图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃。
①不添加CaO的矿粉在低于 500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。
②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________
____________________________________________________。
（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转化为_______________（填化学式）。
（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=______ _______。
3、（2017天津）某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅰ．固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）
（1）反应①所加试剂NaOH的电子式为____________。B→C的反应条件为_____________，C→Al的制备方法称为______________。
（2）该小组探究反应②发生的条件：D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）___________。
  a．温度        　 b．Cl-的浓度      　 c．溶液的酸度
（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_______________________________________________________。
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是______________________________________，分离后含铬元素的粒子是______________________；阴极室生成的物质为_________________（写化学式）。
4、（2017北京）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181（升华）
316
1412
熔点/℃
−69
−25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
难溶
（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)+2Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g)　 ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
      2C(s)+O2(g)=2CO(g)　 ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
　①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_____________________________________。
　②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：________________________________________________________________________________。
　③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________________。
　④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。
（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：
物质a是______________，T2应控制在_____________________。
5、 （2017江苏高考）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________________________。 
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是__________________________。 
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。
阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。 
（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_______________________________________________。 

6、（2017江苏）某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如: 3NaClO=2NaCl+NaClO3
    ②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2OAg(NH3)2++Cl-+2H2O 
    ③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+ :
    　4 Ag(NH3)2++N2H4·H2O＝4Ag↓+ N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
（1）“氧化”阶段需在 80℃条件下进行，适宜的加热方式为__________________。 
（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为_____________________。HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是___________________________。
（3）为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并_____________________________________。 
（4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O2016江苏高考反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应)，还因为__________________________________
__________________________________________________________________________________________。 
（5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:_______________ _______________________
____________________________________________________________________________________________
(实验中须使用的试剂有: 2 mol·L-1水合肼溶液，1 mol·L-1H2SO4 )。 
7、（2016北京）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：
（1）过程Ⅰ中，在Fe2+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：
    i：2Fe2++ PbO2+4H++SO42−＝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，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。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液I经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_________________(选填序号)。
    A．减少PbO的损失，提高产品的产率        B．重复利用氢氧化钠，提高原料的利用率
    C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率
②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作___________________________________

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