内容正文:
工艺流程题
1.某工厂利用某含锌废料(主要含ZnO、SiO2和CuO等)制备锌和氧化锌的工艺流程如图。请回答下列问题:
资料:
①SiO2难溶于水,也难溶于酸。
②《天工开物》记载的“火法炼锌”的原理:。
(1)过程Ⅰ中,该过程涉及反应的化学方程式为 (写一个)。加入足量稀硫酸的目的是 。
(2)过程Ⅱ中,加入Zn后观察到有气泡产生,溶液2中一定含有的溶质是 。
(3)过程Ⅲ中,高温时Zn2(OH)2CO3可分解生成ZnO、CO2和H2O,该反应的化学方程式为 。
(4)过程Ⅳ中,将溶液2电解后可得到Zn。与“火法炼锌”相比,该方法的优点有 (写一条)。
2.实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3,含少量FeO、Fe2O3、Al2O3)为原料制备MgCO3。实验过程如下:
已知:①在溶液中,pH=5.0时AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀,pH=8.5时MgCl2开始生成Mg(OH)2沉淀。
②MgCl2在过量Na2CO3溶液中会生成Mg(OH)2沉淀。
(1)“酸溶”时,MgCO3与稀盐酸反应的化学方程式为 。
(2)“氧化”时发生的反应为2FeCl2+2HCl+H2O2 === 2FeCl3+2H2O。
①反应前后化合价发生变化的元素有O、 。
②“调pH”时分离Al(OH)3和MgCl2溶液的操作是 。
(3)“调pH”时,需控制溶液pH为 。
(4)“沉镁”时,为提高MgCO3的纯度,试剂加入顺序为 (填“a”或“b”)。
a. 向MgCl2溶液中逐滴加入Na2CO3溶液
b. 向Na2CO3溶液中逐滴加入MgCl2溶液
3.[2025镇江]利用镍铜矿烧渣(含NiO和少量CuO)制备磁性材料Ni2O3的流程如下。
(1)溶液X应选用 (填字母)。
a.稀H2SO4 b.稀HCl c.稀HNO3
(2)“除铜”中分离操作用到的玻璃仪器有烧杯、 、玻璃棒等。
(3)“除铜”中实际消耗Ni粉的质量大于除铜理论用量的原因是 。
(4)“沉镍”时将NaHCO3溶液换为Na2CO3溶液也可获得NiCO3,但副产物Ni(OH)2会增多,原因是 。
(5)已知:NiCO3焙烧生成镍的氧化物和气体。
取23.8 g NiCO3控制不同温度焙烧,测得固体质量随温度变化如图所示。制备Ni2O3应控制适宜的温度为 (填“360”或“620”)℃左右,生成Ni2O3发生反应的化学方程式为 。
4.目前我国平均每年产生4亿部以上废旧手机,废旧手机回收处理作为“朝阳产业”拥有很大的发展潜力。从废旧手机的某些部件中可以回收银和铜,其操作流程如下所示。
(1)废旧部件经过预处理粉碎后得到粗产品,其目的是 。
(2)步骤①中实验流程中,加入足量稀硫酸的目的是 。
(3)步骤②中加入硝酸银溶液反应的化学方程式是 。
(4)步骤③中,为了回收金属铜,金属M可选择 (填化学式,一种即可)。
(5)该工艺流程的价值在于 (写出一点)。
5.NiSO4•6H2O主要用于化学镀镍(Ni),生产电池等,可由电镀废渣(除含Ni外,还含有Cu、Fe杂质)为原料获得,有关工艺流程如下:
已知:室温时,pH=3.2时Fe2(SO4)3完全转化为Fe(OH)3沉淀,pH=6.9时NiSO4开始生成Ni(OH)2沉淀。
(1)为加快酸浸的反应速率,可采取的措施是 (任写一条)。
(2)“氧化”时发生的反应为H2O2+H2SO4+2FeSO4 === Fe2(SO4)3+2 ,用过氧化氢做氧化剂的优点是 。
(3)“除铁”时,需控制溶液pH的范围为 。
(4)“沉镍”时生成NiCO3沉淀的反应为 (用化学方程式表示)。
(5)资料显示NiSO4结晶水合物的形态与温度有如表关系。
温度
低于30.8℃
30.8℃﹣53.8℃
53.8℃~280℃
高于280℃
晶体形态
NiSO4•7H2O
NiSO4•6H2O
多种结晶水合物
NiSO4
“系列操作”流程中:向NiCO3中加入硫酸溶液,至恰好完全溶解:蒸发浓缩、 、过滤、洗涤并晾干。
6.用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3和不溶性杂质SiO2)制备碳酸亚铁的流程如图:
已知:
①还原过程中发生的反应之一是Fe+Fe2(SO4)3 === 3FeSO4;
②Na2CO3溶液呈碱性,FeSO4溶液呈弱酸性,FeSO4在碱性条件下生成Fe(OH)2沉淀;③FeCO3难溶于水。
请回答下列问题:
(1)为加快酸浸的反应速率,可采取的措施是 (任写一条)。
(2)还原过程中加入过量铁粉的目的是 。
(3)在烧渣的过程中产生的有刺激性的污染性气体是 。
(4)写出沉铁时发生反应的化学方程式: 。
(5)实验时需将Na2CO3溶液滴入FeSO4溶液中,而不能反向滴加,其原因是 。
7.[2025宿迁]硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途。化学实践小组查阅相关资料,提出用回收的含铜废料制备五水硫酸铜晶体(CuSO4•5H2O),主要流程如下:
【资料】①含铜废料中含有的杂质既不与氧气反应,也不与酸反应。
②CuSO4•5H2O易溶于水,难溶于酒精。
③在降温结晶时,如果降温过快可能会导致结晶不均匀、不规则。
④加热条件下,铜与浓硫酸反应,也可制得硫酸铜,化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(1)“焙烧”时,反应的化学方程式为 。
(2)X溶液中的溶质为 (填化学式)。
(3)“一系列操作”中的部分操作是:将滤液进行 、降温结晶、过滤、酒精洗涤、低温干燥。其中,用酒精洗涤的优点是 。
(4)若要获得均匀、规则的五水硫酸铜晶体,可采取的操作方法是 。
(5)工业上制备硫酸铜,不选择铜和浓硫酸的反应,而选择流程中的方案。从绿色化学的视角考虑,流程中的方案具有的优点是 (写出一点即可)。
8.金刚石被誉为“工业牙齿”。科学家模拟天然金刚石形成环境,在金属触媒的催化作用下,用石墨合成金刚石的主要过程如下。分析思考,解决问题。
(1)球磨机中装有钢球,磨机转动过程中钢球所起的作用是 。
(2)顶压机中石墨在高温高压环境下转化为金刚石,发生的变化是 。
(3)金刚石晶体形成后必须缓慢冷却和减压,原因是 。
(4)酸浸槽中将金刚石表面的金属触媒除去,反应的化学方程式为
。
(5)分选机利用高密度液体将金刚石与杂质分开,原理是 。
9.肥皂因其良好的清洁能力,被广泛应用于日常清洁中,包括洗手、洗澡、洗衣服等。可采用贝壳、草木灰为原料制造肥皂,其生产工艺如图1所示。
查阅资料:贝壳的主要成分为碳酸钙;草木灰的主要成分为碳酸钾,其性质与碳酸钠类似。
(1)贝壳与草木灰都属于 (填“混合物”或“纯净物”)。
(2)反应I属于 反应(填基本反应类型)。反应II的过程中 (填“吸热”或“放热”)。
(3)草木灰水分离出废渣的过程类似于实验室中的 操作。反应III的化学方程式为 。流程中可循环利用的物质是 。
10.[2025兰州改编]碱式碳酸铜用来做颜料、制造烟火。从孔雀石中提纯该物质的流程如图所示。
【资料链接】
①孔雀石的主要成分碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]能与稀硫酸反应,生成硫酸铜和两种常见的氧化物。假设孔雀石中其他物质不溶于水,也不与酸反应。
②碱式碳酸铜加热到220 ℃会分解成其他物质。
回答问题:
(1)“酸浸”时加入过量稀硫酸的原因是 。
(2)“沉淀池”中发生的主要为2CuSO4+2Na2CO3+H2O === Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑,该反应中存在的氧化物为 ,发生的另外一个反应为
(填化学方程式)。
(4)在“烘干池”中为了不影响产率,此操作中应注意 。
参考答案
1.(1)ZnO+H2SO4 === ZnSO4+H2O(或CuO+H2SO4 === CuSO4+H2O) 使固体中的金属氧化物完全溶解,转化为对应的硫酸盐
(2)硫酸锌
(3)Zn2(OH)2CO3 2ZnO+CO2↑+H2O
(4)更环保(合理即可)
2.(1)MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑
(2)Fe 过滤
(3)5.0≤pH<8.5
(4) a
3.(1)a
(2)漏斗
(3)部分Ni粉与H2SO4发生反应
(4)Na2CO3溶液的碱性更强,溶液中OH﹣的浓度更大
(5)360
4.(1)增大反应物的接触面积,使反应更快、更充分
(2)使粗产品中的镁、铝完全反应
(3)Cu+2AgNO3 === Cu(NO3)2+2Ag
(4)Fe
(5)节约金属资源或减少环境污染
5.(1)废渣粉碎(或适当升高温度或适当增大硫酸的浓度)
(2)H2O 不产生新的杂质
(3)3.2≤pH<6.9(或3.2~6.9)
(4)NiSO4+Na2CO3 === NiCO3↓+Na2SO4
(5)降温至30.8℃~53.8℃结晶
6.(1)适当升温(或搅拌或将烧渣粉碎等,合理即可)
(2)将硫酸铁全部转化成硫酸亚铁、并除去酸浸过程中可能过量的硫酸
(3)二氧化硫(或SO2)
(4)Na2CO3+FeSO4 === FeCO3↓+Na2SO4
(5)避免生成Fe(OH)2
7.(1)2Cu+O2 2CuO
(2)H2SO4
(3)蒸发浓缩 减少五水硫酸铜晶体的损耗,提高产率
(4)缓慢降温
(5)流程中的方案无污染性气体生成,比较环保(合理即可)
8.(1)利用钢球的冲击力研磨原料(合理即可)
(2)化学变化
(3)确保金刚石晶体结构稳定(或防止冷却和减压过快影响金刚石质量,合理即可)
(4)Fe+H2SO4 === FeSO4+H2↑、Ni+H2SO4 === NiSO4+H2↑
(5)金刚石和杂质密度不同(合理即可)
9.(1)混合物
(2)分解 放热
(3)过滤 Ca(OH)2+K2CO3 === CaCO3↓+2KOH 碳酸钙
10.(1)保证将碱式碳酸铜完全反应
(2)H2O、CO2 H2SO4+Na2CO3 === 2Na2SO4+H2O+CO2↑
(4)温度控制在220 ℃以下(或低温烘干)
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