高考系列化学工业流程图(变型)
城里的月光-
工业流程图（变型）
1
、
【原创
1
——命题人：朱圣辉】<
/p>
硝酸钾是一种重要的化工产品，工业上制备硝酸钾的流程图
如下：
硝酸
<
/p>
NH
4
HCO
3
固体
CaSO
4
固体
滤
渣
Ca(NO
3
)
2
溶液
滤
渣
①加热
操作
I
饱和
(NH
4
)
SO
溶液
2
4
滤
液
②热过滤
操作
II
滤
液
滤
液
K
2
SO
4
固体
操作
III
CO
2
操作
IV
(NH
)
SO
固
4
2
4
KCl
固体
副产物
KNO
3
晶体
请回答下列问题：
⑴在饱和
(NH
4
)
2
SO
4
溶液中，
CaSO
4
与
NH
4
HCO
3
按
物质的量之比
1:2
恰好完全反应，该反应的
< br>化学方程式为
______________________________
__
。
⑵操作
I
是
______
，操作
II
是
_______
，
操作
III
是
_______
，操作
IV
是
____
__
。
⑶操作
III
的化学方程式是
_________________
______
，该反应能在高温下自发进行的
原因是
________________________________
________
。
⑷Ca(NO<
/p>
3
)
2
溶液和<
/p>
K
2
SO
4
固体反应后需要热过滤的原因是
_______________<
/p>
。
⑸整个实验过程中的总反应式为
________________________
，本实验中可
以循环利用的
物质是
___________________
__
（写名称）
。
< br>【答案】⑴
CaSO
4
+2NH
4
HCO
3
＝
CaCO
3
+(NH
< br>4
)
2
SO
4
+H
2
O+CO
2
↑
⑵过滤
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
加热
冷却结晶、过滤
⑶
< br>(NH
4
)
2
< br>SO
4
+2KCl
△
K
2
SO
4
+2NH
3
↑+2HCl↑
反应中熵值增大
⑷防止
KNO
3
冷却时结晶析出，而导致产率下降
⑸
NH
4
HCO
3
+HNO
3
+K
Cl
＝
NH
4
Cl+KNO
3
+H
2
O+CO
2
↑
硫酸铵、硫酸钙
2
、
[
原题
]
< br>2006
年世界锂离子电池总产量超过
25
亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金
属资源的消耗是相当大的。因此锂
离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正
极材
料，
其主要成分为钴酸锂（
LiCoO
2
）
、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接
剂。某回收工艺流程如下：
废旧锂电池
稀硫酸
NaOH
溶液
拆解
碱浸
过滤
滤渣
酸浸
过滤
滤液
萃取法分离
H
2
SO
4
、
H
2
O
2
滤液
调
pH
过滤
Al(OH)
< br>3
固体
CoSO
4
溶液
Li
2
SO
4
溶液
饱和
Na
2
CO
3
溶液
浓缩
Li
2
CO
3
固体
过滤
加热至
95
℃
（
1
）
、上述
工艺回收到的产物有
。
（
2
）
、废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对
拆解环境的要求
是
。
（
3
）
、碱浸时主要反应的离子方程式为
。
（
4
）
、酸浸时反应的化学方程式为
。
（
5
）
、
生成
Li
2
CO
3
的化学反
应方程式为
。
已知
Li
2
CO
3
在水中的
- 1 -
溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应该
。
[
答案<
/p>
]
（
1
）
Al(OH)
3
、
C
oSO
4
、
Li
2
CO
3
（
2
）隔绝空气和水分
（
3
）
2Al+2O
H
+2H
2
O
→
2AlO
2
+3H
< br>2
↑
（
4
）
2LiCoO
2
+H
2
O
2
+3H
2
SO
4
→
Li
2
SO
4
+2CoSO
4
+O
2
↑+4H
2
O
（
5
）
Li<
/p>
2
SO
4
+Na
2
CO
3
→<
/p>
Na
2
SO
4<
/p>
+Li
2
CO
3
↓ 趁热
[
陶炳春改编
]
2006
年世
界锂离子电池总产量超过
25
亿只，锂电池消耗量巨大，对不可
再生
的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回
收的
是正极材
料，其主要成分为钴酸锂（
LiCoO
2
）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机<
/p>
粘接剂。某回收工艺流程如下：
废旧锂电池
稀硫酸
NaOH
溶液
拆解
碱浸
过滤
滤渣
酸浸
过滤
滤液
萃取法分离
H
2
SO
4
、
H
2
O
2
滤液
调
pH
过滤
Al(OH)
< br>3
固体
－
－
CoSO
4
溶液
Li
2
SO
4
溶液
饱和
N
a
2
CO
3
溶
液
Li
2
CO
3
固体
过滤
加热至
95
℃
浓缩
（
1<
/p>
）上述工艺回收到的产物有
。
（
2
）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求
是
。
（
3
）
碱浸后的滤液中加入稀硫酸调节溶液的
p
H
较难操作，可改用
，离
子方程式为
（
4
）
酸浸时
如果用盐酸代替
H
2
SO
4
和
H
2
< br>O
2
的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处
是
，化学方程式为
。
（
5
）生成
Li
2
CO
3
的化学反应方程式为
。已知
Li
2
CO
3
在水中的
溶解度随着温度升高而
减小，最后一步过滤时应该
。
[
答案<
/p>
]
（
1
）
Al(OH)
3
、
C
oSO
4
、
Li
2
CO
3
（
2
）隔绝空气和水分
（
3
）
通入足量的<
/p>
CO
2
气体
AlO
2
+CO
2
+2H
2
O=Al
（
OH
）
2
+HCO
3
（
4
）
有氯气生成，污染较大
< br>2LiCoO
2
+8HCl=2LiCl+2CoCl<
/p>
2
+Cl
2
↑+
4H
2
O
（
5
）
Li
2
S
O
4
+Na
2
CO
3
→
Na
2
SO
4
+Li
2
CO
3
↓
趁热
3
、
[
原题
]
钛是
继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几
种物质起作
用。但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应。工业上冶炼钛主要
以钛铁矿、
金红石（含
TiO
2
大于
96
％）等为原料生产。
（
1
）由金红石为原料采用亨特
(Hu
nter)
法生产钛的流程如下：
-
-
- 2
-
焦炭
氯气
Na
TiO
2
沸腾氯化炉
四氯化钛
(
液
)
550
℃，
Ar
海绵钛
CO
①沸腾氯化炉中反应：
TiO
2
(s)+2Cl
2
< br>(g)=TiCl
4
(l) + O
2
(g)
，在常温下能否自发进行（已
知该反应△H=184kJ/mol，△S=57.74J/K）
▲
（选填：“能”或“不能”）
。
②已知：
Ti(s)
+2Cl
2
(g) =
TiCl
4
(l) △H =
－
804.2kJ/mol
；
2Na(s) +Cl
2
(g) =
2NaCl(s) △H = －
882.0kJ/mol
Na(s) =
Na(l) △H =2.6
kJ/mol
则
TiCl
4
(l) +4Na(l) = Ti(s) +4NaCl(s)
△H =
▲
kJ/mol
③海绵钛破碎后用
0.5%
～
1.5%
的盐酸洗涤，再用
蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的
是
▲
。
（
2
）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶
炼钛的新工艺。试回答下列有关问题。
①TiO
2
直接电解法
（剑桥法）
< br>生产钛是一种较先进的方法，
电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示
,
阴极获得钛可
能发生的反应或电极反应为：
▲ 。
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，
并用固体氧离子隔膜将两
极产物隔开，
阳极通入某种还原
二氧化钛
O
2
－
O
2
－
O
2
、
CO
、
CO
2
石墨
性气体，
可防止
CO
、
CO
< br>2
污染物产生，
通入的气体是
▲
。
（
3
）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔
炼提纯，也可通过碘提纯法，原理为：
Ti(s) + 2
I
2
(g)
＞
400
℃
约
1250
< br>℃
TiI
4
(g)
，下列说法正确的是
▲ 。
熔融的氯化钙
(a)
该反应正反应为的△
H
＞
0
(b)
在不同温度区域，
Ti
I
4
的量保持不变
(c)
在提纯过程中，
I
2
的量不断减少
(d)
在提纯过程中，
I
2
的作用是将粗钛从低温区转移到高温区
[
答案：
]
（
1
）①不能（
2
分）
；②－
970.2
（
2
分）
；③除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及
钛的低价
氯化物（
1
分）
－
2
－
< br>2+
－
（
2
）①
TiO
2
+4e
= Ti +O
（或：
Ca<
/p>
+2e
=Ca
,2Ca+TiO
2
= 2CaO +Ti
< br>）
（
2
分）
②
H
2
（
1
分）
（
3
）
d
（
2
分）
[
顾春燕改
编
]
钛是
继铁、铝后的第三金属，常温
下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸
等几种物质起作用。但在较高温度下，钛可与
多种单质和化合物发生反应。工业上冶炼钛
主要以钛铁矿、金红石（含
< br>TiO
2
大于
96
％）等为原料生产。
（
1
）由金红石为原料采用亨特
(Hunter)
< br>法生产钛的流程如下：
-
3 -
焦炭
氯气
Na
TiO
2
沸腾氯化炉
四氯化钛
(
液
)
550
℃，
Ar
海绵钛
CO
①
沸
腾
氯
化
炉
中
反
应
的
化
学
方
程
式
为
：
▲
，
试
判
断
反
应
TiO
2
(s)+2Cl
2
(g)=TiCl
4
(l)
+
O
2
(g
)
，在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，
< br>△S=57.74J/K）
▲
（选填：“能”或“不能”）
。
②已知：
Ti(s)
+2Cl
2
(g) =
TiCl
4
(l) △H =
－
804.2kJ/mol
；
2Na(s) +Cl
2
(g) =
2NaCl(s) △H = －
882.0kJ/mol
Na(s) = Na(l) △H =2.6 kJ/mol
请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式
▲
③海绵钛破碎后用
0.5%
～
< br>1.5%
的盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的
是
▲
。
（
2
）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶
炼钛的新工艺。试回答下列有关问题。
①TiO
2
直接电解法
（剑桥法）
< br>生产钛是一种较先进的方法，
电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示
,
在阴极，被还
原的
Ca
进一步还原
TiO
2
< br>获得钛，可能发生的反应或电极反
二氧化钛
应为：
▲
。
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷
，
并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，
只允许氧离子通
O
2
－
O
2
－
O
2
、
CO
、
CO
2
石墨
熔融的氯化钙
过，在电解过程中
阳极通入某种还原性气体，可防止
CO
、<
/p>
CO
2
污染物产生，
通入的气体若是单
质，
可以是
▲
，则阳极点击反应式为
▲
。
答案：
（
1
）①
TiO
2
+2Cl
2
+2C=TiCl
4
+2CO
（
2
分）
；不能（
2
分）
；
②
TiCl
4
(l) +4Na(l) = Ti(s) +4NaCl(s) △H =
－
970.2kJ/mol
（
2<
/p>
分）
；
③除去
其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物
（
2
分）
2+
－
（
2
）①
Ca
+2e
=Ca
,2Ca+TiO
2
= 2CaO +Ti
< br>（
2
分）
2-
②
H
2
（
1
分）
；
H
2
+O
-2e-=H
2
O
（
1
分）
4
、
[
原题
]
美国科学家理查德
-
海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研
发“有机合成中的
钯催化的交叉偶联”而获得
2010
年度诺贝尔化学奖。
有机合成常用的钯
/
活性炭催化剂长
期使用，催化剂会被杂质（如：铁、有机物等）污染而
失去活性，成为废催化剂，需对其
再生回收。一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下
：
- 4 -
< br>废催化剂
空气
焙烧
1
700
℃
10h
甲酸
王水
浓氨水
盐酸
弃液
过滤
滤液
Pd
除
PdO
酸溶
除杂
酸析
Pd(NH
3
)
2
Cl
2
沉淀
pH 8
～
9
加热至沸
30min
废渣
氯化钯
焙烧
2
550<
/p>
℃
烘干
漂洗
<
/p>
（
1
）甲酸在反应中的作用是
（选填：“氧化剂”、“还原剂”）。
（
2
）加浓氨水时，钯转变为可溶性
[Pd(NH
3
)
4
< br>]
，此时铁的存在形式是
（写化学式）。
（
< br>3
）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比
1∶3）中转化
为
H
2
PdCl
4
，硝酸还原为
NO
，该反
应的化学方程式为：
。
；550℃焙烧
2
的目的是：
。
2+
（
4
）700℃焙烧
1
的目的是：
答案：
（
1
）
还原剂
(2
分
)
（
2
）
Fe(OH)
3
(2
分
)
（
3
）
3Pd+1
2HCl+2HNO
3
=3H
2
PdCl
4
+2NO↑+4H
2
O(2
分
)
（
4
）除去活性炭及有机物
(2
分
)
；脱氨
[
将
Pd(NH
3
< br>)
2
Cl
2
转变为
PdCl
2
]
(2
分
)
。
[
陆海峰改编
]
美国科学家理查德
-
海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在
研发“有机合成中
的钯催化的交叉偶联”而获得
2010
年度诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯
/
活性
炭催化剂长
期使用，催化剂会被杂质（如：铁、有机物等）污染而失去活性，成为废催化
剂，需对其再
生回收。一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下：
废催化剂
空气
焙烧
1
700
℃
10h
甲酸
王水
浓氨水
盐酸
弃液
过滤
滤液
Pd
除
PdO
酸溶
除杂
酸析
Pd(NH
< br>3
)
2
Cl
2
沉淀
pH 8
～
9
加热至沸
30min
废渣
氯化钯
焙烧
2
550<
/p>
℃
烘干
漂洗
<
/p>
（
1
）废钯催化剂经烘干后，再在
7
00℃的高温下焙烧，焙烧过程中需通入足量空气的原
因是
；甲酸还原氧化钯的化学方程式为
。
（
2
）钯精渣中钯的回收率高低主要取决于王水溶解的操作条件，已知反应温度、反应时
间和王水用量对钯回收率的影响如图
1
～图
3
所示，则王水溶解钯精渣的适宜条件
为<
/p>
、
、
。
- 5 -
（
3
）加浓
氨水时，钯转变为可溶性
[Pd(NH
3
)
4
]
，此时铁的存在形式是
（写化学式）。
（
4
）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比
1∶3）中转化为
H
2
P
dCl
4
，硝酸还原为
NO
，该反
应的化学方程式为：
。
；55
0℃焙烧
2
的目的是：
。
2+<
/p>
（
5
）700℃焙烧
1
的目的是：
答案：
（
1
）使活性炭充分燃烧而除去（
2
分）
PdO
＋
HCOOH
＝
Pd
＋
CO
2
↑
＋
H
2
O<
/p>
（
2
分）
（
2
）
80
～90 ℃（或
90
℃左右）
、反应时间约为
8
h
、钯精渣与王水的质量比为
1∶8
（
3
）
Fe(
OH)
3
（
4
）
3Pd+12HCl+2HNO
3
=3H
2
PdCl
4
+2NO↑+4H
2
O(2
分
)
（
5
）除去活性炭及有机物
(2
分
)
；脱氨
[
将
Pd(NH
3
)
2
Cl
2
转变为
PdCl<
/p>
2
]
(2
分
)
。
5
、
[
原题<
/p>
]
氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。下图是模拟工业制备氢
溴酸粗品并精制的
流程：
SO
2
Br
2
冰水
混合①
操作Ⅰ
粗品
3
Na<
/p>
2
SO
混合②
少量
Ba(OH)
2
< br>
操作Ⅱ
无色溶液
操作Ⅲ
精制的
氢溴酸
混合溶液
H
2
SO
4<
/p>
BaSO
4
根据上述流程回答下列问题：
（
1
）混合①中发生反应的化学方程式为<
/p>
。
（
2
）混合①中使用冰水的目的是
< br>
。
< br>（
3
）操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是
、
。
操作Ⅲ一般适用于分离
____________
混合物。
（选填编号）
a
．固体和液体
b
．固体和固体
c
．互不相溶的液体
d
．互溶的液体
（
< br>4
）混合②中加入
Na
2
SO
3
的目的是
。
答案：
（
1
）
SO<
/p>
2
＋
Br
2
＋
2H
2
O →
2HBr＋
H
2
SO
< br>4
。
（
2
）降低体系温度，防止溴蒸发，使反应完全。
（
4
）除去粗品中未反应完的溴。
[
倪汉斌改编
]
海水中提取溴占溴年产量的
1/3
，
空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方
-
法
。其中一种工艺是先将海水酸化浓缩，通入某气体
Z
置换
Br
使之成为单质，继而通入热空
气和水蒸气
将溴蒸气吹入吸收塔，
Na
2
CO
3
饱和溶液是吸收塔中常用试剂，已知
Na
2
CO
3
吸收
溴蒸
气是歧化反应生成两种盐，同时有能使澄清石灰水变浑浊的气体产生；浓缩该两盐溶
液，再
加酸
A
酸化得溴水，操作
B
便可得液溴。回答下列问题：
- 6 -
（
3
）过滤、蒸馏。
d
。