2019届二轮复习 化学工艺流程 作业（全国通用） 练习

特训16　化学工艺流程

1.(2018·苏州期中)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁和铝等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示

(1)在溶解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需要加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是________，还常使用________(填一种)等物质代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分能与氢氟酸发生反应，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________。

(3)沉淀B的主要成分有______________________________________________(填化学式)。

(4)加氨水的过程中，加热的目的是_______________________________________。

(5)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，滴定过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。

解析　(1)盐酸是将CaO、铁和铝的氧化物溶解，HNO3一般是作氧化剂，此题中只可能氧化生成的Fe2＋，使其转化为Fe3＋，便于除去。可以使用绿色氧化剂H2O2代替HNO3作氧化剂。(2)SiO2不溶于盐酸，沉淀A为SiO2。(3)滤液中存在Ca2＋、Fe3＋、Al3＋，加氨水沉淀Fe3＋、Al3＋，生成Fe(OH)3、Al(OH)3除去。(4)加热目的是使胶体聚沉，易于沉淀分离。(5)注意硫酸酸处理后，CaC2O4～H2C2O4，H2C2O4是弱酸，不能拆。

答案　(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　双氧水

(2)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　(3)Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)使胶体聚沉，易于沉淀分离　(5)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋ 8H2O

2.(2017·无锡一调)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示。

回答下列问题：

(1)粉碎过筛的目的是________________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)加入少量NaHCO3的目的是___________________________________。

(3)反应釜中发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

在实际生产中，常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。

(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。pH偏小时Fe3＋水解程度弱，pH偏大时则________________________________________________________。

(5)相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是__________________________________

_________________________________________________________________。

解析　(2)酸浸槽中生成物为Al3＋和Fe2＋(Fe3＋易被Fe还原)等，Al3＋是杂质离子，用NaHCO3调pH＝4.4～7.5，使Al3＋转化为Al(OH)3而除去。(3)根据流程图信息知Fe2＋＋NO―→Fe3＋＋NO↑，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒写出答案。(5)减压蒸发时，水的沸点低于100 ℃，压强越低.水的沸点越低，碱式硫酸铁越难分解。

答案　(1)选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”的反应速率

(2)调节溶液pH，使溶液中的Al3＋沉淀

(3)2H＋＋Fe2＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋H2O　2 mol

(4)形成Fe(OH)3沉淀

(5)减压蒸发，可防止温度过高，碱式硫酸铁分解

3.(2018·扬州期末)以某工业铜渣(主要成分为Cu、Cu2Se、Cu2Te，还有少量Ag)为原料制备胆矾、硒、碲的一种工艺流程如下：

(1)“浆化、焙烧”后，铜渣中金属元素均转化为硫酸盐，碲元素转化为不溶于水的TeO2。Cu2Se与浓硫酸反应的化学方程式为________________________________________________________________。

(2)为提高所得胆矾的纯度，“浸取Ⅰ”需在水中加入少量NaCl，其原理是____________________________________________________________________。

(3)“过滤Ⅰ”所得滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤后可得到CuSO4·5H2O晶体，冰水洗涤的目的是

________________________________________________________________。

(4)“浸取Ⅱ”中，为提高浸出速率，可采取的措施有________。

a.搅拌　b.煮沸　c.适当增大盐酸浓度　d.适当延长浸取时间

(5)“浸取Ⅱ”后，TeO2转化为TeCl，则“还原”过程反应的离子方程式为____________________________________________________________________。

(6)“浆化、焙烧”时产生的SO2与“还原”时所需要SO2的物质的量之比________。

a.大于2∶1　b.等于2∶1　c.小于2∶1

解析　(1)由图示可知Cu2Se与浓硫酸反应，生成CuSO4、SeO2、SO2，配平。(2)由于铜渣中有少量Ag，和浓硫酸生成微溶的Ag2SO4，加入NaCl，转化为溶解度更小的AgCl。(3)冰水洗涤一是除去表面可溶性杂质，二是减少晶体的溶解。(4)a项，搅拌，增大接触面积，加快浸取速率，提高浸出率；b项，煮沸，盐酸挥发，错误；c项，提高浓度，加快浸取速率，提高浸出率；d项，效率下降，错误。(5)注意“浸取Ⅱ后，TeO2转化为TeCl”利用SO2将TeCl还原为Te。(6)“浆化、焙烧”时1 mol Cu2Te产生4 mol SO2，“还原”时生成1 mol Te需要2 mol SO2，但“浆化、焙烧”时Cu2Se也能产生SO2，a正确。

答案　(1)Cu2Se＋6H2SO42CuSO4＋SeO2↑＋4SO2↑＋6H2O

(2)使微溶的Ag2SO4转化为更难溶的AgCl，防止进入CuSO4溶液

(3)洗去表面杂质，降低晶体溶解损失　(4)a、c

(5)TeCl＋2SO2＋4H2O===Te ＋ 2SO＋6Cl－＋8H＋　(6)a

4.(2018·南京盐城一模)碱式碳酸镁[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]是重要的无机化工产品。一种由白云石[主要成分为CaMg(CO3)2，还含少量SiO2、Fe2O3等]为原料制备碱式碳酸镁(国家标准中CaO的质量分数≤0.43%)的实验流程如下：

(1)“煅烧”时发生主要反应的化学方程式为

__________________________________________________________________。

(2)常温常压下“碳化”可使镁元素转化为Mg(HCO3)2，“碳化”时终点pH对最终产品中CaO含量及碱式碳酸镁产率的影响如图1和图2所示。

①应控制“碳化”终点pH约为________，发生的主要反应的化学方程式为__________________________________________________________________

和_________________________________________________________。

②图2中，当pH＝10.0时，镁元素的主要存在形式是____________(写化学式)。

(3)“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为

__________________________________________________________________。

(4)该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是_____________(写化学式)。

解析　(1)白云石主要成分为CaMg(CO3)2，煅烧时生成CaO、MgO，放出CO2。(2)①由图2可知当pH<9.0时产率高，结合图1可知pH＝9.0时CaO含量低。煅烧后MgO、CaO消化后生成Mg(OH)2、Ca(OH)2。碳化后，Mg(OH)2生成Mg(HCO3)2，由图可知Ca(OH)2生成CaCO3。②pH变大，c(OH－)增大，生成Mg(OH)2。(3)Mg(HCO3)2受热分解生成4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O，根据镁、碳原子关系可知有CO2生成。

答案　(1)CaMg(CO3)2CaO＋MgO＋2CO2↑

(2)①9.0　Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2

Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　②Mg(OH)2

(3)5Mg(HCO3)24MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓＋6CO2↑　(4)CO2

5.(2018·苏锡常镇一调)以菱锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如下：

已知草酸钙、草酸镁不溶于水。

(1)写出“氧化”时发生反应的离子方程式：

________________________________________________________________。

(2)“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去，化合物X可用______________________________________(写一种物质的化学式)。

(3)该工艺流程中固体1和固体2均需用水洗涤，目的是

_________________________________________________________。

(4)“除杂”时，除去的金属离子有______________________________________。

(5)“电解”原理如图所示，阳极的电极反应式为

_____________________________________________________________。

(6)该流程中可以循环使用的物质有________。

解析　(1)酸性条件下MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Mn2＋。(2)选用能和H＋反应，同时不引入新杂质，可以用MnCO3，也可以用CaCO3(引入Ca2＋，后续加草酸除Ca＋)。(3)注意是杂质固体水洗，洗出液可以循环利用，提高锰的浸出率。(4)由题给信息，中和时除去杂质离子Fe3＋、Al3＋，还有Ca2＋、Mg2＋未除去。(5)阳极发生氧化反应：Mn2＋→MnO2，注意溶液呈酸性。电解MnSO4除生成MnO2外还有H2SO4，由流程图均可循环使用。

答案　(1)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋ ＋2Fe3＋＋2H2O　(2)CaCO3(或MnCO3等合理答案均可)

(3)用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率(或用水洗涤滤渣，洗出液循环利用，提高锰的回收率等合理答案均可)　(4)Ca2＋、Mg2＋ 　(5)Mn2＋＋2H2O－2e－=== MnO2＋4H＋ 

(6)H2SO4、MnO2

6.(2016·扬州高三5月第四次模拟)粗碳酸锂(含有Na＋、K＋、Ca2＋等杂质离子)制备高纯碳酸锂的工艺流程如下：

碳酸锂溶解度与温度的关系见下表：

(1)浆料酸化时，温度不宜超过25 ℃的主要原因是

____________________________________________________________________。

判断酸化过程已经结束的明显现象为____________________________________。

(2)已知Ksp[Ca3(PO4)2]＝2.0×10－29，为使溶液中c(Ca2＋)≤2×10－5 mol·L－1，c(PO)的范围为________。

(3)蒸发时主要反应的离子方程式为

__________________________________________________________________。

母液循环次数对纯度、产率的影响如图所示，循环不宜超过3次的主要原因是

____________________________________________________________________。

(4)为了获得高纯Li2CO3，过滤Ⅱ后的操作为

____________________________________________________________。

答案　(1)温度过高，CO2和Li2CO3在水中溶解度减小，减小了反应速率　浆料变成澄清溶液

(2)c(PO)≥5×10－8 mol·L－1

(3)2Li＋＋2HCOLi2CO3↓＋CO2↑＋H2O

循环次数增加，Na＋、K＋等杂质离子浓度增加，会降低产品纯度

(4)将沉淀用热水洗涤2～3次，干燥

7.(2017·苏锡常镇一调)以硼镁泥(主要成分为MgSiO3、Fe2O3及少量Al2O3、FeO和MnO)为原料制备高纯Mg(OH)2的流程如下：

已知：

①常温下此体系中各氢氧化物开始沉淀与沉淀完全时的pH范围如下：

②温度高于340 ℃时，Mg(OH)2开始分解为MgO和H2O。

(1)“浸取”时，为提高镁的浸取率可行的措施为________(填字母)。

a.将硼镁泥制成浆料

b.降低浸取温度

c.用盐酸多次浸取

(2)“浸取”时，MgSiO3与盐酸反应的化学方程式为

____________________________________________________________________。

(3)“除铁、铝”时，需调节溶液pH的范围为________。

(4)“除Mn2＋”时发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________；

过滤3所得滤渣中含有MnO(OH)2和________。

(5)“沉镁”时，反应温度与Mg(OH)2的产率如图所示，当温度超过60 ℃，随温度再升高，Mg(OH)2产率反而降低，其原因可能是

______________________________________________________________。

解析　(1)降低浸取温度，反应速率降低，浸取率降低。

(2)根据流程信息可知，产物是SiO2·nH2O，不要写成SiO2。(3)使铁、铝完全沉淀的pH分别为3.7和4.7，使锰、镁不沉淀的pH分别为7.1和9.3，故合理范围是4.7＜pH＜7.1。(4)离子方程式见答案。MnO(OH)2完全沉淀的pH为9.8，此时已有部分Mg2＋开始沉淀为Mg(OH)2。

答案　(1)ac　(2)MgSiO3＋2HCl＋(n－1)H2O===MgCl2＋SiO2·nH2O

(3)4.7＜pH＜7.1　(4)Mn2＋＋H2O2＋2OH－===MnO(OH)2↓＋H2O　Mg(OH)2

(5)氨水挥发加剧，导致溶液中氨水浓度降低

8.三聚磷酸铝[AlH2P3O10·2H2O]是新一代无公害白色防锈颜料，可由膨润土(主要成分：Al2O3·4SiO2·3H2O；含少量杂质：FeO、Fe2O3、Na2O等)为原料制备。

(1)Al2O3·4SiO2·3H2O与硫酸反应的化学方程式为

_____________________________________________________________。

(2)“净化”时KMnO4首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，再氧化反应生成的Mn2＋。Fe2＋被氧化为Fe3＋的离子方程式为

_______________________________________________________________；

滤渣2中两种沉淀为Fe(OH)3和__________(填化学式)。

(3)“滤液3”中，若c(NH)＝c(NH3·H2O)，则该溶液显________(填“酸”“碱”或“中”)性。

(4)“中和”时，不同原料配比{n(H3PO4)/n[Al(OH)3]}对产品中{n(P2O5)/n[(Al2O3)]}的比值的影响如图1所示，则“中和”时反应发生反应的化学方程式为

_________________________________________________________________。

(5)通过X－射线衍射谱(XRD)测定产品的组成，可知“缩合”条件对其组成的影响，如图2和图3所示。故适宜的温度和时间为__________(填序号)。

①320 ℃　3 h  ②290 ℃　3 h

③320 ℃　4 h  ④290 ℃　4 h

解析　(1)Al2O3·4SiO2·3H2O中只有Al2O3可以与H2SO4反应，生成Al2(SO4)3，从流程图知，产物为SiO2·nH2O，根据元素守恒配平反应。(2)MnO氧化Fe2＋生成Fe3＋，自身还原为Mn2＋，根据Mn和Fe得失电子守恒配平反应，MnO 氧化

Mn2＋，生成MnO2。(3)n(NH )与n(NH3·H2O)以1∶1混合时，NH3·H2O的电离程度大于NH 的水解程度，即溶液显碱性。(4)H3PO4与Al(OH)3反应可能生成AlPO4，Al2(HPO4)3或Al(H2PO4)3。由图1知，n(H3PO4)/n[Al(OH)3]约为3.3(实际工业生产中H3PO4与NaOH反应略超过3∶1)时，对应生成的产物的量最多，且生成物中n(Al)∶n(P)＝3∶1，所以生成的产物为Al(H2PO4)3。(5)图2中b对应生成的是AlH2P3O10·2H2O，即为290 ℃，图3中也是b对应生成的是AlH2P3O10·2H2O，即为4 h。

答案　(1)Al2O3·4SiO2·3H2O＋3H2SO4＋(4n—6)H2O===4SiO2·nH2O＋Al2(SO4)3

或Al2O3·4SiO2·3H2O＋3H2SO4===4SiO2·nH2O＋Al2(SO4)3＋(6—4n)H2O

(2)MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O　MnO2

(3)碱

(4)Al(OH)3＋3H3PO4Al(H2PO4)3＋3H2O

(5)④