第一讲工艺流程.docx

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化学工艺流程
( 1) 解题思路
　无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面: 一是选择将原料转化为产品的生产原理; 二是除杂并分离提纯产品; 三是提高产量和产率; 四是减少污染, 注意环保, 发展”绿色化学”; 五是考虑原料的来源丰富和经济成本; 六是生产设备简单, 生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问, 我们的解题思路是:
①从生产目的(标)出发, 读懂框图(流程)。解答时要看框内, 看框外, 里外结合; 边分析, 边思考, 易处着手; 先局部, 后全盘, 逐步深入。
②分析流程中的每一步骤, 从几个方面了解流程: A.反应物是什么, B.发生了什么反应, C.该反应造成了什么后果, 对制造产品有什么作用。抓住一个关键点: 一切反应或操作都是为了获得产品。
③从问题中获取信息, 帮助解题, 了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手: 对反应速率有何影响、 对平衡转化率有何影响、 对综合生产效益有何影响(如能够从原料成本, 原料来源是否广泛、 是否可再生, 能源成本, 对设备的要求, 环境保护等方面考虑)。
( 2) 知识贮备
①熟练掌握元素化合物的性质
首先抓住物质类别的通性和具体物质的特性．其次分析物质所含元素化合价的可变性(即物质的氧化性和还原性)】, 判断哪些物质之间能发生反应, 生成物是什么。
②控制反应条件的方法
蒸发、 反应时的气体氛围; 控制溶液的酸碱度使某些金属离子形成氢氧化物沉淀(大部分利用水解原理)。如Mg2+、 Fe3+、 Al3+的混合物分离, 一般采用调节溶液的pH除去杂质达到提纯目的。在这过程中要选择合适的试剂．不要引入新杂质。
③熟练掌握分离、 提纯的实验技能, 如溶解、 过滤、 蒸馏、 结晶、 重结晶等, 明确结晶的几种方法。
工业生产中。往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物。需要用到结晶工艺。当溶液是单一溶质时: 最后所得晶体不带结晶水(如NaCl、 KNO3); 蒸发浓缩(至有晶膜出现)、 冷却结晶、 过滤．最后所得晶体带结晶水(如CuSO4·5H2O、 摩尔盐)。当溶液中有两种或以上溶质时。经浓缩蒸发, 其中溶解度最小、 受温度影响最大的溶质。被趁热过滤成滤渣．而滤液中溶解度最小的溶质是饱和溶液。然后冷却结晶。过滤, 得另一溶质(溶解度最大、 受温度影响最大的溶质)。
④熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理和化工生产中的一些常见名词
浸出: 固体加入水或酸溶解得到离子。
浸出率: 加酸使矿石溶解后。离子在溶液中的含量多少。
酸浸: 是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液。不溶物经过过滤除去。
水浸: 与水接触反应或溶解, 也可能离子发生了水解反应。
水洗: 一般是为了除去水溶性的杂质。
酸洗: 一般指清洁金属表面的一种方法。是电镀、 搪瓷、 轧制等工艺的前处理或中间处理步骤。即将制件浸入硫酸等酸的水溶液．以除去金属表面的氧化物等薄膜。
(2)实验条件的控制和目的
①调节溶液的pH值: 使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的, 抑制某些离子的水解, 防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。
②控制体系的温度
a．控制低温: 防止物质的分解, 如NaHCO3、 NH4HCO3、 H2O2、 HNO3(浓)等; 防止物质的挥发, 如盐酸、 醋酸等; 抑制物质的水解, 如冰水洗涤, 以防止洗涤过程中的溶解损耗; 增大气体反应物的溶解度, 使其被充分吸收。
b．采取加热: 加速某固体的溶解, 加快反应速率; 减少气体生成物的溶解并使其逸出; 使平衡向需要的方向移动; 趁热过滤, 防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。
c．控制范围: 确保催化剂的催化效果, 兼顾速率和转化率, 追求更好的经济效益, 防止副反应发生等。
(3)物质分离或提纯常见的化学方法
①溶解法: 利用特殊溶剂把杂质溶解而除去, 如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去Al, CO2(HCl、 H2O)先经过饱和食盐水, 再经过浓H2SO4。
②沉淀法: a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀, 加入的沉淀剂必须过量, 且在后续步骤中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。
③洗涤法: a.水洗, b.冰水洗, c.有机溶剂洗, 其目的是: 洗去目标物表面的杂质离子; 减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量; 防止目标物形成结晶水合物; 使晶体快速干燥。
(4)可循环物质的判断
①流程图中回头箭头的物质
②生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液), 可能是前面某一步反应的相关物质。

⑤熟练掌握化学计算的方法技巧, 如守恒法、 关系式法、 差量法等。

1．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、 SiO2、 Al2O3, 不考虑其它杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O), 设计了如下流程:
NaOH溶液
控制pH
试剂X
足量酸
烧渣

固体1
溶液2
固体2
FeSO4·7H2O
溶液1

下列说法不正确的是( )
A．溶解烧渣选用足量硫酸, 试剂X选用铁粉
B．固体1中一定含有SiO2, 控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3, 进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中, 须控制条件防止其氧化和分解
D．若改变方案, 在溶液1中直接加NaOH至过量, 得到的沉淀用硫酸溶解, 其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
2．废旧印刷电路板是一种电子废弃物, 其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、 萃取、 电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾, 流程简图如下:

回答下列问题:
( 1) 反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+, 反应中H2O2 的作用是 。写出操作①的名称: 。
( 2) 反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3 )42+与有机物RH反应, 写出该反应的离子方程式: ______________________________________ 。操作②用到的主要仪器名称为 , 其目的是( 填序号) 。
a．富集铜元素
b．使铜元素与水溶液中的物质分离
c．增加Cu2＋在水中的溶解度
( 3) 反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作③使用右图装置, 图中存在的错误是 。
( 4) 操作④以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜, 阳极产物是 。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。
( 5) 流程中有三次实现了试剂的循环使用, 已用虚线标出两处, 第三处的试剂是 ______ 。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是 ________________ 。
3．为了保护环境, 充分利用资源, 某研究小组经过如下简化流程, 将工业制硫酸的硫铁矿烧渣( 铁主要以Fe2O3存在) 转变成重要的化工原料FeSO4( 反应条件略) 。

活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为: FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4, 不考虑其它反应。请回答下列问题:
( 1) 第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。
( 2) 检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原, 应选择 ( 填字母编号) 。
A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液
( 3) 第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右, 然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2, 此时Fe2+不沉淀, 滤液中铝、 硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。
( 4) FeSO4可转化为FeCO3, FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃, 101kPa时: 4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/mol
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。
( 5) FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池, 电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S, 正极反应式是 。
( 6) 假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3, 其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取, 铁的浸取率为96%, 其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程, 第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
4．毒重石的主要成分BaCO3( 含Ca2+、 Mg2+、 Fe3+等杂质) , 实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:

( 1) 毒重石用盐酸浸取前需充分研磨, 目的是 。实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸, 除量筒外还需使用下列仪器中的 。
a．烧杯 b．容量瓶 c．玻璃棒 d．滴定管
( 2)

Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
加入NH3·H2O调节pH=8可除去 ( 填离子符号) , 滤渣Ⅱ中含 ( 填化学式) 。加入H2C2O4时应避免过量, 原因是 。
已知: Ksp( BaC2O4) =1.6×10-7, Ksp( CaC2O4) =2.3×10-9
( 3) 利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量, 实验分两步进行。
已知: 2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H20 Ba2++CrO42—=BaCrO4↓
步骤Ⅰ 移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中, 加入酸碱指示剂, 用b mol·L－1盐酸标准液滴定至终点, 测得滴加盐酸体积为V0mL。
步骤Ⅱ: 移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中, 加入x mL与步骤Ⅰ 相同浓度的Na2CrO4溶液, 待Ba2+完全沉淀后, 再加入酸碱指示剂, 用b mol·L－1盐酸标准液滴定至终点, 测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管, ”0”刻度位于滴定管的 ( 填”上方”或”下方”) 。BaCl2溶液的浓度为 mol·L－1, 若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出, Ba2+浓度测量值将 ( 填”偏大”或”偏小”) 。
5．无水氯化铝在生产、 生活中应用广泛。
( 1) 氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体, 其反应的离子方程式为 。
( 2) 工业上用铝土矿( 主要成分为Al2O3, 含有Fe2O3、 SiO2等杂质) 制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:

已知: NaBH4( s)
Na2SiO3( s)

物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180( 升华)
300( 升华)
1023
①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、 气孔数目增多, 其作用是 ( 只要求写出一种) 。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气, 则反应生成相对原子质量比硅大的单质是 。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1
2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1
由Al2O3、 C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为 。
④步骤Ⅲ经冷却至室温后, 气体用足量的NaOH冷溶液吸收, 生成的盐主要有3种, 其化学式分别为 ________。
⑤结合流程及相关数据分析, 步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。
6．硼氢化钠( NaBH4) 在化工等领域具有重要的应用价值, 某研究小组采用偏硼酸钠NaBO2为主要原料制备NaBH4, 其流程如下:
②
NaBO2( s)
SiO2( s) Na( s)
H2( g)
NaBH4( s)
Na2SiO3( s)
Na2SiO3( s)
溶液
异丙酸( l)
NaBH4( s)

循环使用
①
③

已知: NaBH4常温下能与水反应, 可溶于异丙酸( 沸点: 13℃) 。
( 1) 在第①步反应加料之前, 需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气, 该操作的目的是_____, 原料中的金属钠一般保存在____中, 实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_____, _____, 玻璃片和小刀等。
( 2) 请配平第①步反应的化学方程式:
□NaBO2+□SiO2+□Na+□H2==□NaBH4+□Na2SiO3
( 3) 第②步分离采用的方法是______; 第③步分离( NaBH4) 并回收溶剂, 采用的方法是______。
( 4) NaBH4( s) 与水( l) 反应生成NaBO2( s) 和氢气( g) , 在25℃, 101KPa下, 已知每消耗3.8克NaBH4( s) 放热21.6KJ, 该反应的热化学方程式是_______。
7．七铝十二钙( 12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料, 用白云石( 主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:

( 1) 煅粉主要含MgO和 , 用适量的NH4NO3溶液浸取煅粉后, 镁化合物几乎不溶, 若溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1,则溶液pH大于 ( Mg(OH)2的Ksp=5×10-12); 该工艺中不能用( NH4)2SO4代替NH4NO3, 原因是 。
( 2) 滤液I中的阴离子有 ( 忽略杂质成分的影响) ; 若滤液I中仅通入CO2, 会生成 , 从而导致CaCO3产率降低。
( 3) 用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜, 反应的离子方程式为 。
( 4) 电解制备Al(OH)3时, 电极分别为Al片和石墨, 电解总反应方程式为 。
( 5) 一种可超快充电的新型铝电池, 充放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化, 其它离子不参与电极反应, 放电时负极Al的电极反应式为 。
8．以磷石膏(只要成分CaSO4, 杂质SiO2、 Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。

( 1) 匀速向浆料中通入CO2, 浆料清液的pH和c(SO42－)随时间变化见由右图。清液pH>11时CaSO4转化的离子方程式_____________; 能提高其转化速率的措施有____(填序号)
A．搅拌浆料 B．加热浆料至100℃
C．增大氨水浓度 D． 减小CO2通入速率
( 2) 当清液pH接近6．5时, 过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为______和________(填化学式); 检验洗涤是否完全的方法是_________。
( 3) 在敞口容器中, 用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体, 随着浸取液温度上升, 溶液中c(Ca2＋)增大的原因___________。

1．D

2．【答案】( 1) 作氧化剂 过滤
( 2) Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2 分液漏斗 a b
( 3) RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁 液体过多
( 4) O2 H2SO4 加热浓缩 冷却结晶 过滤
( 5) H2SO4 防止由于溶液中的c( OH-) 过高, 生成Cu( OH) 2沉淀
【解析】( 1) 反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3 )42+, Cu被氧化, 则反应中H2O2 的作用是作氧化剂; 操作①是把滤渣和液体分离, 因此该操作为过滤;
( 2) 根据流程图可知, Cu(NH3 )42+与有机物RH反应生成CuR2和氨气、 氯化铵, 因此该反应的离子方程式是Cu(NH3 )42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2 ; 操作②是把水层与有机层分离, 因此为分液操作, 需要的主要仪器为分液漏斗; Cu元素富集在有机层, 因此该操作的目的是富集Cu元素, 使铜元素与水溶液中的物质分离, 答案选ab;
( 3) CuR2中R元素为-1价, 因此反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH; 操作③使用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁, 且分液漏斗内的液体太多;
( 4) 以石墨作电极电解CuSO4 溶液。阴极析出铜, 则阳极为阴离子氢氧根放电, 生成氧气, 导致氢离子浓度增大, 因此阳极的产物有O2 、 H2SO4; 由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩 冷却结晶 过滤;
( 5) 操作④中得到的硫酸可用在反应III中, 因此第三种循环的试剂为H2SO4 ; 氯化铵溶液为酸性, 可降低溶液中氢氧根离子的浓度, 防止由于溶液中的c( OH-) 过高, 生成Cu( OH) 2沉淀。
3．【答案】
( 1) Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O
( 2) C
( 3) Fe2+被氧化为Fe3+, Fe3+水解产生H+。
( 4) 4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =－260kJ/mol。
( 5) FeS2+4e－= Fe +2S2－
( 6) －kg。
【解析】( 1) Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O
( 2) 若Fe3+没有完全还原, 则能够用KSCN检验。
( 3) 部分Fe2+被氧化为Fe3+。
( 4) 根据盖斯定律可得: 4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。
( 5) 正极得电子, 化合价降低, 可得正极方程式: FeS2+4e- = Fe +2S2-
( 6) 由于最终得到FeSO4, 根据元素守恒, n(Fe)=n(S), Fe来自于Fe2O3、 FeS2、 FeCO3; S来自于FeS2、 H2SO4则有:
( ×2 + ×2×)×96% + = + ×2××2 ×96%
则得答案: －kg。
4．【答案】( 1) 增大接触面积从而使反应速率加快; ac
( 2) Fe3+; Mg(OH)2、 Ca(OH)2; H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀, 产品的产量减少。
( 3) 上方; ( V0b—V1b) /y; 偏小。
5．【答案】( 15分) ( 1) Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
( 2) ①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积, 加快反应速率。
②Fe或铁 ; ③Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol;
④NaCl、 NaClO、 NaClO3 ; ⑤除去FeCl3, 提高AlCl3纯度。
【解析】( 1) 氯化铝是强酸弱碱盐, 在溶液中Al3+发生水解反应产生氢氧化铝胶体, 其反应的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+; ( 2) ①步骤Ⅰ中焙烧使固体中的水分挥发, 导致气孔数目增多, 其作用是能够防止后续步骤生成的AlCl3水解。同时由于增大反应物的接触面积, 使反应速率加快。②根据物质中含有的元素组成可知: 若在步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气, 则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁。③第一个式子减去第二个式子, 整理可得: Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol; ④步骤Ⅲ经冷却至室温后, 气体用足量的NaOH冷溶液吸收, 生成的盐主要有3种, Cl2与浓 NaOH溶液发生反应产生NaCl、 NaClO3和水, 随着反应的进行, 溶液变稀。这时Cl2与稀的NaOH溶液发生反应, 形成NaCl、 NaClO。因此得到的三种盐的化学式分别为NaCl、 NaClO、 NaClO3 。⑤由于Al的活动性比Fe强, 在步骤Ⅴ中加入铝粉, 就能够将铁置换出来, 达到除去除去FeCl3, 提高AlCl3纯度的目的。
6．【答案】( 1) 除去反应器中的水蒸气和空气, 煤油, 镊子、 滤纸( 2) 系数为: 1、 2、 4、 2; ( 3) 过滤, 蒸馏( 4) NaBH4( s) +H2O(l) = NaBO2( s) +H2(g) △H=-216KJ/mol;
【解析】( 1) 由于NaBH4常温下能与水反应, 且Na比较活泼, 加热到100度以上, 充入氩气, 是除去反
应器中的水蒸气和空气, 避免影响反应; 少量金属钠保存在煤油里; 取用钠时, 用镊子夹取, 滤纸吸
干表面的煤油; ( 2) 根据氧化还原反应原理, 得失电子总相同, 能够配平此反应为: NaBO2+2SiO2+4Na+2H2==NaBH4+2Na2SiO3; ( 3) 从流程图中能够看出第②步分离的是固体和液体混合物, 因此选用过滤的方法; 第③步分离( NaBH4) 并回收溶剂, 只能先将溶剂蒸发再冷凝回收, 即蒸馏的方法分离; ( 4) 根据物质的量计算, n(NaBH4)=0.1mol, 故热方程式为: NaBH4( s) +H2O(l) = NaBO2( s) +H2(g) △H=-216KJ/mol;
7．【答案】( 1) CaO; 11; 加入( NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物, 在过滤时会被除去, 造成生成的CaCO3减少。( 2) NO3—、 OH—; Ca(HCO3)2 ( 3) 2OH—+Al2O3＝2AlO2—+H2O( 4) 2Al+6H20 2Al(OH)3↓+3H2↑
( 5) Al－3e－＋7 AlCl4—＝4 Al2Cl7—
【解析】( 1) 煅烧时CaCO3会发生分解生成CaO和CO2; 煅烧MgCO3分解生成MgO和CO2; 故煅粉主要含MgO和CaO; Ksp= c(Mg2+)∙c2(OH—), 5×10-12=5×10-6 ×c2(OH—), 得c(OH—)= 10-3mol·L-1, pH=11。由于溶液I中c(Mg2+)小于5×10-6mol·L-1, 因此溶液pH大于11; 不能用( NH4)2SO4代替NH4NO3的原因是加入( NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物, 在过滤时会被除去, 从而造成生成的CaCO3减少。( 2) 从流程中看出NO3—没有被除去, 故滤液I中的阴离子有NO3—, CaO溶于水生成Ca(OH)2, 故溶液中还有OH—; 若滤液I中仅通入CO2, 过量的CO2会与CaCO3生成Ca(HCO3)2 从而导致CaCO3产率降低。( 3) Al表面的氧化膜的成分是Al2O3, 该物质是两性氧化物, NaOH能够与之发生反应。NaOH溶液与Al2O3反应的离子方程式为: 2OH—+Al2O3＝2AlO2—+H2O; ( 4) 电解制备Al(OH)3时, 电极分别为Al片和石墨, Al作阳极, 石墨作阴极。Al在阳极放电, 溶液中的H+在阴极放电, 破坏了水的电离平衡, 使的溶液中的OH—浓度增大, 与产生的Al3+结合生成Al(OH)3, 总反应方程式为: 2Al+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2↑。( 5) 根据题意, 充电和放电时AlCl4—和Al2Cl7—两种离子在Al电极上相互转化, 放电时负极Al失去电子变为Al3+, 与溶液中的AlCl4—结合, 发生反应产生的Al2Cl7—电极反应式为: Al－3e－＋7 AlCl4—＝4 Al2Cl7—。
8．【答案】( 1) CaSO4＋2NH3·H2O＋CO2=CaCO3＋2NH4＋或CaSO4＋CO32－=CaCO3＋SO42－, AC; ( 2) SO42－、 HCO3－, 取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中, 向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液, 若不产生白色沉淀, 则表明已洗涤完全; ( 3) 浸取液温度上升, 溶液中c(H＋)增大, 促进固体中Ca2＋浸出。

1、 某厂生产硼砂过程中产生的固体废料, 主要含有MgCO3、 MgSiO3、 CaMg( CO3) 2、 Al2O3和Fe2O3等, 回收其中镁的工艺流程如下:

沉淀物
Fe( OH) 3
Al( OH) 3
Mg( OH) 2
pH
3.2
5.2
12.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表, 请回答下列问题:
( 1) ”浸出”步骤中, 为提高镁的浸出率, 可采取的措施有_________( 要求写出两条) 。
( 2) 滤渣Ⅰ的主要成分有____________________________。
( 3) 从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有________________________。
( 4) Mg( ClO3) 2在农业上可用作脱叶剂、 催熟剂, 可采用复分解反应制备: MgCl2+2NaClO3=Mg( ClO3) 2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度( S) 随温度( T) 变化曲线如下图所示:

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg( ClO3) 2。简述可制备Mg( ClO3) 2的原因: _______________________________________________________________
②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg( ClO3) 2过程中, 常伴有NaCl析出, 原因____________________________。除去产品中该杂质的方法是: _______________

2、 以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:

(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成, 已知常温下Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10－11 mol3·L－3, 若溶液中c(OH－)＝3.0×10－6mol·L－1, 则溶液中c(Mg2＋)＝________________。
(2)上述流程中的滤液浓缩结晶, 所得主要固体物质的化学式为________。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g, 高温煅烧至恒重, 得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L, 经过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

(4)若热水解不完全, 所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3, 则产品中镁的质量分数________(填”升高”、 ”降低”或”不变”)。

典型题Ⅲ　( ·上海, 27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:

完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、 B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂), 写出A、 B的化学式:
A____________________, B____________________。
(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:
取样、 ________、 沉淀、 ________、 __________、 泠却结晶、 ________、 烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中, 碳酸化时产生的现象是________________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是____________________________________
(4)碳酸化后过滤, 滤液D最主要的成分是________(填写化学式), 检验这一成分的阴离子的具体方法是: _____________________________________________________
(5)氯碱法流程中氨是循环使用的, 为此, 滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为__________________________________________
滤液D加石灰水前先要加热, 原因是_____________________________________
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数, 纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为
___________________________________________________________________

3、 四川攀枝花蕴藏丰富的钒、 钛、 铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、 FeO、 Fe2O3、 Ti的最高化合价为＋4)作原料, 生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下:

请回答下列问题:
(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉, 发生反应的离子方程式为
________________________、 ______________________。
(3)在实际生产过程中, 向沸水中加入滤液Ⅲ, 使混合液pH达0.5, 钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气, 维持溶液沸腾一段时间, 钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用:
________________________________________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后, 将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、 ______、 ______、 ______(填化学式), 减少废物排放。
(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3), 其方法是: 556a kg A(摩尔质量为278 g·mol－1)溶于水中, 加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应, 鼓入足量空气搅拌, 产生红褐色胶体; 再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉, 鼓入足量空气搅拌, 反应完成后, 有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出; 过滤后, 沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁, 则理论上可生产红色颜料____________________ kg。

4、 直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题, 将烟气经过装有石灰石浆液的脱硫装置能够除去其中的二氧化硫, 最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应, 气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳, 从而有利于二氧化碳的回收利用, 达到减少碳排放的目的。
请回答下列问题:
( 1) 煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中, 引发的主要环境问题有 。( 填写字母编号)
A．温室效应 B．酸雨 C．粉尘污染 D．水体富营养化
( 2) 在烟气脱硫的过程中, 所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前, 需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率; 脱硫时控制浆液的pH值, 此时浆液含有的亚硫酸氢钙能够被氧气快速氧化生成硫酸钙。
①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为 。
②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为 。
( 3) 已知1mol CH4在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收 160.1kJ, 1mol CH4在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生的热化学方程式
5、 硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常见菱锌矿生产硫酸锌, 菱锌矿的主要成分是ZnCO3, 并含少量的Fe2O3、 FeCO3、 MgO、 CaO等, 生产工艺流程示意如下:

(1)将菱锌矿研磨成粉的目的是___________________________________
(2)完成”氧化除铁”步骤中反应的离子方程式:
( ) Fe(OH)2＋( ) ________＋( ) ______===( ) Fe(OH)3＋( ) Cl－
(3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的, 组成元素是Fe、 O和H, 化学式量为89, 化学式是________。
(4)根据下表数据, 调节”滤液2”的pH时, 理论上可选用的最大区间为___。

Mg(OH)2
Zn(OH)2
MgCO3
CaCO3
开始沉淀的pH
10.4
6.4
—
—
沉淀完全的pH
12.4
8.0
—
—
开始溶解的pH
—
10.5
—
—
Ksp mol3·L－3
5.6×10－12
—
6.8×10－10
2.8×10－9
(5)工业上从”滤液3”制取MgO过程中, 合适的反应物是________(选填序号)。
a．大理石粉　b．石灰粉　c．纯碱溶液　d．烧碱溶液
(6)”滤液4”之后的操作依次为_________、 ___________、 过滤、 洗涤、 干燥。
(7)分析图中数据, 菱锌矿粉中ZnCO3的质量分数不低于________________。

典型题Ⅰ、 ( ·江苏)某厂生产硼砂过程中产生的固体废料, 主要含有MgCO3、 MgSiO3、 CaMg( CO3) 2、 Al2O3和Fe2O3等, 回收其中镁的工艺流程如下:

沉淀物
Fe( OH) 3
Al( OH) 3
Mg( OH) 2
pH
3.2
5.2
12.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表, 请回答下列问题:
( 1) ”浸出”步骤中, 为提高镁的浸出率, 可采取的措施有_________( 要求写出两条) 。
( 2) 滤渣Ⅰ的主要成分有____________________________。
( 3) 从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有________________________。
( 4) Mg( ClO3) 2在农业上可用作脱叶剂、 催熟剂, 可采用复分解反应制备: MgCl2+2NaClO3=Mg( ClO3) 2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度( S) 随温度( T) 变化曲线如下图所示:

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg( ClO3) 2。简述可制备Mg( ClO3) 2的原因: _________________________________________________