资源描述
必刷题型六 资源开发流程题（20题）
必刷14（10题）
1．（2019·湖北省荆州中学高一月考）海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：
（1）由海水晒制的粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为（写化学式） ________________________。
（2）结合题目信息，写出电解饱和食盐水的化学反应方程式为 ___________________________ 。
（3）苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br-再用Cl2置换 ，SO2的作用是______，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为 _____________________。
（4）也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出．该反应的离子方程式是 __________________________________ ；最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，混合溶液用 __________ 分离。
【答案】（1）BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl
（2）2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH
（3）第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集作用 Cl2＞Br2＞SO2
（4）3Br2+3CO32-═5Br-+BrO-3+3CO2↑ 分液漏斗
【解析】【分析】（1）根据除杂原则结合离子的性质分析判断。
（2）电解饱和食盐水生成NaOH、H2和Cl2。
（3）根据“同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂＞氧化产物”比较氧化性强弱。
（4）根据原子守恒书写Br2与Na2CO3溶液反应的化学方程式；根据物质的性质差异选择分离的方法。
【详解】（1）除去Ca2+用Na2CO3、除去Mg2+用NaOH、除去SO42-用BaCl2；为了使杂质完全除去，所加除杂试剂必须过量，过量的除杂试剂成为新杂质，所以Na2CO3还用于除去过量的BaCl2，Na2CO3溶液必须在BaCl2溶液之后加入；过滤后加入稀盐酸除去过量的NaOH和Na2CO3；所加试剂及先后顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl（或NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl）。
（2）电解饱和食盐水生成NaOH、H2和Cl2，反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。
（3）苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收，涉及的反应有Cl2+2Br-=2Cl-+Br2、Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr，用SO2吸收Br2的离子方程式为Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-，由于第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，因此SO2吸收主要起到富集作用反应；“Cl2+2Br-=2Cl-+Br2”中氧化剂为Cl2，氧化产物为Br2，同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂＞氧化产物，则氧化性：Cl2＞Br2；反应“Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr”中氧化剂为Br2，SO2为还原剂，氧化性：Br2＞SO2；则Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞SO2。
（4）吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，Br2与Na2CO3溶液反应的化学方程式为3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑，反应的离子方程式为3Br2+3CO32-=5Br-+BrO3-+3CO2↑。加入H2SO4处理得到Br2的化学方程式为5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Na2SO4+3Br2+3H2O，加入CCl4进行Br2的萃取得到Br2的四氯化碳溶液，因此混合溶液用分液漏斗分离。
2．（2019·江西省高安中学高一期末）海洋中蕴含着丰富的资源。利用海水提取淡水、溴和镁的部分过程如图所示。
（1）海水淡化的方法有_________________、离子交换法和电渗析法等。
（2）用纯碱吸收浓缩海水吹出的Br2:
3Br2+ 6Na2CO3+3H2O＝ 5NaBr+ NaBrO3+6NaHCO3。当吸收3 mol Br2时，反应中转移的电子数是_____________。
（3）海水中部分离子的含量如下：
成分
含量（ mg/L）
成分
含量（ mg/L）
Na+
10560
Cl-
18980
Mg2+
1272
Br-
64
Ca2+
400
SO42-
2560
其中，Mg2+的物质的量浓度是____________。若要从100 L的海水中提取镁，理论上需要加入沉淀剂Ca（OH）2的质量是_______________。
（4）由Mg（OH）2制单质Mg，以下方法最合适的是________________（填序号）。
A．Mg（OH）2 MgOMg
B．Mg（OH）2MgOMg
C．Mg（OH）2无水MgCl2Mg
D．Mg（OH）2 MgCl2溶液Mg
【答案】（1）蒸馏法 （2）5NA （3）0.053 mol/L或3.01×1024 392.2 g （4）C
【解析】【分析】由题给流程可知，向浓缩海水中通入氯气，氯气与海水中的溴离子发生置换反应生成单质溴，用热空气吹出溴蒸气，溴蒸气与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠、溴酸钠和溴化钠，酸化所得溶液，溴酸钠和溴化钠在酸性条件下发生歧化反应生成单质溴；向剩余溶液中加入氢氧化钙，氢氧化钙与溶液中镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，将氢氧化镁溶于盐酸中得到氯化镁溶液，氯化镁溶液在氯化氢氛围中制取无水氯化镁，电解熔融氯化镁的制得金属镁。
【详解】（1）海水淡化的方法主要有蒸馏法、离子交换法、电渗析法等，故答案为：蒸馏法；
（2）由反应方程式可知，溴蒸气与碳酸钠溶液反应时Br元素化合价分别由0价变化为-1价、+5价，反应转移电子数目为5，则3mol溴单质反应电子转移5mol，故答案为：5；
（3）图表中海水中Mg2+的含量1272mg/L，则物质的量浓度为=0.053mol/L，加入氢氧化钙发生沉淀反应，1molMg2+的需要1mol氢氧化钙完全沉淀，100L海水中镁离子的物质的量为n（Mg2+）=0.053mol/L×100L=5.3mol，加入沉淀剂Ca（OH）2的质量=5.3mol×74g/mol=392.2g，故答案为：0.053；392.2；
（4）A、氧化镁熔点高，要求设备条件高，消耗更多能源，不经济，故错误；
B、镁能在CO2中燃烧生成碳和氧化镁，镁是活泼金属，通常用电解的方法冶炼，不能用碳还原氧化镁制备，故错误；
C、氢氧化镁溶于盐酸中得到氯化镁溶液，氯化镁溶液在氯化氢氛围中制取无水氯化镁，电解熔融氯化镁的制得金属镁，故正确；
D、电解氯化镁溶液，阳极是氯离子失电子生成氯气，阴极是氢离子得到电子生成氢气，溶液中生成氢氧化镁沉淀，不能得到金属镁，故D错误；
C正确，故答案为：C。
【点睛】
本题考查化学工艺流程，侧重海水资源的利用考查，注意海水提溴、海水提镁的过程分析是解答关键。
3．硼单质在高温时是良好的导体，也是用途广泛的化工原料。镁单质可用于制造轻金属合金、球墨铸铁等。硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，可以制取单质硼和镁。制取工艺流程如图所示，已知硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O，硼镁泥是硼镁矿制硼砂过程中产生的废渣，其主要成分是MgCO3，还含有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。按要求回答问题：
（1）化合物Mg2B2O5·H2O中B的化合价为________。
（2）将硼砂溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3，该反应的离子方程式为______________。
（3）滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B的主要成分为___________________。
（4）写出加NaClO的过程中发生反应的离子方程式：___________________________。
（5）将硼镁泥中加入的硫酸改为盐酸是否可行？___________________________。
(填“是”或“否”)，理由是____________________________________。
（6）仿照如下示例设计用MgSO4·7H2O制取金属镁的反应流程。(注明反应所需的反应物、条件和操作)
示例：NaOH―→NaCl溶液NaCl固体
______________________________________________________________。
【答案】（1）＋3
（2）B4O72-＋2H＋＋5H2O=4H3BO3
（3）Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2
（4）Mn2＋＋ClO－＋H2O=MnO2↓＋Cl－＋2H＋、2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O
（5）否 改为盐酸后，硼镁泥中的CaO转化为CaCl2，CaCl2易溶于水，无法除去杂质钙离子
（6）MgSO4·7H2O→过滤NaOH溶液Mg(OH)2→稀盐酸MgCl2溶液→在HCl气流中加热蒸发MgCl2固体→电解熔融MgCl2固体金属镁
【解析】【分析】硼镁矿加入氢氧化钠浓溶液，过滤得到滤液中主要是NaBO2，通入适量二氧化碳气体得到硼砂，将硼砂溶于热水后，常用稀H2SO4调pH=2～3制取H3BO3，加热得到B2O3；Mg与B2O3发生置换反应得到粗硼。
硼镁泥加入硫酸，MgCO3、CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应。滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2，把亚铁离子氧化成铁离子，加MgO调节pH，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣B含有Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2。蒸发浓缩滤液，趁热过滤，滤渣C为硫酸钙晶体，滤液中含镁离子，冷却结晶过滤得到硫酸镁晶体，再经过一系列操作得到金属镁。
【详解】（1）根据化合物中各元素化合价代数和为零可得到Mg2B2O5·H2O中硼元素的化合价为＋3；（2）硼砂在酸溶液中生成弱酸H3BO3的离子方程式为B4O＋2H＋＋5 H2O=4H3BO3；（3）由题图及硼镁泥的成分可知，往硼镁泥中加硫酸得到的滤渣A的主要成分为SiO2和CaSO4；滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，向滤液中加次氯酸钠可以将滤液中的Fe2＋和Mn2＋氧化，则氧化后的产物为Fe3＋和MnO2，加氧化镁是为了调节pH，让Fe3＋和Al3＋分别转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀而除去，所以滤渣B的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2；
（4）由上述分析可知，加NaClO的过程中发生反应的离子方程式为Mn2＋＋ClO－＋H2O=MnO2↓＋Cl－＋2H＋、2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O；
（5）CaSO4微溶于水，CaCl2易溶于水，若改用盐酸则不能除去杂质钙离子；
（6）工业上通过电解熔融的氯化镁制备金属镁，故需要将MgSO4·7H2O先经过一系列操作转化成熔融氯化镁，具体反应流程为：MgSO4·7H2O→过滤NaOH溶液Mg(OH)2→稀盐酸MgCl2溶液→在HCl气流中加热蒸发MgCl2固体→电解熔融MgCl2固体金属镁。
4．（2020·威远县连界一中高一月考）燃煤的烟气中含有 SO2，为了治理雾霾天气，工厂采用多种方法实现烟气脱硫。
Ⅰ.（1）“湿式吸收法”利用吸收剂与 SO2 发生反应从而脱硫。下列试剂中适合用作该法吸收剂的是_____(填字母序号)。
a. 石灰乳 b.CaCl2溶液
（2）某工厂利用含 SO2 的烟气处理含Cr2O72-的酸性废水，吸收塔中反应后的铬元素以Cr3+形式存在，具体流程如下：
①用 SO2 处理含铬废水时，利用了 SO2 的_____性。
②吸收塔中发生反应的离子方程式为_____。
Ⅱ.石灰-石膏法和烧碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为Ca(OH)2+SO2= CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO3+O2+4H2O =2CaSO4·2H2O。其流程如图：
烧碱法的吸收反应为2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O。该法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如图：
已知：
试剂
Ca(OH)2
NaOH
价格(元/kg)
0.36
2.9
吸收 SO2 的成本(元/mol)
0.027
0.232
（3）石灰-石膏法和烧碱法相比，石灰-石膏法的优点是_______，缺点是_______。
（4）某学习小组在石灰-石膏法和烧碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案，流程图中的甲、乙、丙各是_____、_____、_____(填化学式)
【答案】（1）a
（2）还原 3SO2+Cr2O72-+2H+=2Cr3++3SO42-+H2O
（3）原料便宜，成本低 吸收慢，效率低
（4）NaOH Ca(OH)2 Na2SO3
【解析】Ⅰ（1）二氧化硫与氯化钙不能发生反应，而与氢氧化钙可以反应生成亚硫酸钙，因为氢氧化钙溶解度不大，所以用石灰乳来吸收二氧化硫，故答案为：a；
（2）①重铬酸根具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，则可以用 SO2 处理含铬废水，故答案为：还原；
②吸收塔中为二氧化硫与重铬酸根发生氧化还原反应，其发生反应的离子方程式为3SO2+Cr2O72-+2H+=2Cr3++3SO42-+H2O，故答案为：3SO2+Cr2O72-+2H+=2Cr3++3SO42-+H2O；
Ⅱ（3）对比两个流程可知，基本反应原理都为二氧化硫与碱发生反应，氢氧化钙原料廉价易得，成本低，但氢氧化钙溶解度不大，吸收慢，效率低，故答案为：原料便宜，成本低；吸收慢，效率低；
（4）分析流程并对比前两个流程可知，该流程的目的是改进前两个流程的缺点，即氢氧化钙吸收效率低，应用吸收效率较高的氢氧化钠，则甲为氢氧化钠，又氢氧化钠成本高，需要循环利用，则可用氢氧化钙制备氢氧化钠，则乙为氢氧化钙，由此可推知丙为亚硫酸钠，亚硫酸钠与氢氧化钙可以发生复分解反应生成氢氧化钠和亚硫酸钙，实现氢氧化钠的再生，降低成本，故答案为：NaOH；Ca(OH)2；Na2SO3。
5．（2020·江苏省锡山高级中学高一月考）利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：
（1）上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是______________________________；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是____________(填化学式)。
（2）该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。
若排放的尾气中NO含量升高，则NO和NO2物质的量之比______；若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高，则NO和NO2物质的量之比_______。（填写序号）
①＝1∶1 ②＞1∶1 ③＜1∶1 ④无法判断
（3）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，据此信息，某同学所写的反应离子方程式为2NO2－＋2H＋=NO2＋NO↑＋H2O，你同意吗？_________（填“同意”或“不同意“），如不同意，请说明你的理由________________________________________________。
【答案】（1）使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2
（2）② ③
（3）不同意 二氧化氮能与水会发生反应，产物中不可能生成二氧化氮
【解析】【分析】由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，碱性溶液中尾气处理较好；
（1）使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触；滤渣的主要成分是Ca(OH)2；
（2）若n(NO)：n(NO2)＞1：1，则一氧化氮过量，若＜1：1，则二氧化氮过量；
（3）二氧化氮能与水会发生反应，据此分析解答。
【详解】由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，
（1）使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触，NO、NO2被充分吸收，滤渣主要成分是Ca(OH)2；
（2）若n(NO)：n(NO2)＞1：1，则一氧化氮过量，排放气体中NO含量升高，若n(NO)：n(NO2)＜1：1，则二氧化氮过量，二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2，产品中Ca(NO3)2含量升高；
（3）若离子方程式为2NO2－＋2H＋=NO2＋NO↑＋H2O，二氧化氮能与水会发生反应，产物中不可能生成二氧化氮，则不同意该同学书写的离子反应方程式。
6．（2020·湖南省衡阳市一中高一开学考试）近两年来无人驾驶汽车的大热使得激光雷达成为人们关注的焦点，激光雷达的核心部件需要一种氮化铝(A1N)导热陶瓷片。下图是从铝土矿(主要成分为A12O3,还含有少量SiO2、 Fe2O3等杂质)中提取A12O3并生产A1N的工艺流程：
（1）“溶解”时，已知溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠可发生反应：2Na2SiO3+2NaA1O2+2H2O=== Na2Al2Si2O8↓ +4NaOH。赤泥的主要成分除了生成的Na2Al2Si2O8还有________(写出化学式)，Na2Al2Si2O8用氧化物的形式表示为______________________________________________________。
（2） “酸化”时通入过量CO2与NaA1O2反应生成NaHCO3 和另一种白色沉淀，试写出该反应的化学方程式________________________________；实验室过滤需用到的玻璃仪器有烧杯、_____________________、玻璃棒。
（3）“还原”时，炭黑在高温下被氧化为CO,反应的化学方程式为_____________；
（4）已知：AlN+NaOH + H2O===NaA1O2+NH3 ↑。现取氮化铝样品5.0 g(假设杂质只含有炭黑)加到100 mL 1. 0 mol • L-1的NaOH溶液中恰好反应完，则该样品中A1N的质量分数为 ___________________。
【答案】（1）Fe2O3 Na2O•Al2O3•2SiO2
（2）NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 漏斗
（3）Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO ↑
（4）82%
【解析】【分析】铝土矿(主要成分为A12O3,还含有少量SiO2、 Fe2O3等杂质)，铝土矿中加入氢氧化钠溶液，SiO2和A12O3溶于氢氧化钠溶液，溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠发生反应：2Na2SiO3+2NaA1O2+2H2O=== Na2Al2Si2O8↓ +4NaOH，氧化铁不溶于氢氧化钠溶液，所以过滤得到的赤泥为Fe2O3、Na2Al2Si2O8，滤液主要为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳酸化得到的沉淀为氢氧化铝，过滤得到的滤液主要为NaHCO3溶液，氢氧化铝灼烧得到氧化铝，氧化铝、碳黑、氮气在高温下生成氮化铝，同时碳被氧化为CO，据此解答此题。
【详解】（1）氧化铁与氢氧化钠不反应，则赤泥的主要成分为Fe2O3、Na2Al2Si2O8，Na2Al2Si2O8用氧化物的形式表示为Na2O•Al2O3•2SiO2；
答案为：Fe2O3 ；Na2O•Al2O3•2SiO2 ；
（2）“酸化”时通入过量CO2与NaA1O2反应生成Al(OH)3，反应的化学方程式为：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；实验室过滤需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；
答案为：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；漏斗；
（3）氧化铝、碳黑、氮气在高温下生成氮化铝，同时碳黑被氧化为CO，反应的化学方程式为：Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO ↑；
答案为：Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO ↑；漏斗；
（4）加到100 mL 1. 0 mol • L-1的NaOH溶液中恰好反应完，则n(NaOH)=0.1L´1.0mol/L=0.1mol，根据反应AlN+NaOH + H2O===NaA1O2+NH3 ↑可知，n(AlN)= n(NaOH)=0.1mol，所以AlN的质量分数为： ；
答案为：82%；
7．（2020·湖南省高一期末）高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程：
（1）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列_____物质相似。
A 75%酒精 B 双氧水 C “84”消毒液（NaClO溶液）
（2）操作Ⅱ是根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度上的差异，采用_______（填操作步骤）、趁热过滤到KMnO4粗晶体的。
（3）铋酸钠（NaBiO3，不溶于水）用于定性检验酸性溶液中Mn2+的存在（铋元素的还原产物为Bi3+，Mn的氧化产物为+7价），写出反应的离子方程式：_______。
（4）写出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生的主要反应的化学方程式：_______。
（5）若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1mol MnO2可制得_____mol KMnO4。
【答案】（1）BC
（2）浓缩结晶
（3）2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4−+5Bi3++5Na++7H2O
（4）2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O
（5）
【解析】【分析】二氧化锰与氢氧化钾在空气中熔融，加水溶解得到K2MnO4溶液，通入二氧化碳得到KMnO4、MnO2、K2CO3，过滤除去滤渣（MnO2），滤液为KMnO4、K2CO3溶液，浓缩结晶，趁热过滤得到KMnO4晶体，母液中含有K2CO3，在母液中加石灰乳（氢氧化钙）得到碳酸钙沉淀和KOH。
【详解】（1）KMnO4有强氧化性，利用其强氧化性杀菌消毒，消毒原理与84消毒液、双氧水一样，故选BC；
（2）操作Ⅱ是根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解度上的差异，采用浓缩结晶、趁热过滤到KMnO4粗晶体的；
（3）铋酸钠（不溶于水）在酸性溶液中与Mn2＋反应生成MnO4－和Bi3＋，则反应的离子方程式为：2Mn2＋+5NaBiO3+14H＋═2MnO4－+5Bi3＋+5Na＋+7H2O；
（4）由工艺流程转化关系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4，根据元素守恒还应生成水。反应中锰元素由+4价升高为+6价，总升高2价，氧元素由0价降低为-2价，总共降低4价，化合价升降最小公倍数为4，所以MnO2系数2，O2系数为1，根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2，根据钾元素守恒确定KOH系数为4，根据氢元素守恒确定H2O系数为2，所以反应化学方程式为 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；
（5）2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O，可知最初的原料中1mol MnO2恰好得到1mol K2MnO4．由3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2知，1mol K2MnO4在反应中能得到mol KMnO4。
8．（2020·江西省高一期末）高效净水剂聚合氯化铝铁(PAFC)的组成可表示为[AlFe(OH)nCl6－n]m，该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的处理。
（1）为检测PAFC中铝和铁元素的含量，采用如图所示流程进行：
回答下列问题：
①PAFC中铁元素的化合价为__________。
②步骤I中的试剂A是__________ (从氢氧化钠溶液、氨水中选择)步骤III中的试剂B是__________。
③步骤II的操作是__________。
（2）某工厂欲以工业废料(铁、铁和铝的氧化物)为原料制取PAFC，设计如下流程：
①所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子是_________(填序号)。
A．Al3＋ B．Fe2＋ C．Fe3＋ D．H＋
为证明该离子确实存在，可采用的操作(必须指明所采用的试剂及观察到的现象)是：_____。
②往酸性溶液中加入试剂X的目的是(用离子方程式表示)___________。
【答案】（1）+3 NaOH溶液 CO2 过滤
（2）C 取溶液少量于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则存在Fe3+ 2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－
【解析】【分析】（1）从步骤Ⅱ看，混合物分为沉淀和溶液，则此操作为过滤；[AlFe(OH)nCl6－n]m中加入足量的A，生成Fe(OH)3和溶液，溶液中加入足量的B转化为Al(OH)3，则溶液中含有AlO2-，B应为CO2气体，A应为NaOH溶液。
（2）废料中加入过量稀盐酸，铁和铝的氧化物溶解生成Fe3+、Fe2+、Al3+，Fe3+与Fe反应生成Fe2+，若Fe过量，再与盐酸反应；所得酸性溶液中加入的试剂X应具有强氧化性，能将Fe2+全部氧化为Fe3+，再调节pH、水解，最后生成PAFC。
【详解】（1）①在PAFC中，Al3+、OH-、Cl-与Fex+的化合价的代数和为0，则3+x=n+6-n，x=3，则铁元素的化合价为+3。答案为：+3；
②步骤I中，加入的试剂A应将Fe3+转化为Fe(OH)3，Al3+转化为AlO2-，而氨水不能溶解Al(OH)3，所以试剂A是氢氧化钠溶液，步骤III中的试剂能将AlO2-转化为Al(OH)3，且不溶解Al(OH)3，B是CO2。答案为：NaOH溶液；CO2；
③步骤II的操作用于分离固体和溶液，所以是过滤。答案为：过滤；
（2）①根据上面分析，所得酸性溶液中，发生Fe与Fe3+生成Fe2+的反应，所以不能确定是否一定存在的阳离子是Fe3+。答案为：C；
为证明Fe3+确实存在，可采用的操作是：取溶液少量于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则存在Fe3+。答案为：取溶液少量于试管中，再滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则存在Fe3+；
②往酸性溶液中加入的试剂X，可以是氯水，也可以是H2O2等，目的是将Fe2+氧化为Fe3+，与Cl2反应的离子方程式为2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－。答案为：2Fe2+ +Cl2＝2Fe3++2Cl－(其它合理答案也正确)。
【点睛】
H2O2被称为绿色氧化剂，它氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
9．（2020·江苏省苏州中学高一）工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体的流程如下：
（1） “焙烧”时CuS转化为CuO和SO2，反应的化学方程式为_________________________。
（2） “酸化”步骤反应的离子方程式为______________________________。
（3） “过滤”所得滤液中溶质的主要成分为__________。
（4） “淘洗”所用的溶液A应选用______(填序号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．稀硝酸 d．浓硝酸
（5） ①“反应”一步的过程中发生反应Cu+2HNO3+H2O2=Cu(NO3)2+2H2O。该反应中被还原的物质为__________。
②“反应”一步中若不加10% H2O2，只用浓HNO3，随着反应的进行，容器内持续出现大量红棕色气体NO2，请写出该反应的离子方程式____________________。
（6） 由“反应”所得溶液中尽可能多地析出Cu(NO3)2·3H2O晶体的方法是___________________________________________________________________________。(相关物质的溶解度曲线如图所示)
【答案】（1）2CuS+3O22CuO+2SO2
（2）CuO+2H+=Cu2++2H2O
（3）FeSO4
（4）a
（5）H2O2 CuO+4H++2NO3-= Cu2++2H2O+2NO2
（6）蒸发浓缩，冷却至26.4摄氏度时结晶
【解析】【分析】工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体，废料通入空气焙烧后铜生成氧化铜，硫化铜转化为CuO和SO2，加入硫酸酸化生成硫酸铜，加入过量的铁发生置换反应生成铜，过滤得到滤渣铁和铜，用冷水淘洗后加入20%的HNO3和0%的H2O2发生反应，蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4°C结晶，从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2•3H2O。
【详解】（1）CuS焙烧和氧气反应转化为CuO和SO2，根据电子守恒和元素守恒可知反应的化学方程式为：2CuS+3O2CuO+2SO2；
（2）焙烧后主要为氧化铜，酸化过程氧化铜和氢离子反应生成铜离子和水，离子方程式为：CuO+2H+=Cu2++2H2O；
（3）根据分析可知过滤得到滤液主要为硫酸亚铁溶液，即“过滤”所得滤液中溶质的主要成分为FeSO4；
（4）淘洗加入酸不能具有强氧化性，否则会溶解铜，
a、稀硫酸，不能和铜反应，故a选；
b、浓硫酸和铜常温下不反应，但遇到水溶解放出大量热，会和铜发生反应，故b不选；
c、稀硝酸具有氧化性能氧化铜，故c不选；
d、浓硝酸能溶解铜，故d不选；
故答案为：a；
（5）①该反应中H2O2中的氧元素由-1价变为-2价，化合价降低被还原；
②若不加10%H2O2，只用20%HNO3，铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，
反应的离子方程式为：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；
（6）图象中结晶水合物的溶解度随温度变化曲线可知，温度高于26.4°C溶液中才能析出Cu(NO3)2•3H2O，所以从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2•3H2O的方法是：蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4°C结晶。
【点睛】
配平氧化还原方程式时先分析元素化合价的变化，找出氧化剂还原剂和氧化产物还原产物，之后依据电子守恒和元素守恒配平反应方程式。
10．（2020·曲靖市马龙区第二中学高一期末）明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，含有少量氧化铁，利用明矾石制备K2SO4的工艺流程如图所示：
据此流程图回答下列问题：
（1）①焙烧炉中Al2(SO4)3与S反应的产物是两种氧化物，该反应的化学方程式为______；写出炉气的一种用途________。
（2）②中Al2O3参与反应的离子方程式为__________。
（3）③中调节pH不能用CO2的理由是____________________。
（4）工业冶炼金属铝需要定期更换补充阳极碳块的原因是__________________。
（5）纯净氢氧化铝经历两次__________________(填反应类型)可制得铝。以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池负极的电极反应式是__________________。
（6）现有明矾石1 625 t，按上述流程制得780 t Al(OH)3，忽略铝元素的损失，请计算明矾石中钾元素的质量分数为____________%。
【答案】（1）2Al2(SO4)3＋3S2Al2O3＋9SO2↑ 用于工业制硫酸
（2）Al2O3＋2OH－===2＋H2O
（3）③中调节pH不能用CO2，因为偏铝酸钾与二氧化碳反应会生成碳酸钾，使制备的K2SO4中有杂质
（4）阳极会产生氧气，阳极的碳块在高温时会与氧气反应
（5）分解反应 Al－3e－＋4OH－===＋2H2O
（6）8
【解析】【分析】根据题中工业流程可知，明矾石与硫在加热的条件下生成二氧化硫和氧化铝，所以炉气中主要有二氧化硫，熟料中主要是氧化铝，氧化铝溶解在氢氧化钾溶液中，得到偏铝酸钾溶液，用稀硫酸调节PH值，可得氢氧化铝沉淀和硫酸钾溶液，从硫酸钾溶液中可得硫酸钾晶体，据此答题。
【详解】（1）①焙烧炉中Al2(SO4)3与S反应的产物是两种氧化物，反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3S 2Al2O3+9SO2，炉气的主要成份是二氧化硫，其一种用途为用于工业制硫酸，故答案为：2Al2(SO4)3+3S 2Al2O3+9SO2；用于工业制硫酸；
（2）反应②为Al2O3与氢氧化钾的反应，反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，故答案为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；
（3）③中调节pH不能用CO2，因为偏铝酸钾与二氧化碳反应会生成碳酸钾，使制备的K2SO4中有杂质，故答案为：偏铝酸钾与二氧化碳反应会生成碳酸钾，使制备的K2SO4中有杂质；
（4）工业冶炼金属铝是用电解熔融的氧化铝的方法，阳极会产生氧气，阳极的碳块在高温时会与氧气反应，所以要定期更换补充阳极碳块，
故答案为：阳极会产生氧气，阳极的碳块在高温时会与氧气反应；
（5）纯净氢氧化铝经过受热分解，再电解可制得铝，涉及的反应类型都是分解反应，以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，充当电池的正极，铝发生氧化反应充当电池的负极，所以电池负极的电极反应式是Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，故答案为：分解反应；Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；
（6）现有明矾石1625t，按上述流程制得780tAl(OH)3，根据明矾石的化学式K2SO4•Al2(SO4)3•2Al2O3•6H2O可知，明矾石中铝元素与钾元素的物质的量之比为3：1，780tAl(OH)3中铝元素的物质的量为×106mol=1×107mol，所以钾元素的物质的量为×107mol，根据元素守恒可知，明矾石中钾元素的质量分数为 =0.08=8%，故答案为：8。
【点睛】
本题以铝、铁的化合物为载体考查了物质间的反应、物质的分离和原电池、化学计算等知识点，明确物质之间的反应是解本题关键，这种综合性较强的题型是高考热点，须利用基础知识细心分析解答，题目难度中等。
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