专题十无机工艺流程分析（9）.doc

专题十 无机工艺流程分析（9）
1、从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海水制碘的说法中,不正确的是(   )

A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.在含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
2、碲(Te)有许多优良性能,被广泛用于冶金、化工、医药卫生等领域。工业上以铜阳极泥(含有Cu、Cu2S、Cu2Te等)为原料制备硒和碲的一种生产工艺如下图所示:

已知:“酸浸”过程中TeO2与硫酸反应生成TeOSO4。
下列说法不正确的是(   )
A.焙烧时通入氧气使铜阳极泥沸腾,目的是增大氧气与铜阳极泥的接触面积,加快反应
B.“浸出液”的溶质成分除了TeOSO4外,还有CuSO4和H2SO4
C.电解除铜过程中,粗铜在阴极析出
D.上述整个流程中可以循环使用的物质只有SO2
3、重铬酸钾是一种重要的化工原料,工业上由铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3、SiO2等)制备,制备流程如图所示:

已知:
Ⅰ.步骤①的主要反应为2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。
Ⅱ.2CrO+2H+=Cr2O+H2O。
下列说法正确的是(   )
A.步骤①熔融、氧化可以在陶瓷容器中进行
B.步骤①中每生成44.8L CO2共转移7mol电子
C.步骤④若调节滤液2的pH,使之变小,则有利于生成
D.步骤⑤生成K2Cr2O7晶体,说明该温度下K2Cr2O7的溶解度大于Na2Cr2O7
4、海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是(   )

A.向苦卤中通入是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产常选用作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用将其还原吸收
5、以铝土矿为原料,提取氧化铝,冶炼铝的工艺流程如下,下列说法错误的是(   )

已知:滤渣2主要成分是氢氧化铁、氢氧化镁,B的焰色呈黄色。
A.试剂A可以是稀硫酸或盐酸
B.加入试剂B除去Mg2+、Fe3+
C.滤渣1主要成分是SiO2
D.电解氧化铝时在阴极上定期补炭块
6、为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用,甲同学设计的实验方案如下:

下列说法正确的是(   )
A.溶液X为稀硫酸,气体Y为氨气
B.由溶液F获得溶质F固体的过程中,须控制条件防止其氧化和分解
C.使用足量稀硫酸时,试剂Z选用H2O2或适量HNO3均获得胆矾晶体
D.操作①为过滤.操作②为蒸发结晶、洗涤、干燥
7、某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物,物质转化关系如图所示:

下列说法不正确的是(   )
A.x为NaOH溶液,y为盐酸
B.a→b发生的反应为:
C.b→c→Al的反应条件分别为:加热、电解
D.a,b,c既能与酸又能与碱反应
8、CuCl是难溶于水的白色固体,是一种重要的催化剂。工业上,由孔雀石(主要成分Cu(OH)2·CuCO3, 含FeS、FeO 和SiO2杂质)制备CuCl的某流程如下,下列说法不正确的是(   )

A.H2O2将溶液1中Fe2+氧化为Fe3+,再通过控制pH转化为Fe(OH)3除去
B. 作用是控制溶液pH,促使CuCl沉淀的生成
C. 将溶液3中的Cu2+还原,反应得到CuCl
D.若改变试剂加入顺序,将溶液3缓慢加入到含大量、的溶液中,同样可制取CuCl
9、铁矿石中含铁量的测定,按以下步骤进行:

下列说法不正确的是(   )
A.步骤④中煮沸的目的是除去残留的氯气
B.步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶
C.铁矿石中铁的百分含量为56%
D.该铁矿石中若含氧为24%,则铁的氧化物的化学式为Fe2O3·3FeO
10、“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如下:

下列说法中,正确的是(   )
A.进入吹出塔前,Br-被还原成了Br2
B.从吹出塔进入吸收塔的物质只有Br2
C.经过吸收塔后,溴元素得到了富集
D.蒸馏塔中只发生了物理变化

11、硫酸镍是电镀工业必不可少的化工原料。从不锈钢废渣(主要含Fe 42.35%、Cr 9.67%、Ni 5.1%、C 4.7%、Si 3.39%等)中制取硫酸镍晶体的工艺流程如下：

已知：①Cr3＋与氨水反应时有少量Cr3＋生成[Cr(NH3)6]3＋，但加热时该络合物易分解。Ni2＋与氨水反应生成[Ni(NH3)6]2＋，该络合物加热时稳定，用硫酸酸化时生成相应的硫酸盐。
②Na2CrO4溶液中加酸调节pH为3.5时，转化为。
③相关物质在不同温度时溶解度如下表：
温度溶解度/g物质
20℃
30℃
40℃
60℃
80℃
90℃
Na2SO4
19.5
40.8
48.8
45.3
43.7
42.7
Na2Cr2O7
183
198
215
269
376
405
(1)“酸浸”后得到的溶液中主要含有FeSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3，生成NiSO4的化学方程式为____________________________________。“酸浸”时需控制温度为90℃左右，可以采用的加热方式是________________。
(2)“过滤”前，适当加热的目的是____________________________________。
(3)对“过滤”所得的滤渣进行洗涤，检验滤渣已洗涤干净的方法是______________________________。
(4)“过滤”时产生的滤渣可用于制备Na2Cr2O7晶体。
①滤渣经干燥后与Na2CO3混合在空气中煅烧生成Na2CrO4和CO2，此反应的化学方程式为________________________________________。
②请补充完整上述煅烧后混合物制备Na2Cr2O7晶体(橙红色)的实验方案：水浸，过滤，___________________，得Na2Cr2O7晶体(必须使用的试剂有：硫酸，蒸馏水)。

12、以硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2，少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生产安全高效的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下：
已知：在强碱性溶液中稳定，但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解。
(1)“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多的原因是_____________________________________________________。

(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为_________________________________________。
(3)在控制其他条件不变的情况下，探究保持Fe2(SO4)3和NaOH总质量不变，改变其质量比对K2FeO4产率的影响，实验结果如图所示，当质量比大于0.55时K2FeO4的产率下降的原因可能是______________________________________________________。
(4)“过滤2”产生的滤渣的主要成分为________(填化学式)，“过滤3”所得滤液中含有的阴离子有OH－、Cl－、、____________、 ____________(填化学式)。
(5)K2FeO4可将水中的H2S氧化为硫酸盐，同时K2FeO4被还原为Fe(OH)3，则反应时K2FeO4与H2S的物质的量之比为________。

13、金属钒主要用于冶炼特种钢和在化学工业、炼油工业中作催化剂，被誉为“合金的维生素”。回收利用废钒催化剂(主要成分为、和二氧化硅)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）粉碎的目的是____________，滤渣可用于____________(填用途)。
（2）25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率与溶液pH之间的关系如下表所示：
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率/%
88.1
91.8
96.5
98
99.8
99.8
96.4
93.0
89.3
根据上表数据判断，加入氨水调节溶液的最佳pH为__________;上述过滤操作过程中所需用到的玻璃仪器有__________。
（3）为了提高钒的浸出率，采用“酸浸”使废钒催化剂中的转化成可溶于水的，“酸浸”过程中还原产物与氧化产物的物质的量之比为_________。
（4）完成并配平“氧化”过程中的离子方程式：
_______+_________+__________=__________+__________+__________
（5）废钒催化剂中的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成)。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验，当加入105mL 的溶液时，溶液中的钒恰好被完全处理，假设以后各步骤中钒均没有损失，则该工业生产中钒的回收率是__________。

14、钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪()的一种工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤剂是用93%的硫酸、27.5%的过氧化氢溶液和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_________。
（2）先加入氨水凋节pH=3,过滤，滤渣的主要成分是_____________;再向滤液中加入氨水调节pH=6,滤液中的浓度为__________。{已知：、、}
（3）用草酸“沉钪”。25℃时pH=2的草酸溶液中___________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式:_____________。[已知：，]
（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为____________。
（5）废酸中含钪量为，则从V L废酸中最多可提取的质量为___________g。

15、氯化钡是白色的晶体，易溶于水，微溶于盐酸和硝酸，难溶于乙醇和乙醚，易吸湿，需密封保存。工业上制备有如下两种途径。
途径1:以重晶石矿(主要成分为)为原料，流程如下：

回答下列问题：
（1）.写出“溶解”时反应的化学方程式:___________。
（2）.“高温焙烧”时必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是_________________。
（3）.结晶得到的晶体需用乙醇洗涤的原因是______________。
途径2:以毒重石(主要成分为，含有、、、等杂质)为原料，流程如下：

已知：①，，。
②部分金属离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

开始沉淀的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀的pH
13.9
11.1
3.7
（4）.滤渣I的成分为____________(写化学式)。
（5）.滤渣II中含有____________(写化学式)。过滤析出后，滤液中含有的浓度为____________。
（6）.加入时应避免过量，其原因是为了防止生成_____________(写化学式)。

答案以及解析
1答案及解析：
答案：A
解析：灼烧干海带应在坩埚中进行,A错误.

2答案及解析：
答案：D
解析：

3答案及解析：
答案：C
解析：

4答案及解析：
答案：C
解析：氯气具有强氧化性,能把溴离子氧化为单质溴,则向苦卤中通入是为了提取溴,A正确;
粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯,B正确;
工业生产常选用石灰乳作为沉淀剂,用氢氧化钠不经济,C错误;
富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用 将其还原吸收,D正确。

5答案及解析：
答案：D
解析：

6答案及解析：
答案：C
解析：溶液X若为稀硫酸,则滤液A是Al2(SO4)3、FeSO4溶液,A错误;由溶液F是AlCl3,在加热蒸发溶液的过程中,会因发生反应Al3++3CI-+3H2OAl(OH)3+3HCl,生成Al(OH)3而不是AlCl3,故需在HCl气氛中抑制AICl3的水解,B错误;操作①为过滤,操作②为蒸发结晶,D错误;

7答案及解析：
答案：D
解析：A.铁粉和铝粉混合物,加入试剂,过滤得到铁,试剂能溶解铝,盐酸和铁、铝都反应,氢氧化钠溶液只和铝反应: ,为偏氯酸钠溶液,偏铝酸钠和适量盐酸反应,所以为溶液, 为盐酸,故A正确;
B. 为偏氯酸钠溶液, 为氢氧化铝, 发生的反应,离子反应为: ,故B正确;
C. 为氢氧化铝,氢氧化铝受热分解,生成氧化铝和水,氧化铝电解生成铝和氧气,故C正确;
D. 为氢氧化铝,为两性氢氧化物,既能与酸又能与碱反应, 为氧化铝,属于两性氧化物,既能与酸又能与碱反应, 为偏氯酸钠溶液,只能和酸反应,不能和碱反应,故D错误;故选D.
【考点】铝的化学性质;镁的化学性质;物质分离、提纯的实验方案设计.
【专题】几种重要的金属及其化合物;物质的分离提纯和鉴别.
【点评】本题考查了铝、铁等典型物质的化学性质应用,把握铝与碱的反应为解答的关键,注意总结归纳常见物质的性质,形成知识网络结构,运用基础知识就能轻松解答问题,题目难度中等.

8答案及解析：
答案：D
解析：孔雀石用硫酸溶液浸取,所得气体主要为H2S、CO2,滤渣1为SiO2,溶液1中含有Fe2+、 2Fe3+、Cu2+,加H2O2将Fe2+氧化成Fe3+加NaOH溶液调节pH,使Fe3+沉淀,得到滤渣2为Fe(OH)3,溶液2主要含有CuSO4,向溶液2中加入NaCl溶液再加入Na2SO3溶液将Cu2+还原成CuCl加入Na2CO3调节pH,使CuCI沉淀稳定,由于含、的溶液呈碱性,所以如果将溶液3缓慢加人到含大量、的溶液中有可能生成Cu(OH)2沉淀,得到的CuCl不纯;H2O2将溶液1中Fe2+氧化为Fe3+再通过控制pH转化为Fe(OH)3除去,A正确; 作用是控制溶液pH,促使CuCl沉淀的生成,B正确; 将溶液3中的Cu2+还原,反成得到CuCl,C正确;将溶液3缓慢加入含大量的、溶液中,制得的CuCl可能不纯,D错误

9答案及解析：
答案：C
解析：A项,步骤③通入了足量的氯气,煮沸可以降低氯气的溶解度,避免用KI溶液滴定时由于Cl2消耗KI导致测量误差,正确;B项,将原溶液稀释至250.00mL,需要使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 250mL,容量瓶,正确;C项,加入KI发生氧化还原反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2,n(Fe3+)=0.5000mol/L×0.02L×250.00mL/20.00mL=0.125mol,则铁矿石中铁的百分舍最为(0.125mol×56g/mol+10.0g)×100%=70%,错误;D项,该铁矿石中Fe的质量分数是70%.若含氧为24%,则在100g铁矿石中,铁元素的质量是70g,氧元素的质量是24g,Fe和O的物质的量之比为(70g÷56g/mol):(24g÷16g/mol)=5:6,用氧化物的形式可表示为Fe2O3·3FeO,正确。

10答案及解析：
答案：C
解析：由流程图可知,在进入吹出塔前,发生反应2Br-+Cl22Cl-+Br2,Br-被氧化成Br2,A项错误;根据流程图可知,进入吸收塔的物质除Br2外,还有空气、水蒸气、过量氯气等,故B错误;经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br-的溶液,其目的是富集溴,提高Br2的浓度,故C正确

11答案及解析：
答案：
(1) Ni＋H2SO4===NiSO4＋H2↑(2分)　90 ℃水浴加热
(2) 使[Cr(NH3)6]3＋分解生成Cr(OH)3沉淀(2分)
(3) 取少量最后一次洗涤过滤液于试管中，先用盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无沉淀生成，则已洗净
(4) ①4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2 4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O
②向滤液中加入硫酸调节pH至3.5，将溶液加热到90 ℃(以上)蒸发结晶，有大量无色晶体析出，至有少量橙红色晶体析出时趁热过滤，滤液降温至40 ℃结晶，过滤，用蒸馏水洗涤，干燥得Na2Cr2O7晶体

解析：

12答案及解析：
答案：
(1) 可以减少“氧化”步骤中NaOH的用量
(2) 2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－=2＋3Cl－＋5H2O
(3) 当硫酸铁跟氢氧化钠的质量比增大到一定程度时，过多的Fe3＋与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3可以加速K2FeO4的分解，从而使K2FeO4的产率下降
(4) Mg(OH)2
、
(5) 8∶3
解析：

13答案及解析：
答案：1.增大接触面积，提高(可溶性钒化合物)的浸出率;制作光导纤维、建筑材料等;2.1.7~1.8(或1.7,或1.8)漏斗、烧杯、玻璃棒;3.2:1;4.1;6;;6;1;;5.95.55%
解析：1.废钒催化剂中钒元素主要以难溶的和易溶的形式存在,粉碎的目的是增大接触面积，提高的浸出率；“水浸”后过滤，得到含的滤液A和沉淀、；经“酸浸”溶解，形成含的溶液，不与硫酸反应.最后得到的滤渣为，可用于制作光导纤维、建筑材料等。
2.由表中数据可知，钒沉淀率达到最大值时溶液的pH为1.7~1.8;实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。
3.“酸浸”是将废钒催化剂中的转化成可溶于水的，其化学方程式为,该反应中，为氧化剂，为还原剂，还原产物与氧化产物的物质的量之比为2:1。
4.该反应中，将氧化为，而本身被还原为，离子方程式为。
5.根据钒元素守恒及反应的化学方程式得关系式：，则回收到的，故钒的回收率是。

14答案及解析：
答案：1.将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入中，并不断搅拌;2.; ;3.;;4.;5.0.023V
解析：（1)在混合不同的液体时，一般是先加密度较小、易挥发的液体，后加密度大、难挥发的液体，若混合时放热,则最后加受热易分解的液体。因此，混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入中，并不断搅拌。
2.废酸中含钪、钛、铁、锰等离子，洗涤“油相”时已除去大量的钛离子。根据、、，可以求出剩余3种离子沉淀完全(离子浓度小于)时的pH,可得锰离子沉淀完全时pH约为10,钪离子沉淀完全时pH约为5,而铁离子沉淀完全时pH约为3,所以先加入氨水调节pH=3,过滤，滤渣的主要成分是;再向滤液中加入氨水调节pH=6,此时溶液中的，滤液中的浓度为。
3.25℃时pH=2的草酸溶液中，。“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为。
4.草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为。
5.废酸中含钪量为，则V L废酸中含钪的质量为，所以最多可从废酸中提取的质量为。

15答案及解析：
答案：1.;2.使硫酸钡得到充分还原，提髙BaS的产量;该反应为高温反应，碳和氧气反应放出热量维持所需要的高温条件；3.氯化钡难溶于乙醇，(水和乙醇互溶)洗涤时减少产品的损失;4.、;5.、;;6.
解析：1.重晶石矿经过高温焙烧后的产物用盐酸溶解，生成了硫化氢，根据复分解反应的原理可知，硫酸钡焙烧生成了BaS，因此“溶解”时反应的化学方程式为。
2.根据“高温焙烧”可知，此步需要维持高温，且为使硫酸钡得到充分还原，提高BaS的产量，必须使炭过量。
3.根据题干信息可知，氯化钡易溶于水，微溶于盐酸和硝酸，难溶于乙醇和乙醚，故用乙醇洗涤，可以减少产品的损失。
4.二氧化硅不溶于盐酸和氨水，因此滤渣中含有二氧化硅；盐酸溶解氧化铁生成，用氨水调节溶液的pH=8时，转化为氢氧化铁沉淀，因此滤渣中还含有氢氧化铁。
5.pH=12.5时，溶液中的钙离子和镁离子转化为氢氧化钙和氢氧化镁沉淀，此时,根据，可得。
6.因为当时，可能会生成沉淀，因此应避免过量。