专题十无机工艺流程分析（4）.doc

专题十 无机工艺流程分析（4）
1、以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下，下列说法错误的是( )

A. 在发生器中作氧化剂
B. 吸收塔中1mol 得到2mol电子
C. 吸收塔中温度不宜过高，会导致的分解
D. 从“母液”中可回收的主要物质是
2、海藻中含有丰富的碘元素（以I-形式存在）。实验室中提取碘的流程如下：

上述流程中步骤A-D对应的装置图正确的是( )
步骤
A
B
C
D
装置图

3、某工厂冶炼钛精矿得到钛渣,钛渣的成分及含量(质量分数)为:TiO2 51.00%、Al2O3 19.34%、MgO 7.20%、CaO 4.00%、SiO2 18.46%,通过下列工艺流程可以得到纳米二氧化钛和某型分子筛(化学式为Na4Al4Si4O16 •9H2O)。下列说法不正确的是(   )

A.钛渣中的TiO2、SiO2不属于碱性氧化物
B.滤液①中溶质只有NaAlO2、NaOH
C.步骤②中加入盐酸时,反应的离子方程式是Na2TiO3+2H+H2TiO3↓+2Na+
D.步骤③中加入适量Na2SiO3时,反应的化学方程式为:4NaAlO2+4Na2SiO3+13H2ONa4Al4Si4O16 •9H2O↓+8NaOH
4、某黄钾铁矾渣的浸出液含有多种有价金属,为了综合利用减小污染,可用于制备锰锌铁氧体,设计如图流程:

已知:①黄钾铁矾渣含ZnO、Fe2O3及少量CuO、MgO等;②锰锌铁氧体和MgF2均难溶于水。
下列说法不正确的是(   )
A.酸浸时,可通过增大酸的浓度及加热的方法加快酸浸速率
B.步骤②中不能用氨水代替NH4F
C.步骤③涉及氧化还原反应
D.将滤液3蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可获得(NH4)2SO4晶体
5、和均具有漂白性，工业上用气体制备的工艺流程如下图所示：

下列说法不正确的是( )
A.工业上可将制成固体，便于贮存和运输
B.通入空气的目的是驱赶出，使其被吸收器充分吸收
C.吸收器中生成的离子方程式：
D.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
6、以白云石()为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图:

下列有关说法错误的是( )
A.水溶液呈酸性
B.白云石“轻烧”时的主要化学反应:
C.加入氨水的目的是使转化为
D.和是可以循环利用的物质
7、硫酸亚铁是利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制金属钛的副产品,价格较低。以硫酸亚铁为原料制备高效净水剂高铁酸钾(K2FeO4)可大大降低成本。其生产工艺如下:

已知:NaNO2是在空气中将Fe2+氧化为铁黄(FeOOH)的催化剂;铁黄微溶于酸。下列有关叙述不正确的是(   )
A.在通入O2"氧化"FeSO4的过程中,溶液的pH减小
B.在溶液Ⅰ中加KOH固体的目的是除去过量的Cl2,同时为下一步反应提供反应物
C.反应④的化学方程式为2FeOOH+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3H2O+3KCl
D.该工艺每消耗标准状况下112L Cl2,理论上得到6600g K2FeO4
8、工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2)制备金属铝的流程如图所示,下列有关说法错误的是(   )

A.将铝土矿粉碎的目的是增加反应物的接触面积,提高反应速率
B.试剂A可以是NaOH溶液,反应Ⅰ后过滤可去除Fe2O3
C.反应Ⅱ主要的离子方程式:
D.电解过程中,O2-向阴极迁移
9、从废水中回收硫酸亚铁固体和铜的流程如下:

下列说法正确的是(   )
A. 金属X为Zn
B.溶液Y为稀盐酸
C.硫酸亚铁可用作食品的抗氧化剂
D.无水硫酸铜常用于检验水或作干燥剂

10、工业上用某矿渣（含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2）提取铜的操作流程如下:

已知： Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
沉淀物
Cu(OH)2
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
开始沉淀pH
5.4
4.0
1.1
5.8
沉淀完全pH
6.7
5.2
3.2
8.8
（1）固体混合物A中的成分是 。
（2）反应Ⅰ完成后，铁元素的存在形式为 （填离子符号），
请写出生成该离子的离子方程式 。
（3）y对应的数值范围是 。
（4）流程中加入NaClO的作用是 。
（5）用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，该反应的离子方程式为 。
（6）电解制铜的原理为CuCl2=Cu+Cl2↑，当有0.1mol e-转移时，可获得铜 克。
11、碱性锌锰电池的工作原理：，其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料，制备一种新型材料——，其工艺流程如图所示：

（1）已知中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同，则铁元素的化合价为___________。
（2）“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成，写出该反应的离子方程式：_________________________________。
（3）“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度，使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式相符合。
①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式：______________________、___________。
②若测得滤液的成分为，，滤液体积为，“调铁”工序中，需加入的铁粉质量为___________kg(忽略溶液体积变化，用含a、b的代数式表示)。
（4）在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是把氧化为；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能原因除温度外，主要是______________________。
（5）用氨水“调pH”后，经“结晶”、“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中还可分离出一种氮肥，该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________。

12、以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:

（1）.焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为__________
（2）.添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。

已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃
硫去除率=(1-)×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于__________。
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是__________
（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由__________(填化学式)转化为__________(填化学式)
（4）.“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2):n(Fe2O3)=__________

13、中国的锰矿石和锌矿石产地在云南、广东、青海等。软锰矿是一种常见的锰矿石,其主要成分是,含少量和。闪锌矿主要成分是ZnS,含少量FeS、CuS、CdS等杂质,现以软锰矿和闪锌矿为原料制备和Zn,其简化流程如下。

已知：
I.矿石中所有金属元素在滤液A中均以离子形式存在。
II.各种金属离子完全沉淀的pH如下表：

pH
8.0
10.1
9.0
3.2
4.7
回答下列问题：
（1）步骤①中、CuS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,请写出该反应的化学方程式__________。
（2）步骤②加入适量金属锌是为了回收金属,回收金属的主要成分是_____________。
（3）步骤③中的作用是__________,另外一种物质X可以是___________。
A.ZnO B.MgO C. D.
（4）已知:HCN的电离常数,的电离常数,,向NaCN溶液中通入少量的气体,反应的离子方程式为__________。在废水处理领域中常用将转化为MnS除去,向含有 废水中通入一定量的气体,调节溶液的,当浓度为时,开始沉淀,则a=__________。[已知:]

14、某工厂用软锰矿(主要成分是MnO2,含少量Al2O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS,含少量FeS、CuS等杂质)为原料制备MnO2和Zn(干电池原料),其简化流程如下:

已知:反应Ⅰ中所有金属元素均以离子形式存在。回答下列问题:
（1）滤渣1中除了SiO2以外,还有一种淡黄色物质,该物质是由MnO2、CuS与硫酸共热时产生的,请写出该反应的离子方程式__________。
（2）反应Ⅱ中加入适量金属锌的目的是为了回收某种金属,滤渣2的主要成分是__________(填名称)。
（3）反应Ⅲ中MnO2的作用是__________,另外一种物质X可以是__________。(填字母代号)
a.MgO           b.Zn(OH)2         c.Cu2(OH)2CO3          d.MnCO3
（4）反应Ⅳ中电极均是惰性电极,写出阳极电极反应式__________。本工艺可以循环利用的物质有MnO2、Zn和__________。
（5）已知:H2S的电离常数Ka1=1.0×10−7,Ka2=7.0×10−15。0.1mol/L NaHS的pH__________7(填“>”“=”或“<”),理由是________________________________________ 。
（6）在废水处理领域中常用H2S将Mn2+转化为MnS除去,向含有0.020mol·L−1 Mn2+废水中通入一定量的H2S气体,调节溶液的pH=a,当HS−浓度为1.0×10−4mol·L−1时,Mn2+开始沉淀,则a=__________。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10−15]

15、用水钴矿[主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有，H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物
Fe( OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al( OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀的pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
（1）①浸出过程中加入Na2SO3的目的是______________________________________；
②向浸出液中加入NaClO3的离子反应方程式为_____________________________；
（2）.①“加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为___________________；
②萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图，萃取剂使用的适宜pH范围是____（填编号）；
A．2.0—2.5 B． 3.0—3.5 C．4.0—4.5 D．5.0—5.5

③“操作1”中包含的基本实验操作，它们依次是_______、____和过滤、减压烘干。
（3）为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO3溶液，过滤，洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%，其原因可能是____（答一条即可）。

答案以及解析
1答案及解析：
答案：B
解析：A、根据流程图, 与发生氧化还原反应,化学方程式为,其中作氧化剂,故A说法正确;B、吸收塔中发生的反应为,1mol 失去2mol电子,故B说法错误;C、在高温下易分解,故吸收塔的温度不能太高,故C说法正确;D、根据选项A的分析,母液中溶质主要为,故D说法正确。

2答案及解析：
答案：C
解析：

3答案及解析：
答案：B
解析：A. 钛渣中的TiO2属于两性氧化物,SiO2属于酸性氧化物,均不属于碱性氧化物,选项A正确;
B. 钛渣在稍过量的氢氧化钠中共熔后得到的残渣主要为硅酸钙和硅酸镁,根据各成分的质量分数可知,二氧化硅过量,共熔物加水过滤后得到Na2TiO3和滤液,则滤液①中溶质有NaAlO2、NaOH、Na2SiO3,选项B不正确;
C. 步骤②中加入盐酸时Na2TiO3与盐酸反应生成H2TiO3和氯化钠,反应的离子方程式是Na2TiO3+2H+=H2TiO3↓+2Na+,选项C正确;
D. 步骤③中加入适量Na2SiO3时偏铝酸钠和硅酸钠反应生成Na4Al4Si4O16•9H2O和氢氧化钠,反应的化学方程式为:4NaAlO2+4Na2SiO3+13H2O=Na4Al4Si4O16•9H2O↓+8NaOH,选项D正确。答案选B。

4答案及解析：
答案：C
解析：黄钾铁矾渣含ZnO、Fe2O3及少量CuO、MgO等,由流程图可知,步骤①加硫酸时ZnO、Fe2O3、CuO、MgO均溶解,过滤得到的滤液1中含有Zn2+、Mg2+、Fe3+、Cu2+,步骤②加Fe发生反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+,再加NH4F生成MgF2沉淀,滤液2中含有Zn2+、Fe2+,加硫酸亚铁、硫酸锰调整成分,再加碳酸氢铵与溶液中的Fe2+、Mn2+、Zn2+反应生成碳酸盐共沉淀,过滤后所得滤渣经过一系列操作即得锰锌铁氧体,滤液3中含硫酸铵,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得到硫酸铵晶体。酸浸时,适当增大硫酸浓度并加热,可加快酸浸速率,A正确;步骤②中加入NH4F的作用是除去杂质Mg2+,若用氨水代替NH4F,则会形成Zn(OH)2、Fe(OH)2、Mg(OH)2沉淀,后续无法形成锰锌铁氧体,故不能用NH3·H2O代替NH4F,B正确;步骤③中Mn2+、 Zn2+、Fe2+与碳酸氢铵溶液发生复分解反应生成碳酸盐共沉淀,C不正确;滤液3中含硫酸铵,将滤液3蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可获得(NH4)2SO4晶体,D正确.

5答案及解析：
答案：C
解析：

6答案及解析：
答案：B
解析：选项A,是强酸弱碱盐,水溶液呈酸性,正确;选项B,比稳定,并经流程图可知“轻烧”时只有分解,反应为,错误;选项C,在滤液中加入氨水发生反应的化学方程式为,正确;选项D,本流程中生成的和可以循环利用,正确。

7答案及解析：
答案：D
解析：硫酸亚铁在亚硝酸钠存在时被氧气氧化生成铁黄(FeOOH)的离子方程式为4Fe2++O2+6H2O4FeOOH↓+8H+,根据离子方程式可知,在通入O2"氧化"FeSO4的过程中,溶液的酸性逐渐增强,pH减小,A正确;根据流程图,反应④中铁黄与碱性次氯酸钾浓溶液反应生成K2FeO4,反应的化学方程式为2FeOOH+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3H2O+3KCl,则在溶液Ⅰ中加KOH固体可以除去过量的Cl2,也可以为下一步反应提供反应物,B、C正确;标准状况下112L Cl2的物质的量为5mol,其与氢氧化钾反应可以得到5mol KClO,根据2FeOOH+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3H2O+3KCl,可知得到K2FeO4的质量为×5mol×198g·mol-1=660g,D错误。

8答案及解析：
答案：D
解析：将铝土矿粉碎,可增加铝土矿的比表面积,从而增加反应物的接触面积,提高反应速率,故A正确;铝土矿粉碎后加入足量的烧碱,充分搅拌,使Al2O3和SiO2分别转化为可溶性的和,通过过滤除掉Fe2O3,故B正确;向滤液中通入足量CO2,使和分别转化为难溶性的Al(OH)3和H2SiO3(少量),故C正确;在冰晶石作用下,电解熔融的Al2O3,电离出的Al3+和O2-分别向阴极和阳极迁移,故D错误。

9答案及解析：
答案：C
解析：金属X可置换出铜,为了不引入新的杂质,故X为铁粉,A项错误;不纯的铜中含有过量的铁粉,要出去铁粉,并得到FeSO4,则Y为稀硫酸,B项错误;硫酸亚铁具有还原性,可用作食品的抗氧化剂,C项正确;无水硫酸铜常用于检验水,但不作干燥剂,D项错误。

10答案及解析：
答案：1. SiO2 、Cu
2. Fe2+;Cu+2Fe3+= Cu2++2Fe2+
3.5.2～5.4
4.将 Fe2+氧化为Fe3+，并调节pH至3.2～4.4之间
5.5ClO-+2Fe2++5H2O=2Fe(OH)3↓+4HClO+Cl-
6.3.2
解析：

11答案及解析：
答案：1. +3 ；
2.
3.① ；
② 112a-56b
4.生成的催化了双氧水的分解
5.
解析：

12答案及解析：
答案：1.SO2+OH-=
2.①FeS2
②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
3.NaAlO2,  Al(OH)3
4.1:16
解析： 1.过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3和H2O。
2. ①根据题给已知,多数金属硫酸盐的分解温度高于600℃,不添加CaO的矿粉低于500℃焙烧时,去除的硫元素主要来源于FeS2。 ②添加CaO,CaO起固硫作用,根据硫去除率的含义,700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低。
3.“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3,向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3。
4.Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O3 11Fe3O4+2SO2↑,理论上完全反应消耗的n(FeS2):n(Fe2O3)=1:16。

13答案及解析：
答案：1.；2.Cu、Cd；3.将氧化为；AD；4.；5
解析：

14答案及解析：
答案：1.CuS+MnO2+4H+Cu2++Mn2++S↓+2H2O
2.Cu; 3.将Fe2+氧化为Fe3+
4.Mn2+−2e−+2H2O=MnO2+4H+    H2SO4
5.>   的水解常数为 ,水解程度大于电离程度,溶液显碱性,pH>7
6.5
解析：

15答案及解析：
答案：1. ①将钴元素还原到+2价
② +6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3 H2O
2.①Fe(OH)3. Al(OH)3
②B
③蒸发（浓缩）;冷却（结晶）
3.粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水
解析：