专题十无机工艺流程分析（6）.doc

专题十 无机工艺流程分析（6）
1、水泥的主要成分为CaO、SiO2，还含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的流程如下图所示：

下列说法正确的是( )
A．步骤④一定能证明草酸钙的溶解度比CaSO4大
B．沉淀II的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3
C．可以用CaO代替氨水调节“滤液I”的pH
D．用KMnO4标准溶液滴定草酸时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2
2、纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(   )

A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4
C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D.步骤Ⅲ若在实验室完成,一般在蒸发皿中进行
3、某同学通过如下流程制备氧化亚铜:

已知:CuCl难溶于水和稀硫酸;下列说法不正确的是( )
A.步骤②中的可用替换
B.步骤③中为防止被氧化,可用水溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为
D.如果试样中混有CuCl和CuO杂质,用足量稀硫酸与试样充分反应,根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
4、黄血盐[亚铁氰化钾，K4Fe(CN)6·3H2O]可用作食盐添加剂，一种制备黄血盐的工艺如下所示：

下列说法错误的是( )
A．HCN溶液有剧毒，含CN－的废水必须处理后才能排放
B．“废水”中含量较多的溶质为CaCl2
C．“试剂X”可能是K2CO3
D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
5、一种以废铁屑（含铁锈、铜、二氧化硅等杂质）为原料制取三氯化铁晶体()流程如下：

则有关说法错误的是（ ）
A.该流程涉及的反应不全为氧化还原反应
B.可以用检验产品中是否含有
C.从理论分析，滤液氧化可以用硝酸作氧化剂且不会引入杂质
D.从三氯化铁溶液获得三氯化铁晶体的操作方法是盐酸酸化时加热浓缩再冷却结晶
6、某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:

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
7、硫酸锰可用于饮料营养强氧化剂和媒染剂。其生产原材料软锰矿(MnO2)、菱锰矿(MnCO3)中常混有硫酸亚铁和硫酸镁等杂质,生产工艺流程如图甲所示:

已知:(1)硫酸锰晶体和硫酸镁晶体的溶解度曲线如图乙所示;(2)各离子完全沉淀的pH:Fe3+为3.5,Fe2+为9.5,Mn2+为10.8,Mg2+为11.6。
下列判断正确的是(   )
A.试剂A应该选择H2O2,目的是将Fe2+氧化为Fe3+
B.试剂A应该选择氨水,目的是调节溶液的pH
C.操作Ⅰ包括蒸发浓缩、冷却结晶、趁热过滤、洗涤等步骤,洗涤时可用稀硫酸作洗涤液
D.通过操作Ⅰ得到MnSO4·H2O的过程中,包括蒸发结晶,在蒸发结晶时,温度应该高于60℃
8、碘单质的制备流程如图,下列说法不正确的是(   )

A.“煮沸”操作有利于I-的充分溶解
B.灼烧时用到的硅酸盐仪器为玻璃棒、蒸发皿、酒精灯
C.氧化的步骤中发生的氧化还原反应:2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
D.萃取分液中分液漏斗中萃取液的处理是:下层液体经旋塞放出,上层液体从上口倒出
9、钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属,广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒,其工艺流程图如下:
已知:钒有多种价态,其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以和的形式存在,且存在平衡+H2O+2H+。下列说法正确的是(   )

A.工业生产中,碱浸步骤可选用较为廉价的氨水
B.可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3
C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时,应加入过量盐酸使其溶解完全
D.将磁性产品加入稀硝酸溶解,取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色,则磁性品中一定不含铁元素
10、实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废CuO制备胆矾晶体,经历了下列过程(已知Fe3+在pH=5时沉淀完全).其中分析错误的是(   )

A.步骤②发生的主要反应为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
B.步骤②不能用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2
C.步骤③用CuCO3代替CuO也可调节溶液的pH
D.步骤④为过滤,步骤⑤蒸发结晶

11、1871年门捷列夫最早预言了类硅元素锗，1886年德国化学家温克勒发现和分离了锗元素，并以其祖国的名字命名为“Ge”。锗是重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。下图为工业上利用锗锌矿(主要成分GeO2和ZnS)来制备高纯度锗的流程。
已知：1．丹宁是一种有机沉淀剂，可与四价锗络合形成沉淀；2．GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低。

（1）简述步骤①中提高酸浸效率的措施___________(写两种)。
（2）步骤②操作A方法是___________。
（3）步骤③中的物质在___________(填仪器名称)中加热。
（4）步骤④不能用稀盐酸，原因可能是___________。
（5）写出步骤⑤的化学方程式___________。写出步骤⑦的化学方程式___________。
（6）请写出一种证明步骤⑦反应完全的操作方法___________。

12、以(氟磷灰石)为原料制备磷酸的两种工艺流程如下:

部分物质的电离常数如下:

电离常数()(25℃)
HF

已知易水解,难溶于水。
回答下列问题:
（1）____________(填“是”或“不是”)复盐,利用湿法制备的磷酸和磷酸钙可生产的磷肥是______________________(填化学式)。
（2）实验室模拟湿法制备磷酸,不能用烧瓶作反应仪器,原因是_________________(用化学方程式表示)。现有1.5t折合含有约28.8%的氟磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸___________t。
（3）热法生产磷酸过程的第一步是将沙子、过量焦炭与氟磷灰石混合,在电炉中高温反应生成白磷,尾气中主要含有和______________,沙子、过量焦炭与氟磷灰石高温反应生成白磷的化学方程式为_________________________________。
（4）尾气中还含有少量的、和HF,这3种氢化物的还原性由弱到强的顺序是________________;将尾气通入纯碱溶液,生成的酸式盐有______________(填化学式),不能被纯碱溶液吸收除去的气体有_________________(填化学式)。
（5）相比于湿法,热法有分离提纯工艺,优点是产品纯度高,缺点是_________________________。

13、软锰矿在生产中有广泛的应用。

（1）过程I：软锰矿的酸浸处理
① 酸浸过程中的主要反应（将方程式补充完整）：
2FeS2+□MnO2+□ === □Mn2++2Fe3++4S+□ 。
② 生成的硫附着在矿粉颗粒表面使上述反应受阻，此时加入H2O2，利用其迅速分解产生的大量气体破除附着的硫。导致H2O2迅速分解的因素是 。
③ 矿粉颗粒表面附着的硫被破除后，H2O2可以继续与MnO2反应，从而提高锰元素的浸出率，该反应的离子方程式是 。
（2）.过程II：电解法制备金属锰
金属锰在 （填“阳”或“阴”）极析出。
（3）过程III：制备Mn3O4

如图表示通入O2时pH随时间的变化。15-150分钟滤饼中一定参与反应的成分是 ，判断的理由是 。

（4）过程Ⅳ：制备MnCO3
MnCO3难溶于水、能溶于强酸，可用MnSO4溶液和NH4HCO3溶液混合制备。每制得1mol MnCO3，至少消耗a mol/L NH4HCO3溶液的体积为 L。

14、按如下工艺流程以废旧锌锰干电池的外壳锌皮(含有少量Fe、ZnCl2、MnO2等杂质)为原料制取皓矾(ZnSO4·7H2O)。

已知：
①Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10-17，当pH≥12.0时，Zn(OH)2开始转化为而溶解。
②金属氢氧化物沉淀的pH：
氢氧化物
开始沉淀的pH
完全沉淀的pH
Zn(OH)2
5.7
8.0
Fe(OH)3
2.7
3.7
请回答下列问题：
（1）“酸溶I”时，为了提高酸溶速率，可采取的措施有：________(任答两点)，“滤渣I”的主要成分是________。
（2）“氧化”时，酸性滤液中加入H2O2反应的离子方程式为________，可用NaNO2代替H2O2，但缺点是________。
（3）.常温下，加入NaOH调pH＝b，b的取值范围是________，若“滤液”的pH＝6，则溶液中残留的c(Zn2+)＝________mol/L。
（4）“操作IV”的具体操作是________，过滤，洗涤，干燥。

15、三氧化二钴（)主要用作颜料、釉料、磁性材料、催化剂和氧化剂等。
请回答下列问题：
（1）三氧化二钴的制备方法之一是以碳酸钴（)为原料，将其置于电炉中，在隔绝空气条件下350~370℃灼烧4~5h，制得的同时生成两种气体，该反应的化学方程式为__________。
（2）以含钴废料（主要成分为CoO、，含有少量、NiO、)为原料制备的流程如图1所示。

已知:a.“酸浸”后的浸出液中含有的阳离子主要有、、、等。
b.部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表。
沉淀物

完全沉淀时的pH
3.7
9.0
9.2
c.在酸性条件下的氧化性比强。
①“研磨”含钴废料的目的是____________。
②“酸浸”时加入的主要作用是__________，加入的量要适当超过理论值的原因是____________，用盐酸代替和硫酸的弊端是____________。
③滤渣1的主要成分的化学式为____________。
④某萃取剂对金属离子的萃取率与溶液pH的关系如下图所示：

该萃取剂在本流程中是否适用？___________(填“是”或“否”），理由是____________。
⑤“沉钴”时发生反应的离子方程式为_____________。
⑥有机相提取的再生时可用于制备镍氢电池，该电池充电时的总反应为，则放电时负极的电极反应式为___________。

答案以及解析
1答案及解析：
答案：A
解析：

2答案及解析：
答案：D
解析：

3答案及解析：
答案：D
解析：步骤②中的作用是还原剂,具有还原性,可以代替,A正确;CuCl易被空气中的氧气氧化,用还原性的水溶液洗涤,可以防氧化,B正确;CuCl与NaOH溶液混合加热形成砖红色沉淀,根据得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒,可知其离子方程式正确,C正确;CuCl不溶于水和稀硫酸,溶于稀硫酸生成Cu,则过滤后所得滤渣为CuCl和Cu的混合物,无法计算出它的纯度,D错误。

4答案及解析：
答案：D
解析：A.CN－水解产生HCN，故含CN－的废水必须处理后才能排放，A正确；B.加入KCl是为了交换Ca2＋，故“废水”中含量较多的溶质为CaCl2，B正确；C.“脱钙”应加入可与Ca2＋反应同时补充K＋的物质，故所用的“试剂X”可能是K2CO3，C正确；D.产品为含有结晶水的化合物，故“系列操作”应该为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故D错误。

5答案及解析：
答案：B
解析：
本流程中铁锈（主要成分) 与盐酸反应不属于氧化还原反应，A正确；可以用检验产品中是否含有,与不反应，B错误；氧化阶段反应的离子方程式为,当盐酸过量时，适量的硝酸可以不引入杂质，C正确；三氯化铁溶液蒸发结晶，若直接加热至结晶析出，会造成三氯化铁大量水解，因为产物含有结晶水，必 须采用蒸发浓缩得到饱和溶液，再冷却析出晶体的操作方法，为了抑制水解，溶液中盐酸应该过量，D正确。另外，本流程还有一个隐含条件，就是整个过程盐酸过量，这样有利于铁屑溶解、滤液氧化，最后晶体析出阶段也会减小水解程度。

6答案及解析：
答案：D
解析：

7答案及解析：
答案：D
解析：二氧化锰具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+酸浸后加入试剂A,可起到调节pH的作用,使铁离子水解生成沉淀而除去,无需加入过氧化氢,故A错误;试剂A不应选用氨水,否则金属离子都生成沉淀,试剂A可选用MnCO3,既能够降低溶液中H+的浓度,又不引入杂质,故B错误;操作Ⅰ用于分离硫酸锰和硫酸镁,由图中数据可知温度升高时晶体溶解度降低,应趁热过滤,操作Ⅰ包括蒸发浓缩、冷却结晶、趁热过滤、洗涤等步骤,但因硫酸锰晶体易溶于水,不能用稀硫酸洗涤,故C错误;温度高于60℃时,MgSO4晶体溶解度减小,有利于蒸发结晶,故D正确。

8答案及解析：
答案：B
解析：

9答案及解析：
答案：B
解析：

10答案及解析：
答案：D
解析：

11答案及解析：
答案：1.把矿石粉碎；加热；充分搅拌
2.过滤
3.坩埚
4.防止四价锗水解；防止不能充分反应；有利于析出
5. ；
6.将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象
解析：

12答案及解析：
答案:1.不是;
2.;0.70
3.CO;
4.;、;CO、
5.工艺复杂,能耗高
解析:1.复盐是由一种酸根离子与两种金属阳离子(或一种金属阳离子和铵根离子)构成的盐,如(明矾)属于复盐,氟磷灰石由一种金属阳离子与两种酸根离子构成,不是复盐。磷酸钙与磷酸氢钙均难溶于水,磷酸钙与磷酸反应生成的磷肥应是易溶于水的磷酸二氢钙[]。
2.根据强酸制弱酸的原理,湿法制备磷酸时,除了生成硫酸钙、磷酸以外,还会生成氢氟酸,氢氟酸能腐蚀玻璃(),故不能用烧瓶作反应仪器。由磷元素守恒列式计算最多可制得85%的商品磷酸的质量为。
3.焦炭是常见的还原剂,高温下过量焦炭的氧化产物是CO,所以尾气中还有大量的CO;结合题意可以推知沙子(主要成分是)、过量焦炭与氟磷灰石高温反应生成白磷、、CO和硅酸钙,根据得失电子守恒和质量守恒配平化学方程式。
4.根据非金属性:F>S>P知还原性:。由已知信息知易水解(水解产物为和HF),其可以被纯碱溶液吸收除去,HF的酸性比碳酸强,可以被纯碱溶液吸收除去,因,氢硫酸与纯碱的反应为,不能被纯碱溶液吸收除去的气体为难溶于水的CO和。
5.湿法能耗低,热法在高炉高温下进行,能耗高。

13答案及解析：
答案：1. ①
② Fe3+（或Mn2+或MnO2）等作催化剂
③ MnO2+H2O2+2H+ === Mn2++O2↑+2H2O
2.阴
3.Mn2(OH)2SO4；Mn2(OH)2SO4被O2氧化产生H+，而Mn(OH)2被O2氧化不产生H+
4.
解析：

14答案及解析：
答案：1. 将废锌皮粉碎、升高温度、适当提高硫酸浓度、搅拌(任选2种)；MnO2。
2.H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++H2O；会产生氮氧化物污染(或产生NO等氮氧化物污染物)。
3.8.0≤pH<12（或8.0~12.0）；0.1
4.蒸发浓缩(加热浓缩)、冷却结晶(降温结晶)
解析：

15答案及解析：
答案：1.；2.①增大固体与液体的接触面积，加快酸浸速率；②还原生成；和均能催化的分解;氧化HCl产生的会污染环境；③；④否；在一定的pH范围内，该萃取剂对、的萃取选择性差；⑤；⑥
解析：1.由题给信息知，碳酸钴（)受热分解生成了,钴元素的化合价由+2变为+3,显然此反应是氧化还原反应，根据得失电子守恒和质量守恒分析另外的两种气体产物为CO和，发生反应的化学方程式为。
2.①“研磨”含钴废料可增大固体与液体的接触面积，加快酸浸速率（或使酸浸更充分）。②由“酸浸”之前含钴废料的主要成分为CoO、,含有少量、NiO、,“酸浸”后的浸出液中含有的阳离子主要有、、、,结合在酸性条件下的氧化性比强可知,在“酸浸”时三价钴被还原,可被氧化，但量少，故需加入还原剂，所以加入的主要作用为还原生成;因为和均能催化的分解，所以加入的量要适当超过理论值;用盐酸代替和硫酸的弊端是氧化HCl产生的会污染环境。③根据表中阳离子完全形成氢氧化物沉淀的pH以及图1可知“酸浸"后的溶液调pH是为了使沉淀完全而除去,故滤渣1的主要成分的化学式为。④根据图1可知加入萃取剂的目的是将溶液中的、分离，由图2可知，该萃取剂在一定的pH范围内，对、的萃取率无明显的区别,所以不能较好地将二者分离。⑤“沉钴”时发生反应的离子方程式为。⑥由镍氢电池充电时的总反应为可知，放电时的负极反应为。