专题十无机工艺流程分析（5）.doc

专题十 无机工艺流程分析（5）
1、海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,海洋资源的开发对世界经济发展有决定性作用。下列有关流程图的说法正确的是(   )

A.整个过程可在实验室中模拟进行
B.工段②是风化过程
C.在工段③④⑤中溴元素均被氧化
D.工段①中除去粗盐中的、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入药品的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
2、以二氧化锰为原料制取高锰酸钾晶体的实验流程如下:

下列说法正确的是(   )
A."灼烧"可在石英坩埚中进行
B.母液中的溶质是K2CO3、KHCO3、KCl
C."结晶"环节采用加热蒸发结晶的方法
D."转化"反应中,生成的KMnO4和MnO2的物质的量之比为2︰1
3、下图表示从固体混合物中分离X的两种方案,请根据方案甲和方案乙指出下列说法合理的是(   )

A.可选用方案甲分离碳酸氢钠中含有的氯化铵
B.方案甲中残留物应该具有的性质是受热易挥发
C.方案乙中加入的试剂一定能够与除X外的物质发生化学反应
D.方案乙中加入NaOH溶液可以分离SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3
4、某学习小组以废催化剂(主要成分SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料,制备锌和铜的硫酸盐晶体。设计的实验方案如下:

下列说法正确的是(   )
A.步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS和CuS
B.步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应
C.步骤③涉及的离子反应可能为CuS+H2O2+2H+Cu2++S+2H2O
D.步骤②和④,采用蒸发结晶,过滤后均可获取粗晶体
5、以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3,还含有少量FeS2)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下,下列叙述不正确的是(   )

A.加入CaO可以减少SO2的排放同时生成建筑材料CaSO4
B.向滤液中通入过量CO2、过滤、洗涤、灼烧沉淀可制得Al2O3
C.隔绝空气焙烧时理论上反应消耗的n(FeS2):n(Fe2O3)=1:5
D.烧渣分离"可以选择用磁铁将烧渣中的Fe3O4分离出来
6、用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备纳米Fe3O4,的流程示意图如下,下列叙述错误的是(   )

A.为提高步骤①的反应速率,可采取搅拌、升温等措施
B.步骤②中,主要反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+
C.步骤④中,反应完成后剩余的H2O2无需除去
D.步骤⑤中,"分离"包含的操作有过滤、洗涤
7、中国是茶的故乡,为方便饮用,可通过以下方法制取罐装饮料茶,有关下述过程说法不正确的是(   )

A.操作①利用了物质的溶解性
B.操作③的方法属于过滤
C.加热杀菌的温度应在500°C左右
D.抗氧化剂的作用是延长饮料茶的保质期
8、绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大构想,某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程,下列说法正确的是(   )

A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO3
B.X可以是空气,且需过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
D.处理含废水时,发生的反应为: +5+4H+=6NO↑+4H2O
9、氯气用途十分广泛,可用于生产半导体材料硅,其生产的流程如下,下列说法不正确的是(   )

A.①③是置换反应,②是化合反应
B.高温下,焦炭与氢气的还原性均强于硅的
C.任一反应中,每消耗或生成28g硅,均转移4mol电子
D.高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅
10、聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下:

下列说法不正确的是(   )
A.步骤①,粉碎的目的是为了增大反应物接触面积,提高"酸浸"反应速率
B.步骤③,可以选择双氧水、氯气等氧化剂将Fe2+转化成Fe3+
C.步骤④,加稀硫酸调节pH在一定的范围内,让Fe3+部分水解形成碱式盐
D.步骤⑤,减压蒸发,有利于降低水的沸点防止产物分解

11、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)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：

已知各种离子沉淀的pH 如下表：

Al3+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀时的 pH
3.1
6.5
1.9
完全沉淀时的 pH
4.3
9.7
3.2
开始溶解的 pH
7.8
--
--
请回答下列问题：
（1）烧渣酸溶前要粉碎，其目的是： 。
（2）固体 1的成分： ；试剂 X 是： 。（均写化学式）
（3）写出加入试剂 X 后的化学反应方程式： 。
（4）控制 pH 的范围： 。
（5）从溶液 2中要得到 FeSO4·7H2O 的操作是： 、过滤、洗涤、干燥。
（6）当溶液中的金属离子浓度为 1×10-5molL-1 时就可以认为沉淀完全，由表中可知 Ksp（Fe(OH)3）= .

12、皮江法是我国生产金属镁的重要方法，白云石的成分为，工艺流程如下：

请回答以下问题：
（1）硅与金属不同比例的混合物有不同的性能，含4%硅的硅钢具备很高的_________，主要用作变压器铁芯。硅铁粉是含硅75%的铁和硅组成的混合物，在上述流程中硅作_________。
（2）.将白云石煅烧产生的锻白与硅铁粉和萤石（)按计量配料混合后磨成粉末，目的是__________。
（3）.炉渣的主要成分是一种硅酸盐，化学式为，拆成氧化物的形式为_________。
（4）.真空罐中的反应为，采用真空还原，除了能降低操作温度，还具有的有点是___________。
（5）我国科研工作者研究发现，利用比硅铁粉在工艺和成本上存在更大的优点，请根据以下信息完成MgO(s)与(s)作用生成Mg(g)、CaO(s)和C(s)的热化学方程式：______________。
MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)

（6）电解法制取镁用的是无水氯化镁，若实验室条件下由制取无水氯化镁可采用的方法是_________。若原料氯化镁含有水，在电解时原料会形成Mg(OH)Cl，该物质在水中能电离：，在阴极表面会产生氧化镁钝化膜，此时阴极的反应式为___________。
13、磷酸亚铁锂（)是一种锂离子电池的电极材料，中国科学家以锂辉石经过一系列的反应得到，然后以、、足量炭粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其工作原理及相关数据如下：

（1）向中加入饱和溶液的作用是___________。
（2）.高温条件下，生成磷酸亚铁锂的化学方程式为_____________。
（3）电解溶液的原理如图所示：

其中，离子交换膜使用的是__________(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)，阳极的电极反应式为__________，阴极产生的物质A的化学式为_________。
（4）.已知： 、， 、，现将气体通入到溶液中发生的化学方程式为__________，该反应的平衡常数为_________(保留3位有效数字)，浓度相同的和的混合溶液中，、、、浓度从大到小的顺序为____________。

14、硒(Se)和铜(Cu)在生产生活中有广泛的应用。硒可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂，也是动物体必需的营养元素和对植物有益的营养元素等。氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下所示：

请回答下列问题：
（1）若步骤①中得到的氧化产物只有一种，则它的化学式是____________。
（2）写出步骤③中主要反应的离子方程式：____________________________________。
（3）步骤⑤包括用pH＝2的溶液酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是__________(写酸的名称)。
（4）上述工艺中，步骤⑥和⑦的作用是_____________。
（5）.Se为ⅥA族元素，用乙二胺四乙酸铜阴离子水溶液和硒代硫酸钠(Na2SeSO3)溶液反应可获得纳米硒化铜，硒代硫酸钠还可用于Se的精制，写出硒代硫酸钠(Na2SeSO3)与H2SO4溶液反应得到精硒的化学方程式：____________________________________。
（6）氯化亚铜产率与温度、溶液pH关系如下图所示。据图分析，流程化生产氯化亚铜的过程中，温度过低影响CuCl产率的原因是____________________________________；温度过高、pH过大也会影响CuCl产率的原因是_______________________________。

（7）用NaHS作污水处理的沉淀剂，可以处理工业废水中的。已知：25℃时，的电离平衡常数，，CuS的溶度积为。反应的平衡常数K＝__________(结果保留1位小数)。

15、球形纳米银粉是一种重要的无机功能材料，被广泛应用于装饰材料、电接触材料、感光材料、催化剂、医药和抗菌材料等众多领域。从含Ag+的废定影液中回收并制备球形纳米银粉工艺流程图如下：

请回答下列问题：
（1）硝酸中所含元素的原子半径由小到大的顺序：_______________________；
Na在周期表中的位置： ；N2H4的电子式：____________________
（2）为使Na2S溶液中的值减小，可加入的物质是________________
A．盐酸 B．适量KOH C．适量NaOH D．适量CH3COONa
（3）写出置换过程的离子反应方程式___________________________________
（4）若氧化精制过程产生等体积的NO2和NO混合气体，写出HNO3与Ag反应的化学反应方程式_______________________________
（5）下图1、图2分别是HNO3浓度、浸取时间对银回收的影响，则最佳的浓度和时间分别是 %； min。

（6）加入N2H4·H2O还原前要将AgNO3溶液的pH调节至5～6，得到Ag的产率最高，pH>6时，银的产率降低的原因为____________________
（7）常温下，取上述AgNO3溶液滴加到物质的量浓度均为0.2mol/L NaNO2和CaCl2的混合溶液中（忽略溶液体积变化），当AgNO2开始沉淀时，溶液中c(Cl－)= mol/L［已知：常温下，Ksp(AgNO2)=2×10-8 ，Ksp(AgCl)=1.8×10-10］

答案以及解析
1答案及解析：
答案：A
解析： 工段②是MgCl2·6H2O加热失水的过程,而不是在空气中自然失水的过程,不属于风化,B项错误;工段④中发生反应Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr,溴被还原,C项错误;除去粗盐中的可溶性杂质,所加试剂均需过量,应注意Na2CO3溶液要在BaCl2溶液后面加入,以除去过量的Ba2+,D项错误.

2答案及解析：
答案：D
解析：

3答案及解析：
答案：D
解析：本题考査化学实验的设计。A项,碳酸氢钠加热也会分解,错误;B项,加热后留下的残留物一定是固体或难挥发的液体,错误;C项,加入的试剂可以是水且不一定发生化学反应,错误;D项,二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的硅酸钠而与氧化铁分离,正确。

4答案及解析：
答案：C
解析：

5答案及解析：
答案：C
解析：

6答案及解析：
答案：C
解析：
A.搅拌、适当升高温度可提高铁泥与盐酸的反应速率,A正确;
B.滤液A的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸,加入铁粉还原Fe3+,即主要的离子反应为:2Fe3++Fe=3Fe2+,B正确;
C.步骤④中,浊液C中的氢氧化亚铁被过氧化氢氧化成浊液D,为了提高Fe3O4的产率需要控制浊液D与滤液B中Fe2+的比例,为防止滤液B中Fe2+在步骤⑤中被H2O2氧化,步骤④中反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2,C错误;
D.步骤⑤为浊液D与滤液B加热搅拌发生反应制得Fe3O4,使Fe3O4分离出来需经过过滤、洗涤、干燥,D正确;
故答案选C

7答案及解析：
答案：C
解析：

8答案及解析：
答案：C
解析：

9答案及解析：
答案：D
解析：本题考查纯硅制备的有关反应。A项,SiO2与C生成Si和CO,SiCl4与H2生成Si和HCl,都是置换反应,Si和Cl2生成SiCl4是化合反应,正确;B项,根据①和③可判断高温下C、H2还原性均强于Si,正确;C项,28g硅为1mol,每消耗或生成1mol Si,均转移4mol电子,正确;D项,高温下按一定比例混合,则石英砂与焦炭反应,Cl2与H2反应,不能按照题干的流程进行,不能得到高纯硅,错误。

10答案及解析：
答案：B
解析：
A.废铁屑粉碎后,使反应中接触面积增大,能够加快化学反应速率,故A正确;
B.若使用氯气作氧化剂,将Fe2+氧化成Fe3+的同时,引入了新的杂质离子Cl-,故B错误;
C. 步骤④,加稀硫酸调节pH在一定的范围内,Fe3+部分水解形成Fe(OH)3进而生成碱式盐,故C正确;
D. 减压蒸发,可以防止温度过高,聚合硫酸铁分解,故D正确;
故选B。

11答案及解析：
答案：1. 增大固体表面积，加快酸浸速率；提高浸取率
2.SiO2;Al(OH)3、Fe
3.Fe + Fe2(SO4)3 = 3FeSO4 、Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
4.4.3~6.5
5.加热浓缩、冷却结晶
6.1×10-37.4
解析：

12答案及解析：
答案：1.导磁性；还原剂；2.增大接触面积，使反应更充分；3.；4.防止硅和镁被氧化，并提高金属镁的产率；5.；6.在氯化氢气流中加热脱水；
解析：1.含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。硅铁粉是含硅75%的铁和硅组成的混合物，反应中硅元素化合价升高，作还原剂。
2.固体配料混合后粉磨，目的是增大接触面积，使反应更充分。
3.Ca、Al、Si相应的氧化物分别为CaO、、，则拆成氧化物的形式为。
4.采用真空还原，除了能降低操作温度，还能防止硅和镁被氧化，并提高金属镁的产率。
5.利用第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式，即可得到目标热化学方程式 。
6.为了防止氯化镁水解，可采用在氯化氢气流中加热脱水的方法制取。Mg(OH)Cl能电离出,阴极表面为氧化镁钝化膜，所以氢元素得电子发生还原反应，故电极反应式为。

13答案及解析：
答案：1.将转化为；2.；3.阳离子交换膜；；；4.；7.95；
解析：1.根据图象可知同一温度下的溶解度大于的溶解度，所以在中加入饱和溶液可以将转化为。
2.根据图示及题干可知反应物为、和足量的C，产物为CO和，此反应为氧化还原反应，Fe和C元素化合价发生变化，依据氧化还原反应原理配平化学反应方程式为。
3.由图可知，阳极通入溶液，生成溶液，故阳极的电极反应方程式为，阴极通入NaOH稀溶液，生成NaOH浓溶液，故阴极为水中的氢离子得到电子生成氢气，则阴极产生的物质A的化学式为，氢氧根离子浓度增大，从溶液呈电中性可知,从阳极向阴极移动，与结合生成NaOH，故离子交换膜为阳离子交换膜。
4.根据和的电离平衡常数可知，酸性大小顺序为，据此写出化学方程式为。该反应的平衡常数。根据盐类的水解规律“越弱越水解”，物质的酸性越弱对应的盐就越易水解，水解产生的离子的浓度就越大，余下的水解反应物就越少，所以、、、浓度从大到小的顺序为。

14答案及解析：
答案：1.CuSO4
2.
3.硫酸
4.使CuCl干燥，防止其水解氧化
5.
6.温度过低反应速率慢　温度过高、pH过大，容易向CuO和Cu2O转化，且温度过高，铵盐(氯化铵，亚硫酸铵)易受热分解(任答一点即可)
7.1.1×1021
解析：

15答案及解析：
答案：1. ;第三周期第ⅠA族；
2.B
3.
4.
5.30%;6min
6.pH过大会有生成，降低产品的纯度
7.
解析：