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化学工业流程图题专项训练与突破——黄万锦
1．（16分）亚氯酸钠（NaClO2）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：
NaClO3
H2SO4
溶解

SO2
反应2

H2O2、NaOH
减压蒸发55℃

冷却结晶

粗产品
反应1

ClO2
母液

（1）提高“反应1”反应速率的措施有_________________、__________________等。
（2）“反应2”的的氧化剂是_________，该反应的化学方程式为____________________。
（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是_________________________________。
（4）从“母液”中可回收的主要物质是_________。
（5）“冷却结晶”后经______________（填操作名称）即可获得粗产品。
2．（18分）四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的应用，人们工作中常用的打印机、复印机使用的墨粉主要成分就是Fe3O4，下图是某企业用氧化沉淀法生产Fe3O4的工艺流程：

已知：①绿矾即FeSO4·7H2O, 工业绿矾中FeSO4的含量为52.5%，其中的杂质不参与反应；
② Fe(OH)2＋2Fe(OH)3＝Fe3O4·4H2O
请回答下列问题：
（1）铁的氧化物除Fe3O4外，还有 __________；
（2）Fe3O4与稀盐酸反应的离子方程式是 _______________________，检验反应后的溶液中含Fe3+的方法 ________________；
（3）在工艺流程中，通入适量空气“氧化”时的化学方程式是：_____________；
（4）流程图中所示的副产品的化学式是 ________，从过滤所得滤液中提取该副产品还需要的操作依次是_______________ （填写序号）．
a．过滤 b．加热浓缩 c．冷却结晶 d．洗涤

氧化锌粗品
H2SO4
溶解

滤渣
产品
滤液
Na2CO3
煅烧

除杂

滤液
沉淀

滤渣
3．（16分）活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂。以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下：

一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
Fe(OH)2
pH
3.2
6.7
8.0
9.7
（1）“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是_____________ _______ ___。
（2）“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2＋、SO42－，另含有Fe2＋、Cu2＋等杂质。先加入________（填“Na2CO3”或“H2SO4”）调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO4，Fe2＋转化为Fe(OH)3，同时KMnO4转化为MnO2。经检测溶液中Fe2＋的浓度为0.009mol·L－1，则每升溶液中至少应加入 mol KMnO4。
（3）杂质Cu2＋ 可利用置换反应除去，应选择的试剂是___________。
（4）“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，“煅烧”在450～500℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为 。

4.（硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。
②

已知：① Fe3+、Al3+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、和12.4；
Al（OH）3完全溶解的11.8。 ②常温下，饱和氨水的pH约为11。 请回答：
（1）写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式： 。
（2）上述流程中试剂②应该是 （填以下字母编号）
A．氢氧化钠     B．氧化铝       C．氨水    D．水
（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是 ；（任写一点）
（4）H中溶质的化学式： ；
（5）计算溶液F中c(Mg2+)＝ （ 25℃时，氢氧化镁的Ksp=5.6×10-12）
（6）工业生产中将固体C灼烧后的产物与KNO3、KOH固体加热共熔制备净水剂K2FeO4，同时获得一种亚硝酸盐，请写出制得K2FeO4的化学方程式：

5、硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下：

根据题意回答下列问题：
（1）实验中需用1mol/L的硫酸800 mL，若用98%的浓硫酸（ρ= 1.84 g/mL）来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为
A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL
（2）加入的NaClO可与Mn2+反应：Mn2+ + ClO- + H2O → MnO2↓ + 2H+ + Cl-，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为 。
（3）滤渣的主要成份除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，还有 。
（4）已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：
温度（℃）
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤 。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶， ，便得到了MgSO4·7H2O。
（5）实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO4·7H2O为172.2 g，则MgSO4·7H2O的产率为 。（已知：MgSO4·7H2O的摩尔质量为246g/mol）

6．（10分）蛇纹石是一种含水的富镁硅酸盐矿物的总称，可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。实验室以蛇纹石为原料制取水合碱式碳酸镁，已知：
氢氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
3.3
9.4
完全沉淀的pH
3.7
5.2
11.0
实验步骤如下：

⑴ 实验室完成操作①所用到的玻璃仪器有：______________________________________。
⑵ 操作②中应控制溶液pH的合理范围是___________(填序号)。
A. 小于1.5 B. 1.5～3.3 C. 7～8 D. 大于9.4
⑶ 检验溶液Ⅱ中是否含有Fe3＋的操作与结论是：____________________________________________
__________________________________________________________________________________。
⑷ 从沉淀混合物B中制取D，应加入一种试剂进行分离，其反应的离子方程式为：
_______________________________________________，再进行____________、洗涤 、___________(依次填写实验操作名称)。
7．（16绿矾
NH4HCO3

FeCO3固体
母液
焙烧
煤粉
还原铁粉
(NH4)2SO4粗产品

除杂②
转化②
分离②
……
分）绿矾（FeSO4·7H2O）的一种综合利用工艺如下：

（1）绿矾与NH4HCO3在溶液中按物质的量之比1：2反应，有CO2生成，反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
（2）隔绝空气进行“焙烧”，铁元素的转化途径是FeCO3 FeO Fe
分解 还原
，实际作还原剂的是CO。写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式______________________。
（3）“除杂”步骤为：向母液中通入含臭氧的空气、调节pH、过滤，除去的杂质离子是_____。
（4）母液“除杂”后，欲得到(NH4)2SO4粗产品，操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、____________。浓缩时若温度过高，产品中将混有NH4HSO4，运用化学平衡移动原理解释其原因______________________________________________________________________。
（5）绿矾的另一种综合利用方法是：绿矾脱水后在有氧条件下焙烧，FeSO4转化为Fe2O3和硫的氧化物。分析下表实验数据，为了提高SO3的含量，可采取的措施是__________________。
空气通入量/L·s－1
温度/℃
SO2含量/％
SO3含量/％
0.02
850
45.4
54.6
0.06
850
30.5
69.5
0.10
850
11.1
88.9
0.10
810
11.1
88.9
0.10
890
11.2
88.8
8. (16分）硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产琉酸铅的流程如下：

已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb.还含有少量Ag、Zn, CaO和其他不溶于硝酸的杂质。250C时，。
（1）已知步骤I有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式____________________________________、________________________________
（2）步溪I需控硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是______________________________________。
（3）母液可循环利用于步骤I，其溶质主要是________________________ (填一种物质化学式），若母液中残留的过多.循环利用时可能出现的问题是______________。
（4）产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤.目的是除去________________________________。
（5）铅蓄电地的电解液是琉酸.充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb,充电时阴扱的电极反应式为_________________________________________________。

9、（16分）高岭土化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下：
根据流程图回答下列问题：
（1）“煅烧”的目的是_________________________________________________。
煅烧
Al2(OH)nCl6-n
高岭土
4mol/L的盐酸
适量铝粉
适量CaCO3
溶解
除杂
过滤
滤渣
调pH
蒸发浓缩
（2）实验室用36.5％的浓盐酸（密度约为1.2g/cm3）配制4.00mol/L 950mL的盐酸，需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、酸式滴定管、__________、__________等。
（3）“溶解”过程反应的离子方程式有__________________、______________________。
（4）加适量铝粉的主要作用是_____________________________________。
（5）“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，可采用的加热方法是_________________。
10．（16分）锂电池消耗量巨大，这对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有Al(OH)3、 （填化学式）；
其中生成Al(OH)3的离子方程式为 。
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全，对拆解环境的要求是 。
（3）酸浸时如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处是 。
（4）生成Li2CO3的化学反应方程式为 。已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小，所以在浓缩结晶后的操作是 。
11．（16分）工业上用共沉淀法制备活性Fe3O4的流程如下：
锈蚀废铁
粉碎车间
配料中心
粉末
混合物
Fe2O3与Fe按一定比例混合
反应池
盐酸
溶液
含一定比例的FeCl3与FeCl2

废渣
合成池pH=6.8
NaOH溶液
分离车间
活性Fe3O4

试回答下列问题：
（1）在制备过程中，不但要将块状固体原料粉碎、磨成粉末，而且反应池、合成池都要安装搅拌机。作用都是______________________________。
（2）在反应池中几乎没有气体产生。在反应池中生成亚铁离子的反应的离子方程式为
__________________________________________________________________。
（3）在合成池里生成Fe3O4反应的离子方程式为_______________________________，反应温度需控制在50℃，其方法是__________________________。
（4）根据以上反应可知，配料中心很可能使混合物中的Fe2O3与Fe物质的量之比接近 ________。
（5）在分离车间进行___________、_________和烘干等操作可得活性Fe3O4。
（10广东）12.（16分）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域.以-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：

已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。
（1）步骤I前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________________________________。
（2）步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、
Ca2＋、Na＋等杂质，需在搅拌下加入_____________（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。
（3）步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有_____________________________。
（4）步骤III中，生成沉淀的离子方程式为______________________________________________。
（5）从母液中可回收的主要物质是_____________________。

我的收获——

（12广东）13．难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O（s） 2Ca2+ + 2K+ + Mg2+ + 4SO42— + 2H2O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH) 2溶液浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：
Ca(OH)2溶液 滤渣 母液

硫酸钾
过滤
蒸发浓缩、冷却结晶
除杂
溶浸
过滤
杂卤石 过滤

（1）滤渣的主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
（2）用化学平衡移动原理解释Ca(OH) 2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：
。
K+的浸出浓度
0 溶浸时间
373K
323K
288K
（3）“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入 溶液调滤液PH至中性。
（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系见图14，由图可得，随着温度升高，①
② 。
（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：
CaSO4(s) + CO32—(aq) CaCO3 (s) + SO42—(aq)
已知298K时，Ksp(CaCO3)= 2.80×10—9，Ksp(CaSO3)= 4.90×10—5 ，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位的效数字）。

我的收获——

化学工业流程图题专项训练与突破——参考答案
1、（1）适当升高反应温度，增大吸收液浓度，增大SO2与吸收液的接触面积（合理即可，任答两条。4分）
（2）ClO2 （2分） H2O2 + 2ClO2 + 2NaOH ＝ 2NaClO2 + 2H2O + O2 （3分）
（3）常压蒸发温度过高，亚氯酸钠容易分解 （2分）
（4）Na2SO4 （3分） （5）过滤 （2分）
2．（共18分）（1）FeO、Fe2O3 （3分）
（2）Fe3O4 + 8H＋＝2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O （3分）
取待测液少许于试管中，加入适量的KSCN溶液，若溶液显血红色，则证明含Fe3+（3分）
（3）4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3（3分）
（4）Na2SO4·10H2O（或Na2SO4）（3分） bcad （3分）
3．（1）增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率（4分）
ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O 3ZnO ＋ CO2↑＋ 3H2O↑
450～500℃
（2）Na2CO3（2分） 0.003 （3分） （3）锌粉 （3分）
（4） （4分）
4、（1）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O   （2）A
（3）镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等
（4）NaHCO3
△
（5）5.6× 10–10 mol/L
（6）Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH 2 K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O
5、（1）C（2分）
（2）2Fe2+ + ClO- + 2H+ = 2Fe3+ + Cl- + H2O（2分）
（3）MnO2，SiO2（2分，答出一个给1分，多答或答错不给分）
（4）蒸发浓缩，趁热过滤（1分） 过滤（或过滤洗涤）（1分）
（5）70%（2分）
6. ⑴ 玻璃棒、漏斗、烧杯 （2分） ⑵ C（2分）
⑶ 取少量溶液Ⅱ于试管中，加入KSCN溶液，若无明显现象，说明溶液Ⅱ不含Fe3＋；若溶液变红色，说明溶液Ⅱ含有Fe3＋。 （2分）
⑷ OH－＋Al(OH)3 = AlO2－＋2H2O （2分） 　 过滤、加热或灼烧（2分，每个1分）
7．（16分）(1) （3分）
(2)（1分）（1分）（1分）
(3) Fe2+（3分）
(4)过滤（2分） NH4+ + H2O NH3·H2O + H+，温度过高NH3挥发使平衡向右移动，
溶液酸性增强生成NH4HSO4。（3分） (5)增大空气通入量（2分）
8、

9、（16分）（1）改变高岭土中氧化铝的结构（1分），使其能溶于酸（1分）。（按点给分）
（2）1000mL容量瓶、胶头滴管（每个2分，共4分。容量瓶不写规格扣1分，其它答案不给分）
（3）Al2O3+6H+ = 2Al3++3H2O Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O（每道2分，共4分，方程式不配平不给分，若写成Al2O3+ Fe2O3+12H+= 2Al3++2Fe3++6H2O不给分）
（4）除去溶液中的铁离子（3分，只要答到“除去铁离子”都给3分）
（5）水浴加热（3分，只答到“加热”不给分）
10．（16分） （1）CoSO4、Li2CO3 （各2分，共4分）；
AlO2— + H+ + H2O = Al(OH)3↓ 或 Al(OH)4— + H+ = Al(OH)3↓ + H2O （3分）
（2）隔绝空气和水分 （2分）
（3）有氯气生成，污染较大（2分）
（4）Li2SO4＋Na2CO3 === Na2SO4＋Li2CO3↓ （3分）；趁热过滤（2分，答“过滤”得1分）
11．（16分）（1）增加反应物之间的接触面积，增加反应速率，提高生产效率。（2分）
(2) 2Fe3+ + Fe ==3Fe2+或Fe2O3+Fe+6H+==3Fe2++3H2O(写成两个方程式且正确，也得2分)
（3）Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O（3分） ；水浴加热（2分）
（4）4∶1（3分） （5）过滤、洗涤。（各2分）
12、（1）增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。
（2）石灰石 （3）Fe2+、Mg2+、Ca2+ （4）2Li+ + CO32－ ＝ Li2CO3↓ （5）Na2SO4
13、（1）Mg(OH)2， CaSO4
（2）加入Ca(OH)2溶液， Mg2+变成Mg(OH)2、也有CaSO4的析出，使平衡向右移动，杂卤石溶解浸出K+。
（3）K2CO3 稀H2SO4
（4）①在同一时间内，K+的浸出浓度增大。②K+的溶浸速率加快，达到溶浸平衡的时间短。
（5）K=1.75×104