2019年高考化学化工流程全突破专题02原料处理的方法和作用专练对点专练.doc

1、- 1 -专题 02 原料处理的方法和作用专练1Ni 为第 族元素，在许多工业生产中都有涉及。已知草酸镍晶体（NiC 2O42H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为 Ni，含有一定量的 Al2O3、Fe、SiO 2、CaO 等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：已知：相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH 如下表：金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ni2+开始沉淀的 pH 1.1 5.8 3.0 6.8完全沉淀的 pH 3.2 8.8 5.0 9.5 Ksp(CaF2)=1.4610-10 当某物质浓度小于 1.010-5 mol/L 时，视为完全沉淀（1）请写出一种能提高酸浸速率的

2、措施_。（2）试剂 a 是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式_。（3）pH 的调控范围为 _，滤渣的成分为_。（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式_，证明 Ni2 已经沉淀完全的实验步骤及现象是_，当 Ca2+沉淀完全时，溶液中 c(F )_ mol/L（写出计算式即可） 。（5）操作 a 的内容是_。【答案】把废镍催化剂粉碎，或适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌 2Fe2+2H+ +H2O2=2Fe3+2H2O5.0pH6.8Fe(OH) 3和 Al(OH)3Ni2+C2O42-+2H2O=NiC2O42H2O 取适量上层清液放入试管中，继续滴加（NH 4） 2C2O4溶液，无沉淀

3、生成 过滤、洗涤、干燥【解析】废镍催化剂（成分主要为 Ni，含有一定量的 Al2O3、Fe、SiO 2、CaO 等） ，用硫酸溶解，SiO 2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有 NiSO4、FeSO 4、Al 2（SO 4） 3、CaSO 4及过量的硫酸，试剂 a 是一种绿色氧化剂，所以加入 的是加入 H2O2将 Fe2+氧化为 Fe3+，加入 Ni（OH） 2调节 pH，使 pH 大于 5.0 小于 6.8，Fe 3+ - 2 -2铬是重要的战略物质之一，由于具有质硬，耐磨，耐高温，抗腐蚀性等特性，所以在工业上应用比较广泛，在冶金工业上主要用铬铁矿（Cr 2O3 、FeO、SiO 2 、Al

4、2O3 等，其它杂质不参加反应）生产铬和铁等金属。流程如下：已知:2Cr 2O33O 24Na 2CO3 4Na2CrO44CO 2；部分物质的溶解度（单位 g）0 10 20 30 40 50 60Na2CO3 7.0 13 29 40 49 46 44NaHCO3 6.9 8.5 9.6 11.1 12.7 14.4 16.9Na2Cr2O7 161 170 183 198 218 240 265- 3 -（1）粉碎的目的_；（2）写出焙烧时含铝物质发生的化学反应方程式_；（3）操作 4 是_，沉淀 3 含有的物质有_；（4）写出生成沉淀 5 的离子方程式_；（5）整个流程可以循环使用的物

5、质有_；（6）最后一步制备金属铬的化学方程式_。【答案】增大接触面积,加快反应速率 Al2O3Na 2CO3 4NaAlO2CO 2过滤 Al(OH)3 、H 2SiO32Na 2CrO 42 2CO 2H 2O=Cr2O72 2NaHCO 3Na 2CO3、CO 2、Al)或NaHCO3、AlCrO 32Al Cr2Al 2O33工业上以铬铁矿(主要成分为 FeO 和 Cr2O3，含有 Al2O3、SiO 2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分为:Na 2Cr2O72H2O)，其主要工艺流程如下：- 4 -查阅相关资料得知:i.常温下，NaBiO 3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件

6、下能将 Cr3+转化为 CrO42-。ii. 物质 开始沉淀的 pH 完全沉淀的 pHFe(OH)3 2.7 3.7Al(OH)3 3.4 4.4Cr(OH)3 4.6 5.9Fe(OH)2 7.5 9.7Bi(OH)3 0.7 4.5回答下列问题:(1)固体 A 的成分是_。(2)操作 I、III、IV 用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和_ 、_（填仪器名称） 。(3)为加入物质来调节溶液的 pH，则 pH 的合适范围是_ 。(4)写出反应的离子方程式_。(5)中酸化是使 CrO42-转化为 Cr2O72-写出该反应的离子方程式_。(6)取一定质量的固体 D 溶解于 200 mL 的稀硫酸中，向所

7、得溶液中加入 5.0 mol/L 的 NaOH溶液，生成沉淀的物质的量（n）与加入 NaOH 溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为_，固体 D 中含 Fe 化合物的物质的量为_。【答案】SiO 2漏斗烧杯 4.4-4.63NaBiO3 + 2Cr3+ 7OH + H2O = 2CrO42-+ 3Na+ +3Bi(OH)- 5 -32CrO 42-+2H+ Cr2O72-+H2O2.5molL1 0.10mol4无水 AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al 2O3、Fe 2O3)为原料制备无水 AlCl3的工艺流程如下：（1） 氯化炉中 Al2O3、Cl 2和

8、 C 反应的化学方程式为_。- 6 -（2）用 Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的 Cl2，此反应的离子方程式为_。（3）升华器中主要含有 AlCl3和 FeCl3，需加入少量 Al，其作用是_。（4）为测定制得的无水 AlCl3产品(含杂质 FeCl3)的纯度，称取 16.25 g 无水 AlCl3样品，溶于过量的 NaOH 溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32 g。 写出上述除杂过程中涉及的离子方程式_、_。 AlCl 3产品的纯度为_。【答案】A1 2O3+3C12+3C A1C13+3COSO32-+C12+H2OSO 42-+2C1-+2H

9、+；除去 FeCl3；Fe 3+3OH-=Fe(OH)3Al 3+4OH-=Al(OH)4-96%；5氯化铬晶体(CrCl 36H2O)是一种重要的工业原料，工业上常用铬酸钠(Na 2CrO4)来制备。实验室中以红矾钠(Na 2Cr2O7)为原料制备 CrCl36H2O 的流程如下：- 7 -已知：Cr 2O72 H 2O 2CrO42 2H +；CrCl 36H2O 不溶于乙醚，易溶于水、乙醇，易水解。（1）碱溶的目的是_，所加 40%NaOH 不宜过量太多的原因是_。（2）还原时先加入过量 CH3OH 再加入 10%HCl，生成 CO2，写出该反应的离子方程式_。（3）使用下列用品来测定溶

10、液的 pH，合理的是_（填字母） 。ApH 计 BpH 试纸 C酚酞溶液（4）使用下图装置从滤液中分离出 CH3OH。图中仪器 A 的名称为_。在仪器 A 中加入沸石，再加入滤液，蒸馏，收集蒸馏出的 CH3OH 循环使用。有的同学认为，该过程中需要加入 CaO，防止水随 CH3OH 一起蒸出，你认为是否有必要并说明理由：_。（5）请补充完整由过滤后得到的固体 Cr(OH)3制备 CrCl36H2O 的实验方案：将过滤后所得固体_，_，冷却结晶，过滤，_，低温干燥，得到 CrCl36H2O。 （实验中可供选择的试剂：盐酸、硫酸、蒸馏水、乙醇、乙醚）【答案】将红矾钠(或 Cr2O72 )转化为铬酸

11、钠（或 CrO42 ）避免还原时消耗过多盐酸10H 2CrO 42 CH 3OH2Cr 3+7H 2O CO2AB 蒸馏烧瓶没有必要，CH 3OH 参与反应的体系中有水完全溶解于过量的盐酸中蒸发浓缩用乙醚洗涤固体 23 次- 8 -6以高硫铝土矿（主要成分为 Al2O3、Fe 2O3、SiO 2，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题图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于 60

12、0；硫去除率=（1- ）100%。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_。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，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 Fe2O3Fe 2O3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（FeS 2）：n（Fe 2O3）=_。【答案】SO 2+OH-=HSO3-FeS2硫元素转化为 CaSO4而留在矿粉中 NaAlO2Al（OH） 31

13、：16【解析】（1）.过量 SO2与 NaOH 反应生成 NaHSO3，反应的化学方程式为 SO2+NaOH=NaHSO3，离子方程- 9 -式为 SO2+OH-=HSO3-，故答案为：SO 2+OH-=HSO3-；7钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。以水钴矿（主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe 2O3、CaO、MgO、NiO 和 SiO2等）为原料制备 CoCl26H2O 的工艺流程如图所示：回答下列问题： “酸浸”（1）钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为_、_；滤渣的主要成分为_。（2）Co 2O3与浓硫酸反应生成 CoS

14、O4，化学方程式为_。 “净化除杂”分三步完成：（3）除铁：加入适量 Na2SO4固体，析出淡黄色晶体黄钠铁矾 Na2Fe6(SO4)4(OH)12，离子方程- 10 -式为_。（4）除钙、镁：加入适量 NaF，当 Mg2+恰好完全被除去（离子浓度等于 105 molL1 ）时，c(Ca2+)=_molL1 （取两位有效数字） 。已知：Ksp(MgF 2)=7.41011 ，Ksp(CaF 2)=1.51010 。（5）除铜：加入适量 Na2S2O3，发生反应2CuSO42Na 2S2O32H 2OCu 2SS2Na 2SO42H 2SO4，该反应的还原产物为_。 “萃取和反萃取”（6） “水

15、相”中的主要溶质是 Na2SO4和_（写化学式） 。（7）实验室称取 100g 原料（含钴 11.80%） ，反萃取时得到浓度为 0.036molL1 的 CoCl2溶液 5L，忽略损耗，钴的产率_（产率= ） 。【答案】12h90SiO 2（二氧化硅）2Co 2O34H 2SO4（浓）4CoSO44H 2OO 22Na +6Fe 3+4SO 42 12H 2O Na2Fe6(SO4)4(OH)1212H +2.010-5Cu2S、SNiSO 4钴的产率=8工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、FeO、SiO 2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：- 11 -试回答下列问题：（1）滤液 X 中含有的金属阳离子是_(填离子符号)。（2）步骤中可选用_(填字母)调节溶液的 pH。A稀硝酸 B氨水C氢氧化钠溶液 D高锰酸钾溶液（3）步骤中，FeCO 3沉淀完全后，溶液中含有少量 Fe2 ，检验 Fe2 的方法是_。（4）步骤的反应温度一般需控制在 35 以下，其目的是_。（5）在空气中煅烧 FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为_。【答案】Fe 2 、Fe 3 B 取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色防止 NH4HCO3分解，减少 Fe2 的水解 4FeCO3O 2 2Fe2O34CO 2