1、- 1 -专题 01 化工流程解题方法专练1明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示(明矾石焙烧后成分不变):完成下列填空:（1） “浸出”反应的离子方程式为_。 “浸出”所用稀氨水浓度为 39.20g/L，配制500mL 该氨水需 251.28g/L 的浓氨水_mL。（2） “过滤”所需的玻璃仪器有_。（3）写出“溶解”过程中发生反应的化学方程式_、_。（4）检验滤液中是否含有 SO42- 的实验方法_。（5）为测定钾氨复合肥 K2SO4、(NH 4)2SO4中 SO42-的质量分数，设计实验步骤如下:_。溶于水，
2、加入足量 BaCl2溶液，待白色沉淀不再产生为止。过滤、_、_ (依次填写实验操作名称) 。冷却、称量所得沉淀的质量。（6）若所取试样和所得沉淀的质量分别为 mg、ng,试用含有 m、n 的代数式表示该钾氮复合肥中 SO42-的质量分数为_。【答案】Al 3+3NH3H2OAl(OH) 3 +3NH 4+ 78 烧杯、玻璃棒、漏斗 Al(OH)3+NaOHNaAlO 2+2H2O Al2O3 +2NaOH2NaAlO 2+H2O 取少量滤液，向其中滴加稀盐酸，无明显现象，再向其中滴加 BaCl2溶液，有沉淀生成则说明滤液中含有 SO42-，反之则无 取样，称量样品的质量 洗涤 干燥 96n/2
3、33m - 2 -2ZnO 在医药、石化等领域有广泛的用途。研究小组用某闪锌矿(主要成分 ZnS，含有FeS、SiO 2、MnCO 3等杂质)制备氧化锌和硫单质，设计如下流程:请回答下列问题: （1）滤渣 1 的化学式为_，任写一种该物质的用:_。（2）沉淀 X 的化学式为_。（3） “转化 I”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。（4） “转化 II”中主要反应的离子方程式为_。（5）若 Ksp(ZnCO3)=1.510-10，溶液中离子浓度1.010 -5 mol/L 时，认为该离子沉淀完全。则欲使 1 L c(Zn2+)=1.5 mol/L 溶液中 Zn2+沉淀完全，需加入等体积的 Na
4、2CO3溶液的物质的量浓度至少为_(列出计算式，溶液混合时体积变化忽略不计)。（6） “一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥。过滤所用的玻璃仪器有_；洗涤沉淀的操作为_。【答案】SiO 2 制光导纤维、制玻璃、冶炼硅等 Fe(OH)3 1:2 2MnO4-+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H +、MnO 4-+3Fe2+7H2O=MnO2+3Fe(OH) 3+5H + 1.5mol/L1L+(1.510-10/1.010-5)mol/L2L/1L 烧杯、漏斗、玻璃棒 用玻璃棒引流向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下，重复操作 23 次 【解析】- 3 -3工业上利用 -锂辉矿(LiAlSi
5、 2O6和少量 MgO、CaCO 3杂质) 制备金属锂，工艺流程如下：回答下列问题：(1) -锂辉矿的主要成分 LiAlSi2O6中存在的原子团为_。(2) 工业上加快酸浸速率除调整硫酸浓度、升高温度外还可以采取的措施为_。浸出液中加入 CaCO3的主要作用为_。(3)一定温度下,K sp(CaCO3)= 2.510-9,Ksp(Li2CO3)= 1.610-3,若反应 的溶液中 c(Ca2+)和 c(Li+)均为 1.0 molL-1,则开始滴加稀 Na2CO3溶液时，理论上 c(CO32-)应控制的范围为_;实际操作中 CaCO3和 Li2CO3可能同时析出，从而造成 Li+损失，一种改进
6、的工艺是利用草酸钠代替 Na2CO3作为沉淀剂，分析使用草酸钠的原因为_。(4) 反应的离子方程式为_。常温下，Na 2CO3的溶解度为 29.4g,判断反应能否使溶液中 Li+沉淀完全?_ _(列式计算)。化学上规定，当某离子浓度10 -5molL-1时即可认为该离子沉淀完全- 4 -(5) 高温下发生反应的化学方程式为_。(6)一定温度下，LiAlSi 2O6与不同浓度的硫酸反应 30min 时结果如下表所示：c(H2SO4)/molL-1 1.0 5.0 10.0 16.0 18.0Li 浸出率/% 30 60 90 80 70Al 浸出率/% 30 60 40 10 0试分析酸浸过程中
7、，若使 c(H2SO4)=10.0molL-1，则该工艺条件的优缺点为_。【答案】SiO 32- 粉碎、搅拌 中和过量的硫酸，调节溶液 pH 2.510-9 molL-1c(CO32-)1.610 -3 molL-1 草酸钙难溶于水，而草酸锂易溶于水 2Li+CO32- = Li2CO3 当 c(Li+)=1.010-5molL-1时， c(CO32-)=1.610-3/(1.010-5)2=1.6107 molL-1，远大于饱和 Na2CO3溶液的浓度，故 Li+没有沉淀完全 3Li2O +2Al Al2O3 + 6Li 优点：反应速率快，Li 浸出率高；相同浸取率需要的反应温度低，消耗能量
8、少。缺点：Al 浸出率较高，需要增加除 Al 杂质的步骤 - 5 -4煤矸石(主要成份是 SiO2和 Al2O3还含有少量的 Fe2O3、K 2O、TiO 2)活化后，可以制备六水三氯化铝(AlCl 36H2O)，工艺流程如下图所示。回答下列问题：(1)焙烧至 700左右可使煤矸石活化，活化过程中会发生一系列反应，写出 SiO2与 K2O 反应的化学方程式_，焙烧后的矸石颗粒有微孔，不需研磨成粉即可进行酸溶，原因是_。(2)本工艺的突出特点是通过向饱和溶液中通 HCl 来得到产品和对一次残渣进行二次酸浸，HCl 的作用是_和抑制 Al3+水解，二次酸浸的目的是_。(3)四轮循环后所得结晶滤液中
9、，含有较多杂质离子，必须在常温下进行如下图所示的处理- 6 -已知：Ksp(Fe(OH) 3=1.010-38，Ksp(Al(OH) 3=1.010-33，当离子浓度等于 1.010-5molL-1时，可认为其已沉淀完全。滤渣 1 中所含金属元素为_，获得滤渣 2 时，应调节溶液的 pH 至少为_，在该流程中，滤渣 3 可循环使用，则生成滤渣 2 的离子方程式为_。【答案】SiO 2+K2O K2SiO3 矸石颗粒有微孔，与酸溶液接触面积较大 降低产品的溶解度 提高原料的利用率 Ti(或钛) 3 Fe 3+ Al(OH)3 =Fe(OH)3+Al3+ 5为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通
10、过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以 Fe2O3存在)转变成重要的化工原料 FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿的主要成份是 FeS2。请回答下列问题：（1）第步 H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是_。（2）第步中硫铁矿中的 S 被氧化到最高价态，相应的离子方程式为_。（3）第步中检验 Fe3 是否被完全还原的实验方法是_。- 7 -（4）第步加 FeCO3调溶液 pH 到 5.8 左右，然后在第步通入空气使溶液 pH 降到 5.2，此时 Fe2 不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液 pH 降低的原因是_。（5）FeSO 4在一定条件下可制得 FeS2(二硫化
11、亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为 4LiFeS 2=Fe2Li 2S，正极反应式是_。【答案】Fe 2O36H =2Fe3 3H 2O FeS214Fe 3 8H2O=15Fe2 16H +2SO42 取少量溶液于一洁净试管中，向其中加入少量 KSCN 溶液，若溶液不出现红色，则 Fe3 被完全还原，否则没有 Fe2 被氧化为 Fe3 ，Fe 3 水解产生 H 。 （或写出方程式4Fe2 O 2+10H2O=4Fe(OH)3+8H +） FeS24Li 4e =Fe2Li 2S 或FeS24e =Fe2S 2 6高氯酸钾是一种白色粉末，可用作发烟剂、引火剂、氧
12、化剂和化学分析试剂，医药工业用作解热和利尿等药剂。用 PbO2来制备 KClO4的工业流程如下：（1）如图过滤装置中有两处明显错误，一处是未用玻璃棒引流，另一处是_。- 8 -（2）写出 NaClO3与 PbO2反应的离子方程式_（3）工业上可以利用滤液与 KNO3发生反应制备 KClO4的原因是_（4）用电解法也可以制备 KClO4，在无隔膜、微酸性条件下，电解食盐水得到 NaClO3溶液，再通过一系列转化和操作得到产品。I写出电解食盐水阳极电极反应式：_。II该过程制得的 KClO4样品中含少量 KCl 杂质，为测定产品纯度进行如下实验：准确称取5.7635 g 样品溶于水中，配成 250
13、 mL 溶液，从中取出 25.00 mL 于锥形瓶中，加入适量葡萄糖，加热使 ClO4 全部转化为 Cl ，反应为：3KClO4C 6H12O66H 2O6CO 23KCl，加入少量 K2CrO4溶液作指示剂，用0.20molL1 AgNO3溶液滴定至终点，消耗 AgNO3溶液体积 21.50 mL。滴定达到终点时，产生砖红色 Ag2CrO4沉淀。已知： Ksp(AgCl)1.8l0 10 ， Ksp(Ag2CrO4)1.110 12 ，若终点时 c(Cl )1.810 6 molL1 ，则此时 c(CrO42 )=_molL1 。KClO 4样品的纯度为_。 （精确到 0.01）【答案】漏斗
14、的下尖端没有紧靠接受的烧杯 PbO2+ClO3- +2H+ =Pb2+ClO4- +H2O KClO4的溶解度较小 Cl -6e-+3H2O = ClO3-+6H+ 1.110-4 96.12% - 9 -7工业上可用软锰矿（主要成分是 MnO2）和黄铁矿（主要成分是 FeS2）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO 3） 。其工业流程如下：回答下列问题：（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，除了可以搅拌、将矿石研磨粉碎以外，可以采取的措施有（写两条）_。（2）副产品 A 的化学式是_。（3）净化工序的目的是除去溶液中的 Cu2 、Ca 2 等杂质。若测得滤液中 c(F )0.01 mo
15、lL1 ，则滤液中残留的 c(Ca2 )_已知：K sp(CaF2)1.4610 10 。（4）沉锰工序中，加入 NH4HCO3后有无色无味的气体放出，同时有浅红色的沉淀生成，发生- 10 -反应的离子方程式是_；沉锰工序中判断沉淀已经洗涤干净的实验操作是_。（5）已知 MnCO3难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100开始分解。工业上一般用少量 C2H5OH 洗涤的原因是_。（6）溶浸过程中发生的主要反应如下，请完成并配平该反应的离子方程式：_ FeS2_ MnO2_ _ Fe3 _ Mn2 _ SO 42 _ ，_【答案】适当升高温度、适当提高稀硫酸的浓度 (NH4)2SO4 1.461
16、0-6molL-1 Mn2+2HCO 3-MnCO 3CO 2H 2O 取最后一次洗涤液，加入几滴 BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则洗涤干净 防止 MnCO3潮湿时被空气氧化、便于在温度低于 100干燥 2FeS215MnO 228H +2Fe 3+15Mn 2+4SO 4214H 2O - 11 -8以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含 Fe2O3、SiO 2、Al 2O3、MgO 等，用硫酸渣制备铁红（Fe 2O3）的过程如下：回答下列问题：（1）酸溶时，粉碎硫酸渣的目的是_。（2）还原过程中加入 FeS2粉增大溶液中 Fe2+的含量，同时有 H2SO4生成，完成该反应的离子方程式：_
17、FeS 2+14Fe3+_H2O15Fe 2+_SO42-+_（3）滤渣 A 的主要成分为_。（4）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的 pH 的范围是_;(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 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2开始沉淀 2.7 3.8 7.5 9.4完全沉淀 3.2 5.2 9.7 12.4为得到纯净的 Fe(OH)3固体，需要对沉淀进行洗涤，判断沉淀 Fe(OH)3是否洗净的方法是_。（5）当离子浓度110 -5mol/L 时可认为其沉淀完全。若要使 Mg2+完全沉淀则要保持 c(OH-)_。 （已知 KspMg(OH)2=5.610-12， ）【答案】增大接触面积，加快溶解速率 FeS2+14Fe3+8H2O=15Fe2+2SO42-+16H+ SiO2 - 12 -3.23.8 取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量 BaCl2溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净 7.510 -4mol/L
