2020-02-21工业流程题删减版答案解析
1．高铁酸钾（K2FeO4）为暗紫色固体，可溶于水，是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染。工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。结合所学知识回答相关问题：
（1）K2FeO4中铁元素的化合价是+6价。
（2）制备高铁酸钠的主要反应为：2FeSO4+6 Na2O2═2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，该反应中还原剂
是FeSO4、Na2O2（填化学式），若有1molO2生成，转移电子的物质的量为10 mol。
（3）某反应体系中有六种数粒：Fe（OH）3、ClO—、OH—、FeO42—，Cl—、H2O，写出在碱性条件下，制高铁酸钾的离子反应方程式2Fe(OH)3+3ClO—+4OH—＝2FeO42—+3Cl—+5H2O。（4）在水处理过程中，K2FeO4中的铁元素转化为Fe（OH）3胶体，使水中悬浮物聚沉。胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子直径介于1～100nm。
【解答】解：（1）K2FeO4中铁元素的化合价是0﹣（﹣2）×4﹣（+1）×2＝+6 。
（2）Fe元素的化合价由+2价升高为+6价，过氧化钠中O元素的化合价既升高也降低，则还原剂为FeSO4、Na2O2，若有1molO2生成，5molNa2O2作氧化剂，转移电子的物质的量为5mol×2×1＝10mol，
（3）在碱性条件下，制高铁酸钾的离子反应方程式为2Fe（OH）3+3ClO—+4OH—＝2FeO42—+3Cl—+5H2O，（4）胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子直径介于1～100nm，
2．以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，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SO2+OH—==HSO3—。（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600℃
硫去除率＝（1﹣）×100%
①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FeS2。
②700℃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，其主要原因是硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中。
（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由NaAlO2（填化学式）转化为Al(OH)3（填化学式）。
（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3．Fe2O3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（FeS2）：n（Fe2O3）＝1：16。
【解答】解：（1）用NaOH溶液吸收过量SO2生成HSO3—，则发生反应的离子方程式为：SO2+OH—═HSO3—，故答案为：SO2+OH—═HSO3—；
（2）①不添加CaO的矿粉中S元素来源是FeS2和金属硫酸盐，金属硫酸盐的分解温度较高，所以可判断焙烧过程中S元素主要来源是FeS2，
②700℃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，考虑加入CaO可能使
S转化为CaSO4，形成的硫酸盐分解温度较高，所以会导致S的脱除率降低，
故答案为：硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中；
（3）过滤前使用NaOH溶液进行碱浸，Al2O3转化为NaAlO2，“过滤”得到的滤液中主要含有AlO2—，
向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，可以将AlO2—转化为Al（OH）3，
故答案为：NaAlO2；Al（OH）3；
（4）过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3，Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，设有x mol Fe2O3和y mol FeS2完全参加反应，根据电子得失守恒：2x×（3﹣）＝2y×5+y×﹣2），解得，所以理论上完全反应消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）＝1：16，故答案为：1：16。
3．铝是应用广泛的金属。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3+2OH—═2AlO2—+H2O。（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH减小（填“增大”、“不变”或“减小”）。（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN．在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜。
【解答】解：（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3+2OH—═2AlO2—+H2O；
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，与NaAlO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，碱性为OH—＞AlO2—＞CO32—，可知溶液的pH减小，故答案为：减小；
（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN．在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN 的制备，其主要原因是NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜，故答案为：NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜。
4．七铝十二钙（12CaO•7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：
（1）锻粉主要含MgO和CaO，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c（Mg2+）小于5×10—6mol•L—1，则溶液pH大于11（Mg（OH）2的K sp＝5×10—12）；该工艺
中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是CaSO4微溶于水，用(NH4)2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失。
（2）滤液Ⅰ中阴离子有NO3—，OH—（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成Ca(HCO3)2，从而导致CaCO3产率降低。
（3）用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为
Al2O3+2OH—═2AlO2—+H2O。
【解答】解：（1）锻粉是由白云石高温煅烧而来，在煅烧白云石时，发生反应：CaCO3CaO+CO2↑，MgCO3MgO+CO2↑，故所得锻粉主要含MgO和CaO；用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，即得Mg（OH）2的饱和溶液，根据Mg（OH）2的K sp可知：K sp＝c（Mg2+）•c2（OH—）＝5×10—12，而c（Mg2+）小于5×10—6mol•L﹣1，故c（OH—）大于10—3mol/L，则溶液中的c（H+）小于10—11mol/L，溶液的pH大于11；CaSO4微溶于水，如果用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失，故答案为：CaO；11；CaSO4微溶于水，用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失；
（2）在锻粉中加入适量的NH4NO3溶液后，镁化合物几乎不溶，由于NH4NO3溶液水解显酸性，与CaO反应生成Ca（NO3）2和NH3•H2O，故过滤后溶液中含Ca（NO3）2和NH3•H2O，将CO2和NH3通入滤液I中后发生反应：Ca（NO3）2+2NH3+CO2+H2O＝CaCO3↓+2NH4NO3，故滤液中的阴离子主要为NO3—，还含有OH—；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会造成CO2过量，则会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低，故答案为：NO3—，OH—；Ca（HCO3）2；
（3）氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子反应为Al2O3+2OH—═2AlO2—+H2O；
5．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍，湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如图1：
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH3）42+，反应中H2O2的作用是氧化剂，写出操作①的名称：过滤；
（2）反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH3）42+与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：Cu(NH3)42++2RH＝CuR2+2NH4++2NH3↑，操作②用到的主要仪器名称为分液漏斗，其目的是（填序号）ab。
a．富集铜元素
b．使铜元素与水溶液中的物质分离
c．增加Cu2+在水中的溶解度
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH，若操作③使用如图2装置，图中存在的错误是分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁；液体过多；
【解答】解：废电路板中加入双氧水、氨气、氯化铵溶液，得到铜氨溶液和残渣，分离难溶性固体和溶液采用过滤方法，所以操作①是过滤，反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH3）42+，Cu元素化合价由0价变为+2价，所以Cu是还原剂，则双氧水是氧化剂，将Cu氧化；反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH3）42+与有机物RH反应，生成CuR2，同时生成NH4+和NH3；
互不相溶的液体采用分液方法分离，所以操作②是分液；向有机层中加入稀硫酸，根据流程图知，生成CuSO4和HR，然后采用分液方法分离得到HR，以石墨为电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电；从硫酸铜溶液中获取胆矾，采用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到晶体；（1）双氧水具有氧化性，能氧化还原性物质Cu，所以双氧水作氧化剂；分离难溶性固体和溶液采用过
滤方法，该混合溶液中贵重金属是难溶物、铜氨溶液是液体，所以操作①是过滤，故答案为：氧化剂；
过滤；
（2）反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH3）42+与有机物RH反应生成CuR2，同时生成NH4+和NH3，根据反应物和生成物书写该反应的离子方程式Cu（NH3）42++2RH＝CuR2+2NH4++2NH3↑；分离互不相溶的液体采用分液方法，分液时常用分液漏斗，分液的目的是富集铜元素、使铜元素与水溶液中的物质分离，所以ab正确，
故答案为：Cu（NH3）42++2RH＝CuR2+2NH4++2NH3↑；分液漏斗；ab；
（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应相当于复分解反应，所以生成CuSO4和RH，分液时分液漏斗下端要紧靠烧杯内壁，且分液漏斗内不能盛放太多溶液，
故答案为：RH；分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁；液体过多；
6．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池阴极发生的反应为6C+xLi++xe—═Li x C6．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。
回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为+3。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式2Al+2OH—+2H2O＝2AlO2—+3H2↑。（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；2H2O22H2O+O2↑；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是有氯气生成，污染较大，引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式CoSO4+2NH4HCO3＝CoCO3↓+（NH4）
2SO4+CO2↑+H2O。
【解答】解：（1）根据化合物中，化合价的代数和为0知，LiCoO2中，Co元素的化合价为+3价，故答
案为：+3；
（2）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO2—，反应的离子方程式为2Al+2OH—+2H2O＝2AlO2—
+3H2↑，
故答案为：2Al+2OH—+2H2O＝2AlO2—+3H2↑；
（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，且引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离，
故答案为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；有氯气生成，污染较大，引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离；
（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3＝CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，
故答案为：CoSO4+2NH4HCO3＝CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；
7．以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，
实现铅的再生利用．其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是
Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O．
（2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为：
i：2Fe2++PbO2+4H++SO42—═2Fe3++PbSO4+2H2O
ii：…
①写出ii的离子方程式：2Fe3++Pb+SO42—═PbSO4+2Fe2+。
②下列实验方案可证实上述催化过程．将实验方案补充完整．
a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红．
b．取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）⇌NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所示．
①过程Ⅱ的目的是脱硫．滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是AB（选填序号）．A．减小Pb的损失，提高产品的产率
B．重复利用NaOH，提高原料的利用率
C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯，结合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作：向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体
【解答】解：（1）根据题给化学工艺流程知，过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水，化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，
故答案为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O；
（2）①催化剂通过参加反应，改变反应历程，降低反应的活化能，加快化学反应速率，而本身的质量和化学性质反应前后保持不变．根据题给信息知反应i中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+，则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+，离子方程式为：2Fe3++Pb+SO42—═PbSO4+2Fe2+，
故答案为：2Fe3++Pb+SO42—═PbSO4+2Fe2+；
②a实验证明发生反应i，则b实验需证明发生反应ii，实验方案为：
a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红，亚铁离子被氧化为铁离子，
b．取a中红色溶液少量，溶液中存在平衡，Fe3++3SCN—＝Fe（SCN）3，加入过量Pb，和平衡状态下
铁离子反应生成亚铁离子，平衡逆向进行充分反应后，红色褪去，
故答案为：取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去；
（3）①过程Ⅱ脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH＝PbO+Na2SO4+H2O，由于PbO能溶解与NaOH 溶液，因此滤液Ⅰ中含有Pb元素，滤液Ⅰ重复使用可减少PbO损失，提高产品的产率，且滤液Ⅰ中过量的NaOH可以重复利用，提高原料的利用率，故选AB．
②根据PbO的溶解度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在NaOH溶液中，结合溶解度曲线特点
可知浓度高的NaOH溶液和较高的温度，PbO的溶解度高，因此加热至较高温度，充分溶解，然后再高温下趁热过滤除去杂质，后冷却后PbO又析出结晶，再次过滤可得到PbO固体．
故答案为：向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体．
8．高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0（M n+）＝0.1 mol•L—1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.1 6.3 1.5 3.48.9 6.2 6.9沉淀完全的pH10.18.3 2.8 4.710.98.28.9（1）“滤渣1”含有S和SiO2（不溶性硅酸盐）；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式MnO2+MnS+2H2SO4＝2MnSO4+S+2H2O。
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为 4.7～6之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是NiS和ZnS。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+．若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是F—与H+结合形成弱电解质HF，MgF2⇌Mg2++2F—平衡向右移动。
（6）写出“沉锰”的离子方程式Mn2++2HCO3—＝MnCO3↓+CO2↑+H2O。（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O2，其中Ni、Co、Mn 的化合价分别为+2、+3、+4．当x＝y＝时，z＝。
【解答】解：硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素），MnS矿和MnO2粉加入稀硫酸，MnO2具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成MnSO4、S，同时溶液中还有难溶性的SiO2及难溶性的硅酸盐，所以得到的滤渣1为SiO2和S和难溶性的硅酸盐；然后向滤液中加入MnO2，MnO2氧化还原性离子Fe2+生成Fe3+，再向溶液中通入氨气调节溶液的pH除铁和铝，所以滤渣2为Fe（OH）3、Al（OH）3，“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，加入的Na2S和Zn2+、Ni2+反应生成硫化物沉淀，所以滤渣3为NiS和ZnS，“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+，所以滤渣4为MgF2，最后向滤液中加入碳酸氢铵得到MnCO3沉淀，用稀硫酸溶解沉淀得到硫酸锰MnCO3，
（1）“滤渣1”含有S和难溶性的二氧化硅或硅酸盐；“溶浸”中二氧化锰与硫化锰发生氧化还原反应生成锰离子、S和水，离子方程式为MnO2+MnS+2H2SO4＝2MnSO4+S+2H2O，
故答案为：SiO2（不溶性硅酸盐）；MnO2+MnS+2H2SO4＝2MnSO4+S+2H2O；
（2）MnO2具有氧化性，能氧化还原性离子Fe2+生成Fe3+，从而在调节pH时除去这两种离子，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH应该大于这两种离子完全沉淀所需pH且小于其它离子生成沉淀的pH值，在pH＝4.7时Fe3+和Al3+沉淀完全，在pH＝6.2时Zn2+开始产生沉淀，为了只得到氢氧化铝和氢氧化镁沉淀，需要溶液的pH范围为4.7～6之间，故答案为：4.7；
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，这两种离子和硫离子生成硫化物沉淀，所以滤渣3为NiS 和ZnS，故答案为：NiS和ZnS；
（5）溶液中存在MgF2的溶解平衡，如果溶液酸性较强，生成弱电解质HF而促进氟化镁溶解，即F—与H+结合形成弱电解质HF，MgF2⇌Mg2++2F—平衡向右移动，所以镁离子沉淀不完全，
故答案为：F—与H+结合形成弱电解质HF，MgF2⇌Mg2++2F—平衡向右移动；
（6）“沉锰”时锰离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀，同时还生成水、二氧化碳，离子方程式为Mn2++2HCO3—＝MnCO3↓+CO2↑+H2O，
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O2，其中Ni、Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4．当x＝y＝时，该化合物中各元素的化合价代数和为0，+1+（+2）×+（+3）×+（+4）×z+（﹣2）×2＝0，z＝，故答案为：。
9．高锰酸钾（KMnO4）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等．以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：
回答下列问题：
（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1：1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率．
（2）“平炉”中发生的化学方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。（3）“平炉”中需要加压，其目的是提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率。
【解答】解：（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1：1的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是增大接触面积加快反应速率，提高原料利用率．
故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；
（2）流程分析可知平炉中发生的反应是氢氧化钾、二氧化锰和氧气加热反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为：2MnO2+4KOH+O2＝2K2MnO4+2H2O，
故答案为：2MnO2+4KOH+O2＝2K2MnO4+2H2O；
（3）“平炉”中加压能提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率．
故答案为：提高氧气的压强，加快反应速率，增加软锰矿转化率；
10．重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO•Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
（1）步骤①的主要反应为：FeO•Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO•Cr2O3与NaNO3的系数比为2：7。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是陶瓷在高温下会与Na2CO3反应。
（2）滤渣1中含量最多的金属元素是Fe ，滤渣2的主要成分是Al(OH)3及含硅杂质。（3）步骤④调滤液2的pH使之变小（填“大”或“小”），原因是
2CrO42—+2H+⇌Cr2O72—+H2O（用离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到d（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃
b.60℃
c.40℃
d.10℃
步骤⑤的反应类型是复分解反应。
（5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2 kg，产率为×100%。
【解答】解：（1）由上述分析可知步骤①的主要反应为2FeO•Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3
4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2，则FeO•Cr2O3与NaNO3的系数比为2：7，该步骤不能使用陶瓷容器，原因是二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳，
故答案为：2：7；陶瓷在高温下会与Na2CO3反应；
（2）由上述分析可知，滤渣1含Fe2O3，滤渣1中含量最多的金属元素是Fe，滤渣2的主要成分是Al （OH）3及含硅杂质，故答案为：Fe；Al（OH）3；
（3）④中调节pH发生2CrO42—+2H+⇌Cr2O72—+H2O，则步骤④调滤液2的pH使之变小，增大氢离子浓度，平衡正向移动，利于生成Cr2O72—，故答案为：小；2CrO42—+2H+⇌Cr2O72—+H2O；
（4）向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体，由溶解度可知，
冷却到10℃K2Cr2O7固体的溶解度在四种物质中较小、且溶解度较大，过滤分离产品最多，10℃时最合适；步骤⑤发生Na2Cr2O7+2KCl＝K2Cr2O7↓+2NaCl，反应类型是复分解反应，
（5）用m1kg 铬铁矿粉（含Cr2O340%）制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为，由Cr原子守恒可知，则产率为×100%，
2020-02-21工业流程题删减版答案解析 1．高铁酸钾（K2FeO4）为暗紫色固体，可溶于水，是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染。工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。结合所学知识回答相关问题： （1）K2FeO4中铁元素的化合价是+6价。 （2）制备高铁酸钠的主要反应为：2FeSO4+6 Na2O2═2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，该反应中还原剂 是FeSO4、Na2O2（填化学式），若有1molO2生成，转移电子的物质的量为10 mol。 （3）某反应体系中有六种数粒：Fe（OH）3、ClO—、OH—、FeO42—，Cl—、H2O，写出在碱性条件下，制高铁酸钾的离子反应方程式2Fe(OH)3+3ClO—+4OH—＝2FeO42—+3Cl—+5H2O。（4）在水处理过程中，K2FeO4中的铁元素转化为Fe（OH）3胶体，使水中悬浮物聚沉。胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子直径介于1～100nm。 【解答】解：（1）K2FeO4中铁元素的化合价是0﹣（﹣2）×4﹣（+1）×2＝+6 。 （2）Fe元素的化合价由+2价升高为+6价，过氧化钠中O元素的化合价既升高也降低，则还原剂为FeSO4、Na2O2，若有1molO2生成，5molNa2O2作氧化剂，转移电子的物质的量为5mol×2×1＝10mol， （3）在碱性条件下，制高铁酸钾的离子反应方程式为2Fe（OH）3+3ClO—+4OH—＝2FeO42—+3Cl—+5H2O，（4）胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子直径介于1～100nm， 2．以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，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SO2+OH—==HSO3—。（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。
工艺流程题 1．硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O又称莫尔盐，是浅绿色晶体。用硫铁矿（主要含FeS2、SiO2等）制备莫尔盐的流程如下：（已知：FeS2与H2SO4不反应） （1）莫尔盐属于____________。 A、酸式盐 B、碱式盐 C、复盐 D、硫酸盐 （2）硫铁矿焙烧的主反应是：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，加快硫铁矿焙烧速率的措施有__________， 若150kg硫铁矿（FeS2质量分数为80%）完全反应转移电子数为 ________________________ （3）加H2SO4酸浸，发生反应的离子方程式为 ________________________________。 （4）“还原”时，Fe3+可通过反应Ⅰ、Ⅱ被FeS2还原。 反应Ⅰ的离子方程式为：FeS2 +14Fe3+ +8H2O===15Fe2++ 2SO42—+16H+ 反应Ⅱ的离子方程式为：_________________________________。
（5）为证明所得莫尔盐晶体中含有Fe 2+和NH 4+ ，实验方法是取其少量 溶液于一支试管中，．．．．．．_______________证明含有Fe 2+和NH 4+ 。 【答案】C 、D 将硫铁矿粉碎、增大通入空气的量或提高焙烧温度 1.1×104 N A Fe 2O 3+ 6H + = 2Fe 3+ +3H 2O FeS 2 +2Fe 3+ = 3Fe 2+ +2S 加入适量浓氢氧化钠溶液，溶液中的白色沉淀迅速变灰绿，最终变为红褐色；微热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明含有Fe 2+ 和NH 4+ 2．硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿 （主要成分为ZnO ，另含ZnSiO 3、FeCO 3、CuO 等）生产ZnSO 4?7H 2O 的一种流程如图： （1）步骤Ⅰ的操作是____________。 （2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的 目的是______________。 （3）步骤Ⅱ中，在pH 约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成 Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。
化工流程中重要物质的确定 工艺流程题考查的目的性很强，考生应当从题干内容出发，找清题目的目的，按照目的去分析流程。 【典例解析】 以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为： 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
废矾催化剂 V2O5浸液 H2SO4KClO3KOH 淋洗液NH4Cl 废渣1 废渣2 流出液
（该题目的是制备V2O5，期中V价态是+5价，所以原材料+4的V应在流程中升价，SiO2、Fe2O3、Al2O3要通过沉淀法除去，K2SO4用其他方式除去。初步分析之后对应到上面流程图，可以立刻分析得到，废渣1是SiO2，废渣2是铁和铝的相关沉淀，流出液是K2SO4的相关溶液，流程中氧化操作就是将+4价的V 氧化到+5价） 【题目专练】 1．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下： 流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是________。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是_________________________________________。 答案H2SO4防止由于溶液中的c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀 解析操作④得到的H2SO4可以利用到反应Ⅲ中，所以第三处循环的试剂为H2SO4；NH4Cl水解溶液呈酸性，可以中和溶液中的OH―，防止由于溶液中的c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀。 2．毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下：
工业流程题 1、(12分)马日夫盐[Mn(H2PO4)2· 2H2O]主要用作磷化剂。以软锰矿(主要成分为MnO2及少 量的FeO、AL2O3,和Si02)为原料制备马日夫盐的主要工艺流程如图: (1)按照无机物命名规律,马日夫盐[Mn(H2PO4)2· 2H2O]的化学名称为_____________在反应中,Mn2+若再失去一个电子比Fe2+再失去一个电子难,从原子结构解释其原因_____________。 (2)“浸锰”过程中主要反应的离子方程式为_______________________________________ 滤渣X主要成分为____________。 检验“沉锰”已完成的实验操作及现象是_____________________________________________。步骤五产生马日夫盐晶体的化学方程式为_________________________________________。 1、答案：
2、 2、答案：
3、)随着钴酸锂电池的普及使用,从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。下图是废旧钴酸锂(LiCoO2)(含少量铁、铝、铜等元素的化合物)回收工艺流程:
4、 4、答案：
5、
5、答案： 6、2019年度诺贝尔化学奖奖励锂电池的发明者，锂离子电池已经彻底改变了我们的生活。如果废旧电池处理不当就会对环境造成严重污染，影响人们的健康生活。一种以废旧锂离子电池的正极材料（主要含LiCoO2、Al、C等）为原料制备CoC2O4·2H2O的流程如下： （1）除铝时发生反应的离子方程式为______________ （2）灼烧的主要目的是___________，实验室中灼烧实验用到最重要的仪器是_________ （3）还原步骤在70℃左右，LiCoO2发生反应的化学方程式为_____________，若用盐酸代替H2SO4和H2O2，也可以达到目的，但其缺点是___________________
2020届安徽中考化学必考题型《工业流程图题》 一、考点分析： 流流程图题是安徽中考的高频考点。一般结合物质的工业合成流程图命题。主要涉及的考查点有：化学方程式的书写、物质变化的判断、过滤的操作、稀释浓硫酸操作、质量守恒定律的应用、提纯操作、物质的用途等。预计2016年出现流程图题的可能性很大，考查方式与难度与往年基本一致。 二、历年中考真题： 1、(2019安徽13题7分) Ba（NO3）2可用于生产信号弹、炸药等。利用钡泥（主要含有BaCO3、BaSO3、Fe2O3）可制取Ba（NO3）2，其部分流程如图： （1）Ba（NO 3）2中钡元素的化合价为；流程中所涉及的氧化物是（填1种即可）。（2）BaCO 3与稀HNO3反应的反应类型是；写出Fe2O3与稀HNO3反应的化学方程式：。（3）试剂Y为（填序号）。 ①BaCl 2溶液②Ba（OH）2溶液③NaOH溶液 （4）从Ba（NO 3）2溶液中析出Ba（NO3）2晶体的方法是。 【解析】： （1）Ba（NO 3）2中硝酸根为-1价，根据化合物中正负化合价的代数和为零可得钡元素的化合价为+2；氧化物为两种元素组成且其一为氧元素的纯净物，所以流程中所涉及的氧化物氧化铁（或三氧化二铁、Fe 203）（填1种即可）。 （2）BaCO 3与HNO3反应生成硝酸钡和碳酸，碳酸不稳定分解为二氧化碳和水，所以是两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物，符合复分解反应的特征，属于复分解反应；Fe 2O3与HNO3反应生成硝酸铁和水，对应的化学方程式：Fe 2O3+6HNO3=2Fe（NO3）3+3H2O。 （3）硝酸钡和硝酸铁与试剂Y生成了硝酸钡和氢氧化铁，所以Y为Ba（OH） 2溶液。故选：②； （4）从Ba（NO 3）2溶液中析出Ba（NO3）2晶体所以可以蒸发结晶。 【答案为】： （1）+2；氧化铁（或三氧化二铁、Fe 2O3）； （2）复分解反应 Fe 2O3+6HNO3=2Fe（NO3）3+3H2O； （3）②； （4）蒸发结晶。 2、 (2018安徽13题2分) 废旧电路板中主要含有塑料、铜和锡（Sn）等，为实现对其中锡的绿色回收，某工艺流程如下。 已知：Sn+SnCl 4═2SnCl2 （1）SnCl 4中锡元素的化合价是。 （2）铜的金属活动性比锡的（填“强”或“弱”），固体A中一定含有的金属元素是。 （3）写出步骤②发生反应的化学方程式。 （4）相比于直接焚烧废旧电路板回收金属，该工艺主要优点是（回答一点即可）。
2020届届届届届届届届届届届 —届届届届届届届03届届届 VIIB届Mn届届届届届届 一、单选题（本大题共7小题，共21分） 1.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(MnCO3)。其工艺流程如下：() 已知：净化工序的目的是除去溶液中的Ca2+、Cu2+等杂质(CaF2难溶)。 下列说法不正确的是 A. 研磨矿石、适当升高温度均可提高溶浸工序中原料的浸出率 B. 除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，发生的反应 为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O C. 副产品A的化学式(NH4)2S D. 从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是过滤、洗涤、干燥 【答案】C 【解析】【分析】 本题通过碳酸锰的制备，考查了物质制备实验方案的设计方法，为高考常见题型，明确制备流程及相应的反应原理为解答关键，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力，题目难度中等。 由流程可知软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液调节溶液pH，FeS2和稀硫酸反应生成Fe2+，然后过滤得到滤渣是MnO2，向滤液中加入软锰矿发生的离子反应方程式为：2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42，过滤，滤液中主要含有Cu2+、Ca2+等杂质，加入硫化铵和氟化铵，除去Cu2+、Ca2+过滤，在滤液中加入碳酸氢铵和氨水沉锰，生成MnCO3沉淀，过滤得到的滤渣中主要含有MnCO3，通过洗涤、烘干得到MnCO3晶体，以此解答该题。 【解答】 A.通过搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，可以提高溶浸工序中原料的浸出率，故A正确； B.二氧化锰具有强氧化性，可氧化亚铁离子，方程式为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++ Mn2++2H2O，故B正确； C.溶浸过程中发生的反应生成硫酸根离子，后来又加入了硫化铵、碳酸氢铵，所以产品中含有(NH4)2SO4，故C错误；
工艺流程练习题（四） 22．工业上以软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2)为原料制取金属锰的工艺流程如下： (1)软锰矿“粉磨”的目的是___________。 (2)“浸渣”的主要成分是___________。 (3)经检测“浸取液”中无Fe2+，“浸取"时MnO2发生反应的离子方程式为___________。 (4)在“沉锰”操作中，不能用Na2CO3代替NH4HCO3，其原因是___________。 (5)将“酸溶”后的溶液作为电解液，用下图1装置电解应采用___________离子交换膜(填“阴”或“阳”)，阳极的电极反应式为___________。 (6)为充分利用“滤渣1”，需测定滤渣中Al元素的含量，设计以下方案。 ①将mg滤渣处理成amL溶液； ②取少量①中溶液用EDTA滴定测得溶液中Fe3+、Al3+的浓度之和为b mmol/L； ③另取少量①中溶液将Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+与Cl-)还原Fe2+，离子方程式为___________； ④将③所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400(吸光度与Fe2+的浓度关系如上图2所示)。该样品中Al元素的质量分数为___________(用含字母的表达式表示)。 【答案】加快浸取速率二氧化硅MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O Na2CO3溶液碱性较强，会导致生成氢氧化物沉淀(碱式碳酸锰) 阴
2H2O-4e-=4H++O2↑2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O ×100%【解析】 【详解】 (1)软锰矿是固体物质，将其“粉磨”的目的是增大物质的表面积，以便于在用稀硫酸和FeSO4溶液浸取时反应速率大大加快； (2)软锰矿主要成分为MnO2，另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2，用硫酸和FeSO4浸取时，FeCO3、Al2O3与硫酸反应产生FeSO4、Al2(SO4)3进入溶液，FeSO4与MnO2在酸性条件下发生氧化还原反应：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，而SiO2不能发生反应，所以“浸渣”的主要成分是二氧化硅（或写为SiO2）； (3)经检测“浸取液”中无Fe2+，说明Fe2+在“浸取"时与具有氧化性MnO2发生了氧化还原反应，反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O； (4)在“沉锰”操作中，不能用Na2CO3代替NH4HCO3，原因是由于CO32-的水解使Na2CO3溶液碱性较强，会导致Mn2+生成氢氧化物沉淀或碱式碳酸锰，影响MnCO3的纯度；(5)反应产生的MnCO3与稀硫酸反应：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑，要采用电解的方法使Mn2+还原为金属Mn，阴极电极反应为：2Mn2++4e-=2Mn，阳极电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，左边增加4个H+离子，右边减少2个Mn2+的同时剩余2个SO42-，为了维持溶液电中性，右边的SO42-要进入左边，因此要选择阴离子交换膜； (6)③另取少量①中溶液将Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+与Cl-)还原Fe2+，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为 2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O； ④将③所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400，根据物质的吸光度与Fe2+的浓度关系知该溶液中c(Fe2+)=0.040mmol/L，根据2Fe3++2NH3OH+=2Fe2++4H++N2↑+2H2O可知c(Fe3+)=c(Fe2+)=0.040mmol/L，因为c(Al3+)+c(Fe3+)= b mmol/L，所以c(Al3+)=(b-0.040) mmol/L，溶液的体积为amL，故n(Al3+)=( b-0.040)mmol/L×a×10-3L=a(b-0.040)×10-6mol， 则该样品中Al元素的质量分数为。23．某含砷（As）的有毒工业废水经下图流醒转化为粗As2O3，已知：亚砷酸钙微溶于水，砷酸钙难溶于水。
题型15 以物质制备为目的的工业流程题 一、解题策略 制备类工业流程题在流程上一般可大致分为4个阶段： 原料处理―→分离提纯―→核心反应―→产品处理 无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是： （1）从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。 （2）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A．反应物是什么，B．发生了什么反应，C．该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。 （3）从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。 二、题型分类
【典例1】【2019·课标全国Ⅰ，26】硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： （1）在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____________________________。 （2）“滤渣1”的主要成分有________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O H＋＋B(OH)－4，K a＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是____________________________。 （4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________， 母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是__________________________________________。 【答案】（1）NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3 （2）SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN （3）一元弱转化为H3BO3，促进析出 （4）2Mg2＋＋3CO2－3＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO－3(或2Mg2＋＋2CO2－3＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑)溶浸高温焙烧 【解析】 （1）硫酸铵溶液中存在平衡：NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2O NH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。 （2）二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。 （3）由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤2”之前，调节pH≈3.5目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。
考点30 工艺流程题 20.（2019·镇江）已知()()44334422CaSO +NH CO =CaCO +NH SO ↓右下图为模拟和气处理并得到轻质3CaCO 的主要流程。下列说法正确的是（ ） A.净化时用石灰乳而不用石灰水，是为了充分吸收2SO B.净化时反应的化学方程式：22242Ca(OH)+SO +O =CaSO +H O C.沉淀时应先通入2CO 后，再通入3NH ，有利于3CaCO 的生成 D.由沉淀池中发生的反应可知，溶解性：43CaSO >CaCO 20．（2019·扬州）工业上，利用溶液X(溶质为CuCl 2和HCl)在50℃时与Cu 反应制作电路。CuCl 2消耗后，HCuCl 2经处理又能转化为CuCl 2，流程如下： 下列说法错误的是（ ） 已知:①反应I ：22CuCl Cu 2HCl 2HCuCl ++＝； ②反应Ⅱ：222222HCuC1H O 2CuCl 2H O ++＝。 A.反应I 和Ⅱ涉及的元素中仅Cu 、O 元素的化合价发生了变化 B.反应Ⅱ中生成的CuCl 2质量与溶液X 中CuCl 2质量一定相同 C.工业上，每溶解6.4kgCu 时，外界只需提供34kg10％的双氧水就能使生成的HCuCl 2全部转化为CuCl 2 D.若由Cu 、CuCl 、CuCl 2中的若干种组成的10.66g 混合物中，铜元素为6.4g ，则该混合物中一定含CuCl 2 【答案】B 24.（2019·镇江）用废铜屑生产硫酸铜晶体()42CuSO 5H O ?的流程如下：
（1）“溶解”时需要加热，但温度不宜过高，原因是__________________________. （2）“系列操作”包括：除杂、蒸发浓缩、________、过滤等。过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、_____。 （3）“洗涤”时为减少晶体损失，最好选用___________（选填序号）。 a.热水 b.冰水 c.95%的酒精溶液 【答案】（1）防止硫酸铜晶体失去水分 （2）冷却结晶；玻璃棒（3）c 22.（2019·南通）（6分）氧化镁在医药等后业应用泛。实验室以菱镁矿（主要成分为3MgCO ，含少量3FeCO 等）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下： （1）为了提高“酸浸”的效果，可采取的措施有：适当升高温度、__________________。3MgCO 与盐酸反应的化学方程式为___________________________。 （2）“氧化”过程中，2FeCl 转化为3FeCl ，该反应属于基本反应类型中的__________。 （3）“沉淀”时需严格控制NaOH 溶液的用量，其目的是__________________。 （4）“滤液”中的溶质主要是2MgCl 和__________________。 22．（1）适当增大盐酸浓度（或边加盐酸边搅拌、增加浸出时间） O H CO MgCl HCl 2MgCO 2223+↑++ （2）化合反应 （3）确保FeCl 3全部转化成沉淀，MgCl 2不转化成沉淀 （4）NaCl 27. （2019·常州）我国煤炭资源丰富。目前人们除了将煤作为燃料外，更是重要的化工原料。工业上以煤和空气为原料生产尿素［CO(NH 2)2]的一种流程如下： （1）从液态空气中分离出N 2的过程属于____________（填“物理”或“化学”）变化。 （2）在煤和水蒸气反应前需先将煤粉碎，这样做的目的是__________________________。 （3）水煤气在铜催化下实现CO 的转化：CO ＋H 2O CO 2＋X ，其中X 的化学式为________。 （4）上述流程中合成尿素的同时还有水生成，该反应的化学方程式为__________________。 （5）实际生产中，N 2和H 2不可能全部化为NH 3。上述流程中可以环利用的物质有
大题02 化学工艺流程题（二） 1．利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题： 已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。 ②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。 ③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表： （1）浸出过程中加入Na2SO3目的是_______________。 （2）NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为____________。 （3）加入Na2CO3调pH至5.2，目的是______；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅰ的主要成分为_____。 （4）操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，______、_____、过滤、洗涤、减压烘干等过程。 （5）为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%，其原因可能是________________________(回答一条原因即可)。 （6）将5.49g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。
经测定，整个受热过程，只产生水蒸气和CO 2气体，则290～320Ⅰ温度范围，剩余的固体物质化学式为____。[已知：CoC 2O 4·2H 2O 的摩尔质量为183g·mol −1] 【答案】（1）将Fe 3+、Co 3+还原 （2）ClO 3-＋6Fe 2+＋6H +=Cl －＋6Fe 3+＋3H 2O （3）使Fe 3+和Al 3+沉淀完全 CaF 2和MgF 2 （4）蒸发浓缩 冷却结晶 （5）粗产品中结晶水含量低(或粗产品中混有氯化钠杂质) （6）Co 3O 4(或CoO·Co 2O 3) 【解析】（1）、浸出过程中，Co 2O 3、Fe 2O 3与盐酸、Na 2SO 3发生反应，Co 2O 3转化为Co 2+，Fe 2O 3转化 为Fe 2+，Co 、Fe 元素化合价降低，则S 元素化合价升高，SO 32-转化为SO 42-，故答案为：将Fe 3+、 Co 3+还原； （2）、NaClO 3加入浸出液中，将Fe 2+氧化为Fe 3+，ClO -被还原为Cl -，反应的离子方程式为： ClO 3-＋6Fe 2+＋6H +=Cl －＋6Fe 3+＋3H 2O -； （3）根据工艺流程图结合表格中提供的数据可知，加Na 2CO 3调pH 至5.2，目的是使Fe 3+和Al 3+沉淀完全。滤液l 中含有的金属阳离子为Co 2+、Mn 2+、Mg 2+、Ca 2+等，萃取剂层含锰元素,结合流程图中向滤液1中加入了NaF 溶液，知沉淀Ⅰ为MgF 2、CaF 2； （4）、经过操作I 由溶液得到结晶水合物，故除题中已知过程外，操作I 还包括蒸发浓缩、冷却结晶； （5）、根据CoCl 2·6H 2O 的组成及测定过程分析，造成粗产品中CoCl 2·6H 2O 的质量分数大于100%的原因可能是：含有氯化钠杂质，使氯离子含量增大或结晶水合物失去部分结晶水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大； （6）、整个受热过程中只产生水蒸气和CO 2气体，5.49 g CoC 2O 4·2H 2O 为0.03mol ，固体质量变为4.41 g 时，质量减少1.08g ，恰好为0.06 mol H 2O 的质量，因此4.41 g 固体为0.03 mol CoC 2O 4。依据元素守恒知， 生成n(CO 2)=0.06 mol ，m(CO 2)=0.06mol×44 g/mol=2.64 g 。而固体质量由4.41 g 变为2.41 g 时，质量减少2 g ， 说明290~320Ⅰ内发生的不是分解反应，参加反应的物质还有氧气。则参加反应的m(O 2)=2.64 g -2 g=0.64 g ，n(O 2)=0.02mol ，n(CoC 2O 4) : n(O 2) : n(CO 2)=0.03 : 0.02 : 0.06=3 : 2 : 6，依据原子守恒，配平化学方程式242342290~3CoC O +2O Co O +3206CO ℃，故290~320Ⅰ温度范围，剩余固体物质的化学式为Co 3O 4或CoO·Co 2O 3。 2．某工厂以重晶石(主要含BaSO 4)为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”—钛酸钡(BaTiO 3)()3BaTiO 的工艺流程如下：
化学工艺流程题强化专练 一、简答题(本大题共 1 小题，共 10.0 分) 1. 钛被称为继铁、铝之后的第三金属。工业上常用硫酸酸解钛铁矿 (主要成分为 FeTiO 3，还含有部分 Fe 2O 3)的方法制取金红石 (TiO 2)，再还原 TiO 2制取金属钛。工 业制取 TiO 2 的工艺流程图如下： 回答下列问题： (1) __________________________________ 钛酸亚铁 (FeTiO 3)中 Ti 的化合价为 _____________________________________________ (2) _______________________________________________________________ 钛 液 1中钛以 TiO 2+的形式存在，则 FeTiO 3与硫酸反应的离子方程式为 ________ 可添加适量氧化剂， 依据下图判断， 添加的最佳氧化剂 (4) ______________ 钛液 1中加入的 A 物质是 ____________ ，流程中的操作 a 是 _________________ 。 (5) 制取金红石过程中，需要测定 TiO 2+的 含量。取 100mL 钛液 1，加铝粉，使其发 生反应 ，反应消耗铝 1.35g ，则钛液 1 中 TiO 2+的物质的量浓度为 _________ 。 、流程题(本大题共 9 小题，共 90.0 分) 2. 硼及其化合物在工业上有许多用途。 以铁硼矿(主要成分为 Mg 2B 2O 5?H 2O 和 Fe 3O 4， 还有少量 Fe 2O 3、 FeO 、 CaO 、Al 2O 3和 SiO 2等)为原料制备硼酸( H 3BO 3)的工艺 流程如图所示： (3)为提高钛铁矿的酸解 率，
2020年高考化学：化学工艺流程 综合大题精编30题 【答案+解析】 1.如图为从预处理后的可充电电池粉末(主要为NiO 、CdO 、CoO 和Fe 2O 3等)中回收重金属的工艺流程。 回答下列问题： (1)浸取过程为先加入NH 4HCO 3溶液，再向其中通入NH 3，滤液①中主要含 [Cd(NH 3)4]2＋、[Ni(NH 3)6]2＋、[Co(NH 3)6]2＋及CO 2－3。写出NiO 浸取时发生反应的化 学方程式：______________ __________________________________________________________ (2)为探究“催化氧化”步骤中[Co(NH 3)6]2＋氧化为[Co(NH 3)6]3＋的实验条件，向[Co(NH 3)6]2＋含量为0.38 g ·L －1的溶液中通入空气，待反应完全后，记录数据如下表： 由表中数据可得，[Co(NH 3)6]2＋ 氧化的最佳条件为 ________________________________。 (3)已知Co(OH)3为强氧化剂，向Co(OH)3中加入浓盐酸发生反应Ⅰ，写出该反应的 离 子 方 程 式 ： ____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。 (4)“反萃取”的原理为NiR 有机＋2H ＋ Ni 2＋＋2HR 有机，需加入的试剂 X 为________，分离有机相和水相的操作为________。 (5)水相①的主要溶质为________(填化学式)。 (6)生成CdCO 3沉淀是利用反应[Cd(NH 3)4]2＋＋CO 2－ 3 CdCO 3↓＋4NH 3↑。 已知：常温下，该反应平衡常数K ＝2.75×105，[Cd(NH 3)4]2＋Cd 2＋ ＋4NH 3的平衡常数K 不稳 ＝2.75×10 －7 ，列式计算K sp (CdCO 3)： ____________________________________________________ ___________________________________________________________________。 答案 (1)NiO ＋5NH 3＋NH 4HCO 3===[Ni(NH 3)6]CO 3＋H 2O (2)90 ℃，石墨催化，反应时间为2.5 h (3)2Co(OH)3＋6H ＋＋2Cl －===2Co 2＋＋Cl 2↑＋6H 2O (4)硫酸溶液(或H 2SO 4溶液) 分液 (5)[Cd(NH 3)4]CO 3 (6)K sp (CdCO 3)＝c (CO 2－ 3)·c (Cd 2＋) ＝ c 4NH 3 c C d 2＋c CO 2－ 3c {} [Cd NH 3 4 ]2＋c {}[Cd NH 34]2＋ ·c 4NH 3 ＝K 不稳K ＝2.75×10－72.75×105 ＝ 1.0×10－12 解析 (1)由题给信息，浸取过程得到的滤液①中含[Cd(NH 3)4]2＋、[Ni(NH 3)6]2＋、 [Co(NH 3)6]2＋和CO 2－ 3，可知NiO 浸取时发生反应的化学方程式为NiO ＋5NH 3＋ NH 4HCO 3===[Ni(NH 3)6]CO 3＋H 2O 。 (2)由题给信息可知，催化氧化前溶液中[Co(NH 3)6]2＋的浓度为0.38 g ·L －1，“90 ℃，石墨催化，反应时间为2.5 h ”和“90 ℃，石墨催化，反应时间为5 h ”两个条件下均可将溶液中的[Co(NH 3)6]2＋全部氧化为[Co(NH 3)6]3＋，但同等条件下，反应时间越短越好，故最佳条件为90 ℃，石墨催化，反应时间为2.5 h 。 (3)Co(OH)3为强氧化剂，由工艺流程可知经反应Ⅰ得到CoCl 2溶液，因此Co(OH)3被浓盐酸还原为CoCl 2，而浓盐酸被氧化为Cl 2，故反应的离子方程式为2Co(OH)3＋6H ＋＋2Cl －===2Co 2＋＋Cl 2↑＋6H 2O 。 (4)为促进Ni 向水相转移，平衡需正向移动，结合流程中的产物为NiSO 4·6H 2O ，故应加入H 2SO 4溶液。分离有机相和水相的操作为分液。
专题21 流程图题 1．（2021·湖南怀化市·中考真题）在实际生产中，常采用足量NaOH 溶液来“捕捉”（吸收）CO 2，部分流程图如下。 （1）大量CO 2直接排放到空气中会导致______的加剧，破坏人类生存的环境。捕捉室内反应的化学方程式为______。 （2）操作①的名称______，所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______。 （3）往纯碱溶液中加入X 溶液，得到NaOH 溶液和CaCO 3，X 的化学式是______。 （4）整个流程中可以循环使用的物质是______。 （5）若要确认“捕捉”后的气体中CO 2含量已经降得很低，先分别取一瓶“捕捉”前和一瓶“捕捉”后的气体，接下来的实验操作是______。 【答案】（1）温室效应 22322NaOH+CO Na CO +H =O （2）过滤 漏斗 （3）Ca(OH)2 （4）氢氧化钠、氧化钙 （5）加入等量澄清石灰水，观察变浑浊情况 【详解】 （1）大量CO 2直接排放到空气中会导致温室效应的加剧，破坏人类生存的环境。由流程可知，捕捉室内反应为氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水：22322NaOH+CO Na CO +H =O 。 （2）操作①为分离固液的操作，名称为过滤；所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。 （3）反应前后元素种类不变，往纯碱溶液中加入X 溶液，得到NaOH 溶液和CaCO 3，则X 为氢氧化钙Ca(OH)2。 （4）整个流程中氢氧化钠、氧化钙既是反应物也是生成物，故可以循环使用的物质是氢氧化钠、氧化钙。
（5）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，若要确认“捕捉”后的气体中CO 2含量已经降得很低，先分别取一瓶“捕捉”前和一瓶“捕捉”后的气体，加入等量澄清石灰水，观察变浑浊情况。 2．（2021·湖南株洲市·中考真题）镁铝合金是重要的航天航空材料，下图是由废弃镁铝合金为原料来制备化工原料硫酸镁和硫酸铝的流程： （1）操作Ⅰ的名称为___________，操作Ⅰ的注意事项为___________。 （2）步骤③发生反应的化学方程式为___________。 （3）某温度时，通过操作Ⅰ获取7.2gMgSO 4固体，需取用25%的MgSO 4溶液（密度为1.2g/cm 3）的体积为___________mL 。 【答案】（1）过滤 有较多固体出现时，停止加热，用余热蒸干 （2）2Al(OH)3+3H 2SO 4=Al 2(SO 4)3+3H 2O （3）24 【详解】 （1）固液分离的操作是过滤，操作Ⅰ为蒸发，有较多固体出现时，停止加热，用余热蒸干，故填：过滤；有较多固体出现时，停止加热，用余热蒸干。 （2）步骤③氢氧化铝和硫酸生成硫酸铝和水，故填：2Al(OH)3+3H 2SO 4=Al 2(SO 4)3+3H 2O 。 （3）7.2gMgSO 4固体，需取用25%的MgSO 4溶液质量7.2g÷25%=28.8g ，体积为 31.2g/28.8g =cm 24mL ，故填：24。 3．（2021·湖北黄石市·中考真题）以黄铜矿(主要成分为CuFeS 2)为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，同时还可以获得绿矾(FeSO 4﹒7H 2O)，流程如下： （1）步骤①中的化学方程式：
化学工艺流程类选择题 【易错分析】 把化学工艺流程题改造成选择题是近几年高考试题出现大题小考的命题倾向，解答时，要明白命题人的命题意图，明确将原料转化为产品的生产原理、除杂并分离提纯产品的方法、提高产量和产率的措施、减少污染注意环保的“绿色化学”思想、原料的来源丰富和经济成本等。解答时，要注意分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品；从选项中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题；对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。 【错题纠正】 例题1、某工厂用提取粗盐后的盐卤(主要成分为MgCl2) 制备金属镁，其工艺流程如下，下列说法中，错误的是 A．若在实验室进行操作①只需要漏斗和烧杯两种玻璃仪器 B．操作②是蒸发浓缩、降温结晶过滤、洗涤等步骤 C．操作③通入HCl气流是为了抑制MgCl2的水解 D．在整个制备过程中，未发生置换反应 【解析】A项，盐卤中加入足量的石灰浆，盐卤中的Mg2+完全转化为Mg（OH）2沉淀，用过滤法进行分离，需要的主要玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，错误；B项，从MgCl2溶液中获得MgCl2·6H2O的操作是：蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤，正确；C项，若直接加热MgCl2·6H2O，MgCl2水解生成Mg（OH）2和HCl，加热由于HCl的挥发促进MgCl2的水解，最终不能获得无水MgCl2，为了抑制MgCl2的水解在HCl气流中加热，正确；D项，盐卤中加入足量石灰浆、Mg（OH）2与盐酸的反应都为复分解反应，MgCl2·6H2O→MgCl2以及 MgCl2→Mg为分解反应，整个制备过程未发生置换反应，正确。 【答案】A
化工生产真题训练 1、〔2021高考〕工业上用重铬酸钠〔Na2Cr2O7〕结晶后的母液〔含少量杂质Fe3+〕生产重铬酸钾〔K2Cr2O7〕。工艺流程及相关物质溶解度曲线如图： 〔1〕由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为____________________________，通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是____________________________。 〔2〕向Na2Cr2O7母液中加碱液调PH的目的是____________________________。 〔3〕固体A主要为__________________〔填化学式〕，固体B主要为________〔填化学式〕。 〔4〕用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液______〔填"I〞"II〞或"III〞〕中，既能提高产率又可使能耗最低。 2、〔2021年高考〕烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰〔主要含Al2O 3、SiO2等〕制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6—2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。 〔1〕酸浸时反响的化学方程式为；滤渣Ⅰ的主要成分为。 〔2〕加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6—。滤渣Ⅱ的主要成分为〔填化学式〕；假设溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低， 2x 其原因是〔用离子方程式表示〕。 〔3〕上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将〔填"增大〞、"减小〞或"不变〞〕。 3、〔2021年高考〕实验室从含碘废液〔除H2O外，含有CCl 4、I2、I－等〕中回收碘，其实验过程如下：