无机化工流程题的突破方法1．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)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，某学习小组设计了如下流程：下列说法错误的是( )A．酸浸时选用足量硫酸，试剂X为铁粉B．滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3C．从滤液B得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解D．试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾答案 D解析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)中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣a为二氧化硅；在滤液A中加入铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，调节pH使Al3＋完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣b为氢氧化铝，滤液B为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。
由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X为铁粉，A正确；根据以上分析可知滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3，B正确；Fe2＋易被空气中的氧气氧化，而且绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液B得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，C正确；试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，D错误。
2．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
回答有关问题：(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________(填化学式)，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________和________。
(3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。
(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填序号)。
A．电解法 B．氧气还原法C．碳还原法 D．分解法答案(1)提高酸浸速率(2)Fe2＋(或FeCl2) 会产生污染性气体NO x会引入杂质离子NO－3(3)Al(OH)3Fe(OH)3(4)A解析(1)粉碎菱镁矿，增大固相反应物的接触面积，提高酸浸速率。
(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为会产生污染性气体NO x，也会引入杂质离子NO－3。
(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。
(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。
3．近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。
现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图甲所示：反应温度、固液比、反应时间和氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图乙～戊所示)。
回答下列问题：(1)火法炼铜的主要反应：①2CuFeS 2＋4O 2=====800 ℃Cu 2S ＋3SO 2＋2FeO(炉渣)；②2Cu 2S ＋3O 2=====1200 ℃2Cu 2O ＋2SO 2；③2Cu 2O ＋Cu 2S =====1200 ℃6Cu ＋SO 2↑。
则在反应①、②、③中被氧化的元素为________(填元素符号)；若生成的SO 2在标准状况下的体积为4.48 L ，则反应中转移的电子数目为________N A ；由a mol CuFeS 2生成a mol Cu ，共消耗________ mol O 2。
(2)写出反应1的化学方程式：__________________________________________________________。
经查，硫黄、FeSO 4·7H 2O 均可入药，用途广泛。
湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是 __________________ _______。
(3)从溶液中得到FeSO 4·7H 2O 晶体的操作是_________________________________________________________。
(4)根据实验以及工业生产的实际要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填序号)。
答案 (1)S 1.2 2.5a(2)2CuS ＋O 2＋2H 2SO 4=====催化剂2CuSO 4＋2H 2O ＋2S 污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (4)A解析 (1)整个过程中化合价升高的元素即被氧化的元素只有硫；每个硫原子失6个电子，故生成4.48 L(即0.2 mol) SO 2电子转移数为1.2N A ；CuFeS 2反应后的最终产物为SO 2、FeO 、Cu ，根据原子守恒即得消耗O 2的物质的量。
(2)根据流程图得出CuS 的氧化产物为S ，H 2SO 4提供酸性环境，从而得出反应1的化学方程式；湿法炼铜没有SO 2生成，故污染小，同时可得到有药用价值的副产物硫酸亚铁晶体及硫黄。
(3)从溶液中获得结晶水合物的常规操作为蒸发浓缩、冷却结晶。
(4)根据图乙～戊可知，A 项为最佳工艺条件，95 ℃时铜的浸出率已经很高，且高温需要更多的燃料供能，不经济。
4．以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O 5)是接触法生产硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V 2O 5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：回答下列问题：(1)“酸浸”时V 2O 5转化为VO ＋2，反应的离子方程式为_________________________________________________________，同时V 2O 4转化成VO 2＋。
“废渣1”的主要成分是________。
(2)“氧化”中欲使3 mol 的VO 2＋变为VO ＋2，则需要氧化剂KClO 3至少为________mol 。
(3)“中和”作用之一是使钒以V 4O 4－12形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有________。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH ＋V 4O 4－12离子交换洗脱R 4V 4O 12＋4OH －(ROH 为强碱性阴离子交换树脂)。
为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH 4VO 3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________。
答案 (1)V 2O 5＋2H ＋===2VO ＋2＋H 2O SiO 2 (2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)碱 (5)K ＋(6)2NH 4VO 3=====△V 2O 5＋2NH 3↑＋H 2O↑解析 (1)V 2O 5及VO ＋2中的V 均为＋5价，“酸浸”时，发生非氧化还原反应，根据原子守恒及电荷守恒不难写出离子方程式；“酸浸”时，V 2O 5转化成VO ＋2，V 2O 4转化成VO 2＋，K 2SO 4可溶于水，Fe 2O 3及Al 2O 3分别转化成Fe 3＋和Al 3＋，所以“废渣1”的主要成分是SiO 2。
(2)欲使3 mol VO 2＋变为VO ＋2需转移3 mol e －，1 mol KClO 3作氧化剂生成Cl －转移6 mol e －，所以需KClO 3至少0.5 mol 。
(3)“中和”时加入KOH 溶液，钒以V 4O 4－12形式存在于溶液中，K 2SO 4可溶，Fe 3＋和Al 3＋分别转化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀进入“废渣2”。
(4)该反应的逆反应为洗脱过程，增大c (OH －)，有利于平衡向左移动，所以淋洗液应呈碱性。
(5)由流程图可以看出，H ＋在酸浸时损耗，钒转化为V 4O 4－12(阴离子)，Fe 3＋及Al 3＋转化为沉淀，所以“流出液”中阳离子最多的是K ＋。
(6)“煅烧”时肯定得到V 2O 5，其他物质自然写出。
5．用铝土矿(含30% SiO 2、40.8% Al 2O 3和少量Fe 2O 3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：(1)若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有________。
(2)焙烧除铁的反应为4(NH 4)2SO 4＋Fe 2O 3=====△2NH 4Fe(SO 4)2＋3H 2O ＋6NH 3↑(Al 2O 3部分发生类似反应)。
氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，最适宜的焙烧温度为________。
(3)操作①包括加水溶解、________。
(4)用焦炭还原SiO 2、Al 2O 3会产生中间体SiC 、Al 4C 3。
写出高温下Al 4C 3与Al 2O 3反应生成铝单质的化学方程式：_____________________________________________________。
(5)不计损失，投入1 t 铝土矿，当加入54 kg 纯铝后，铝硅合金中m ∶n ＝________。
答案 (1)Al 3＋、Fe 3＋、H ＋(2)300 ℃ (3)过滤(4)Al 4C 3＋Al 2O 3=====高温6Al ＋3CO↑ (5)2∶1解析 铝土矿(含30% SiO 2、40.8% Al 2O 3和少量Fe 2O 3等)加(NH 4)2SO 4焙烧，Fe 2O 3转化为NH 4Fe(SO 4)2，同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO 2和Al 2O 3，用焦炭在高温条件下还原SiO 2、Al 2O 3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。
(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al 3＋、Fe 3＋，另外还有剩余的H ＋，所以溶液中的阳离子有Al 3＋、Fe 3＋、H ＋。
(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由图可知在300 ℃时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为300 ℃。
(3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、过滤。
(4)在高温条件下，Al 4C 3与Al 2O 3反应生成Al 和CO ，其反应的化学方程式为Al 4C 3＋Al 2O 3=====高温6Al ＋3CO↑。
(5)已知铝土矿中含30% SiO 2、40.8% Al 2O 3，不考虑损失，投入1 t 铝土矿，加入54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中Al 元素的总质量为1000 kg×40.8%×54102＋54 kg ＝270 kg ，Si元素的总质量为1000 kg×30%×2860＝140 kg ，则铝硅合金中m ∶n ＝27027∶14028＝2∶1。
