考點十八化工流程

【知識講解】

無機化工流程題的特點:

規律：主線主產品、分支副產品、回頭為循環。

核心考點：物質的分離操作、除雜試劑的選擇、生產條件的控制。

1.流程的呈現主要有以物質轉化為主線，以操作過程為主線，甚至有時候會以設備為主線。

2.這類題常圍繞以下幾個知識點進行設問：

(1)反應速率與平衡理論的運用

反應物顆粒大小：反應速率、原料的利用率等

溫度：反應速率、物質的穩定性、物質的結晶等

⑵氧化還原反應的判斷、化學方程式或離子方程式的書寫；

⑶利用控制pH分離除雜；

(4)化學反應的能量變化；

⑸實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等；

(6)流程中的物質轉化和循環，資源的回收和利用；

⑺環境保護與綠色化學評價。

一、原料處理的方法和作用

對原料進行預處理的常用方法及其作用：

1.粉碎、研磨：減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應速率。

2.水浸：與水接觸反應或溶解。

3.酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等，與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物

通過過濾除去。近年來，在高考題出現了“浸出”操作。在化工生產題中，礦物原料“浸出”的任務是選擇適當的溶

劑，使礦物原料中的有用組分或有害雜質選擇性地溶解，使其轉入溶液中，達到有用組分與有害雜質或與脈石

組分相分離的目的。

4.浸出率：固體溶解后，離子在溶液中含量的多少(更多轉化)。

5.灼燒：除去可燃性雜質或使原料初步轉化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質，將有機碘

轉化為碘鹽。

6.灼燒、焙燒、燃燒：改變結構和組成，使一些物質能溶解；并使一些雜質在高溫下氧化、分解，如煨燒高嶺

土和石灰石。

二、掌握核心化學反應

1.元素及其化合物知識：化工生產將原料轉變成產品的過程，也是物質經歷相互轉化的過程。理解物質之間的

轉化關系，就要用到元素及其化合物的相關知識。一般圍繞鐵、銅、鋁、鎂、氯、硫、磷、硅等元素的單質或

化合物的工業制備來進行命題，需要掌握這些元素及其化合物的知識

2.還要掌握有關化工生產的知識，熟悉的有純堿工業、氨工業、硅單質的制備、氯堿工業、海水中提取鎂、海

水中提取澳等；

3.化學反應原理：化工生產中把原料轉變成產品的過程就是化學反應的過程，從化學反應原理的角度選擇原

料、控制條件和選擇設備等，是化工生產的基本思路。化學反應原理的相關知識包括質量守恒定律、化學反應

速率、化學平衡、電化學、化學熱力學等，做到能綜合運用這些知識分析化工生產中化學反應的情況。

①調節溶液的pH值：使某些離子轉變為沉淀而達到分離的目的，抑制某些離子的水解，防止某些離子的氧化等。

在題目中常以表格形式給出信息。

例如：已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示

物質開始沉淀沉淀完全

Fe(OH)32.73.7

Fe(OH)27.69.6

Mn(OH)28.39.8

若要除去M!?+溶液中含有的Fe2+,應該怎樣做？

提示：先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調溶液的pH到3.7。

調節pH所需的物質一般應滿足兩點：

能與H+反應，使溶液pH值增大；不引入新雜質。例如：若要除去Ci?+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、

CU(OH)2、CU2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH值。

調節溶液的pH：“酸作用還可以除去氧化物(膜)；“堿作用”還可以除去油污、除去鋁片氧化物、溶解鋁、二氧

化硅。

②控制體系的溫度

a.控制低溫：防止物質的分解，如NaHCCh、NH4HCO3、H2O2>HNC)3(濃)等；防止物質的揮發，如鹽酸、醋酸

等；抑制物質的水解，如冰水洗滌，以防止洗滌過程中的溶解損耗；增大氣體反應物的溶解度，使其被充分吸收;

b.采取加熱：加速某固體的溶解，加快反應速率；減少氣體生成物的溶解并使其逸出；使平衡向需要的方向移

動；趁熱過濾，防止某物質降溫時因析出而損耗或帶入新的雜質；

c.控制范圍：確保催化劑的催化效果，兼顧速率和轉化率，追求更好的經濟效益，防止副反應發生等。

三、明確反應原理

注意每一步在什么條件下，發生了什么反應，生成了什么物質，這些物質分別到哪里去了。如轉化成了沉淀還是

氣體或生成了其他物質0

四、物質分離或提純的方法

化工生產過程中分離提純、除雜等環節，與高中化學基本實驗的原理緊密聯系，包括蒸發濃縮、冷卻結晶、過

濾、洗滌、烘干，或蒸儲、萃取、分液等基本實驗操作及原理，并要熟悉所用到的相關儀器。

1.蒸發、反應時的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCb、AlCh，MgCb等溶質時，應在HC1的

氣流中加熱，以防其水解。

⑴蒸發濃縮、冷卻結晶：如除去KN03中的少量NaCl。

⑵蒸發結晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KN03。

2,溶解法：利用特殊溶劑把雜質溶解而除去，如Fe（Al）可用過量的NaOH溶液而除去ALCO2（HCh比0）先通

過飽和食鹽水，再通過濃H2SO4。

3.沉淀法：a.加合適的沉淀劑（要使雜質離子充分沉淀，加入的沉淀劑必須過量，且在后續步驟中容易除去）；b.

調節溶液的酸堿性。

4.洗滌法：a.水洗；b.冰水洗：c.有機溶劑洗。其目的是：洗去目標物表面的雜質離子；減少目標物的溶解損耗

或增大有機雜質的溶解量；防止目標物形成結晶水合物；使晶體快速干燥。

五、可循環物質的判斷和流程評價

（-）可循環物質的判斷

1.流程圖中回頭箭頭的物質。

2,生產流程中后面新生成或新分離的物質（不要忽視結晶后的母液），可能是前面某一步反應的相關物質。

（二）對整個工藝流程從下列幾個方面進行評價

1.體現綠色化學思想（使用無毒無害原料，采用原子利用率高的制備路線，原料的循環利用，副產物綜合利用，

節能，等）。

2.高效節能方面（原料廉價，工藝簡單，產品的純度高，能耗低等）。

3.生成物或副產物的污染。

【典例剖析】

典例1（2017課標I）（14分）LiJisOlz和LiFePC）4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3,

還含有少量MgO、SiO2等雜質）來制備，工藝流程如下：

TQ碼。蕾心久時。竹筆5moi2

沉淀氨水坨」過濾沉淀過濾

-鈦----鐵寧礦」濾液①過濾

濾渣5、*小雙氧水.過濾.FePO,Li支%鰻LiFePO,

」濾液②膏一一?沉良高溫噓②LFeP。，

回答下列問題:

(1)“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結果如下圖所示。由圖可知，當鐵的凈出率為70%時，所采用的實驗條件為

浸

率

(2)“酸浸”后，鈦主要以TiOC1-形式存在，寫出相應反應的離子方程式

(3)TiCVx%。沉淀與雙氧水、氨水反應40min所得實驗結果如下表所示:

溫度/℃3035404550

TiO2xH2O轉化率％9295979388

分析40℃時TiO2xH2O轉化率最高的原因

(4)Li2Ti5O,5中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數目為.

⑸若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L,加入雙氧水和磷酸(設溶液體積增加1倍)，使Fe?’恰好沉淀完全即溶液

中c(Fe3+)=lxi(y5mol/L,此時是否有Mg3(PC)4)2沉淀生成？(列式計算X

FePO4sMg3(PC)4)2的%分別為1.3x10-22、lOxioV

(6)寫出“高溫煨燒②"中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式?

【答案】(1)100℃、2h,90℃,5h

+2+2-

(2)FeTiO3+4H+4C1=Fe+TiOCl4+2H2O

(3)低于40C,TiCVxHzO轉化反應速率隨溫度升高而增加；超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導致TiCVxH?。

轉化反應速率下降

(4)4

13x10-22

(5)Fe3+恰好沉淀完全時，c(PO3-)=-----------molL-l=1.3xlO-17mol-L1,c3(Mg2+)x2(PO3')=

4l.OxlO-5c4

(0.01六(1.3'10-17)2=1.7乂10"。</[Mg3(PO4)2].因此不會生成Mg3(PC)4)2沉淀。

高溫

(6)2FePO4+Li2cO3+H2C2O4=^=2LiFePO4+H2Of+3co2T

【解析】(1)由圖示可知，“酸浸”時鐵的凈出率為70燦寸所需要的時間最短,速率最快，則應選擇在100七、

2h,90七,5h下進行；

(2)“酸浸”時用鹽酸溶解FeTiO,生成TiOClJ-時，發生反應的離子方程式為FeTiOs+4lT+4Cl-=Fe"+

TiOCl/-+2HaO：

(3)溫度是影響速率的主要因素，但H2O2在高溫下易分解、氨水易揮發，即原因是低于40℃,TiOj如2。轉化

反應速率隨溫度升高而增加；超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導致TiOj無卜0轉化反應速率下降；

(4)LilisOis中Li為+1價，0為-2價，Ti為+4價，過氧根(0廣)中氧元素顯T價，設過氧鍵的數目為x,根據

正負化合價代數和為O可知(+l)X2+(+4)X5+(-2)X(15-2x)+(-l)X2x=0,解得:x=4；

%

323

(5)Ksp[FePO,]=c(Fe*)Xc(P0?')=l.3X10-,則c(PO-)=c(Fe')=1,3X10'mol/L,Qc[Mg3(P0,)2]=

c3(Mg)Xc2(P0?')=(0.01)3X(1.3X10")2=1.69X1040<l.OX10~M,則無沉淀。

(6)高溫下FePO,與Li2cOs和H2c混合加熱可得LiFePO”根據電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為

高溫

2FeP04+Li2cO3+H2C201==2LiFeP0l+1I2Ot+3C02t。

典例2(2017課標II)(14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2,并含有一定量的鐵、

鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：

困嗎嬴贏：fl氨水PH一廠也幽

而曾幽幅麗呼,5法測定

回答下列問題：

(1)在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化鍍為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是,

還可使用代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是,其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為

(3)加氨水過程中加熱的目的是o沉淀B的主要成分為、(填化學式)。

(4)草酸鈣沉淀經稀H2s處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反

1

應為：MnO；+H++H2c2O4TM112++CO2+H2O。實驗中稱取0.400g水泥樣品，滴定時消耗了0.0500molL-的KMnO4

溶液36.00mL,則該水泥樣品中鈣的質量分數為。

【答案】(1)將樣品中可能存在的Fe?+氧化為Fe3+；雙氧水(H2O2)

(2)Si。2(或HzSiCh)；SiO2+4HF:^SiF4t+2H2O

(3)防止膠體生成，易沉淀分離；Fe(OH)3、4(0H)3

(4)45.0%

【解析】

(1)根據題中信息，水泥中含有一定量的鐵、鋁、鎂等金屬氧化物，根據流程需要除去這些雜質，因為Fe^+

容易在pH較小時以氫氧化物的形式沉淀出來，因此加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fd-轉化成F3

+；加入的物具有氧化性，同時不能引入新的雜質，同時因為過氧化氫被稱為綠色氧化劑，因此可以選擇

雙氧水；

(2)根據水泥中成分，二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅；SiCb溶于氫敘酸，發生的反應是:

SiO2+4HF:^SiF4f+2H2O

(3)鹽類水解是吸熱反應，加熱可以促進Fe3\A產水解轉換為Fe(OHb、山(OH》根據流程圖，pH4?

5時Ca2+、Mg?+不沉淀，Fe3\A嚴沉淀，所以沉淀B為Fe(OH)3、⑷(OH*

(4)草酸鈣的化學式為CaC2O4,MnOj作氧化劑，化合價降低5價，H2c2。4中的C化合價由+3價f+4價，

2+

整體升高2價，最小公倍數為10,因此MnOj的系數為2,H2c2O4的系數為5,運用關系式法5Ca-5H2C2O4-

2KMnO4

rt(KMn04)=0.0500mol/Lx36.00x103mL=1.80x103moi

;?(Ca2+)=4.50X10-3mol

水泥中鈣的質量分數為4.50xl(F3mo[x40.0g/mol/0.400gxi00%=45.0%。

典例3(2017課標HI)(15分)

重鋁酸鉀是一種重要的化工原料，一般由銘鐵礦制備，銘鐵礦的主要成分為FeOCr2O3,還含有硅、鋁等雜質。

制備流程如圖所示：

回答下列問題：

(1)步驟①的主要反應為：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3>Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2

上述反應配平后FeOCrzCh與NaNO3的系數比為。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是

（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是,濾渣2的主要成分是及含硅雜質。

（3）步驟④調濾液2的pH使之變（填“大”或“小”），原因是（用離子方程式表

示）。

（4）有關物質的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KC1,蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾得到K25O7固體。

冷卻到（填標號）得到的KzCrzO;固體產品最多。

(

O

X

3

0

2

&

)

前

案

解

a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃

步驟⑤的反應類型是。

（5）某工廠用町kg鍋鐵礦粉（含Cr2C>340%）制備KzCnCh，最終得到產品w2kg,產率為

【答案】（1）2:7陶瓷在高溫下會與Na2cCh反應

（2）鐵A1（OH）3

2+2

（3）小增大溶液中H\促進平衡2CrO4+2HCr2O7+H20正向移動

（4）d復分解反應

【解析】（1）FeOCnCh是還原劑，完全氧化為Na2CrO4和FezCh，每摩轉移7moi電子，而NaNCh是氧化劑，還

原產物為NaNCh，每摩轉移2moi電子，根據電子守恒可知，FeOC^Ch和NaNC^的系數比為2:7；陶瓷在高溫下

會與Na2cCh反應，則熔融時不能使用陶瓷容器；

（2）熔塊中氧化鐵不溶于水，過濾后進入濾渣1,則濾渣1中含量最多的金屬元素是鐵；濾液1中含有AKY、

SiCh'-及CrCU、，調節溶液pH并過濾后得濾渣2為Al（0H）3;

(3)濾液2調節pH的目的是提高溶'液的酸性，pH變小；因為溶液中存在2CQ2--2H+0Cr2O/_H2。,

增大溶液中H%度，可促進平衡正向移動，提高溶液中CnO?-的濃度；

(4)由圖示可知，在10七左右時，得到K2a2。7的固體最多，故答案為d；2Ka-Na2Cr2O7=K2Cr2O^-2NaCl

的反應類型為復分解反應;

294

(5)樣品中CnCh的質量為m)x40%Kg,則生成冷52。7的理論質量為m,x40%Kgxl52,則所得產品的產率為

294190m2

147m

m2Kg-(m|X40%Kgxl52)xi00%=ix100%?

【對點練習】

1.(2018屆山東省鄲城實驗中學高三10月月考)以鋁土礦主要成分是AI2O3，含雜質SiC)2、Fe2O3?工業上從

鋁土礦中提取鋁可采取如下工藝流程：

HVttM---------

請回答下列問題：

(1)寫出鋁土礦溶解于過量鹽酸的離子方程式。

(2)寫出溶液A中加過量燒堿的離子方程式。

(3)溶液D中通入過量CO,生成沉淀F的離子方程式為.

+3++3+3+

【答案】Fe2O3+6H=2Fe+3H2O>A12O3+6H=2A1+3H2OFe+3OH=Fe(OH)3；、A1"+4OH=A1O2+2H2O

A1O2+CO2+2H2O=A1(OH)31+HCO3"

【解析】AI2O3、SiO2,FezCh中，A12O3>SiCh與NaOH溶液反應，Fe2()3不與NaOH溶液反應；除SiC>2不與鹽

酸反應外，AI2O3、FezCh均與鹽酸反應；加入過量鹽酸，溶液A為AlCh、FeCl3,沉淀B為SiCh，加入過量燒堿，

沉淀C為Fe(OH)3，溶液D為NaAlCh，通入過量二氧化碳，溶液E為NaHCCh，沉淀F為Al(OH)3，加熱

分解得到M為AI2O3，經電解可得到A1。

+3+

(1)鋁土礦溶解于過量鹽酸時，AI2O3,Fe2()3均與鹽酸反應；反應的離子方程式為A12O3+6H=2A1+3H2O^

+3++3++3+

Fe2O3+6H=2Fe+3H2O,故答案為：A12O3+6H=2A1+3H2O;Fe2O3+6H=2Fe+3H2O；

(2)溶液A為AlCh、FQ3,與過量的氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為

F鏟+3OH=Fe(OH)31、A13++4OH~AlOy+汨a。,故答案為：Fe^+BOH^FeCOHM、AP+YOH：AIO2TH2O;

(3)D含有NaAlS,通入過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為AIO/YQVH2gAi

(OH)31+HCOJ-,故答案為：A1O2-+CO2+2H2O=A1(OH)3I+HCO3。

2.(2018屆四川省南充市高三第一次高考適應性考試一診)實驗室以一種工業廢渣(主要成分為MgCCh、MgSC>4,

含有少量Fe、Al的氧化物)為原料制備MgCChSHzO。實驗過程如下：

N*jCO,

有機草取H

體欣XHAI8不

,，江速

革取

廢潰T酸*I過述I久化I---“過油~~,洗滌-?MgC0,3H,0

分渣

干燥

(1)為加快酸溶速率，可采取的辦法有，寫出酸溶時廢渣中主要成分發生反應的化學方程式為

(2)加入比。2氧化時發生發應的離子方程式為?

(3)用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3+。

①檢驗溶液中是否含有Fe3+的最佳試劑是。

②為使Fe3+盡可能多地從水相轉移至有機相,采取的操作:向水溶液中加入一定量的萃取劑，、靜置、分液,

并重復多次。

③萃取時，向混合溶液(含Fe?+、AHMg2+)中加入適量鹽酸，使Fe?+與C「生成［FeCk］；再用足量的乙醛(Et?O)進

+

行萃取，乙醛與H+結合，生成了離子EtzOH：由于［FeCLT與EtzOH+離子容易形成締合物Et2OH-［FeCl4］\該締合

物中,C「和Et2。分別取代了Fe2+和1的配位水分子，并且中和了電荷，具有疏水性，能夠溶于乙酸中。因此，就從水相

轉移到有機相中。該萃取劑不能萃取A13+、Mg2+的原因是?

(4)已知:1<^網(011)3］=1.010嗎1^［向8(014)2尸1.0'10」2甲11=85時Mg(OH)2開始沉淀。室溫下，除去MgSC)4溶

液中的A產(使其濃度小于Ixlo^moiiT)，需加入氨水調節溶液pH的范圍為o

(5)向濾液中加入Na2cCh溶液生成MgCO3沉淀并用蒸儲水洗滌，檢驗沉淀是否洗凈的操作是

(6)干燥時需低溫干燥，溫度較高時發生副反應，寫出MgCO3-3H2O在323K溫度時發生轉化的化學方程式

JL人M時OHMCORWLO一K

LI-」—，?也。

」_1j」.MgCO/3HQ也上

LLj-M吟V3HQ刈“

0204060SO28(°)

不同反應溫度下所用水合碳酸快的X射線揖射諾圖

【答案】適當升高溫度、攪拌、提高硫酸濃度(答案合理即給分)MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2t

2++3+

H2O2+2Fe+2H=2Fe+2H2OKSCN溶液充分振蕩A產、Mg?+與C「結合(生成配離子)的能力很弱5.0-8.5

取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋼溶液，若不產生白色沉定，則表明已選滌

完全。5MgCO3-3H2O=Mg5(OH)2(CO3)4-4H2O+CO2T+10H2O

【解析】(1)適當升高溫度、用工具攪拌、提高硫酸濃度等都可以加快酸溶速率；酸溶時廢渣中的MgCCh、少量

Fe、Al的氧化物都能被酸溶解，其中主要的反應的化學方程式為MgCCh+H2sO4=MgSO4+H2O+CO2f，故答案為:

MgCCh+H2so4=MgSO4+H2O+CC)2T；

(2)加入小。2溶液與二價鐵離子發生氧化還原反應，反應的離子方程式為：2FW+-2H+-坨02="人+-2坨0,

2++3+

故答案為：2Fe+2H+H2O2=2Fe+2H2O；

(3)①檢蛉溶滿中是否含有F3+的最佳方法是加入KSCN溶液，若溶液變成紅色，說明含有Fe5+,故答案為：

KSCN溶沏

②萃取時，為使溶質盡可能被萃取，應充分振蕩，以充分接觸而分離，故答案為：充分振蕩；

③根據題意，Fe2+與C「生成[FeCI"，再用足量的乙醛(歐2。)進行萃取，乙醛與H.結合，生成了離子EtzOH*,由

于[FeClJ與EtzOW離子容易形成締合物EtzOHFFeCl"，能夠溶于乙醛中。因此，就從水相轉移到有機相中。

而A「+、Mg?+與Cr結合(生成配離子)的能力很弱，A/、Mg?+仍然留在水相中，故答案為：A產、Mg?+與C「結

合(生成配離子)的能力很弱；

(4)pH=8.5時Mn(OH)2開始沉淀.室溫下，除去MnSCU溶液中的Fe3+、Al3+,氫氧化鋁完全變成沉淀時的pH：

333+3-3+69

Ksp[Al(OH)3]=1x10'=C(A1)XC(OH),c(Al)=lxlO_mol?L'',解得：c(OH")=lxlO_mol?L'',

c(H+)=lxlO-5mol?L'pH=5,同理Fe(OH)3完全變成沉淀時，pH約為3.5,故pH范圍是：5.0<pH<8.5,故答案為:

5.0<pH<8.5；

(5)向濾液中加入Na2c。3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸儲水洗滌，檢驗沉淀是否洗凈只需要具有洗滌液中是否存

在SO42-即可，具體方法為取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氟化鋼溶液，若不產

生白色沉定，則表明已選滌完全，故答案為：取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯

化鐵溶液，若不產生白色沉定，則表明已選滌完全；

(6)MgCO3?3H2O在323K溫度時轉化成Mg5(OH)2(CO3)4?4H2O,反應的化學方程式為

5MgCO3?3H2O=^4g5(OH)2(CO3)4MH2O+CO2T+10H2O,故答案為：

5MgCO3?3H2O=^4g5(OH)2(CO3)4?4H2O+CO2T+10H2O?

3.(2018屆江蘇省百校高三12月大聯考)以軟鎰礦粉(主要含MnCh,還含有少量的FezCh、AI2O3等雜質)為原料

制取高純MnO2的流程如下：

HSO.氨水N%HCOj

名招工普W-N/1，H，過?I-癥]$過德II?燃燒—ri(＞：

?Ri??j]

(1)酸浸時所發生主要反應的離子方程式為。

(2)酸浸時加入一定體積的硫酸，硫酸濃度不能過小或過大。當硫酸濃度偏小時，酸浸時會有紅褐色渣出現，原因是

?硫酸濃度不能過大的原因是。

⑶過濾II所得濾渣為MnCCh,濾液中溶質的主要成分是

(4)焙燒MnCO3的裝置如下圖所示：

①焙燒時所發生反應的化學方程式為。

②焙燒一定時間后需轉動石英管,目的是。

2++3+2+

【答案】2Fe+MnO2+4H-2Fe+Mn+2H2O生成的Fe?+水解得到Fe(OH)3沉淀用氨水沉淀雜質金屬離

子時會消耗過多的氨水，造成原料的浪費(NH4)2SO42MnCO3+O2^2MnO2+2CO2使得MnCO3能充分反應,

提高MnCCh的轉化率

【解析】軟鎰礦粉(主要含MnCh，還含有少量的FezCh、AI2O3等雜質)酸浸時，Fe2O3,AI2O3被硫酸溶解生成硫

酸鐵和硫酸鋁，二氧化鎰與硫酸亞鐵在硫酸作用下發生氧化還原反應生成硫酸鋅和硫酸鐵；加入氨水調節pH,

使鋁離子和亞鐵離子沉淀除去，在濾液中加入碳酸氫鉉，沉淀鋪離子，然后在空氣中焙燒碳酸鐳得到二氧化缽。

3

⑴酸浸時所發生主要反應是二氧化鎰被硫酸亞鐵還原，反應的離子方程式為2FW+-MnO27H+=2Fe+-

J+2+}+2+

Mn+2H2O,故答案為：IFe^MnO2+4H=2Fe+Mn+2H2O;

(2)酸浸時加入一定體積的硫酸，硫酸濃度不能過小或過大。當硫酸濃度偏小時，鐵離子水解程度較大，會

有紅褐色氫氧化鐵沉淀出現；硫酸濃度過大，用氨水沉淀雜質金屬離子時會消耗過多的氨水，造成原料的

浪費，故答案為：生成的F鏟水解得iUFe(OH)3沉淀；用氫水沉淀雜質金屬離子時會消耗過多的氨水，造成

原料的浪費；

(3)過濾II所得濾渣為M11CO3,濾液中主要含有(NH4)2SC>4，故答案為：(NH4)2SO4；

⑷①在空氣中焙燒碳酸鎰生成二氧化缽，反應的化學方程式為2MnCCh+O2里%2MnO2+2CCh，故答案為：

2MnCO3+O2^=2MnO2+2CO2；

②焙燒一定時間后需轉動石英管，可以使得MnCCh能充分反應，提高MnCCh的轉化率，故答案為：使得MnCCh

能充分反應，提高MnCCh的轉化率。

4.(2018屆江西省新余市第一中學高三畢業班第四次模擬考試)工業上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3.FeO.

SiO2等)為原料制備高檔顏料——鐵紅(Fez。?)，具體生產流程如下：

調節pHT.調節pH至加NH.HC6______

百畫稀版取酸溶______嬴1加過叁鐵機35,過透過濾萬兩麒.產品

燒港依嗦了2oo~3golc詼驟n'X步驟川步驟N步驟V固體雷麗f氧化鐵

試回答下列問題:

(1)硫鐵礦燒渣用稀硫酸酸溶時的不溶物為(填化學式)。

(2)實驗室實現“步驟II”中分離操作所用的玻璃儀器有;

(3)檢驗步驟III已經進行完全的試劑是。

(4)步驟V的反應溫度一般需控制在35℃以下，其目的是o

(5)步驟VI中發生反應的化學方程式為?

(6)欲測定硫鐵礦燒渣中Fe元素的質量分數，稱取ag樣品，充分“酸溶”、"水溶”后過濾，向濾液中加入足量的

H2O2,充分反應后加入NaOH溶液至不再繼續產生沉淀，經過濾、洗滌、灼燒至固體恒重，冷卻后稱得殘留固體

bgo計算該樣品中Fe元素的質量分數為。

【答案】SiO2漏斗、玻璃棒、燒杯KSCN溶液(或其他合理答案)防止NH4HCO3分解，減少Fe?+的水解

...7b

4FeCO3+O2>^?Fe2O3+4CO2Ex100%

【解析】硫鐵礦燒渣加入硫酸后生成硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾后得到的濾渣為二氧化硅，濾液中加入過量鐵粉，

生成硫酸亞鐵溶液，調節pH后加入碳酸氫錢溶液，可生成碳酸亞鐵固體，經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發生

分解，且與空氣中的氧氣發生氧化還原反應，可生成氧化鐵。

(1)硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe3O4>Fe2O3>FeO、SiO2),酸溶過程中Fe3O4>Fe2O3>FeO都可以溶解，二氧化硅

是酸性氧化物，所以不溶物為Si。?，故答案為：SiO2；

(2)根據分析可知，步驟U為過濾，過濾操作所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯等，故答案為：漏斗、玻璃棒、

燒杯；

步驟m是將鐵離子還原成亞鐵離子，檢臉步驟m已經進行完全，即溶液中沒有鐵離子，可以用KSCN溶

潘，故答案為：KSCN溶液；

(4)步驟V是加入碳酸氫筏產生碳酸亞鐵沉淀，溫度過高亞鐵離子水解程度增大，同時碳酸氫鍍容易分解，

所以溫度一般需控制在35七以下，故答案為：防止NH4HCO3分解，減少Fd+的水解；

(5)步驟VI中發生反應為碳酸亞鐵在空氣中與氧氣發生氧化還原反應，可生成氧化鐵，反應方程式為

4FeCQs2!=%=2F3O3+4CQJ,故答案為：4FeC0J+O2^^=2FeJ03+4C0J5

112

(6)根據題意，最后稱得殘留固體bg為氧化鐵，則鐵元素的質量為——xbg=0.7bg,根據鐵元素守恒可知樣品中鐵

160

元素的質量為0.7bg,所以樣品中Fe元素的質量分數為"xioo%=衛xlOO%,故答案為：—xl00%?

a\Qa10a

5.(2018屆山西省呂梁市高三上學期第一次階段性測試)鋁元素含量居金屬首位，主要存在于鋁土礦(主要成分

為AI2O3,還含有Fe2C>3、FeO、SiO2)中。鋁的單質及其化合物在生產、生活、科研等領城應用廣泛。

I、工業上用鋁土礦制備鋁的某種化合物的工藝流程如下:

L同罰適量津旦源速儲物一廠強

1-------1過渡

|侶土礦卜棉鹽酸1—

■w

-4^37~|-----氫啜固體-

(1)在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性。

①該過程中涉及某氧化還原反應如下，請完成：

2+

Fe+aC10'+a=aFe(OH)31+aCr+a

②檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的方法為：

③將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最好試劑為(選填代號)

A.氫氧化鈉溶液B.硫酸溶液C.氨水D.二氧化碳

④由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發濃縮、(填操作名稱)、過濾、洗滌。

II、明磯(KA1(SO4)2T2H2。)在日常生活、生產中也占有一席之地。

(1)明帆曾經是凈水明星，用離子方程式表示其凈水原理0

(2)明研凈水時，若不慎過量會有一定程度的副作用。將含有明磯的水溶液中加入Ba(OH)2溶液至鋁離子恰好

完全沉淀，并且過濾，就可以避免，請用離子反方程式描述其過程o

2++

【答案】2Fe+1ClO+5H2O=2Fe(OH)31+1C1+4H取少量濾液B,加入KSCN溶液，若不變紅，說明濾液B

3+

中不含鐵元素；若變紅，說明濾液B中含鐵元素(其他合理答案均得分)c冷卻結晶A1+3H2O

3+22+

A1(OH)3(膠體)+312Al+3SO4'+3Ba+6OH'=2Al(OH)31+3BaSO4

【解析】(1).①濾液A中含有氯化鐵和氯化亞鐵、氯化鋁，加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性，

說明生成了氫離子，次氯酸根離子具有氧化性氧化亞鐵離子生成鐵離子，在溶液中形成氫氧化鐵沉淀除去，次氯

酸根離子被還原為氯離子，根據電子守恒和電荷守恒分析，所以反應的離子方程式為

2+2++

2Fe+ClO+5H2O=2Fe(OH)31+C1+4H",故答案為：2Fe+1CIO+5H2O=2Fe(OH)3J,+1C1+4H；②濾液B中是

否含有鐵元素的方法為利用鐵離子的檢驗方法進行，鐵離子遇到硫氧化鉀顯紅色，所以答案為：取少量濾液B,

加入KSCN溶液，若不變紅，說明濾液B中不含鐵元素；若變紅，說明濾液B中含鐵元素(其他合理答案均得

分)；③濾液B中鋁元素以鋁離子形式存在，將其轉化為沉淀需要加入氨水，加入氫氧化鈉不好控制其物質的

量多少，因為氫氧化鋁可以溶于氫氧化鈉，故答案為：c；④濾液B制備氯化鋁晶體涉及的的方法為重結晶，

將溶液加熱濃縮，然后冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥即可得氯化鋁晶體，故答案為：冷卻結晶；II、(1)明

3+

磯凈水是明磯中的鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體具有吸附作用，故答案為：A1+3H2O=A1(OH)3(膠體)+3H+；

(2)將含有明磯的水溶液中加入Ba(OH)2溶液至鋁離子恰好完全沉淀，則2摩爾明磯需要6摩爾氫氧化鋼，離

子方程式為：2Al3++3SC>4”+3Ba2++6OH-=2A1(OH)4+3BaSO4；?故答案為：2Al3++3S(V-+3Ba2++

6OH==2A1(OH)31+3BaSC>41。

6.(2018屆遼寧省六校協作體高三上學期期中考試)亞鐵氟化鉀(K4Fe(CN)6])俗稱黃血鹽，易溶于水和內酮，

是食鹽的一種抗結劑，用含NaCN(N顯-3價)的廢液合成黃血鹽的主要工藝流程如圖：

FeS04NaXXh溶液KC1溶液

|XaCN廢通~|過濾|—展雜|一|轉laiel

洗滌一|K』Fe(CN)6]

CaCh棄渣(CaSO4)養渣|干燥|

(I)實驗室用NaCN固體配制NaCN溶液時，應先將其溶于—溶液，再用蒸儲水稀釋。

(2)在流程圖“反應器”中發生的主要反應的方程式為o

(3)流程中加入碳酸鈉溶液主要目的是除去；

(4)相同溫度下溶解度：Na4[Fe(CN)5]____iK4[Fe(CN)6](選填>、<、=).

(5)我國衛生部規定食鹽中黃血鹽最大使用量為10mg/kg,黃血鹽可與酸性高鋸酸鉀溶液反應：

K4[Fe(CN)6]+KMnO4+H2SO4—KHSO4+Fe2(SO4)3+MnSO4+HNO3+CO2+H2O(未配平)，若有lmolKt[Fe(CN)6]被氧

化，則消耗高鎰酸鉀的物質的量為—o

(6)電鍍銀時，電鍍液不能直接用硝酸銀溶液，可將其轉變為K4Ag2(CN)6]溶液，寫出AgCl與黃血鹽溶液制取

電鍍液的離子方程式?

2+

【答案】氫氧化鈉6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe(CN)6]+CaSO41+2NaClCa>12.2mol

42+2

2AgCl+[Fe(CN)6]-=Fe+[Ag2(CN)6]-+2CF

【解析】實險目的是合成黃血鹽，由流程可知，NaCN廢液中加入硫酸亞鐵、氯化鈣，發生

SNaCN+FeSOq+CaClLN由FeCCN>gSCU+lNaCl,然后加入碳酸鈉溶灌可除去過量的。2+,經過濾后在

濾液中加入KC1可轉化生成匕正或皿心說明也正小。溶解度較小。

(l)NaCN水解呈堿性，為抑制水解，在配制溶灑時可將其溶解在氫氧化鈉溶液中，在加水稀釋，故答案為：

NaOH；

(2)NaCN廢液中加入硫酸亞鐵、氯化鈣，發生6NaCN+FeSO4+CaCl2=Na4[Fe(CN)6+CaSO4i+2NaCl,故答案為：

6NaCN+FeSO4+CaC12=Na4[Fe(CN)6+CaSO4i+2NaCl；

(3)反應器中加入氯化鈣，加入碳酸鈉溶液可除去過量的Ca2+,故答案為：Ca2+；

(4)經過濾后在濾液中加入KC1可轉化生成K4Fe(CN)6,說明K4Fe(CN)6溶解度較小，故答案為：>；

(5)lmolK4Fe(CN)6被高銃酸鉀氧化時，Fe化合價由+2價升高到+3價，N元素化合價由-3價升高到+5價，C元素

化合價由+2價升高到+4價，則Fe、N和C的化合價升高了l+6x(8+2)=61價，共失去61mol電子，而高銃酸鉀

中的鎰元素從+7降為+2價，會得到5moi電子，根據電子守恒，lmol&Fe(CN)6被高鎰酸鉀氧化，則消耗高鋅酸

鉀的物質的量為12.2mooL故答案為：12.2；

⑹電鍍液不能直接用硝酸銀溶液，可將其轉變為K4[Ag2(CN)6],AgCl與黃血鹽制取電鍍液可將其轉變為

42+4

K4[Ag2(CN)6],反應的離子方程式為：2AgCl+[Fe(CN)6]-=Fe+[Ag2(CN)6]'+2Cr,故答案為：

42+4

2AgCl+[Fe(CN)6]=Fe+[Ag2(CN)6]'+2Cr?

7.(2018屆浙江省普通高校招生選考科目考試)某興趣小組用鋁箔制備AI2O3、A1CN6H2。及明磯大晶體，具體

流程如下：

麗―溶液.過#0；?牙利膠狀固