PAGEPAGE1專題10化工流程大題1.某科研課題小組探討利用含H+、Na+、Zn+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO42－的工業廢電解質溶液，制備高純的ZnO、MnO2、Fe2O3，設計出如下試驗流程：回答下列問題:(1)加入雙氧水的目的是______________________。(2)第一次調pH使Fe3+完全沉淀，寫出反應的離子方程式______________________。(3)其次次調pH前，科研小組成員分析此時的溶液，得到相關數據見下表(表中金屬離子沉淀完全時，其濃度為1×10－5mol/L)。為防止Mn2+也同時沉淀造成產品不純，最終選擇將溶液的pH限制為7，則此時溶液中Zn2+的沉淀率為___________，利用濾渣Ⅱ制備高純的ZnO時，必定含有極其微量的___________(以物質的化學式表示)。(4)已知常溫下，Ksp(MnS)=3.0×10－14、Ksp(ZnS)=1.5×10－24。在除鋅時發生沉淀轉化反應為：MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq)，其平衡常數K=___________。(5)沉錳反應在酸性條件下完成，寫出該反應的離子方程式______________________。【答案】(1).將Fe2+氧化為Fe3+(2).Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓(3).99%(4).Fe2O3(5).2×1010(6).Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+第一次調pH使Fe3+完全沉淀時，有及其少量的Fe3+存在，所以利用濾渣Ⅱ制備高純的ZnO時，必定含有極其微量的Fe2O3。(4)、MnS(s)=Mn2+(aq)+S2-(aq)Ksp(MnS)=3.0×10－14、ZnS(s)=Zn2+(aq)+S2-(aq)Ksp(ZnS)=1.5×10－24，在除鋅時發生沉淀轉化反應為：MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq)，其平衡常數K=3.0×10－14/1.5×1024=2×1010；（2）對于固體參與的反應來說，固體表面積越大，反應速率越大，“焙燒”前將礦石粉碎成細顆粒可增大固體表面積，提高原料的利用率。（3）在生產過程中，酸浸中會產生大量黃綠色氣體，說明Ce4+離子具有強氧化性，可將Cl-氧化為Cl2，離子方程式為：2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2+4H2O4.中科院張濤院士的探討團隊探討發覺納米ZnO可作為一些催化劑的載體。如圖是通過鋅精礦（主要成分ZnS）與軟錳礦（主要成分為MnO

2）酸性共融法制備納米ZnO及MnO

2的工藝流程。回答下列問題：

（1）“酸浸”時，鋅、錳離子浸出率與溶液溫度關系如圖1所示。當鋅、錳離子浸出效果最佳時，所采納的最相宜溫度為。

（2）寫出酸浸時ZnS與MnO

2發生的主要化學反應方程式（無單質硫生成）。

（3）P5O7（酸性磷酸酯）作萃取劑分別鋅、錳離子時，溶液的初始pH與分別系數關系如下表所示：初始PH

1.0

1.5

2.02.5

3.0

3.5

4.0

4.5鋅錳粒子分別系數

7.64

8.83

9.9711.21

12.10

13.17

13.3611.75已知：分別系數越大，分別效果越好；萃取劑P5O7是一種不溶于水的淡黃色透亮油狀液體，屬于酸性萃取劑。

試分析初始。PH>4.0時，鋅錳離子分別系數降低的緣由是。

（4）（NH4）2S2O8是一種強氧化劑，能與Mn2+反應生成紫色MnO4-和SO42-．用（NH4）2S2O8檢驗水相中的Mn2+時發生反應的離子方程式為

（5）二氧化錳廣泛用于電池。一種海水中的“水”電池的電池總反應可表示為5MnO2+2Ag+2NaCl═Na2Mn5O10+2AgCl．電池放電時，負極的反應式為。

（6）電解尿素的堿性溶液制取N2和H2的裝置如圖2所示。（電解池中的隔膜僅阻擋氣體通過，兩電極都是惰性電極）

A電極的名稱為，若起始時加入電解池的原料配比:n(KOH)/n(CO(NH2)2)=3,完全反應后，電解排出液中

n(OH-)/n(CO32-)=【答案】95℃；ZnS+4MnO2+4H2SO4=ZnSO4+4MnSO4+4H2O;鋅離子與錳離子水解程度變大；5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+

;Ag+Cl--e-=AgCl；陽極；1：1

（2）ZnS與MnO2在硫酸溶液中反應生成硫酸鋅、硫酸錳和水，反應的化學方程式為：ZnS+4MnO2+4H2SO4=ZnSO4+4MnSO4+4H2O；

（3）鋅離子和錳離子屬于弱堿陽離子，在溶液中會發生水解，pH過大時，鋅離子與錳離子水解程度變大，鋅錳離子分別系數降低；

（3）硝酸有氧化性，會氧化Na2SO3，且會引入雜質NO3-，為保證最終得到純凈的硫酸鈉，酸C為硫酸，不能選用硝酸等其他酸溶液。酸化后Cr2O2-7可被SO32-還原成Cr3+，SO32-變為SO42-，離子方程式為：3SO32-+2Cr2O72-+8H+=2Cr3++3SO42-+4H2O；；依據該反應可知，SO32-在反應中失去電子，所以負極電極反應為：SO32—2e-+H2O=SO42-+2H+。6．隨著材料科學的發展,金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用,并被譽為“合金的維生素”.為了回收利用含釩催化劑（V2O5、VOSO4及不溶性雜質),科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝.該工藝的主要流程如圖所示:

已知:部分含釩物質在水中的溶解性:物質V2O5VOSO4NH4VO3(VO2)2SO4溶解性難溶可溶難溶易溶請回答下列問題:

(1)由V2O5冶煉金屬釩采納鋁熱劑法,反應的化學方程式為(2)V2O5通常用作為反應2SO2+O2?2SO3的志向催化劑,其催化的機理可能是加熱時可逆地失去氧的緣由,其過程可用兩個化學方程式表示:;4V+5O2?2V2O5(3)反應(1)的目的是(4)將濾液1與濾液2混合后用氯酸鉀氧化,氯元素被還原為最低價,其反應的離子方程式為:(5)反應(3)的沉淀率(又稱沉釩率)是回收釩的關系步驟,沉釩必需限制合適的溫度和pH,視察1圖,沉釩的最相宜條件是(填字母代號).

A.pH2—2,5,95℃B.pH4-4.585℃,

C.pH

4.5-5,85℃D.pH3-3.575℃,

(6)反應(4)在NH4VO3的焙燒過程中,固體質量的削減值(縱坐標)隨溫度改變的曲線如2圖所示,則其分解過程中(填字母代號).A.先分解失去H2O,再分解失去NH3

B.先分解失去NH3,再分解失去H2O

C.同時分解失去H2O和NH3

D.同時分解失去H2和N2和H2O

(7)鋰釩氧化物Li-V2O5非水電池的能量密度遠遠超過其他材料電池,其總反應式為xLi+V2O5=LixV2O5,則該電池工作時的正極反應式為【答案】3V2O5+10Al=6V+5Al2O35SO2+V2O5=5SO3+2V將V2O5轉化為可溶性的VOSO4ClO3-+6VO2++3H2O=6VO2++6H++Cl-ABV2O5+xe-+xLi+=LixV2O5【解析】(4)含VOSO4的濾液1與主要成分是VOSO4濾液2混合后用氯酸鉀氧化,使VOSO4氧化成完全電離可溶于水的(VO2)2SO4,氯元素被還原為Cl-,依據化合價的升降寫出離子離子方程式.

因此，本題正確答案是:ClO3-+6VO2++3H2O=6VO2++6H++Cl-;

(5)依據圖1分析坐標系中的表示含義,看圖沉礬率最大在pH

2.0-2.5,95℃;

因此，本題正確答案是:A;C(NH4+)+c(H+)=2c（SO42-）+C(OH-),25℃時,pH=7是顯中性的溶液,故c(H+)=c(OH-),所以C(NH4+)=2c（SO42-）；

9細菌冶金是近年來新興的綠色冶金工藝,它主要是應用細菌法溶浸貧礦、廢礦、尾礦和爐渣等,以回收某些珍貴有色金屬和稀有金屬,節約礦產資源,最大限度地利用礦藏的一種冶金方法.其中細菌冶銅的生產流程為:

(1)上述生產流程中有兩步都涉及了同一種分別方法,試驗室中不能用這種分別方法來分別液態膠體的緣由是(2)莫爾鹽是一種標定氧化劑濃度的基準物質.在溶液B中加入(NH4)2SO4晶體析出莫爾鹽的緣由(3)在溶液A中加入鐵屑,反應后若固體中只有Cu,則所得的溶液中肯定含有的陽離子是不行能含有的陽離子是(4)寫出CuS?FeS在氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillusferrooxidans,簡寫為Tf)作用下被空氣氧化生成溶液A的離子方程式(5)氧化亞銅可用作船底防污漆,以殺死低級海生動物而愛護船體,可用作陶瓷和搪瓷的著色劑和紅色玻璃的染色劑,氧化亞銅也是一種重要的半導體材料.請用濃的強堿性溶液,依據2Cu+H2O=Cu2O+H2反應,設計出工業生產氧化亞銅的一種方法(只要求畫試驗裝置圖,其他必要材料任選)【答案】膠體的分散質(或膠體粒子)能通過濾紙孔隙,反應體系中莫爾鹽的溶解度最小;Fe2+Fe3+

4CuS?FeS+17O2+4H+=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O

【解析】向黃銅礦粉中加入稀硫酸、氧化亞鐵硫桿菌、空氣,發生反應,離子方程式為4CuS?FeS+17O2+4H+=4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O,向溶液A中加入鐵屑,發生反應Cu2++Fe=Fe2++Cu、2Fe3++Fe=3Fe2+,然后過濾得到Cu和溶液,向溶液中加入(NH4)2SO4,然后蒸發濃縮、冷卻結晶得到莫爾鹽,

(1)上述生產流程中有兩步都涉及了同一種分別方法為過濾,難溶性固體不能透過濾紙和半透膜,膠體能透過濾紙但不能透過半透膜,所以試驗室中不能用過量分別方法來分別液態膠體；（2）三氧化鉬與強堿溶液反應生成Na2MoO4和H2O，反應的離子方程式為：MoO3+2OH-=MoO42-+H2O。（3）依據流程圖看出，輝鉬礦在氧氣中灼燒生成MoO3，化學方程式為：2MoS2+7O2=2MoO3+4SO2。12.二硫化鉬（MoS2）被譽為“固體潤滑劑之王”，利用低品質的輝鉬礦（含MoS2、SiO2以及CuFeS2等雜質）制備高純二硫化鉬的一種生產工藝如圖：回答下列問題：（1）鉬酸銨的化學式為(NH4)2MoO4，其中Mo的化合價為

。（2）利用聯合浸出除雜時，氫氟酸可除去的雜質化學式為

，如改用FeCl3溶液氧化浸出，CuFeS2雜質的浸出效果更好，寫出氧化浸出時發生的化學反應方程式

。（3）加入Na2S后，鉬酸銨轉化為硫代鉬酸銨(NH4)2MoO4，寫出(NH4)2MoO4與鹽酸生成MoS3沉淀的離子反應方程式

。（4）由圖分析產生三硫化鉬沉淀的流程中應選擇的最優溫度和時間是

。利用化學平衡原理分析低于或高于最優溫度時，MoS3的產率均下降的緣由：

。（5）高純MoS2中自然會存在極微量雜質，如非整比晶體MoS2.8，則該雜質中Mo4+與Mo6+的物質的量之比為

。（6）已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaMoO4)=4×10-8，鉬酸鈉品體（NaMoO4?2H2O）是新型的金屬緩蝕劑，不純的鉬酸鈉溶液中若含少量可溶性硫酸鹽雜質，可加入Ba(OH)2固體除去SO42-（溶液體積改變忽視），則當BaMoO4起先沉淀時，溶液中的c(MoO42-)/c(SO42-)

（結果保留2位有效數字）。【答案】（1）+6（1分）（2）SiO2（1分）；4FeCl3+CuFeS2=5FeCl2+CuCl2+2S（3）MoO42-+2H+=MoS3+H2S（4）40℃,30min；溫度太低不利于H2S逸出；溫度太高，鹽酸揮發，溶液c(H+)下降，都不利于反應正向進行（5）1:4（6）3.6×102（3）(NH4)2MoO4在溶液中應當電離出銨根離子和MoO42-，MoO42-與鹽酸的氫離子作用生成MoS3，則另外的生成物只能是H2S氣體，所以離子反應方程式為：MoO42-+2H+=MoS3+H2S。15.高氯酸銨（NH4ClO4）可用作火箭推動劑等。制備（NH4ClO4的工藝流程如圖所示：（1）電解NaClO3溶液時，ClO3-在

極發生反應，其電極反應式為

。（2）“除雜”

有兩種方案。①方案1：加入鹽酸和H2O2溶液，NaClO3轉化為ClO2，化學方程式為

。方案2：加入氨水和FeCl2?4H2O，NaClO3轉化為Cl-，離子方程式為

。假如FeCl2?4H2O過量會出現黑色磁性沉淀，該沉淀可能是

。（填化學式）②比較氧化性：ClO3-

ClO4-（填“>”

或“<”）。③兩種方案相比，方案1的優點是

。（答一條即可）（3）“反應”

時用NaClO4和NH4Cl在90℃制備NH4ClO4。

假如用濃鹽酸和液氨代替NH4Cl，則無需加熱，緣由是

。（4）該流程中可循環利用的物質是

。（填化學式）【答案】（1）陽（1分）；ClO3-+H2O-2e-

=ClO4-+2H+（2）①

2NaClO3+2HCl+H2O2=2ClO2+2NaCl+2H2O+O2；6Fe2++ClO3-+3H2O+12NH3?H2O=6Fe(OH)3+Cl-+12NH4+；Fe3O4

（1分）②>③操作步驟簡潔（或過量的H2O2易除去等合理答案）（1分）（3）濃鹽酸和液氨的反應為放熱反應。（1分）（4）NaCl（3）因為濃鹽酸與液氨會反應放出大量熱，所以不用加熱。（4）由流程圖可知NaCl是可以循環利用的。16.KIO3是我國規定的食鹽補碘劑，利用“KClO3氧化法”可制備KIO3，流程如下：已知：“酸化反應”所得產物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。(1)KIO3所含的化學鍵有______________________。(2)逐出的Cl2可用_________________檢驗；“濾液”中的溶質主要是____________；“調pH”中所用的試劑是_________________。(3)已知KIO3在水中的溶解度隨溫度上升而增大，則操作I包含的操作應當是_______、_______、過濾。(4)為測定“加碘食鹽”中碘元素含量：①稱取50.000g食鹽，配成250mL溶液；②量取25.00mL溶液于錐形瓶中，加入足量KI，并用少量稀硫酸酸化，使KIO3與KI反應完全；③以淀粉為指示劑，用2.0×10-4mol/L的Na2S2O3溶液滴定至終點，消耗Na2S2O3溶液體積為30.00mL。已知：KIO3+KI+H2SO4→K2SO4+I2+H2O(未配平)，2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI。測定過程中，所需儀器在運用前必需檢查是否漏液的有____________。(5)推斷滴定終點的依據是________________________________。(6)配平：KIO3+KI+H2SO4→K2SO4+I2+H2O____________(7)該食鹽中碘元素的含量是_________mg/kg。【答案】(1).離子鍵和共價鍵(2).潮濕的KI淀粉試紙檢驗(3).KCl(4).KOH溶液(5).蒸發濃縮(6).冷卻結晶(7).容量瓶、滴定管(8).溶液由藍色變成無色，且30秒內無改變(9).KIO3+5KI+3H2SO4→3K2SO4+3I2+3H2O(10).25.4(3)已知KIO3在水中的溶解度隨溫度上升而增大，則操作I包含的操作應當是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾。(4)測定“加碘食鹽”中碘元素含量操作中運用了容量瓶和滴定管,運用前必需檢查是否漏水；

(5)碘與淀粉相遇，溶液顯藍色，當滴加最終一滴Na2S2O3溶液后，溶液由藍色變成無色，且30秒內無改變，達到滴定終點；(6)KIO3→I2，碘元素由+5降低到0價；KI→I2，碘元素由-1價上升到0價；依據氧化還原反應化學價升降總數相等規律可知，KIO3填系數1，KI填系數5，再依據原子守恒配平其他物質系數，詳細為：KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+6I2+3H2O；17.氧化鎂在醫藥、建筑等行業應用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探究。以菱鎂礦(主要成分為(MgCO3，舍少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的試驗流程如下：（1）通入O2氧化時，發生反應的離子方程式為____________________。（2）濾渣2的成分是_________（填化學式）（3）流程圖中“操作步驟”為

、過濾等操作，得到MgSO4·7H2O晶體。對MgSO4·7H2O晶體干脆加熱

（填“能”或“不能”）得到無水MgSO4固體。（4）長時間加熱MgCO3懸濁液后生成Mg(OH)2，該反應的化學方程式為

。（5）已知酸堿指示劑百里酚藍變色的pH范圍如表所示：pH<8.08.0~9.6>9.6顏色黃色綠色藍色25℃時，向Mg(OH)2的飽和溶液中滴加2滴百里酚藍指示劑，溶液所呈現的顏色為

[25℃時，Mg(OH)2的溶度積Ksp=5.6×10-12）]。（6）煅燒過程存在以下反應：2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑；MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑；MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑。①若在試驗室中煅燒硫酸鎂，須要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還須要

。A．蒸發皿

B．坩堝

C．泥三角

D．石棉網②用下列試驗裝置檢驗煅燒產生的氣體中含有SO2、CO2氣體（加熱裝置略去，部分裝置可以重復運用）。正確的連接依次是a→b→

（按接口連接）。B中盛放的試劑是

，確定存在二氧化碳氣體的試驗現象是

。【答案】（1）4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O（2分）（2）Fe(OH)3（2分）（3）蒸發濃縮、冷卻結晶（2分，少選一個扣1分）

能（1分）（4）MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2↑（2分）（5）藍色（2分）（6）①B

C（2分，少選一個扣1分）②dcabfge（或dcfge）（2分，少選、錯選不得分）

酸性高錳酸鉀溶液（2分）后A中品紅不褪色，澄清石灰水變渾濁（或B中顏色變淺，澄清石灰水變渾濁）（2分）【解析】（1）菱鎂礦與硫酸反應生成Fe2+，通入氧氣，把Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(2)PbSO4不溶于硫酸的固體，CuS不溶于稀硫酸的固體；因此從流程可以看出，樣品經過酸浸后，“浸渣1”中除鉍的化合物外，還有的物質是CuS、PbSO4；(3)“浸液1”中含有鋅離子、鐵離子、銅離子，加入過量