專(zhuān)題訓(xùn)練一無(wú)機(jī)化學(xué)工藝流程

1、專(zhuān)題訓(xùn)練（一）無(wú)機(jī)化學(xué)工藝流程1.某銅礦石的主要成分是 CU20，還含有少量的 AI2O3、Fe2O3和 SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示（已知：Cu20 + 2H+=Cu + Cu2+ H2O）。（1）濾液 A 中鐵元素的存在形式為 _（填離子符號(hào)），生成該離子的離子方程式為_(kāi), 檢驗(yàn)濾液 A 中存在該離子 的試齊 U 為_(kāi)（填試劑名稱(chēng)）。（2）金屬 E 與固體 F 發(fā)生的某一反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)，在實(shí)驗(yàn)室中完成此實(shí)驗(yàn)還需要的試劑是 _。a. KCIO3b. KCIc. Mg d. MnO2（3）為使固體混合物 D 在空氣中灼燒完全分解，應(yīng)_，直至連

2、續(xù)兩次測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同_（或質(zhì)量相差小于 0.1 g）時(shí)為止；灼燒時(shí)必須用到的實(shí)驗(yàn)儀器是 _ 。（4）溶液 G 與固體混合物 B 反應(yīng)的離子方程式為（5）將 Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中，得到氯化鈉、二氧化碳和一種綠色的不溶于水的鹽（不含結(jié)晶水），該鹽受熱分解產(chǎn)生三種氧化物，則該鹽的化學(xué)式是解析： 根據(jù) Fe2O3+ 6H+=2Fe3十+ 3H2O、Cu2O + 2H+=Cu + Cu2十+ H2O、2Fe3+ Cu=2Fe2+ Cu2+,且銅礦石的主要成分為 Cu2O,而 Fe2O3是少量的，可知濾液 A 中鐵元素的存在形式為 Fe2+。檢驗(yàn) Fe2+,可以用鐵氰化鉀溶液

3、（或氯水和 KSCN 溶液、雙高溫氧水和 KSCN 溶液）（2）E 為 Al ,F 中含有 Fe2O3,AI 與 Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)：2Al + Fe2O3=AI2O3+ 2Fe,該反應(yīng)可用于焊接鋼軌。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，還需要Mg 和 KClO3。灼燒固體混合物 D 需要的儀器為坩堝，為使其完全分解，應(yīng)灼燒至質(zhì)量不變，因此應(yīng)灼燒、 冷卻至室溫后稱(chēng)重，重復(fù)多次。（4）固體混合物 B 的主要成分為 SiO2和 Cu，溶解 SiO2可用NaOH 溶液。（5）結(jié)合題中信息知綠色的不溶于水的鹽為Cu2（OH）2CO3或 Cu （OH）2CuCO3 。答案：（1）Fe2+2Fe3+ Cu=2Fe +

4、 Cu2+鐵氰化鉀溶液（或氯水和 KSCN 溶液、雙 Ni2+ Cd2+等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下:已知 KspFe(0H)3 = 4.0X1038?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)浸出時(shí)，為了提高浸出效率可采取的措施有(寫(xiě)兩種)_ 。氧化時(shí)，加入 KMn04溶液是為了除去浸出液中的Fe2+和 Mn2,溶液中 Mn 元素全部轉(zhuǎn)化為 Mn02)，請(qǐng)配平下列除去 Fe2+的離子方程式:加入鋅粉的目的是_(4)已知 H2S04浸出液中，c(Fe)= 5.04 mg 1、c(Mn 才)=1.65 mg 1。1加入 KMn04溶液反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液中c(Fe)= 0.56 mg L

5、S 若溶液 pH = 3,則此時(shí) Fe3+_(填“能”或“不能”)生成沉淀。2若要除盡 1 m3上述浸出液中的 Fe2+和 Mn2+，需加入_ g KMn04。解析：(1)為了提高浸出效率，可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)Mn 元素由+ 7 價(jià)降低到+ 4 價(jià)，而鐵元素由+ 2 價(jià)升高到+ 3 價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒配平方程式。(3)加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H+，調(diào)節(jié)溶液0.56X10-3g L1pH，促進(jìn)溶液中的 Cu2+、Ni2+、Cd2+等生成沉淀而除去。c(Fe3+)=二56 g mol=1.0X105mol L S 此時(shí)溶液中 c(

6、0H) = 1.0X1011mol L1,c(Fe3+) c3(0H) = 1.0X10工業(yè)at.氧化鋅Mn04+Fe2+Mn02、 / +濾渣Fe(0H)3J38 Cd2+等（4）不能7.93.以黃鐵礦為原料制硫酸會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，合理利用廢渣可以減少環(huán)境污染，變廢 為寶。工業(yè)上利用廢渣（含 Fe、Fe3+的硫酸鹽及少量 CaO 和 MgO）制備高檔顏料鐵紅（Fe2O3）和回收（NH4）2SO4,具體生產(chǎn)流程如下：注：銨黃鐵磯的化學(xué)式為（NH4）2Fe6（SO4）4（OH）12。X158 g mol-1= 7.9 g。（1）在廢渣溶解操作時(shí)，應(yīng)選用.溶解（填字母）。A 氨水B 氫氧化鈉溶液C

7、 鹽酸D .硫酸（2）物質(zhì) A 是一種氧化劑，工業(yè)上最好選用 其理由是_（供選擇使用的有：空氣、Cl2、Mn02）,O氧化 過(guò) 程 中 發(fā)生 反應(yīng) 的 離子 方 程 式 為（3）根據(jù)如圖有關(guān)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為工業(yè)上氧化操作時(shí)應(yīng)控制的條件（從溫度、pH 和氧化時(shí)間三方面說(shuō)明）是:Ke/*lOOr-l-l-L-L J240OT pH=lt5 *50X!pH-L5 50 9冋2.5WhI/h(4)_銨黃鐵磯中可能混有的雜質(zhì)有Fe(OH)3、_。銨黃鐵磯與氨水反應(yīng)的化學(xué)方程式為解析：(1)該流程的目的是制備咼檔顏料鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4,不能引入雜質(zhì)離子，不能選用鹽酸，而氨水和NaOH

8、溶液能沉淀 Fe3+和 Fe2+,所以也不能選用?？諝庵械难鯕庠谒嵝詶l件下可將Fe2+氧化為 Fe3+，空氣易得，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)，氧化過(guò)程離子方程式為4Fe2+ O2+ 4H+=4Fe3+ 2H2O。由圖知，控制溫度在80C、pH 為 1.5、氧化時(shí)間為 4 h , Fe2+的氧化率較高。(4)廢渣溶解經(jīng)氧化后溶液中存在 Ca2+、Mg2+、Fe3+,加氨水后，可能生成Mg(OH)2沉淀、Fe(OH)3沉淀，另外 Ca(OH)2和 CaSO4的溶解度較小，也可能析出。由流程圖可知，銨黃鐵磯與氨水反應(yīng)得到(NH4)2SO4和 Fe(OH)3。答案：(1)D(2) 空氣 原料易得，

9、成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)4Fe+ O2+ 4H+=4Fe3+2H2O(3) 溶液溫度控制在 80C,pH 控制在 1.5，氧化時(shí)間為 4 h 左右(4) Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12+ 6NH3H2O=4(NH4)2SO4+6Fe(OH)3J4. (2017 沈陽(yáng)模擬)“分子篩”是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽(NaAlSiO4nH2O)，其中有許多籠狀孔穴和通道能讓直徑比孔穴小的分子通過(guò)而將大的分子留在外面，故此得名。利用鋁灰(主要成分為 Al、AI2O3、AlN、FeO 等)制備“分子篩”的一種工藝如下:4A 稱(chēng)為 4A 型分子篩；

10、當(dāng) Na*被 Ca2+取代時(shí)就制得 5A 型分子篩，當(dāng) Na+被 K+取代時(shí)就制得 3A 型分子篩。要高效分離正丁烷(分子直徑為 4.65A)和異丁烷(分子直徑為 5.6A)應(yīng)該選用_型的分子篩。(2) 鋁灰在 90C時(shí)水解的化學(xué)方程式為 _ ; “水解”采用90C而不在室溫下進(jìn)行的原因是 _ 。(3) “酸溶”時(shí)，為降低生產(chǎn)成本，應(yīng)選擇的酸為_(kāi)，理由是(1)分子篩的孔道直徑為產(chǎn)晶(5) 該工藝中濾渣的成分是 _。(6) “膠體”調(diào)節(jié) pH 后過(guò)濾所得“晶體”需洗滌，如何證明該晶體已經(jīng)洗滌干凈?解析：(1)分離正丁烷和異丁烷，選用分子篩的型號(hào)應(yīng)在4.65A5.6A 之間，故應(yīng)選擇5A 型分子篩

11、。(2)鋁灰中的 AIN 發(fā)生水解反應(yīng)生成 AI(OH)3和 NH3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 AIN + 3H2O=AI(OH)3+ NH3?，加熱可以促進(jìn) AIN 水解生成氨氣，降低 NH3在水中的溶 解度，促使 NH3逸出。(3)濃縮海水除雜后電解時(shí)有氫氣和氯氣產(chǎn)生，氫氣和氯氣反應(yīng)可以 制備鹽酸，用于酸溶，從而降低生產(chǎn)成本。(4)酸溶后的溶液中含有 Fe2+,漂白液中的 CIO可將 Fe2+氧化成 Fe3+。(5)加入 NaOH , AI3+轉(zhuǎn)化成 AIOf, Fe3+轉(zhuǎn)化成 Fe(OH)3,則該 工藝中濾渣的成分為 Fe(OH)3o“膠體”調(diào)節(jié) pH 后過(guò)濾所得“晶體”需洗滌，通過(guò)檢驗(yàn) 晶體

12、表面是否有銨根離子或氯離子可判斷是否洗滌干凈。答案：(1)5A(2) AIN + 3H2O=AI(OH)3+ NHsf加快 AIN 水解反應(yīng)速率； 降低 NH3在水中的溶解度，促使 NH3逸出(3) 鹽酸 電解時(shí)生成的氫氣和氯氣可以制備鹽酸(4) 2Fe2+ 2H+ CIO一=2Fe3+ Cl+ H2OFe(OH)3(6)取最后一次洗滌液少許，加入濃氫氧化鈉溶液并微熱，若不能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則洗滌干凈，否則未洗滌干凈(或取最后一次洗滌液少許，加稀硝酸酸化，再加硝酸銀溶液，若不能產(chǎn)生白色沉淀，則洗滌干凈，否則未洗滌干凈)5. (2017 邯鄲模擬)錳的用途非常廣泛，在鋼鐵工業(yè)

13、中，錳的用量?jī)H次于鐵，90%的錳消耗于鋼鐵工業(yè)，10%的錳消耗于有色冶金、化工、電子、電池、農(nóng)業(yè)等部門(mén)。以碳酸錳 礦(主要成分為MnCO3,還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì))為原料生產(chǎn)金屬錳的工藝流程如下：兒8口輒水兒總詢(xún)JL 1_1T_g帶一畫(huà)他虹H謔繼 T 除雜總斤 話(huà)灌-FfaiwHMn粉一晌L誦斷L隸I nirw已知 25C,部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如下:“氧化時(shí)， 發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為物質(zhì)Mn(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2MnSCoSNiSKsp2.1x10133.0 x10165.0 x10161.0 x10-115.0 x10221.0 x1022步驟I中，Mn CO3與

14、硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是(2) 步驟I中需要加入稍過(guò)量的硫酸，其目的有3 點(diǎn)：使礦物中的物質(zhì)充分反應(yīng)；提供第H步氧化時(shí)所需要的酸性環(huán)境；_。(3) 步驟n中，MnO2在酸性條件下可將Fe2+氧化為 Fe3十，該反應(yīng)的離子方程式是_;加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH 為 5.06.0，以除去 Fe3*。(4) 步驟川中，需要用到的玻璃儀器除玻璃棒、漏斗外，還有 _ ;濾渣 2 的主要成分是_ 。(5) 電解后的廢水中還含有 Mn2+，常用石灰乳進(jìn)行一級(jí)沉降得到 Mn(OH)2沉淀，過(guò)濾后再向?yàn)V液中加入適量 NazS,進(jìn)行二級(jí)沉降。 欲使溶液中 c(Mn2w1.0 x105mol L1,則 應(yīng)保持溶液中c(S2

15、)_mol L1。解析：向碳酸錳礦(主要成分為 MnCO3,還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì))中加入硫酸，可以發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽，其中具有氧化性的MnO2可以將 Fe2+氧化為 Fe3+，調(diào)節(jié) pH 可以將 Fe(OH)3沉淀下來(lái)，向?yàn)V液中加入硫化銨，可以將鎳離子、鈷離子形成硫化物沉淀下來(lái)，最后對(duì)得到的含有錳離子的鹽電解，可以得到金屬錳。(1)加稀硫酸時(shí) MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶性的 MnSO4,并產(chǎn)生二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 MnCO3+ H2SO4=MnSO4+ CO2? +H2O ; (2)Mn2+易水解，加入過(guò)量硫酸，還可以抑制Mn2+的水解；(3)步驟n中,MnO2在酸性條件

16、下可將Fe2+氧化為 Fe3+，反應(yīng)的離子方程式是MnO2+ 2Fe2*+ 4H+=Mn2*+ 2Fe3+ 2H2O; (4)過(guò)濾時(shí)的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒及漏斗，故還需燒杯；濾渣 2 的主要成分是 CoS 和 NiS ; (5)MnS 的 Ksp= c(Mn2*) c(S2)= 1.0 x1011,為了將 Mn21.0 x10一11*降到心10-5 m“L- 5c(S2-)=盤(pán)二=心10_ 血L- S 即硫化鈉的濃度是 1.0 x10-6mol L1。答案：(1)MnCO3+ H2SO4=MnSO4+ CO2T+H2O抑制 Mn2*的水解(3)MnO2+ 2Fe2*+ 4H*=Mn2*+ 2

17、Fe3*+ 2H20燒杯 CoS 和 NiS (5)1x106Ksp6.以某菱錳礦(含 MnCO3、SiO2、FeCO3和少量 Al2O3等)為原料通過(guò)以下方法可獲得 碳酸錳粗產(chǎn)品。敬酸MnOg NaOIINH4HC()3* I _ Iv菱鈦礦 f 檢圄輒化 T 調(diào)PH-La濾 f 加獄卜應(yīng)濾育flil1J濾渣L濾液2已知 Ksp(MnCO3)= 2.2X1011, KspMn(OH)2 = 1.9X1013, KspAI(OH)3 = 1.3X10-33(1)濾渣 1 中，含鐵元素的物質(zhì)主要是 _(填化學(xué)式，下同)；加 NaOH 調(diào)節(jié)溶液的 pH 約為 5，如果 pH 過(guò)大，可能導(dǎo)致濾渣 1

18、 中_ 含量減少。濾液 2 中，+ 1 價(jià)陽(yáng)離子除了 H+外還有_ (填離子符號(hào))。(3)取“沉錳”前溶液 a mL 于錐形瓶中，加入少量 AgNO3溶液(作催化劑)和過(guò)量的 1.5%(NH4)2S2O8溶液，加熱，Mn2+被氧化為 MnO4，反應(yīng)一段時(shí)間后再煮沸 5 min 除去 過(guò)量的(NH4)2S?O8，冷卻至室溫。選用適宜的指示劑，用b mol L1的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液 V mL。1Mn2+與(NH4)2S2O8反應(yīng)的還原產(chǎn)物為 _ 。2“沉錳”前溶液中 c(Mn2=_mol L1。(列出表達(dá)式)其他條件不變，“沉錳

19、”過(guò)程中錳元素回收率與NH4HCO3初始濃度(C0)、反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。一-D- d(205/ /AdOLfid)#40ax e-1-35!&BirL2 mrihLJ20沏n r. = |,(S irmJT.1rf；r:=O.9 ninl4.-J 204060 80 100z/llUEk.NH4HCO3初始濃度越大，錳元素回收率越 _(填“高”或“低”)，簡(jiǎn)述原因O若溶液中 c(Mn2+) = 1.0 mol L71，加入等體積 1.8 mol L一1NH4HCO3溶液進(jìn)行反應(yīng),計(jì)算 2040 min 內(nèi) v(Mn2+)=_。解析：(1)根據(jù)工藝流程圖分析，菱錳礦酸浸后，浸液中所含金屬陽(yáng)離子有Mn2+、Fe2+、Al3+;加入 MnO2, Fe2+被氧化為 Fe3+;加入 NaOH 調(diào)節(jié) pH，過(guò)濾后得到的濾渣 1 中含鐵元素的物質(zhì)主要為Fe(OH)3。如果 pH 過(guò)大，則濾渣中 Al(OH)3、SQ2會(huì)開(kāi)始溶解。調(diào) pH 時(shí)加入 NaOH、沉錳時(shí)加入 NH4HCO3,故濾液 2 中，+ 1 價(jià)陽(yáng)離子除了 H+