（江蘇專用）2020高考化學二輪復習 專題檢測（十） 無機化工流程

專題檢測（十） 無機化工流程1(2019無錫一模)工業(yè)上以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等雜質)為主要原料生產錳酸鋰(LiMn2O4)的工藝流程如下：(1)為了提高碳酸錳礦浸出的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：適當升高溫度；攪拌；_等。(2)“除鐵”時，加入CaO的目的是_。(3)加入MnF2是為了除去溶液中的Ca2，若控制溶液中F濃度為3103 molL1，則Ca2的濃度為_molL1常溫時，Ksp(CaF2)2.71011。(4)“合成MnO2”的化學方程式為_。(5)“鋰化”是將MnO2和Li2CO3按41的物質的量比配料，球磨35 h，然后升溫至600750 ，保溫24 h，自然冷卻至室溫得產品。升溫到515 時，開始有CO2產生，比預計碳酸鋰的分解溫度(723 )低得多?？赡艿脑蚴莀。寫出該反應的化學方程式：_。解析：(1)為了提高碳酸錳礦浸出的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：適當升高溫度；攪拌；適當增大硫酸的濃度(或將碳酸錳礦研成粉末等)；(2)“除鐵”時，加入CaO的目的是調節(jié)溶液的pH，使Fe3完全轉化為Fe(OH)3沉淀而除去；(3)加入MnF2是為了除去溶液中的Ca2，若控制溶液中F濃度為3103 molL1，則Ca2的濃度為3106(molL1)；(4)根據流程圖分析可知，濾液中MnSO4用K2S2O8氧化生成MnO2，則“合成MnO2”的化學方程式為MnSO4K2S2O82H2O=MnO2K2SO42H2SO4；(5)“鋰化”時將MnO2和Li2CO3按41的物質的量比配料，升溫到515 時，開始有CO2產生，加快了碳酸鋰的分解比預計碳酸鋰的分解溫度(723 )低得多?？赡艿脑蚴荕nO2是催化劑，加快了碳酸鋰分解；該反應的化學方程式8MnO22Li2CO3=4LiMn2O42CO2O2。答案：(1)適當增大硫酸的濃度(或將碳酸錳礦研成粉末)(2)調節(jié)溶液的pH，使Fe3完全轉化為Fe(OH)3沉淀而除去(3)3106(4)MnSO4K2S2O82H2O=MnO2K2SO42H2SO4(5)MnO2是催化劑8MnO22Li2CO3=4LiMn2O42CO2O22(2019南京三模)以鎳廢料(主要成分為鎳鐵合金，含少量銅)為原料，生產NiO的部分工藝流程如下：已知：下表列出了幾種金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL1計算)。開始沉淀的pH沉淀完全的pHNi26.79.5Fe31.13.2Fe25.88.8Cu24.27.2(1)“酸溶”時Ni轉化為NiSO4，該過程中溫度控制在7080 的原因是_。(2)“氧化”時，Fe2參加反應的離子方程式為_。(3)“除鐵”時需控制溶液的pH范圍為_。(4)“濾渣”的主要成分為_(填化學式)。(5)“沉鎳”時得到堿式碳酸鎳用xNiCO3yNi(OH)2表示沉淀。在隔絕空氣條件下，“煅燒”堿式碳酸鎳得到NiO，該反應的化學方程式為_?！俺伶嚒睍r，溶液pH增大，堿式碳酸鎳中Ni元素含量會增加，原因是_。解析：鎳廢料(主要成分為鎳鐵合金，含少量銅)加稀硫酸、稀硝酸進行“酸溶”，其中鐵、鎳溶于酸，銅也與硝酸反應產生氮氧化物；“氧化”時加入H2O2可將“酸溶”后溶液中的Fe2氧化為Fe3，加入氫氧化鈉調節(jié)溶液pH除去鐵離子，過濾得到氫氧化鐵濾渣和濾液；向除鐵后的濾液中通入H2S氣體，發(fā)生反應H2SCu2=CuS2H，除去Cu2；再向除銅后的濾液中加入碳酸鈉溶液沉淀鎳離子，過濾、洗滌、干燥得到的固體經煅燒得到NiO。(1)“酸溶”時溫度控制在7080 的原因是溫度低于70 ，反應速率降低；溫度高于80 ，HNO3 分解(或揮發(fā))加快；(2)“氧化”時，Fe2被H2O2氧化，離子方程式為 2Fe2 H2O22H=2Fe32H2O；(3)“除鐵”時使Fe3完全沉淀，而Ni2、Cu2不沉淀，故需控制溶液的pH范圍為 3.2pH4.2；(4)通入H2S使Cu2沉淀生成CuS，“濾渣”的主要成分為CuS；(5)在隔絕空氣條件下，“煅燒”堿式碳酸鎳得到NiO、CO2和H2O，該反應的化學方程式為xNiCO3yNi(OH)2(xy)NiOxCO2yH2O；“沉鎳”時，溶液pH增大，堿式碳酸鎳中Ni元素含量會增加，原因是Ni(OH)2中 Ni含量高于 NiCO3，pH 越大，堿式碳酸鎳中 Ni(OH)2 比例增大。答案：(1)溫度低于70 ，反應速率降低；溫度高于80 ，HNO3 分解(或揮發(fā))加快(2)2Fe2 H2O22H=2Fe32H2O(3)3.2pH4.2(4)CuS(5)xNiCO3yNi(OH)2(xy)NiOxCO2yH2ONi(OH)2 中 Ni含量高于 NiCO3，pH 越大，堿式碳酸鎳中 Ni(OH)2 比例增大3(2018常州一模)利用廢鉛蓄電池的鉛泥(PbO、Pb及PbSO4等)可制備精細無機化工產品3PbOPbSO4H2O(三鹽)，主要制備流程如下：(1)步驟PbSO4轉化為難溶PbCO3的離子方程式為_。(2)濾液1和濾液3經脫色、蒸發(fā)、結晶可得到的副產品為_(寫化學式)。(3)步驟酸溶時，其中的鉛與硝酸生成Pb(NO3)2及NO的離子方程式為_；濾液2中溶質主要成分為_(寫化學式)。(4)步驟合成三鹽的化學方程式為_。(5)步驟洗滌操作時，檢驗沉淀是否洗滌完全的方法是_。解析：(1)向鉛泥中加入Na2CO3溶液，PbSO4轉化為難溶的PbCO3的離子方程式為COPbSO4=PbCO3SO。(2)過濾得到濾液1為Na2SO4，向濾渣中加入硝酸，PbO、Pb、PbCO3都與硝酸反應生成Pb(NO3)2，然后加入硫酸，生成PbSO4，過濾，濾液2的主要成分是HNO3，向濾渣中加入NaOH，得到3PbOPbSO4H2O(三鹽)，同時生成Na2SO4，故濾液3為Na2SO4，因此濾液1和濾液3經脫色、蒸發(fā)、結晶可得到的副產品為Na2SO410H2O(或Na2SO4)。(3)鉛與硝酸生成Pb(NO3)2及NO的離子方程式為3Pb8H2NO=3Pb22NO4H2O，濾液2中溶質主要成分為HNO3。(4)步驟合成三鹽的化學方程式4PbSO46NaOH=3Na2SO43PbOPbSO4H2O2H2O。(5)該沉淀吸附的離子是硫酸根離子，用鹽酸酸化的BaCl2溶液檢驗。答案：(1)COPbSO4=PbCO3SO(2)Na2SO410H2O(或Na2SO4)(3)3Pb8H2NO=3Pb22NO4H2OHNO3(4)4PbSO46NaOH=3Na2SO43PbOPbSO4H2O2H2O(5)取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全4(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調)以菱錳礦(主要成分MnCO3，還含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等雜質)為原料制備二氧化錳的工藝流程如下：已知草酸鈣、草酸鎂不溶于水。(1)寫出“氧化”時發(fā)生反應的離子方程式：_。(2)“中和”的目的是將鐵、鋁元素轉化為沉淀除去，化合物X可用_(寫一種物質的化學式)。(3)該工藝流程中固體1和固體2均需用水洗滌，目的是_。(4)“除雜”時，除去的金屬離子有_。(5)“電解”原理如圖所示，陽極的電極反應式為_。(6)該流程中可以循環(huán)使用的物質有_。解析：(1)酸浸后溶液中含有亞鐵離子，能被二氧化錳氧化，則“氧化”時發(fā)生反應的離子方程式為MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O。(2)“中和”的目的是將鐵、鋁元素轉化為沉淀除去，由于不能再引入新雜質，則化合物X可用MnCO3。(3)過濾得到的沉淀表面含有雜質離子，因此該工藝流程中固體1和固體2均需用水洗滌濾渣，洗出液用于酸浸工序，提高錳的回收率。(4)已知草酸鈣、草酸鎂不溶于水，則“除雜”時，除去的金屬離子有Ca2、Mg2。(5)陽極錳離子失去電子轉化為二氧化錳，則陽極的電極反應式為Mn22H2O2e=MnO24H。(6)硫酸錳電解生成二氧化錳和硫酸，則該流程中可以循環(huán)使用的物質有H2SO4、MnO2。答案：(1)MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O(2)MnCO3(或CaCO3等)(3)用水洗滌濾渣，洗出液用于酸浸工序，提高錳的回收率(或用水洗滌濾渣，洗出液循環(huán)利用，提高錳的回收率等)(4)Ca2、Mg2(5)Mn22H2O2e=MnO24H(6)H2SO4、MnO25(2018南京、鹽城二模)聚合硫酸鐵鋁、聚合氯化鋁是高效水處理劑。以廢鐵屑、廢鋁質易拉罐及硫酸為原料，制備聚合硫酸鐵鋁的工藝流程如下：(1)為提高反應、金屬元素的浸出率，可以采取的措施有_。(2)反應中FeSO4轉化為Fe2(SO4)3的化學方程式為_。(3)反應的溫度應控制在5070 為宜，原因是_。反應過程中往往加入少量硝酸鋁，其作用如圖1所示，轉化的離子方程式為_。(4)寫出Fe2(SO4)3水解生成Fe2(OH)n(SO4)3的離子方程式：_。(5)利用圖2所示電解裝置可制備凈水劑聚合氯化鋁。實際生產中，陽極附近因為副反應可能產生的氣體有_。解析：(1)為提高反應、金屬元素的浸出率，可以采取的措施有適當提高硫酸濃度、適當提高反應溫度、將廢鐵屑、廢鋁質易拉罐粉碎或攪拌等。(2)反應向FeSO4中加入硫酸并通入氧氣，轉化為Fe2(SO4)3的化學方程式為4FeSO4O22H2SO4=2Fe2(SO4)32H2O。(3)反應的溫度應控制在5070 為宜，原因是溫度過低，反應速率太慢；溫度過高，金屬離子水解趨勢增強，易形成沉淀，影響產品的質量。反應過程中往往加入少量硝酸鋁；Fe2在H、NO作用下被氧化轉化為Fe3，則轉化的離子方程式為3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(5)實際生產中，陽極附近由于溶液中的Cl和OH放電發(fā)生副反應可能產生的氣體為Cl2、O2。答案：(1)適當提高硫酸濃度；適當提高反應溫度等(2)4FeSO4O22H2SO4=2Fe2(SO4)32H2O(3)溫度過低，反應速率太慢；溫度過高，金屬離子水解趨勢增強，易形成沉淀，影響產品的質量3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O(4)2Fe3SOnH2OFe2(OH)n(SO4)3nH(5)Cl2、O26(2018蘇北四市一模)沉淀碳酸鈣主要用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。以精選石灰石(含有少量MgCO3、FeCO3雜質)為原料制備沉淀碳酸鈣的工藝流程如下：(1)流程中可以循環(huán)利用的物質有氣體、氣體和_(填化學式)。(2)“碳化”時發(fā)生反應的離子方程式為_，該過程中通入氣體和氣體的順序是_。(3)工業(yè)上常用電解氯化鈉和氯化鈣熔融物來制備金屬鈉，原理如圖所示：電解過程中，加入氯化鈣的目的是_。石墨電極發(fā)生的電極反應方程式為_。電解得到的Na中約含1%的Ca，除去其中少量Ca的方法為_。已知部分物質的熔沸點如下表：物質熔點(K)沸點(K)Na3701 156Ca1 1231 757解析：精選石灰石煅燒得到氧化鎂、氧化亞鐵、氧化鈣和氣體二氧化碳，固體加入氯化銨溶液浸取后用雙氧水氧化，確保亞鐵離子轉化為鐵離子，再加入氧化鈣調節(jié)pH，堿性條件下反應得到氣體為氨氣，并使鐵離子、鎂離子轉化為沉淀，過濾，濾渣為氫氧化鐵、氫氧化鎂，過濾后的溶液以氯化鈣為溶質，先通入足量的氨氣，再通入適量的二氧化碳，得到氯化銨和碳酸鈣，過濾得到濾液為氯化銨，沉淀為碳酸鈣。(1)該工藝中可以循環(huán)使用的物質是參加反應，反應后又生成的物質，流程圖分析判斷氣體、氣體分別為二氧化碳和氨氣，可以循環(huán)使用，另外濾液NH4Cl也可以循環(huán)使用。(2)“碳化”時氯化鈣溶液中通入氨氣和二氧化碳生成碳酸鈣和氯化銨，發(fā)生反應的離子方程式為Ca2CO22NH3H2O=CaCO32NH，氨氣溶解度大，為保證溶解更多氣體，該過程中先通入氣體，再在堿性溶液中通入氣體。(3)電解過程中，加入氯化鈣的目的是降低電解質的熔融溫度，降低能耗。鐵為活潑金屬，電解氯化鈉制鈉時不能作為陽極，故石墨電極為陽極，發(fā)生的電極反應方程式為2Cl2e=Cl2。電解得到的Na中約含1%的Ca，除去其中少量Ca的方法為控制溫度在1 1561 757 K間蒸餾。答案：(1)NH4Cl(2)Ca2CO22NH3H2O=CaCO32NH先通入氣體(或后通氣體)(3)降低電解質的熔融溫度，降低能耗2Cl2e=Cl2控制溫度在1 1561 757 K間蒸餾7以粉煤灰(主要成分為Al2O3和SiO2，還含有少量的FeO、Fe2O3等)為原料制備Al2O3的流程如下：(1)“酸浸”時需加入過量的稀硫酸，目的是提高浸取率和_；濾渣的主要成分是_。(2)“氧化”過程中，加入H2O2發(fā)生反應的離子方程式為_。(3)“提純”過程中，當加入NaOH溶液達到沉淀量最大時，溶液中c(SO)c(Na)_。(4)已知KspFe(OH)311039?！疤峒儭边^程中，當c(Fe3)<106 molL1時，溶液中c(OH)>_molL1。(5)“沉淀”過程中，通入過量CO2時發(fā)生反應的化學方程式為_。解析：(1)根據粉煤灰含有成分，加入硫酸發(fā)生的反應是Al2O36H=2Al33H2O，FeO2H=Fe2H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O，加入過量硫酸的目的可以提高浸取率和抑制Al3的水解，SiO2不溶于水，也不溶于酸，因此濾渣是SiO2。(2)過氧化氫具有強氧化性，能把Fe2氧化成Fe3，離子反應方程式為H2O22Fe22H=2Fe32H2O。(3)加入NaOH溶液，達到沉淀量最大，發(fā)生Al33OH=Al(OH)3，Fe33OH=Fe(OH)3，此時溶液中溶質為Na2SO4，即c(SO)c(Na)12。(4)根據Kspc(Fe3)c3(OH)，因為c(Fe3)<106 molL1，c(OH)>1011molL1。(5)利用碳酸的酸性強于偏鋁酸，因此有NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3。答案：(1)抑制Al3水解(或為后續(xù)反應提供H)SiO2(2)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(3)12(4)11011(5)NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO38(2018蘇州一模)實驗室用硼鎂泥為原料制取MgSO47H2O粗產品的過程如下：硼鎂泥的主要成分如下表：MgO SiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%(1)“酸解”時為提高Mg2的浸出率，可采用的措施是_(寫一種)。所加酸不宜過量太多的原因是_。(2)“氧化”步驟中，若用H2O2代替Ca(ClO)2，則發(fā)生反應的離子方程式為_。實際未使用H2O2，除H2O2成本高外，還可能的原因是_。(3)“調pH”時用MgO而不用NaOH溶液的原因是_。(4)結合附表信息，由MgSO47H2O粗產品(含少量CaSO4)提純獲取MgSO47H2O的實驗方案如下：將粗產品溶于水，_，室溫下自然揮發(fā)干燥。(實驗中必須使用的試劑有：飽和MgSO4溶液，乙醇)附：兩種鹽的溶解度(g/100 g水)溫度/10304050CaSO40.190.210.210.20MgSO47H2O30.935.540.845.6解析：(1)“酸解”時為提高Mg2的浸出率，可采用：硼鎂泥粉碎、加熱、攪拌、提高酸液濃度等措施；在后續(xù)操作中要加入MgO以調節(jié)溶液的pH，所加酸不宜過量太多的原因是避免調pH時消耗過多的MgO；(2)“氧化”步驟主要是將Fe2氧化，若用H2O2代替Ca(ClO)，離子方程式為H2O22Fe22H=2Fe32H2O，實際未使用H2O2，除H2O2成本高外，還因為H2O2不穩(wěn)定易分解或Fe3等金屬離子會催化H2O2的分解；(3)“調pH”時用MgO而不用NaOH溶液，是避免引入新的雜質或防止加入的NaOH引入Na雜質。答案：(1)加熱(或攪拌、提高酸液濃度等)避免調pH時消耗過多的MgO(2)H2O22Fe22H=2Fe32H2OH2O2不穩(wěn)定易分解或Fe3等金屬離子會催化H2O2的分解(3)防止加入的NaOH引入Na雜質(4)加熱濃縮，趁熱過濾；將濾液冷卻結晶，過濾，用飽和MgSO4溶液洗滌，再用乙醇洗滌10