05 无机化工流程题(5) （附答案解析）-备战高考化学大题逐空突破系列（全国通用）

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无机化工流程题(5)
1．绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的方法如下：
方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾(流程如图1所示)

(1)试剂a和试剂b分别为________________(填名称)，操作1的名称为________
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中可以将CuFeS2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：___________
方法二：利用工业废铁屑制取绿矾(流程如图2所示)

(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是______________
(4)实验室进行操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器的名称为____________________
(5)可通过检验CO判断操作Ⅰ是否洗涤干净，检验方法为__________________________________________
(6)测定绿矾产品中FeSO4·7H2O含量的方法如下：
a．称取3.72 g绿矾产品，溶解，在250 mL容量瓶中定容
b．量取25.00 mL待测液于锥形瓶中
c．用硫酸酸化的0.010 0 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL
①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器名称为_______________________________________
②样品中FeSO4·7H2O的质量分数为________×100%(用分数表示)
③上述测定中，若滴定管规格为50 mL，则步骤a中称取样品的质量不能超过_______g(保留小数点后四位)
2．某化学实验室以一种工业上的废渣(废渣主要含有MgCO3、MgSiO3和少量Fe、Al的氧化物)为原料，制备MgCO3·3H2O。实验流程如下图所示：

(1)为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法有________________________________(任写一点)，酸溶时废渣中主要成分发生反应的离子方程式为___________________________________
(2)加入30%H2O2的目的是______________________________________________
(3)用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3＋
①加入30%H2O2后，检验溶液中是否含有Fe2＋的最佳试剂是_____________________
②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe3＋的最佳试剂是_______________________
(4)室温下，除去MgSO4溶液中的Al3＋(使Al3＋浓度小于1×10－6 mol·L－1)而不引入其他杂质，应加入的试剂X为____________，应调节pH的范围为________________________
(已知：①Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33；②pH＝8.5时，Mg(OH)2开始沉淀)
(5)向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤，确认沉淀洗净的操作及现象是________________
______________________________________________________________________________
3．精制硅藻土因为颗粒小(直径仅几微米)、吸附性强、化学性质稳定等特点被广泛应用。粗硅藻土主要成分是SiO2和有机质，并含有少量的Al2O3、Fe2O3等杂质，下图是以粗硅藻土为原料生产精制硅藻土并获得Al(OH)3及高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程

请回答下列问题：
(1)反应①后的“过滤”应该是________(填“普通”或“减压”)过滤，选择的理由是___________________________
(2)洗涤Al(OH)3产品，下列方法最合适的是________
A．先用稀盐酸洗，后用冷水洗 B．先用NaOH溶液洗，后用冷水洗
C．先用酒精洗，后用冷水洗 D．先用冷水洗，后用酒精洗
(3)Al(OH)3纯度测定：准确称取一定质量的样品，在高温下充分灼烧，冷却后称重。下列情形可能造成测定结果偏高的是________
A．固体中含有NaHCO3杂质 B．固体中含有Na2SO4杂质
C．Al(OH)3未完全干燥 D．Al(OH)3在灼烧前已部分分解
(4)制取高铁酸钾的一定条件为：在30 ℃以下加入过量的KClO溶液，进行搅拌。请写出该反应的离子方程式：______________________________________________
(5)高铁酸钾(K2FeO4式量为198)产品纯度分析：称取2.475 g产品溶于2.000 mL浓氢氧化钠溶液的烧杯中，加入过量的Cr3＋盐，充分反应后，得到CrO和红褐色固体，过滤，取滤液加入稀硫酸酸化，定容到250 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2滴定到终点，共消耗30.00 mL。分析计算该产品的纯度是________
4．从钒铬锰矿渣(主要成分为V2O5、Cr2O3、MnO)中提铬的一种工艺流程如下：

已知：pH较大时，二价锰[Mn(Ⅱ)](在空气中易被氧化)。回答下列问题：
(1)Cr元素位于元素周期表第______周期______族
(2)用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体的化学方程式为______________________________________________
(3)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lg c总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)＝0.01 mol·L－1，“沉钒”过程控制pH＝3.0，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为________________(填化学式)

(4)某温度下，Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为________；在该条件下滤液B中c(Cr3＋)＝________mol·L－1[Kw近似为1×10－14，Cr(OH)3的Ksp近似为1×10－30]
(5)“转化”过程中生成MnO2的离子方程式为_____________________________________________________
(6)“提纯”过程中Na2S2O3的作用为___________________________________________________
5．铍可应用于飞机、火箭制造业和原子能工业。素有“中国铍业一枝花”之称的湖南水口山六厂改进国外生产工艺， 以硅铍石(主要成分为BeO、Al2O3、SiO2、FeO、Fe2O3)为原料提取铍，具体流程如下，回答下列问题：

已知：①铍和铝在元素周期表中处于对角线位置，电负性相近，其单质及化合物在结构与性质等方面具有相似性
②铝铵矾在不同温度下的溶解度：
温度/℃
0
10
20
30
40
60
溶解度/g
2.10
5.00
7.74
10.9
14.9
26.7
(1)流程中“系列操作”为__________________________________________________
(2)将“中和液”沉淀时，调节溶液的pH不能过大或过小。pH过大时发生反应的离子方程式为__________________
(3)已知Ksp[Be(OH)2]＝4.0×10－21，Ksp[Al(OH)3]＝4.0×10－33。若Be2＋浓度为0.40 mol·L－1的中和液开始沉淀时，溶液中c(Al3＋)＝________ mol·L－1
(4)若在实验室洗涤粗Be(OH)2，操作为__________________________________；洗涤时加入NaOH溶液除去表面吸附的少量氢氧化铝，反应的离子方程式为________________
(5)氧化铍转化为氯化铍的化学方程式为__________________________
(6)BeCl2的电子式为__________；电解时须加入氯化钠的作用是__________________
6．连二亚硫酸钠(Na2S2O4)又称为保险粉，常作还原剂，能溶于冷水，难溶于乙醇，在碱性介质中稳定
Ⅰ.用甲酸钠(HCOONa)生产保险粉的工艺流程如图：

回答下列问题：
(1)Na2S2O4中硫元素的化合价为________
(2)“滤液”中可以循环利用的物质是________
(3)“洗涤”所用试剂最好为______
a．冰水　　　b．热水　　　c．无水乙醇　　　d．90%乙醇水溶液
(4)“反应”在70 ℃条件下进行，写出发生反应的化学方程式：_________________
(5)在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是____________________
Ⅱ.探究保险粉的性质
(6)现将0.05 mol·L－1 Na2S2O4溶液在空气中放置，其溶液的pH与时间(t)的关系如图所示：

①t1时溶液中含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序_____________________________。
②t2→t3段发生反应的离子方程式为______________________________________。
(7)取少量连二亚硫酸钠在隔绝空气的条件下加强热使其完全分解，得到Na2SO3、Na2S2O3和一种气体(STP)，该反应中氧化产物、还原产物的物质的量之比为________
7．钛用途广泛，焦磷酸镁(Mg2P2O7)不溶于水，是牙膏、牙粉的稳定剂。一种以含钛废料(主要成分为TiO2，含少量MgO、Cu、Al2O3、FeO、Fe2O3)为原料，分离提纯TiO2并制取少量焦磷酸镁的工艺流程如图：

已知：TiO2不与碱反应，与酸反应后以TiO2＋的形式存在。回答下列问题：
(1)“碱浸”和“酸浸”操作的目的是____________________________________________
(2)适当升高温度可有效提高钛的浸出率，工业上“酸浸”时，温度选择40 ℃而不选择更高温度的原因是_____
____________________________________________________
(3)“反应”步骤中加入适量铁粉，加入铁粉的目的为_______________________________；滤渣2的主要成分为_______________(填化学式)
(4)“氧化”时S2O转化为SO的离子方程式为__________________________________
(5)离子浓度≤1.0×10－5 mol·L－1时表示该离子沉淀完全。常温下，为了使Fe3＋沉淀完全，调节pH的最小值为______
(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝8.0×10－38，lg 2＝0.3)
(6)向滤液Ⅲ中加入Na4P2O7溶液生成焦磷酸镁(Mg2P2O7)的化学方程式为____________________________
8．富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下：

已知：生成氢氧化物沉淀的pH(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1)

Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀时
1.9
3.4
7.0
9.1
完全沉淀时
3.2
4.7
9.0
11.1
(1)酸浸时发生反应：2MgO·SiO2＋2H2SO4===2MgSO4＋SiO2＋2H2O,2MgO·B2O3＋2H2SO4＋H2O===2H3BO3＋2MgSO4
①上述反应体现出酸性强弱：H2SO4__________(填“>”或“＜”)H3BO3
②已知硼酸与过量NaOH溶液发生的中和反应为H3BO3＋OH－===B(OH)。下列关于硼酸的说法正确的是________(填字母)
A．硼酸是一元酸 B．向NaHCO3固体中滴加饱和硼酸溶液，有气泡产生
C．硼酸的电离方程式可表示为H3BO3＋H2OB(OH)＋H＋
(2)检验褐色浸出液中的杂质离子：取少量浸出液，________________(填操作和现象)，证明溶液中含有Fe2＋
(3)除去浸出液中的杂质离子：用MgO调节溶液的pH至____________以上，使杂质离子转化为_________(填化学式)沉淀，过滤
(4)获取晶体：ⅰ.浓缩滤液，使MgSO4和H3BO3接近饱和；ⅱ.控制温度使两种晶体分别从溶液中结晶。结合如图溶解度曲线，简述ⅱ的方法：将浓缩液加入到高压釜中，升温结晶得到____________晶体，分离后，再将母液降温结晶，分离得到________________晶体

9．工业上利用碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，还含有Fe、Mg、Ca的碳酸盐，Cu、Ni、Al的氧化物及少量不溶杂质)制备硫酸锰，其工艺流程如图：

请回答下列问题：
(1)“酸浸”中MnCO3溶解的离子方程式为________________________________________，为提高“酸浸”速率，下列措施不可行的是________
A．升温 B．采用高压氧酸浸 C．使用98%的浓硫酸 D．将矿石粉碎成小块
(2)“除铝铁”步骤中加入MnO2发生反应的离子方程式为__________________________
(3)加入氨水调节pH与铝铁去除率、锰损失率的关系如图所示，则应调节的pH范围为________(填字母)

A．1～2 B．2～3 C．3～4 D．4～5
已知在此条件下Mn2＋不会产生沉淀，推测锰元素损失的可能原因是________________________________
(4)“除铜镍”步骤可以加入硫化铵将Cu、Ni元素除去，其缺点是_____________________________________，造成锰元素损失，产率下降。实际生产采用SDD代替
(5)“结晶分离”步骤所得滤渣主要成分是_____________________
(6)为确定所得硫酸锰中含有的结晶水，称取纯化后的硫酸锰晶体8.45 g，加热至完全脱去结晶水，固体减重0.9 g，则该硫酸锰晶体的化学式为___________________________
10．金属钼具有高强度、高熔点、耐磨抗腐性等优点，用于制火箭、卫星的合金构件。钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。利用钼矿(主要成分MoS2，还含少量钙、镁等元素)为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下：

(1)Na2MoO4·2H2O中钼元素的价态为________，煅烧产生的尾气引起的环境危害主要是__________________
(2)用浓氨水溶解粗产品的离子方程式是________________________，由图中信息可以判断MoO3是________氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)
(3)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ所得的钼酸要水洗，检验钼酸是否洗涤干净的方法是________________
(4)采用NaClO氧化钼矿的方法将矿石中的钼浸出，该过程放热。
①请配平以下化学反应：NaClO＋___MoS2＋___NaOH===___Na2MoO4＋___Na2SO4＋___NaCl＋___H2O
②钼的浸出率随着温度变化如图，当温度高于50 ℃后浸出率降低的可能原因是___________________(写一点)

11．用辉铜矿(主要成分为 Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：

(1)下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的的是______
A．延长浸取时间 B．将辉铜矿粉碎 C．充分搅拌 D．适当增加硫酸浓度
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式________________________
(3)研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是____________________________________
(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3。则加入的试剂A可以是____________(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是____________
(5)“沉锰”(除Mn2+)过程中有关反应的离子方程式为________________________________________________
(6)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是____________(填化学式)
12．用含钴废料(主要成分为Co，还含有一定量的NiO、Al2O3 、Fe、SiO2 等)制备草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的工艺流程如下图所示：

已知：①草酸钴晶体难溶于水；②RH为有机物(难电离)。回答下列问题：
(1)滤渣Ⅰ的主要成分是________(填化学式)，操作①的名称是________，需用到的玻璃仪器有______________
(2)H2O2是一种绿色氧化剂，加入H2O2时发生反应的离子方程式为______________________________。加入CoO的目的是________________
(3)[已知：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，则认为该离子已经完全沉淀；Ni(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp分别为1.0×10－15、1.0×10－38、1.0×10－32]。若要将浸出液中Fe3＋和Al3＋全部沉淀，则应将浸出液的pH控制在____________之间
(4)加入有机溶剂的目的是________________________________，实验室可以用酸性KMnO4标准液滴定溶液中的C2O浓度，KMnO4标准液常用硫酸酸化，若用盐酸酸化，会使测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
13．锌是一种常用金属，工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等)湿法制取金属锌的流程如图所示，回答下列问题。

已知：Fe的活泼性强于Ni
(1)ZnFe2O4可写成ZnO·Fe2O3，则ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式为______________________________
(2)“净化Ⅰ”操作分为两步：
①将溶液中少量的Fe2＋氧化，下列试剂中可选用的是__________(填字母)
A．新制氯水　　　B．30% H2O2溶液　　　C．FeCl3溶液　　　D．KMnO4溶液
②加入ZnO，调节溶液pH为3.3～6.7，加热到60 ℃左右并不断搅拌，加热搅拌的主要目的是____________
(3)“净化Ⅰ”生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是___________________
________________________________________________
(4)“净化Ⅱ”中加入过量Zn的目的是_______________________________________________________________




【无机化工流程题(5)】答案
1．(1)稀H2SO4、铁粉　过滤　
(2)4CuFeS2＋17O2＋2H2SO44CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O　
(3)除去油污　
(4)烧杯、玻璃棒、漏斗　
(5)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗净；若有白色沉淀生成，则未洗净　
(6)①酸式滴定管　②　③9.300 0
解析：(1)由流程图可知，滤渣2为Fe(OH)3，目标产物为绿矾(FeSO4·7H2O)，故试剂a为稀硫酸，试剂b为铁粉，操作1为过滤。(2)黄铜矿在细菌、稀硫酸存在的条件下被足量氧气氧化为CuSO4和Fe2(SO4)3，结合原子守恒配平书写化学方程式为4CuFeS2＋17O2＋2H2SO44CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)碳酸钠溶液呈碱性，可除去油污。(4)分离固体和液体的方法是过滤，需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。(5)碳酸根离子可以和钡离子反应生成白色沉淀，检验碳酸根是否存在可以验证沉淀是否洗净，具体做法是：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗净；若有白色沉淀生成，则未洗净。(6)①高锰酸钾溶液具有强氧化性，应盛放在酸式滴定管中。②根据关系式：5Fe2＋～MnO，可知3.72 g 绿矾产品中n(Fe2＋)＝0.010 0 mol·L－1 ×0.020 0 L×5×＝0.01 mol，FeSO4·7H2O的质量分数为×100%＝×100%。③若滴定管规格为50 mL，则最多能量出50 mL高锰酸钾溶液，根据关系式5Fe2＋～MnO，可知最多反应的n(Fe2＋)＝0.010 0 mol·L－1 ×0.050 0 L×5＝0.002 5 mol，则FeSO4·7H2O的质量为0.025 mol×278 g·mol－1＝6.95 g，故样品的质量为6.95 g÷＝9.300 0 g。
2．(1)升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等(合理即可)
MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋H2O＋CO2↑、MgSiO3＋2H＋===Mg2＋＋H2SiO3↓
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除铁
(3)①K3[Fe(CN)6]溶液　②KSCN溶液
(4)MgO、Mg(OH)2、MgCO3或Mg2(OH)2·CO3(写出一个即可)　5.0＜pH＜8.5
(5)取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净
解析：(1)为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法有升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等，酸溶时废渣中主要是碳酸镁和硅酸镁与硫酸的反应，写离子方程式时碳酸镁和硅酸镁都要保留化学式。(2)由流程信息可知下一步是“萃取分液”除去溶液中的Fe3＋，而溶液中可能含有亚铁离子，因而用双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，便于除去。(3)①检验溶液中是否含有Fe2＋的最佳试剂是K3[Fe(CN)6]溶液。②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe3＋的最佳试剂是KSCN溶液。(4)MgO、Mg(OH)2、MgCO3或Mg2(OH)2·CO3均能消耗溶液中的氢离子且不引入新的杂质。根据氢氧化铝的溶度积常数可知当铝离子浓度小于1×10－6 mol·L－1时，可计算氢氧根的浓度：c(OH－)＞＝＝1.0×10－9 mol·L－1，即pH应大于5.0，又因为pH＝8.5时，Mg(OH)2开始沉淀，所以应调节pH的范围为5.0＜pH