高考化学 化工流程全突破 专题02 原料处理的方法和作用专练对点专练.docx

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高考化学化工流程全突破专题02原料处理的方法和作用专练对点专练

专题02原料处理的方法和作用专练

1．Ni为第Ⅷ族元素，在许多工业生产中都有涉及。

已知草酸镍晶体（NiC2O4·2H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：

①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Al3+

Ni2+

开始沉淀的pH

1.1

5.8

3.0

6.8

完全沉淀的pH

3.2

8.8

5.0

9.5

②Ksp（CaF2）=1.46×10-10③当某物质浓度小于1.0×10-5mol/L时，视为完全沉淀

（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施________________。

（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式__________。

（3）pH的调控范围为__________________，滤渣Ⅱ的成分为___________。

（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式___________________________________________，证明Ni2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是_________________，当Ca2+沉淀完全时，溶液中c（F－）>_____________mol/L（写出计算式即可）。

（5）操作a的内容是____________________________________________。

【答案】把废镍催化剂粉碎，或适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O5.0≤pH<6.8Fe（OH）3和Al（OH）3Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O取适量上层清液放入试管中，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成

过滤、洗涤、干燥

【解析】废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等），用硫酸溶解，SiO2不与硫酸反应，过滤得到滤液中含有NiSO4、FeSO4、Al2（SO4）3、CaSO4及过量的硫酸，试剂a是一种绿色氧化剂，所以加入的是加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加入Ni（OH）2调节pH，使pH大于5.0小于6.8，Fe3+

2．铬是重要的战略物质之一，由于具有质硬，耐磨，耐高温，抗腐蚀性等特性，所以在工业上应用比较广泛，在冶金工业上主要用铬铁矿（Cr2O3、FeO、SiO2、Al2O3等，其它杂质不参加反应）生产铬和铁等金属。

流程如下：

已知:

2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO3

4Na2CrO4＋4CO2；部分物质的溶解度（单位g）

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

60℃

Na2CO3

7.0

13

29

40

49

46

44

NaHCO3

6.9

8.5

9.6

11.1

12.7

14.4

16.9

Na2Cr2O7

161

170

183

198

218

240

265

（1）粉碎的目的__________________；

（2）写出焙烧时含铝物质发生的化学反应方程式_______________________________；

（3）操作4是_______________________，沉淀3含有的物质有_____________________；

（4）写出生成沉淀5的离子方程式_____________________________________________；

（5）整个流程可以循环使用的物质有___________________________；

（6）最后一步制备金属铬的化学方程式______________________________。

【答案】增大接触面积,加快反应速率Al2O3＋Na2CO3

4NaAlO2＋CO2↑过滤Al（OH）3、H2SiO32Na＋＋2CrO42―＋2CO2＋H2O=Cr2O72―＋2NaHCO3↓Na2CO3、CO2、Al）或NaHCO3、AlCrO3＋2Al

Cr＋2Al2O3

3．工业上以铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料生产化工原料红矾钠（主要成分为:

Na2Cr2O7·2H2O），其主要工艺流程如下：

查阅相关资料得知:

i.常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr3+转化为CrO42-。

ii.

物质

开始沉淀的pH

完全沉淀的pH

Fe（OH）3

2.7

3.7

Al（OH）3

3.4

4.4

Cr（OH）3

4.6

5.9

Fe（OH）2

7.5

9.7

Bi（OH）3

0.7

4.5

回答下列问题:

（1）固体A的成分是____________。

（2）操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和_______、______（填仪器名称）。

（3）③为加入物质来调节溶液的pH，则pH的合适范围是_______。

（4）写出④反应的离子方程式_____________________________。

（5）⑤中酸化是使CrO42-转化为Cr2O72-写出该反应的离子方程式_________________。

（6）取一定质量的固体D溶解于200mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为_________，固体D中含Fe化合物的物质的量为___________。

【答案】SiO2漏斗烧杯4.4-4.63NaBiO3+2Cr3++7OH－+H2O=2CrO42-+3Na++3Bi（OH）3↓2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2O2.5mol·L－10.10mol

4．无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。

工业上以铝土矿（Al2O3、Fe2O3）为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下：

（1）氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为____________________。

（2）用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为__________。

（3）升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是________。

（4）为测定制得的无水AlCl3产品（含杂质FeCl3）的纯度，称取16.25g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32g。

①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式___________、____________。

②AlCl3产品的纯度为________。

【答案】A12O3+3C12+3C

A1C13+3COSO32-+C12+H2O═SO42-+2C1-+2H+；除去FeCl3；Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓Al3++4OH-=[Al（OH）4]-96%；

5．氯化铬晶体（CrCl3·6H2O）是一种重要的工业原料，工业上常用铬酸钠（Na2CrO4）来制备。

实验室中以红矾钠（Na2Cr2O7）为原料制备CrCl3·6H2O的流程如下：

已知：

①Cr2O72－＋H2O

2CrO42－＋2H+；②CrCl3·6H2O不溶于乙醚，易溶于水、乙醇，易水解。

（1）碱溶的目的是__________，所加40%NaOH不宜过量太多的原因是___________。

（2）还原时先加入过量CH3OH再加入10%HCl，生成CO2，写出该反应的离子方程式_____________。

（3）使用下列用品来测定溶液的pH，合理的是_____（填字母）。

A．pH计B．pH试纸C．酚酞溶液

（4）使用下图装置从滤液中分离出CH3OH。

①图中仪器A的名称为_______。

②在仪器A中加入沸石，再加入滤液，蒸馏，收集蒸馏出的CH3OH循环使用。

有的同学认为，该过程中需要加入CaO，防止水随CH3OH一起蒸出，你认为是否有必要并说明理由：

___________。

（5）请补充完整由过滤后得到的固体Cr（OH）3制备CrCl3·6H2O的实验方案：

将过滤后所得固体_____，____，冷却结晶，过滤，____，低温干燥，得到CrCl3·6H2O。

（实验中可供选择的试剂：

盐酸、硫酸、蒸馏水、乙醇、乙醚）

【答案】将红矾钠（或Cr2O72－）转化为铬酸钠（或CrO42－）避免还原时消耗过多盐酸10H＋＋2CrO42－＋CH3OH＝2Cr3+＋7H2O＋CO2↑AB蒸馏烧瓶没有必要，CH3OH参与反应的体系中有水完全溶解于过量的盐酸中蒸发浓缩用乙醚洗涤固体2~3次

6．以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_____。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题图所示。

已知：

多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃；硫去除率=（1-

）×100%。

①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于______。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_____。

（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_____（填化学式）转化为_____（填化学式）。

（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3．Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）：

n（Fe2O3）=_____。

【答案】SO2+OH-=HSO3-FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中NaAlO2Al（OH）31：

16

【解析】

（1）.过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3，反应的化学方程式为SO2+NaOH=NaHSO3，离子方程式为SO2+OH-=HSO3-，故答案为：

SO2+OH-=HSO3-；

7．钴被誉为战略物资，有出色的性能和广泛的应用。

以水钴矿（主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3、CaO、MgO、NiO和SiO2等）为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

Ⅰ．“酸浸”

（1）钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。

综合考虑成本，应选择的最佳工艺条件为_________、_________；滤渣①的主要成分为__________。

（2）Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4，化学方程式为______________________________。

Ⅱ．“净化除杂”分三步完成：

（3）除铁：

加入适量Na2SO4固体，析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6（SO4）4（OH）12，离子方程式为____________________________________。

（4）除钙、镁：

加入适量NaF，当Mg2+恰好完全被除去（离子浓度等于10－5mol·L－1）时，c（Ca2+）=_____________mol·L－1（取两位有效数字）。

已知：

Ksp（MgF2）=7.4×10－11，Ksp（CaF2）=1.5×10－10。

（5）除铜：

加入适量Na2S2O3，发生反应2CuSO4＋2Na2S2O3＋2H2O＝Cu2S↓＋S↓＋2Na2SO4＋2H2SO4，该反应的还原产物为___________。

Ⅲ．“萃取和反萃取”

（6）“水相①”中的主要溶质是Na2SO4和________（写化学式）。

（7）实验室称取100g原料（含钴11.80%），反萃取时得到浓度为0.036mol·L－1的CoCl2溶液5L，忽略损耗，钴的产率＝______（产率=

）。

【答案】12h90℃SiO2（二氧化硅）2Co2O3＋4H2SO4（浓）

4CoSO4＋4H2O＋O2↑2Na+＋6Fe3+＋4SO42－＋12H2O

Na2Fe6（SO4）4（OH）12↓＋12H+2.0×10-5Cu2S、SNiSO4钴的产率=

8．工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等）为原料制备高档颜料铁红（Fe2O3），具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）滤液X中含有的金属阳离子是______（填离子符号）。

（2）步骤Ⅲ中可选用____（填字母）调节溶液的pH。

A．稀硝酸　　B．氨水

C．氢氧化钠溶液　　D．高锰酸钾溶液

（3）步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是____________。

（4）步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是__________。

（5）在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为____________。

【答案】Fe2＋、Fe3＋B取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋的水解4FeCO3＋O2

2Fe2O3＋4CO2