化工工艺.docx

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化工工艺

1、黄铜矿不仅可用于火法炼铜，也可用于湿法炼铜，湿法可同时生产铜、磁性氧化铁和用于橡胶工业的一种固体物质A，流程如下：

（1）黄铜矿中Cu的化合价是______，反应I中65gFeC13可氧化________molCuFeS2。

（2）工业生产中的过滤操作多采用倾析法分离出固体物质，下列适合用倾析法的有______。

A．沉淀的颗粒较大B．沉淀容易沉降C．沉淀呈胶状D．沉淀呈絮状

（3）在反应Ⅱ中，计算NaHCO3饱和溶液（其中CO32-平衡浓度为1.2×10-3mol/L）可产生FeCO3沉淀时的最小Fe2+浓度是_________（己知FeCO3的Ksp＝3.0×10-11）

（4）反应Ⅲ是在设备底部鼓入空气，高温氧化锻烧法来制备磁性氧化铁，写出对应的化学方程式_________________。

（5）固体物质A的成分________（写名称）。

（6）潮湿的FeCO3固体若不及时灼烧处理会在空气中逐渐变红，写出相关的化学方程式：

_______________。

（7）本流程中可实现循环使用的物质除了水外，还有_____________

2、高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：

（1）浸出：

浸出时温度控制在90℃~95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是，植物粉的作用是。

（2）除杂：

①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5~5.5；

②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；

③…

操作①中使用碳酸锰调pH的优势是；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率。

写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式。

（3）制备：

在30℃~35℃下,将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中,控制反应液的最终pH在6.5~7.0，得到MnCO3沉淀。

温度控制35℃以下的原因是；该反应的化学方程式为；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是。

（4）计算：

室温下，Ksp（MnCO3）=1.8×10-11，Ksp（MgCO

3）=2.6×10-5，已知离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时，表示该离子沉淀完全。

若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度。

3、．铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的流程图：

已知：

①Na2CO3+Al2O3

2NaAlO2+CO2↑；②Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+

根据题意回答下列问题：

（1）请完成下列化学方程式的配平：

FeO•Cr2O3+Na2CO3+O2

Na2CrO4+Fe2O3+CO2↑；

其中CO2的结构式______

（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5，其目的是______；

（3）固体Y的主要成分是，写出生成Y的离子方程式；

（4）操作Ⅲ由多步组成，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：

加入KCl固体、蒸发浓缩、______、过滤、______、干燥；

（5）操作Ⅲ发生反应的化学方程式为；

（6）某种酒精测试仪中，K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子。

该反应的离子方程式为。

4、二氧化钛（TiO2）广泛用于制造高级白色油漆，是许多反应的催化剂。

工业上用钛

铁矿[主要成分为FeTiO3（钛酸亚铁，不溶于水）、Fe2O3及少量SiO2杂质]作原料，制取二氧化钛及绿矾，其生产流程如下：

回答下列问题：

（1）FeTiO3溶于过量硫酸的离子方程式。

（2）若向所得滤液中加入铁粉，此时0.5L的溶液中含有2.5molTiO2+，5.75molSO42-，3mol某种阳离子和H+，则常温下其溶液的pH=。

（3）流程中生成TiO2•xH2O的离子方程式为。

（4）从溶液中获得绿矾的操作是，过滤，洗涤。

过滤后得到的绿矾常用乙醇洗涤该晶体，优点是。

（5）以TiO2为原料制取金属钛的其中一步反应为TiO2+Cl2+C→TiCl4+（），已知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:

1，则另一生成物为。

（6）为测定溶液中TiO2+的含量，首先取待测钛液10mL用水稀释至100mL，加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：

3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O。

过滤后，取出滤液20.00mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂，用滴定管滴加0.2000mol•L-1 FeCl3溶液，当溶液出现红色且半分钟不褪色时达到滴定终点，用去了20.00mLFeC13溶液，则待测钛液中TiO2+的物质的量浓度是mol•L-1。

5、黄铜矿（CuFeS2）是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏，常含有微量的金、银等。

如图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红（氧化铁）颜料的工艺流程图：

（1）反应Ⅰ的离子方程式为______________________________。

（2）CuCl难溶于水，但可与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2]-。

该反应的离子方程式为_________________________________________。

（3）有大量Cl-存在时，Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-。

Na2SO3要缓慢滴加到溶液中的原因是_________________________________________。

（4）反应Ⅰ〜Ⅴ五个反应中属于非氧化还原反应的是反应____________。

（5）已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，由此可推知溶液A中的溶质为_______________（填化学式）。

（6）含AsO43-的废水对环境造成严重污染，常用新制的氢氧化铁沉淀与之作用形成FeAsO4沉淀而除去，相同温度下溶解度：

Fe（OH）3__________（填“<”“>”或“=”）FeAsO4。

（7）在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillusferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程中发生反应的离子方程式为____________________。

（8）将一定量的铁红溶于160mL5mol•L-1盐酸中，再加入足量铁粉，待反应结束后共收集到气体2.24L（标准状况），经检测，溶液中无Fe3+，则参加反应的铁粉的质量为_____________。

6、．某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成（质量分数）如下：

科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。

请回答下列问题。

（1）流程I所得滤液中含有MgSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3等，则流程I中被氧化的物质有_______种。

（2）流程II中反应的离子方程式为_____________。

（3）氢氧化物开始沉淀的pH如下表：

氢氧化物

Fe（0H）3

Al（0H）3

Fe（0H）2

开始沉淀pH

1.5

3.3

7.6

①流程III中MnO2的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，不直接生成Fe（OH）3沉淀的原因是_________。

②MnCO3和ZnCO3的作用是______________。

（4）下图是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度（g/100g水）曲线，又知MnCO3和ZnSO4的溶解度随温度的升高而增大，则流程IV得到Na2SO4固体的操作是：

将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶、趁热过滤、_____、干燥，要“趁热”过滤的原因是：

______________。

（5）本工艺所用的原料除软锰矿、闪锌矿、硫酸外还需要购买的原料是_______。

（6）流程V的反应为：

MnSO4＋ZnSO4+2H2O

MnO2+Zn+2H2SO4，写出阳极反应式________。

（7）MnO2和Zn可按物质的量之比1:

1生产锌-锰干电池，则从主产MnO2和Zn的角度计算，所用软锰矿和闪锌矿的质量比大约是__________。

7、镍及其化合物用途广泛。

某矿渣的土要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：

已知：

（NH4）2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4，NiFe2O4在焙烧过程中

生成NiSO4、Fe2（SO4）3。

锡（Sn）位子第五周期第IVA族.

（1）焙烧前将矿渣与（NH4）2SO4混合研磨，混合研磨的目的是________________。

（2）"浸泡“过程中Fe2（SO4）3生成FeO（OH）的离子方程式为__________，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO（OH）外还含有____________（填化学式）。

（3）为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：

取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的_____倍；除去过量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式________________。

⑷“浸出液”中c（Ca2+）=1.0×10-3mol·L-1,当除钙率达到99%时，溶液中c（F-）=______mol·L-1。

[己知Ksp（CaF2）>4.0×10-11]

（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值是__________。

（6）己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。

用电化学制备正十二烷的方法为：

向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。

己知电解总反应为：

2C6H13COONa+2CH3OH

C12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa

下列说法正确的是（_____）

A.图中电源的A极为直流电源的负极

B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性

C.阳极电极反应为：

2C6H13COO--2e-=C12H26+2CO2↑

D.反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备

8、铋（Bi）的无毒与不致癌性有很多特殊用途，其化合物广泛应用于电子、医药等领域。

由辉铋矿（主要成分为Bi2S3，含杂质PbO2等）制备Bi2O3的工艺如下：

已知：

①25℃，Ksp（FeS）=6.0×10-18Ksp（PbS）=3.0×10-28Ksp（Bi2S3）=1.6×10-20

②溶液中的离子浓度小于等于10-5mol•L-1时，认为该离子沉淀完全。

（1）Bi位于元素周期表第六周期，与N、P同族，Bi的原子结构示意图为________。

（2）“浸出”时Bi2S3与FeCl3溶液反应的化学方程式为___________________；反应液必须保持强酸性，否则铋元素会以BiOCl（碱式氯化铋）形式混入浸出渣使产率降低，原因是________（用离子方程式表示）。

（3）“母液1”中通入气体X后可循环利用，气体X的化学式为________。

（4）“粗铋”中含有的杂质主要是Pb，通过熔盐电解精炼可达到除杂的目的，其装置如右图。

电解后，阳极底部留下的为精铋。

阳极材料为____________，阴极的电极反应式为________________。

（5）碱式硝酸铋直接灼烧也能得到Bi2O3，上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧，除了能改良产品性状，另一优点是________。

“母液2”中可回收的主要物质是________。

（6）25℃时，向浓度均为0.1mol·L-1的Fe2+、Pb2+、Bi3+的混合溶液中滴加Na2S溶液，当Pb2+恰好沉淀完全时，所得溶液中c（Fe2+）：

c（Bi3+）=__________________

1、+20.1AB2.5×10-8mol/L6FeCO3+O2

2Fe3O4+6CO2硫6FeCO3+O2+6H2O==4Fe（OH）3+4CO2氯化钠

【解析】

（1）根据化合价的代数和为0，黄铜矿CuFeS2中Cu的化合价为+2价，Fe为+2价，S为-2价；65gFeC13的物质的量为

=0.4mol，反应后得到0.4mol电子，根据流程图，反应后生成CuCl和S，只有S元素被氧化，根据得失电子守恒，能够氧化0.1molCuFeS2，故答案为：

+2；0.1；

（2）沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离，沉淀呈胶状或絮状，静止后不容易沉降，不能采取倾析法分离，故选AB；

（3）在反应Ⅱ中，NaHCO3饱和溶液中CO32-平衡浓度为1.2×10-3mol/L，可产生FeCO3沉淀时的最小Fe2+浓度为

=

=2.5×10-8mol/L，故答案为：

2.5×10-8mol/L；

（4）反应Ⅲ中，在设备底部鼓入空气，碳酸亚铁被氧化生成磁性氧化铁（Fe3O4），反应的化学方程式为6FeCO3+O2

2Fe3O4+6CO2，故答案为：

6FeCO3+O2

2Fe3O4+6CO2；

（5）根据流程图，加入氯化钠溶液将CuCl转化为络合物，固体物质A为硫，故答案为：

硫；

（6）亚铁离子具有还原性，在潮湿的空气中FeCO3固体被氧化变红，反应的化学方程式6FeCO3+O2+6H2O==4Fe（OH）3+4CO2，故答案为：

6FeCO3+O2+6H2O==4Fe（OH）3+4CO2；

（7）根据流程图，溶液A中含有氯化钠，可以参与循环使用，故答案为：

氯化钠。

2、

（1）提高软锰矿中锰的浸出率作还原剂

（2）增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑

（3）减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；

MnSO4+2NH4HCO3

MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；

取最后一次的洗涤滤液1~2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

（4）Ksp（MnCO3）=c（Mn2+）·c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，

c（CO32-）=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6mol·L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4mol·L-1，Mg2+的浓度1mol/L远小于14.4mol·L-1。

【解析】

试题分析：

（1）控制温度，连续搅拌是为了软锰矿粉充分反应，提高软锰矿中锰的浸出率，锰元素的化合价从+4降低到+2，所以做氧化剂，则植物粉做还原剂。

（2）使用碳酸锰不会引入新的杂质，同时也能增加MnCO3的产量；双氧水能被二氧化锰氧化成氧气，方程式为：

MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑。

（3）碳酸氢铵容易分解，温度低，可以减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；反应方程式为：

MnSO4+2NH4HCO3

MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；检验洗涤是否完全，可以看有无硫酸根离子，操作方法为：

取最后一次的洗涤滤液1~2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

（4）Ksp（MnCO3）=c（Mn2+）·c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6mol·L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4mol·L-1，Mg2+的浓度1mol/L远小于14.4mol·L-1。

考点：

物质的制备，实验方案的设计，难溶电解质的转化

3、

（1）4、8、7、8、2、8；O=C=O；

（2）使CrO42-转化Cr2O72-；

（3）Al（OH）3；AlO2-+CH3COOH+H2O═Al（OH）3↓+CH3COO-；

（4）冷却结晶；洗涤；

（5）Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7↓+2NaCl；

（6）Cr2O72-+3CH3CH2OH+8H+=2Cr3++3CH3CHO+7H2O。

【解析】

试题分析：

铬铁矿通过焙烧，生成Na2CrO4、Fe2O3、MgO和NaAlO2的混合体系，然后加水溶解得固体Fe2O3、MgO和溶液Na2CrO4、NaAlO2，再调节溶液的PH，使偏铝酸盐完全沉淀，继续调节溶液的PH使CrO42-转化为Cr2O72-，最后向所得溶液中加入氯化钾，生成溶解度极小的K2Cr2O7，

（1）根据反应中各物质的元素化合价变化可知，铁从+2价变为+3价，铬从+3价变为+6价，氧从0价变为-2价，根据化合价升降法及元素守恒可配平化学方程式为4FeO•Cr2O3+8Na2CO3+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑；，其中CO2的结构式为O=C=O，故答案为：

4、8、7、8、2、8；O=C=O；

（2）结合流程图和反应过程中得到物质分析，酸化步骤用醋酸调节溶液pH＜5为了转化CrO42-离子为Cr2O72-，故答案为：

使CrO42-转化Cr2O72-；

（3）根据流程分析可知，醋酸调节pH值后产生的沉淀为氢氧化铝，所以Y为Al（OH）3，生成Al（OH）3的离子方程式为AlO2-+CH3COOH+H2O═Al（OH）3↓+CH3COO-，故答案为：

Al（OH）3；AlO2-+CH3COOH+H2O═Al（OH）3↓+CH3COO-；

（4）获得K2Cr2O7晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：

冷却结晶；洗涤；

（5）Na2Cr2O7的溶解度小于K2Cr2O7，反应向溶解度小的方向进行，所以反应的化学方程式为Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7↓+2NaCl，故答案为：

Na2Cr2O7+2KCl═K2Cr2O7↓+2NaCl；

（6）K2Cr2O7在酸性条件下将乙醇氧化成乙醛，自身被还原为三价铬离子，反应的离子方程式为Cr2O72-+3CH3CH2OH+8H+=2Cr3++3CH3CHO+7H2O，故答案为：

Cr2O72-+3CH3CH2OH+8H+=2Cr3++3CH3CHO+7H2O。

4、（14分）

（1）FeTiO3+4H+==Fe2++TiO2++2H2O（2分）

（2）0（2分）

（3）TiO2++（X+1）H2O==TiO2•xH2O+2H+（2分）

（4）蒸发浓缩，冷却结晶（2分）利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分，减少晶体的损失（1分）

（5）CO（2分）（6）酸式（1分）2.000 （2分）

5、CuFeS2+3Fe3++Cl-==4Fe2++CuCl+2SCl-+CuCl=[CuCl2]-如果加入过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗Ⅱ、ⅣCuCl2、NaCl>4CuFeS2+4H++17O2==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O11.2g

【解析】由化工流程可知，反应I中，CuFeS2与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁溶液和难溶的氯化亚铜、硫。

过滤后，向滤液中加入碳酸钠可发生复分解反应II，生成碳酸亚铁沉淀；滤渣中的氯化亚铜与氯化钠溶液反应IV，生成可溶性的配合物Na[CuCl2]。

反应III中，碳酸亚铁在空气中煅烧生成铁红。

反应V中，Na[CuCl2]经加水稀释发生歧化反应生成铜、氯化铜和氯化钠。

（1）反应Ⅰ的离子方程式为CuFeS2+3Fe3++Cl-==4Fe2++CuCl+2S。

（2）CuCl与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2]-的离子方程式为Cl-+CuCl=[CuCl2]-。

（3）有大量Cl-存在时，Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-，该反应的离子方程式为：

SO32-+2Cu2++4Cl-+H2O==2[CuCl2]-+SO42-+2H+，所以反应后溶液显酸性，如果加入Na2SO3过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗。

（4）反应Ⅰ〜Ⅴ五个反应中，只有II和IV中没有化合价发生变化，所以属于非氧化还原反应的是反应Ⅱ、Ⅳ。

（5）已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2+和Cu，由此可推知溶液A中的溶质为CuCl2、NaCl。

（6）新制的氢氧化铁沉淀与AsO43-作用形成FeAsO4沉淀，说明在相同温度下FeAsO4比Fe（OH）3小。

（7）在酸性、有氧条件下，Thibacillusferroxidans的细菌将黄铜矿转化成硫酸盐，说明该细菌可以做催化剂，该反应的离子方程式为4CuFeS2+4H++17O2==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O。

（8）铁红溶于160mL5mol•L-1盐酸中，再加入足量铁粉，共收集到标准状况下氢气2.24L，氢气的物质的量为0.1mol。

反应过程中，盐酸中的氢离子参与的两个离子反应分别为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O和Fe+2H+=Fe2++H2。

由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，求出n（Fe3+）=

n（H+）=

（

-0.1mol

）=0.2mol.。

反应后溶液中的溶质只有氯化亚铁，由氯离子守恒可求出n（Fe2+）=

n（Cl-）=

=0.4mol，由铁元素守恒可求出参加反应的铁粉的物质的量为0.2mol，质量为0.2mol

/mol=11.2g。

6、3Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+、Zn+Cu2+=Cu+Zn2+当Fe2+完全沉淀时碱过量，得不到Al（OH）3沉淀调节溶液的pH，使Fe3+和Al3+生成沉淀洗涤尽量减少Na2SO4的溶解量Na2CO3Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+1.025

7、增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分Fe3++2H2O

FeO（OH）↓+3H+SiO2、CaSO40.5Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2Oc（F+）=2.0×10-3mol·L-10.25D

【解析】

（1）焙烧前将矿渣与（NH4）2SO4混合研磨，以增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；

（2）放在95℃热水中浸泡，使Fe3+发生水解，即离子反应方程式为：

Fe3++2H2O

FeO（OH）↓+3H+，SiO2不溶于水，Ca2+和SO42-生成微溶于水的CaSO4，因此浸渣中除Fe2O3、FeO（OH）外，还有SiO2和CaSO4；（3）根据得失电子数目守恒n（Sn2+）×2=n（Fe3+）×1，解得n（Sn2+）：

n（Fe3+）=0.5，K2Cr2O7→Cr3+，化合价除低3价，共降低6价，Fe2+→Fe3+，化合价升高1价，最小公倍数6，因此离子反应方程式为：

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；（4）除钙后溶液中c（Ca2+）=1%×1.0×10-3mol·L-1=1.0×10-5mol·L-1，由Ksp（CaF2）=c（Ca2+）×c2（F-），得c（F-）