1、化 学 工 艺 流程 题专项练习 一试题 1.绿矾（ FeSO4 7H2O）的一种综合利用工艺如下： （ 1）绿矾 与 NH4HCO3在溶液中按 物质的量之比 1： 2 反应 ， 有 CO2生成，反应的离子方程式为 _。 （ 2） 隔绝空气进行“焙烧”，铁元素的转化途径是 ，实际作还原剂的是 CO。写出“焙烧”过程中各步反应的化学方程式 _。 （ 3）“除杂”步骤为：向母液中通入含臭氧的空气 、调节 pH、过滤，除去的杂质离子是 _。 （ 4）母液“除杂”后，欲得到 (NH4)2SO4粗产品，操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、 _。浓缩时若温度过高，产品中将混有 NH4HSO4，运用化学平
2、衡移动原理解释其原因 _。 （ 5） 绿矾的 另一种综合利用方法是 ： 绿矾脱水后 在有氧条件下焙烧， FeSO4转化为 Fe2O3和硫的氧化物。分析下表实验数据，为了提高 SO3的含量，可采取的措施是_。 空气通入量 /L s1 温度 / SO2含量 / 来源 : SO3含量 / 0.02 850 45.4 54.6 0.06 850 30.5 69.5 0.10 850 11.1 88.9 0.10 810 11.1 88.9 0.10 890 11.2 88.8 2.某炼铁废渣中含有大量 CuS 及少量 的铁和 铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产 CuCl22H 2O 的流程如下： 请
3、 回答下列问题： （ 1 ）废渣中的铁 在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀 ，其 正极反应式为 。 FeCO3 FeO Fe 分解 还原 绿矾 NH4HCO3 FeCO3 固体 母液 焙烧 煤粉 还原铁粉 (NH4)2SO4 粗产品 除杂 转化 分离 废渣 粉碎 NaCl 高温 空气 酸浸 调 pH 升高至 3 4 滤渣 过滤 CuCl22H2O 废气 4mol/L 盐酸 试剂 A 滤液 B 高温 （ 2）高温煅 烧 时 CuS 发生的 反应为： CuS + NaCl + O2 CuCl2 + Na2SO4 ， 配平该反应方程式。 （ 3）调 pH 后铁元素生成滤渣的离子方程式为 。 （ 4） 试剂
4、A 最好 选用 下列三种物质中的 （填 序号 ） ： a.NaClO b.Cl2 c.浓硫酸 理由是 。 （ 5） 分析 右图 溶解度曲线回答 ： 为了获得 CuCl22H 2O 晶体，对滤液 B 进行的操作是：蒸发浓缩 、 _、 滤液冷却结晶 、 过滤得到产品。 “ 冷却结晶 ” 过程中，析出 CuCl22H 2O 晶体的合适温度 或温度范围是 。 3.硫铁矿烧渣是一种重要的化学化工产业中间产物 , 主要成分是 Fe3O4、 Fe2O3、 FeO 和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁 Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m流程图： （ 1）实验室实现 “ 操作 I” 所用
5、的玻璃仪器有 、玻璃棒和烧杯等。 “ 操作 III” 系列操作名称依次为： 、 、过滤和洗涤。 （ 2） “ 酸溶 ” 过程中 Fe3O4溶解的 化学反应方程式： 。 （ 3）硫铁矿烧渣在 “ 酸溶 ” 前要粉碎的主要目的是 。来源 : 废铁皮 硫铁矿烧渣 酸溶 200300 水浸 操作 I 反应 I 操作 II FeSO47H2O 稀 H2SO4 Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m 稀 H2SO4/ H2O2 水解 滤渣 操作 III 滤液 滤渣 （ 4 ） 实验室 检验 “ 反应 I” 已 经 完 全 的 试 剂 是 ，现象是 。 （ 5）加入适量 H2O2的目的是氧化 Fe2+，写出
6、 H2O2氧化 Fe2+为 Fe3+的离子方程式 。 4.铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料。一种以废旧锌锰电池为原料制备锰 锌铁氧体的主要流程如下： （ 1）酸浸时，二氧化锰被双氧水还原的化学方程式为 _。 （ 2）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是 _（填“氧化剂”或“还原剂”或“吸附剂”）。 （ 3）除汞是以氮气为载气吹入滤液带出汞蒸汽经 KMnO4溶液进行吸收而实现的。右下图是KMnO4溶液处于不同 pH 值时对应的 Hg 去除率 变化图，图中物质为 Hg 与 MnO4 在该 pH 范围内的主要产物。 请根据该图给出 pH 值对汞去除率影响的 变化规律： _。 试猜想在强酸性环境下汞的去除
7、率高的 原因： _ _。 （ 4）当 x=0.2 时，所得到的锰锌铁氧体对雷达波的吸收能力特别强，试用氧化物形式表示该铁氧体组成 _。 （ 5）经测定滤液成分后同时加入一定量的 MnSO4和铁粉的目的是 _。 5.已知工业上合成 氨 的反应 为 ： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H 0。 在一体积为 2L 的密闭容积中，加入 0.20mol 的 N2和 0.60mol 的 H2，反应中 NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题： （ 1） 写出该反应平衡常数的表达式 K=_ （ 2）反应进行到 4 分钟 到达 平衡。请计算从 反应开始到 刚刚 平衡，平均反应速率 v(
8、NH3) 为 ； （ 3） 5 分钟时 ，保持其它条件不变，把容器 的体积缩小一半，平衡 移动 （填 “ 向逆反应方向 ” 、 “ 向正反应方向 ” 或 “ 不 ” ） 原因是： 。 化学平衡常数将 （填 “ 增大 ” 、 “ 减少 ” 或 “ 不变 ” ）。 （ 4）在第 5 分钟时将容器的体积瞬间缩小一半 后，若在第 8 分钟时达到新的平衡（此时 NH3的浓度约为 0.25 molL 1 ），请在图中画出第 5 分钟后 NH3浓度的变化曲线。 （ 5） N2和 H2的反应还有其它应用。如：有人设想寻求合适的 催化剂和电极材料， 分别 以 N2、H2为电极反应物，以 HCl NH4Cl 溶液
9、为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极 电极 反应式 。 6.高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品 FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下： F e S O 4 溶 液 氧 化 I 过 滤N a O H操 作 IH 2 S O 4氧 化 I I试 剂 AB反 应K O HK 2 F e O 4滤 渣H 2 O 2查资料得知 K2FeO4的一些性质： 在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定 溶解度很大，难溶 于无水乙醇等有机溶剂 具有强氧化性，能氧化有机烃、苯胺和 80%以下乙醇溶液 回答下列问题： （ 1）写出“氧化 I”中，生成 Fe3+的离子反应方
10、程式 。（ 2）氧化中，试剂 A 为 (填“ H2O2”或“ HNO3”或“ NaClO” )；过滤操作中，得到的滤渣 B 中除 NaCl 还有 （ 3）操作 I 中包括冷却结晶、过滤、洗涤干燥几个步骤。洗涤干燥的目的是脱碱脱水，进行该操作时最好用 洗涤。 （ 4）净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的 Fe(OH)3，请补充并配平该反应方程式 K2FeO4 + H2O = Fe(OH)3 + KOH + (5)将一定量的 K2FeO4投入一定浓度的 FeCl3溶液中，测得剩余 K2FeO4浓度如下图所示，推测产生曲线 I 和曲线 II 差异的原因是 来源 : 高铁酸钾剩余浓度mgL-1时间
11、/t FeCl3浓度 1.5 mg L-1 0 mg L-1 I II 7.硫酸工业中废渣的成分为 SiO2、 Fe2O3、 Al2O3、 MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。 硫 酸 渣 过 量 盐 酸 固 体充 分 反 应 固 体 固 体固 体溶 液 溶 液溶 液溶 液ABCDEFGH试 剂 试 剂调 调p H = 3 . 7 p H = 1 3 过 量 C O 2X X 已知：阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3 4 5 2 12 4 一水合氨电离常数 Kb=1.810 5，
12、其饱和溶液中 c(OH )约为 110 -3molL -1。 请回答： （ 1）写出 A 与氢氟酸反应的化学方程式： 。 （ 2）上述流程中两次使用试剂 X，推测试剂 X 是 （填以下字母编号） A水 B氧化铝 C氨水 D氢氧化钠 （ 3）溶液 D 到固体 E 过程中需要控制溶液 pH=13，如果 pH 过小，可能导致的后果 是 。（任写 2 点） （ 4）写出 F H 的反应离子方程式： 。 （ 5）证明 H 溶液的主要阴离子（ Cl 、 OH 除外）的方法是 。 8.镍电池电极材料由 Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极
13、材料进行资源回收研究，设计实验流程如下： 已知： NiCl 2易溶于水， Fe3 不能氧化 Ni2 。 已知实验温度时的溶解度： NiC2O4 NiC2O4H 2O NiC2O42H 2O 某温度下一些金属氢氧化物的 Ksp及沉淀析出的 pH 如下表所示： M(OH)n Ksp 开始沉淀时 pH 沉淀完全时的 pH Al(OH)3 1.910 23 3.4 4.2 Fe(OH)3 3.810 38 2.5 2.9 Ni(OH)2 1.610 14 7.6 9.8 回答下列问题： (1) 用 NiO 调节溶液的 pH，依次析出沉淀 和沉淀 (填化学式 )。 (2) 写出加入 Na2C2O4溶液的
14、反应的化学方程式： 。 (3) 写出电解滤液的阴极电极反应式： 。 检验电解滤液时阳极产生的气体的方法是： 。 (4) 写出 “ 氧化 ” 反 应 的 离 子 方 程式： 。 (5) 如何检验 Ni(OH)3是否洗 涤干净？ 。 9.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 中可选用 试剂调节溶液的 pH（填字母）。 A稀硝酸 B氨水 C氢氧化钠溶液 D高锰酸钾溶液 （ 3）步骤 中， FeCO3 达到沉淀溶解平
15、衡时，室温下测得溶液的 pH 为 8， c（ Fe2+ ）为1.0 10 5molL 1 。试判断所得 FeCO3 中 是否混有 Fe(OH)2 （填 “ 是 ” 或 “ 否 ” ），请通过简单计算说明理由 (已知： KspFe(OH)2=4.910 17)。 （ 4）步骤 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 。 二答案 1.（ 1） Fe2 2HCO3 FeCO3 CO2 H2O来源 : （ 2） FeCO3 FeO CO2 CO2 C 2CO FeO CO Fe CO2 （ 3） Fe2 （ 4） 过滤 NH
16、4+ H2O NH3 H2O H+， 温度过高 NH3 挥发使平衡向右移动 ， 溶液酸性增强生成 NH4HSO4。 （ 5） 增大空气通入量 2.（ 1） 2H2O+O2+4e =4OH （ 2） 1 2 2 1 1 （ 3） Fe3+3OH = Fe(OH)3 （ 4） a（ 2 分 ） NaClO 能将 Fe2 氧化为 Fe3 ， 且 NaClO 溶液显碱性 ， 能增大溶液 pH （ 5） 趁热过滤 3 5 40 3.（ 1）漏斗 蒸发浓缩 冷却结晶 （ 2） Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O （ 3）增大烧渣与硫酸的接触面积，加快烧渣的溶解速率 （ 4）
17、 KSCN 溶液 溶液不 呈血红色 （ 5） 2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O 4.（ 16 分 ） （ 1） MnO2+H2O2+H2SO4 = MnSO4 +O2 +2H2O （ 2）还原剂 （ 3） 随 pH值的升高汞的去除率先降低后增加 Mn2+具有催化作用 （ 4） MnO 4ZnO 5Fe2O3 （ 5）调节滤液离子的成分，符合水热后获得锰锌铁氧化体组成 5.（ 1） （ 2） 0.025mol/(L min) （ 3） 向正反应方向； 原因是：若只把容器的体积缩小一半，各种物质的浓度都加倍， 浓度 熵 QK，平衡向正向 移动 也可答体积缩小一半相 当于增大体系的压强
18、 ，平衡向 气体分子数减小 的方向即正反应方向移动 不变 气体分子数减小 的方向即正反应方向移动 不变 （ 4） （ 5） N2 + 8H+ 6e =2NH4+ 6.(1) H2O2 +2 H+2Fe2+=2Fe3+2H2O (2) NaClO Na2SO4 (3) 无水乙醇 (4) 4 10 8 3O2 (5) FeCl3溶液水解显酸性 ， 促进 K2FeO4与水反应 ， 从而降低 K2FeO4浓度 7.(1) SiO2+4HF=SiF4+2H 2O （ 2） D （ 3）镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全 （ 4） AlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3+ HCO 3 （
19、 5）取 1-2 mL H 溶液 ，加入 过量 BaCl2（ CaCl2） 溶液， 没有沉淀产生；再 滴加 入 NaOH 溶液， 有白色沉淀产生，（或再 滴加 入盐酸，有无色无味气体产生），证明含有 HCO3 8.（ (1) Fe(OH)3 Al(OH)3 (2) NiCl2 Na2C2O4 2H2O=NiC2O42H 2O 2NaCl (3) 2H+ + 2e = H2 用湿润 的淀粉碘化钾试纸检验 (4) 2Ni(OH)2 2OH Cl2=2Ni(OH)3 2Cl (5) 用小试管取少量洗涤液，滴加 AgNO3 溶液，若没有白色沉淀生成，则说明 Ni(OH)3已洗涤干净；若有白色沉淀生成，则说明还未洗涤干净。 9. （ 1） Fe2+ 、 Fe3+ （ 2） B （ 3） 否 溶液中 c(Fe2+) c2(OH )=1.010 5(110 6)2=1.010 17 KspFe(OH)2，故无 Fe(OH)2沉淀生成 （ 4） 防止 NH4HCO3分解 ， 减少 Fe2+的水解 （ 5） 4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2 C（ NH3）（ molL-1） 高温
