1、2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 1 页（共 8 页）化学工艺流程专题一、 除杂提纯工艺流程：题头分析：原料目标产物题干处理：杂质分类合理方法除杂产物还原：产物性质分析合理实验方法还原【例 1】现有含 FeCl2 杂质的氯化铜晶体（ CuCl22H2O） ，为制取纯净的 CuCl22H2O，首先将其制成水溶液，然后按下图所示步骤进行提纯：已知 H2O2、KMnO 4、NaClO、K 2Cr2O7 均具有强氧化性，要将溶液中的 Cu2 、Fe 2 、Fe 3 沉淀为氢氧化物，需溶液的 pH 分别为 6.4、9.7、3.7。请回答下列问题：（1）本实验最适合的氧化剂 X 是_AK
2、2Cr2O7 BNaClO CH 2O2 DKMnO 4（2）物质 Y 不可以是_ACuO BCuCl 2 CCu（OH） 2 DCuCO 3（3）除去 Fe3 的有关离子方程式是（物质 Y 在（2）中选择合适的选项）： _。（4）加入氧化剂的目的是_。（5）最后能不能直接蒸发结晶得到 CuCl22H2O？_（填“能”或“不能”） 。如不能，应如何操作？（如能，此空不填）_。【例 2】(2011 安徽理综)MnO 2 是一种重要的无机功能材料，粗 MnO2 的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗 MnO2（含有较多的 MnO 和 MnCO3）样品转化为纯 MnO2 实验，其流程
3、如下：（1）第步加稀 H2SO4 时，粗 MnO2 样品中的 （写化学式）转化为可溶性物质。 （2）第步反应的离子方程式+ ClO3 + MnO2+ Cl2+ 。AAA含杂质的水溶液 溶液 溶液沉淀纯 CuCl22H2O加入氧化剂 X 加入物质 Y一定条件2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 2 页（共 8 页）（3）第步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈） 、 、 、 ，已知蒸发得到的固体中有 NaClO3 和 NaOH，则一定还有含有 （写化学式） 。（4）若粗 MnO2 样品的质量为 12.69g，第步反应后，经过滤得到 8.7g MnO2，并收集到0.224LCO2（标准状
4、况下） ，则在第步反应中至少需要 mol NaClO3二、原材料化学转化工艺流程【例 3】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。KMnO 4 稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_（填代号） 。a. 84 消毒液（NaClO 溶液） b. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_（填代号） 。a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式） 。若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则 1 mol MnO2 可制得 m
5、ol KMnO4。该生产中需要纯净的 CO2 气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号） 。a. 石灰石 b. 稀 HCl c. 稀 H2SO4 d. 纯碱所需气体发生装置是_（选填代号） 。操作的名称是 ；操作根据 KMnO4 和 K2CO3 两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤） 、趁热过滤得到 KMnO4 粗晶体。【例 4】 （2010 广东理综）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以 -锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原料制备 Li2CO3 的工艺流程如下：分类：固体和溶液2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 3 页（共 8
6、页）已知：Fe 3 +、 Al3 +、Fe 2 +和 Mg2 +以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH 分别为 3.2、5.2、9.7 和12.4；Li 2SO4、LiOH 和 Li2CO3 在 303K 下的溶解度分别为 34.2 g、12.7 g 和 1.3g。（1）步骤 I 前，-锂辉石要粉碎 成细颗粒的目的是 。（2）步骤 I 中，酸浸后得到的酸性溶液除含有 Li+、SO 42-，还含有Al3+、Fe 3+、Fe 2+、Mg 2+、Ca 2+、Na +等杂质，需在搅拌下加入 （填“石灰石”、 “氯化钙” 或“ 稀硫酸” ）以调节溶液的 pH 到 6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离
7、得到浸出液。（3）步骤 II 中，将适量的 H2O2 溶液、石灰乳和 Na2CO3 溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。（4）步骤 III 中，生成沉淀的离子方程式为 。（5）从母液中可回收的主要物质是 。三、回收再利用工艺流程：废渣：【例 5】 （2010 安徽理综）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn 2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下： （1）第 步反应得到的沉淀 X 的化学式为_。 （2）第 步反应的离子方程式是_。（3）第 步反应后，过滤 Li2CO3 所需的玻璃仪器有_。若过滤时
8、发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：_、_。（4）若废旧锂离子电池正极材料含 LiMn2O4 的质量为 18.1 g，第步反应中加入 20.0 mL3.0 molL-1的 H2SO4 溶液，假定正极材料中的锂经反应和完全转化为 Li2CO3，则至少有_ g Na 2CO3参加了反应。.【例 6】某科研小组利用钛白副产硫酸亚铁（约 90%亚铁盐）制备氧化铁黑（Fe 3O4）颜料，不仅降低了生产成本，治理三废，而且为钛白副产硫酸亚铁的综合利用开辟新途径。其工艺路线如下：加过量NaOH 溶液过滤废旧锂离子电池正极材料通入过量CO2过滤沉淀 X滤液LiMn2O4、碳粉加稀 H2S
9、O4，通入空气过滤MnO2、碳粉滤液 加一定量 Na2CO3 过滤Li2CO3滤液2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 4 页（共 8 页）（1）第 步悬浊液 X 中固体成分是 。（2）写出第步反应中 MnO2 转化为 MnSO4 的离子方程式:（3）若在实验室进行第步操作中的水洗需要的玻璃仪器有： ，如何检验沉淀已经洗净 。（4）铁黑作颜料时，铁黑中 FeO 含量应大于 17%，才能使其色光合乎要求。该科研小组利用 KMnO4 标定 Fe2+的方法对产品中 FeO 含量进行测定。取 18.9g 产品配成溶液后，共消耗 0.1mol/L KMnO4 100 mL，列式计算该产品是否
10、符合色光要求。废水：【例 7】 （2009 年安徽卷-27）某厂废水中含 5.00 10 molL 的 ，其毒性较大。某研究性学习3127OCr小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料 Cr0.5Fe1.5FeO4 (Fe 的化合价依次为+3 、+2)，设计了如下实验流程：(1) 第步反应的离子方程式是 。(2) 第步中用 pH 试纸测定溶液 pH 的操作是： 。(3) 第步过滤得到的滤渣中主要成分除 Cr(OH)3 外，还有 _。(4) 欲使 1 L 该废水中的 完全转化为 Cr0.5Fe1.5FeO4，理论上需要加入_ g FeSO 47H2O。27OCr某电镀厂拟采用铅铬黄法对该厂含铬废
11、水进行处理，并生产出符合条件的铅铬黄（PbCrO 4） 。该工艺流程模拟如下：2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 5 页（共 8 页）已知： 该厂的废水中含有的 Cr 元素有 +6 价和+3 价，其中还有少量 Fe3+、Cu 2+。Cr(OH)3 是不溶于水的灰蓝色物质，具有两性，在 pH=13 时，可以发生 Cr（OH ） 3+OH-=Cr(OH)4-。回答下列问题：（1）滤渣的成分是 。 （写化学式）(2)写出第步反应的离子方程式 。（3）第步趁热过滤操作的目的是 ；测定铅铬黄的含量所用的方法是滴定法，滴定过程中用到的玻璃仪器有 。（4）已知该厂废水中含铬质量浓度合计为 41
12、.3 gL-1，若该工艺中铬元素转化率为 95%。若每天该工厂可以处理废水 200 m3，则可以生产 kg 铅铬黄（PbCrO 4） 。 （保留小数点后一位）（ O16 Cr52 Pb 207 ）废气：【例8】减少SO 2的排放、回收利用SO 2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO 2)吸收废渣高温焙烧产生的SO 2，制备硫酸锰的生产流程如下：浸出液的 pH2，其中的金属离子主要是 Mn2 ，还含有少量的 Fe2 、Al 3 、Ca 2 、Pb 2 等其他金属离子。有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH 见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下
13、图。离子 离子半径(pm) 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pHFe2 74 7.6 9.7Fe3 64 2.7 3.7Al3 50 3.8 4.7Mn2 80 8.3 9.82012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 6 页（共 8 页）已知PbO 2的氧化性大于MnO 2。请回答下列问题： 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ，氧化过程中主要反应的离子方程式 。 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH ，pH 应调节至 。 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 （填写序号） 。a溶液的pH b金属离子的电荷 c金属离子的半径 d吸附时间 操作a包括 等过
14、程。四、联合制备工艺流程：【例 9】以黄铜矿（主要成分是 CuFeS2，含少量杂质 SiO2）为原料炼铜的方法分为高温炼铜和湿法炼铜两种。近年来，湿法炼铜有了新进展，科学家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿氧化成硫酸盐：4CuFeS22H 2SO417O 24CuSO 42Fe 2(SO4)32H 2O某工厂运用该原理生产铜和绿矾的工艺如下：回答下列问题：（1）试剂 a 下列物质中可以用于上述流程中调节溶液 pH 的是 (填序号)A.Cu B.Cu2(OH)2CO3 C.H2SO4 D.Fe E.CuO （2）滤渣 A 的成分为 （写化学式） 。（3）写出反应 I 的化学方程
15、式 。（4）试剂 a 为 （写化学式） 。（5）欲从溶液中获得绿矾晶体，分离操作应为 、 、 。 （写操作名称）（6）生产过程中，除了试剂 a、H 2O 可以循环使用外，还可以循环使用的物质有 （填化学式） 。Pb2 121 8.0 8.8Ca2 99 Pb2Ca2Fe2Al3Mn2 、Fe 3吸附率1.000.750.500.250 2 4 6 8 吸附时间/h2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 7 页（共 8 页）【反馈训练】1（2011 江苏高考）以硫铁矿（主要成分为 FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl 36H2O）的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在一定条件下，S
16、O 2 转化为 SO3 的反应为 SO2O 2 SO3，该反应的平衡常数表达式为 K ；过量的 SO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 。（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、 。（3）通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为 ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为 （写化学式） 。2. （2010 福建理综）硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是 ZnCO3，并含少量的 Fe2O3 、 FeCO3 MgO、CaO 等，生产工艺流程示意如下：（1） 将菱锌矿研磨成粉的目的是_。（2） 完成“氧化除铁”步骤中反应的离
17、子方程式：F e(OH)2+_+_=F e(OH)3 +CI -(3)针铁矿（Goethite）是以德国诗人歌德（Go ethe）名字命名的，组成元素是 Fe、O 和H，化学式量为 89，化学式是_。（4）根据下表数据，调节“滤液 2”的 pH 时，理论上可选用的最大区间为_。Mg(OH)2 Zn(OH)2 MgCO3 CaCO3开始沉淀的pH104 64 2012 大题冲关系列 定远中学专辑工艺流程 第 8 页（共 8 页）沉淀完全的pH124 80 开始溶解的pH 105 Ksp 56 120 68 61028 910（5）工业上从“滤液 3”制取 MgO 过程中，合适的反应物是_（选填序
18、号） 。a大理石粉 b石灰乳 c纯碱溶液 d烧碱溶液（6） “滤液 4”之后的操作依次为_、_、过滤，洗涤，干燥。（7）分析图中数据，菱锌矿粉中 ZnCO3 的质量分数不低于_。3 软 锰 矿 (有 效 成 分 是 MnO2)是 重 要 的 工 业 原 料 ， 虽 然 我国锰矿储量占世界第三位，但贫矿高达百分之九十以上，有人设计了将菱锰矿（MnCO 3） （贫矿）转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺。该工艺流程如下：回答下列问题：（1）焙烧前需要对菱锰矿（贫矿）进行一系列的预处理，其中有利于矿石快速转化为 B 的处理方法是_ _。（2）气体 A 中含有两种气体，写出气体 A 与滤液 C 发生反应的离子方程式为_ _ _；上述工艺流程中，可以循环利用的物质有(NH 4)2SO4、 ；从物料平衡角度看，理论上生产过程中 （填“需要”或者“不需要”）添加(NH4)2SO4。（3）在实际操作中，若操作焙烧温度过高或时间过长，都会导致菱锰矿转化率下降，请分析原因 。实验室进行操作时，需要的玻璃仪器有 。（4）若高品位菱锰矿砂样品的质量为 12.69g，经第步反应后，收集到 2.24LCO2（标准状况下） ，则在第步反应中至少需要 mol NaClO3。
