届高三化学一轮复习 工业流程图专题训练.docx
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届高三化学一轮复习工业流程图专题训练
2020届高三化学一轮复习工业流程图专题训练
1.硫酸亚铁是生产钛白的副产品,价格低,以硫酸亚铁为原料制备高效净水剂高铁酸钾(K2FeO4)可大大降低成本。
其生产工艺如下:
已知:
NaNO2是在空气中将Fe2+氧化为铁黄(FeOOH)的催化剂;铁黄微溶于酸。
请回答下列问题:
(1)铁黄(FeOOH)中铁元素的化合价是________。
写出反应①生成铁黄(FeOOH)的离子方程式:
________________________________________________________________________________
在通入O2“氧化”FeSO4的过程中,溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)写出反应③的化学方程式:
______________________________________________________
(3)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是_______________________________________
________________________________________________________________________________
(4)该工艺每消耗标准状况下112LCl2理论上得到________gK2FeO4。
(1)+3 4Fe2++O2+6H2O
4FeOOH↓+8H+ 减小
(2)2FeOOH+3KClO+4KOH===2K2FeO4+3H2O+3KCl
(3)K2FeO4具有强氧化性,能杀菌消毒;消毒过程中自身被还原为Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降(答案合理均可) (4)660
2、某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。
部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示:
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Ni(OH)2
Ksp近似值
10-17
10-39
10-34
10-15
现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O晶体,其流程图如下:
回答下列问题:
(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O,_________________。
(2)“酸浸”所使用的酸为________________________________________________________。
(3)“净化除杂”需加入H2O2溶液,其作用是_________________________________________。
然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀,列式计算此时的pH。
________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)“操作A”为________________、过滤、洗涤、干燥,即得产品。
(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH,该反应的离子方程式为______________
_______________________________________________________________________________。
(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料,该电池的工作原理如下图所示,其放电时,正极的电极反应式为____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(1)2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
(2)稀硫酸(或硫酸、H2SO4)
(3)将Fe2+氧化为Fe3+ c3(OH-)=
=
=10-34,c(OH-)≈10-11.3mol·L-1,则c(H+)=
=10-2.7mol·L-1,pH=2.7
(4)冷却结晶
(5)2Ni2++ClO-+4OH-===2NiOOH↓+Cl-+H2O
(6)NiOOH+H2O+e-===Ni(OH)2+OH-
3(2019·济南一中质检)硼及其化合物具有重要的工业用途。
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如图:
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表:
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3.2
5.2
12.4
请回答下列问题:
(1)滤液Ⅰ中所含阴离子主要是_____;可回收到的金属A的原子结构示意图为____________。
(2)试剂B为________;“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有______________
_____________________________________________________________(要求写出两条措施)。
(3)滤液Ⅱ所含金属离子为________________,调pH时需要调多次,第一次调pH主要是为了除去________________________________________________________________________。
(4)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途,可用NaClO3与MgCl2制备,已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图所示。
①写出反应的化学方程式:
_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
②将反应物按化学反应方程式计量数之比混合制备Mg(ClO3)2,简述可制备Mg(ClO3)2的原因:
_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案
(1)AlO
、OH-
(2)盐酸 升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)
(3)Mg2+、Ca2+、Fe3+ Fe3+
(4)①2NaClO3+MgCl2===Mg(ClO3)2+2NaCl↓
②在相同温度下,NaCl的溶解度较小,最先析出,Mg(ClO3)2留在溶液中,通过蒸发结晶可得
4、(2019·湖南省五校协作体高三第一次诊断)以赤铁矿(主要成分为60.0%Fe2O3,杂质为3.6%FeO,Al2O3,MnO2,CuO等)为原料制备高活性铁单质的主要生产流程如图所示:
已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表所示:
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
pH
3.4
5.2
9.7
6.7
请回答下列问题:
(1)含杂质的赤铁矿使用前要将其粉碎,其目的是______________________________________
_______________________________________________________________________________。
操作Ⅰ的名称是________。
(2)将操作Ⅰ后所得的MnO2与KClO3、KOH溶液混合共热,可得到K2MnO4,此反应的化学方程式是________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)将pH控制在3.6的目的是_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20,该温度下反应Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+的平衡常数K=_______________________________________________________________________。
(4)加入双氧水时反应的离子方程式为_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)利用氨气在500℃以上分解得到的氮原子渗透到铁粉中可制备氮化铁(FexNy),若消耗氨气17.0g,消耗赤铁矿石1kg,写出该反应完整的化学方程式:
______________________________
_______________________________________________________________________________。
(1)增大固液接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率 过滤
(2)3MnO2+6KOH+KClO3
3K2MnO4+KCl+3H2O
(3)使Fe3+全部沉淀下来而其他金属离子不形成沉淀
5.0×10-9
(4)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
(5)16Fe+2NH3
2Fe8N+3H2
5、PFS是水处理中重要的絮凝剂,下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。
(1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是________;PFS中铁元素的化合价为________________;在酸浸槽中,为了提高浸出率,可以采取的措施有_____________________________(写两条)。
(2)若废铁屑中含有较多铁锈(Fe2O3·xH2O),则酸浸时反应的化学方程式有_________________
_______________________________________________________________________________。
(3)如果反应釜中用H2O2作氧化剂,则反应的离子方程式为_____________________________;
生产过程中,发现反应釜中产生了大量的气体,且温度明显升高,其原因可能是_____________
_______________________________________________________________________________。
(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。
如果溶液酸性过强,造成的后果是________
_______________________________________________________________________________。
如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。
若溶液中Fe3+的浓度为1mol·L-1,当Fe3+开始沉淀时,溶液的pH约为________。
[已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39]。
(1)H2SO4 +3 加热、搅拌、多次浸取等
(2)Fe2O3·xH2O+3H2SO4===Fe2(SO4)3+(3+x)H2O、Fe2(SO4)3+Fe===3FeSO4、Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ (3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O H2O2与Fe2+的反应为放热反应,加入的H2O2过多,且生成的Fe3+能作H2O2分解的催化剂,H2O2发生分解反应,生成了O2
(4)影响Fe3+与OH-的结合(合理答案均可) 1
6、高铁酸(H2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂,投入水中会迅速发生反应。
(1)Na2FeO4中Fe的化合价为________。
(2)已知:
常温下高铁酸钠为紫黑色固体,将Na2FeO4投入水中,有气体生成,同时有红褐色沉淀产生,则Na2FeO4与水反应的化学方程式为____________________________________________________
_________________________________________________。
(3)在工业上制备Na2FeO4的方法有多种。
Ⅰ.干法制备的反应原理如下:
2FeSO4+6Na2O2===aNa2FeO4+M↑+2Na2O+2Na2SO4。
①a=________。
Ⅱ.湿法制备的工艺流程如下:
已知:
Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。
②反应b中,生成物除了Na2FeO4外,另一种盐的化学式为________。
③一系列操作包括过滤、________、________。
答案
(1)+6
(2)4Na2FeO4+10H2O===4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH
(3)①2 ②NaCl ③洗涤 (低温)干燥
7、以粉煤灰(主要成分为Al2O3和SiO2,还含有少量的FeO、Fe2O3等)为原料制备Al2O3的流程如下:
(1)“酸浸”时需加入过量的稀硫酸,写出Al2O3溶解的离子方程式_______________________________________________________________。
(2)证明酸浸后溶液中存在Fe3+的方法是:
取酸浸后的溶液少许置于试管中,向其中滴加硫氰化钾溶液,溶液变为血红色;再慢慢滴入过量的H2O2溶液,溶液的红色先变深,之后红色逐渐褪去,继续滴加会有气泡逸出,该气体会使带火星的木条复燃。
①红色变深的原因是(用离子方程式表示):
_______________________________
____________________________________________________________;
②溶液红色褪去是由于过氧化氢氧化了硫氰根离子,已知双氧水氧化SCN-生成N2、CO2和SO
,写出该反应的离子方程式:
_______________________________;
③有气体逸出,说明Fe3+对H2O2的分解有催化作用,写出催化过程第一步反应的离子方程式______________________________________________
_______________________________________________________________。
答案
(1)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
(2)①2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O、Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3
②2SCN-+11H2O2===2CO2↑+N2↑+2H++10H2O+2SO
③2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+
8、在我国的资源储备中,铬是重要的战略金属资源。
以下是以某铬渣(主要成分为Cr2O3,杂质主要是FeO、SiO2等)为原料生产Cr2O3的工艺流程:
已知:
Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cr(OH)3]=6.4×10-31。
(1)若以氧化物形式表示矿物的组成,则Fe2SiO4可表示为__________________________________________。
(2)焙烧时通入氧气的作用是__________________________________________
____________________________________________________________。
(3)“除杂”时加入MgSO4-(NH4)2SO4混合物与溶液中少量的PO
、AsO
、SiO
反应,使其分别转化为NH4MgPO4、NH4MgAsO4、MgSiO3沉淀除去。
测得反应pH与除杂率的关系如图所示。
①反应过程中控制溶液pH为9,pH>9时除杂率降低的原因是__________________________________________________________。
②反应的温度控制在80℃左右,温度不宜太高的主要原因是______________________________________________________。
(4)“还原”时先调节溶液pH,再加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。
①完成“还原”反应的离子方程式:
________Cr2O
+________S2O
+________===________Cr3++________SO
+________
②已知铬液中c(Cr2O
)=0.32mol·L-1,为了不在还原过程中产生Cr(OH)3沉淀,应控制溶液的pH不大于________。
(5)“沉铬”的主要副产物为________。
答案
(1)①2FeO·SiO2
(2)将Cr2O3、FeO氧化
(3)①pH过高时,Mg2+、NH
易转化为Mg(OH)2、NH3,影响沉淀的形成 ②铵盐受热易分解
(4)①2 3 10H+ 4 6 5H2O ②4
(5)Na2SO4
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