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1、强化训练五 无机化工流程题强化训练五 无机化工流程题 1.工业上常用含少量 SiO2、Al2O3的铬铁矿(FeOCr2O3)冶炼铬，简要流程如下： (1)完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及计量数)： 2FeOCr2O34Na2CO37NaNO34Na2CrO4Fe2O34CO2_。= 高温 (2)操作包括过滤与洗涤，在实验室中进行洗涤沉淀的操作是 _；操作可选用的装置(部分夹持装置略去)是 _(填序号)。 (3)写出能够完成操作的相关反应的化学方程式： _。 (4)化学需氧量(COD)可度量水遭受有机物污染的程度。 在强酸并加热的条件下， 用K2Cr2O7 作强氧化剂处理水样，并测
2、定消耗的 K2Cr2O7的量，然后换算成相当于 O2的含量称为化学需氧 量(以 mgL1计)。化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量(COD)过程如下： .取a mL 水样置于锥形瓶中，加入 10.00 mL 0.2500 molL1的 K2Cr2O7溶液。 . .加指示剂，用c molL1的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，终点时消耗b mL(此步骤的目的是用 Fe2把多余的 Cr2O转化为 Cr3)。 27 中量取 K2Cr2O7溶液的仪器是_。 计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：要除去 1 mol Cr2O需消耗_ 27 mol Fe2，1 mol Cr2O相当于_ mo
3、l O2。 27 答案答案 (1)7NaNO2 (2)用玻璃棒引流向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作 23 次 D (3)2Cr2O34Cr3O2(或 2AlCr2O32CrAl2O3)(其他= 通电 = 高温 答案答案合理也可) (4)酸式滴定管(或移液管) 6 1.5 解析解析 (1)根据化学方程式中的元素守恒和原子个数守恒可知需要补充“7NaNO2” 。 (4)K2Cr2O7具有强氧化性，故选用酸式滴定管或移液管。Fe2与 Cr2O发生氧化还 27 原反应生成 Fe3和 Cr3， 根据得失电子守恒可知， 1 mol Cr2O需消耗 6 mol Fe2； 根据 27 Cr2O
4、2Cr3转移 6e，O22H2O 转移 4e可知，1 mol Cr2O相当于 1.5 mol O2。 2727 2.利用含锰废水(主要含 Mn2、SO、H、Fe2、Al3、Cu2)可制备高性能磁性材 24 料碳酸锰(MnCO3)。其中一种工艺流程如下： 已知某些物质完全沉淀的 pH 如下表： 沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2Mn(OH)2CuSMnSMnCO3 沉淀完全 时的 pH 3.25.46.49.8077 回答下列问题： (1)过程中，所得滤渣 W 的主要成分是_。 (2)过程中，发生反应的离子方程式是_。 (3)过程中，若生成的气体 J 可使澄清石灰水变浑浊，则生成
5、MnCO3的反应的离子方程 式是_。 (4)由 MnCO3可制得重要的催化剂 MnO2： 2MnCO3O2=2MnO22CO2。 现在空气中加热 460. 0 g MnCO3，得到 332.0 g 产品，若产品中杂质只有 MnO，则该产品中 MnO2的质量分数是 _(Mn 的相对原子质量：55)。 .常温下，浓度均为 0.1 molL1的下列六种溶液的 pH 如下表： 溶质CH3COONaNaHCO3Na2CO3NaClONaCNC6H5ONa pH8.89.711.610.311.111.3 (1)上述盐溶液中的阴离子，结合 H能力最强的是_。 (2)根据表中数据判断，浓度均为 0.01 m
6、olL1的下列物质的溶液中，酸性最强的是 _(填序号)。 AHCN BHClO CC6H5OH DCH3COOH EH2CO3 答案答案 .(1)Fe(OH)3、Al(OH)3 (2)MnSCu2=Mn2CuS (3)Mn22HCO =MnCO3CO2H2O 3 (4)78.6% .(1)CO (2)D 23 解析解析 .(1)根据各物质完全沉淀时的 pH 可知， 当 pH5.4 时产生的沉淀有 Fe(OH)3和 Al(OH)3。 (2)根据流程，过程后 Mn 元素进入滤液，所以过程主要是除去滤液 A 中的 Cu2，离 子反应方程式为 MnSCu2=Mn2CuS。 (3)根据过程中参与反应的物
7、质可知 J 为 CO2气体，结合前后物质分析可知发生反应的 离子方程式为 Mn22HCO =MnCO3CO2H2O。 3 (4)MnCO3在空气中加热分解为 MnO， 并被部分氧化为 MnO2,460.0 g MnCO3为 4.0 mol， 完全 分解可产生4.0 mol MnO，设其中有x mol被氧化为MnO2，则有87x71(4.0x)332.0，x3。 产品中 MnO2的质量分数为100%78.6%。 87 3 332.0 .(1)酸越弱， 对应酸根离子结合 H能力越强， 由表中数据可知结合 H能力最强的为 CO 。 23 (2)同理， 在阳离子相同的前提下， 盐溶液的 pH 越低，
8、对应酸的酸性越强， D 项符合题意。 3黄铜灰渣(含有 Cu、Zn、CuO、ZnO 及少量的 FeO、Fe2O3)生产硝酸铜溶液的流程如下 ： (1)写出酸浸时 Fe2O3和稀硫酸反应的离子方程式： _。 (2)反应中所加 Zn 不能过量的原因是_。 (3)滤液中含有的金属阳离子主要有_。 (4)写出反应的离子方程式：_。反应应控制 温度不能过高也不能过低的原因是_。 (5)已知 Cu(NO3)26H2O 和 Cu(NO3)23H2O 的溶解度随温度的变化如图所示。则由A点对 应的溶液获取 Cu(NO3)23H2O 的方法是 _。 答案答案 (1)Fe2O36H=2Fe33H2O (2)加入过
9、量的 Zn 会使最终所得的 Cu(NO3)2溶液中含有杂质 (3)Zn2、Fe2 (4)3Cu8H2NO =3Cu22NO4H2O 温度过高硝酸会挥发及分解，温度过低则 3 反应速度较慢 (5)向A点对应的溶液中加入适量硝酸，将溶液蒸发浓缩，冷却到 30 以上，过滤 解析解析 (1)Fe2O3溶于酸生成 Fe3和 H2O。 (2)灰渣中Cu不溶于稀H2SO4， 作为滤渣进入反应， Zn溶解成Zn2， CuO溶解成Cu2， ZnO 溶解成 Zn2，FeO 溶解成 Fe2，Fe2O3溶解成 Fe3，因为滤渣中有 Cu，所以 Fe3与 Cu 反应生 成 Fe2和 Cu2，加入 Zn 粉置换出 Cu，
10、若 Zn 过量，还会置换出 Fe，所以 Zn 过量时，反应 完成后溶液中除了有 Cu(NO3)2外，还有 Fe(NO3)3和 Zn(NO3)2。 (3)加入适量的 Zn 只能置换出 Cu，所以滤液中含有 Zn2和 Fe2。 (4)Cu 被稀 HNO3溶解生成 Cu(NO3)2、NO 和 H2O。 (5)Cu2会水解，故在蒸发 Cu(NO3)2溶液时，要加 HNO3抑制 Cu2水解，再冷却至 30 以 上时析出 Cu(NO3)23H2O，温度再低，则会析出 Cu(NO3)26H2O。 4钨是我国的丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，钨在自然界主 要以钨酸盐的形式存在。 有开采价值
11、的钨矿石之一白钨矿的主要成分是 CaWO4， 含有二氧化硅、 氧化铁等杂质，工业冶炼钨的流程如下： 已知： 钨酸酸性很弱，难溶于水； 离子完全沉淀的 pH：SiO为 8，WO为 5； 2324 碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。 (1)CaWO4与纯碱发生的化学反应方程式是_。 (2)滤渣 B 的主要成分是_(写化学式)。调节 pH 可选用的试剂是 _(填字母序号)。 A氨水 B氢氧化钠溶液 C盐酸 D碳酸钠溶液 (3)母液中加入盐酸的离子方程式为_。 检验沉淀 C 是否洗涤干净的操作是_。 (4)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是 _。 (5)将氢氧化
12、钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙， 已知温度为T时Ksp(CaWO4)110 10， KspCa(OH)24107，当溶液中 WO恰好沉淀完全(离子浓度等于 105 mol/L)时，溶 24 液中_。 cWO2 4 cOH 答案答案 (1)CaWO4Na2CO3Na2WO4CaOCO2= 1000 (2)H2SiO3 C (3)WO2H=H2WO4 取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入 12 滴稀硝酸，再 24 滴加 12 滴 AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则 表明沉淀未洗涤干净 (4)如果用碳作还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金
13、属钨反应形 成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题 (5)5105 解析解析 (1)由于 Na2WO4是易溶性盐、 CaCO3高温下会分解， 所以高温反应生成 Na2WO4、 CaO、 CO2。 (2)Na2CO3能与 SiO2反应生成可溶性的 Na2SiO3， 所以滤渣 A 的主要成分是 Fe2O3， 调节 pH 可将 SiO转化为 H2SiO3(滤渣 B)；因生成的 CaO 与水反应生成 Ca(OH)2，使得溶液呈较强的 23 碱性，所以必须使用酸来调节 pH。 (3)母液中加入盐酸是将 WO转化为 H2WO4沉淀；若沉淀未洗净则洗涤液中含有 Cl，所 24 以取
14、最后一次洗涤液并用硝酸酸化的 AgNO3溶液来检验即可。 (4)过量的碳混在固体中不易除去，且碳与钨反应生成新的杂质碳化钨，而 H2是气体，且生成 物 H2O 可蒸发除去。 (5)Ca(OH)2WOCaWO42OH，该反应的平衡常数K 24 KspCaOH2 KspCaWO4 ， 即， 解得c(OH)0.2 mol/L， 所以510 c2OH cWO2 4 4 107 1 1010 c2OH 105 cWO2 4 cOH 5。 5金属钛的密度小，强度大，外观像钢，性质像铝，被誉为太空金属和未来钢铁。以钛 铁矿(主要成分为 FeTiO3，同时含有少量的 Fe2O3、FeO 等)为原料制 TiO2
15、，再由 TiO2制金属 Ti 的工艺流程如下： (1)在溶液中加入铁屑发生的主要离子方程式为_。 (2)晶体 A 为_，浊液需要冷却的原因为_。 (3)TiOSO4水解方程式为 TiOSO42H2OH2TiO3H2SO4，根据平衡移动原理，可采 用_、_等措施，以利于该反应顺利进行。 (4)TiO2可与焦炭、氯气在 10001100 K 温度下反应，该反应氧化剂与还原剂的物质的 量相等，则反应的化学方程式为_。 答案答案 (1)2Fe3Fe=3Fe2 (2)FeSO47H2O(或 FeSO4) 降低温度可减小 FeSO4的溶解度，便于结晶析出，方便分离 出硫酸氧钛溶液 (3)加水 加碱(加热)
16、 (4)TiO22C2Cl2TiCl42CO= 10001100 K 解析解析 (1)溶液中的 Fe3能与 Fe 反应：2Fe3Fe=3Fe2。 (2)根据质量守恒可知晶体 A 是 FeSO47H2O； 由于 FeSO4是易溶性物质， 所以降温的目的 是使 FeSO4以晶体的形式析出而被除去。 (3)正反应生成了 H2SO4，所以可以采取加入碱消耗 H的方法，水解需要吸热，所以提高 温度也可以使平衡正向移动，由于生成的 H2TiO3是沉淀，所以加水稀释也可以促进水解。 (4)该反应的氧化剂是 Cl2，还原剂是 C，由于氧化剂和还原剂的物质的量相等，所以生 成的氧化产物是 CO，发生的反应为 TiO22C2Cl2TiCl42CO。= 10001100 K