2020年高考化学一轮复习专题3.4第三章化工流程(一)练习(含解析)

1、第四讲化工流程 (一)1 .以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO 7H2O的过程如图所示:Ca(QO)八岫*硼镁泥-W it滤除杀.豆阑 浓缩过滤|II I滤渣1滤渣2滤渣3叫SO, *了力(-浓缩结晶硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeQ FezQCaOAl 2QB2Q30% 40%20%- 25%5%- 15%2% 3%1%- 2%1% 2%回答下列问题：(1) “酸解”时应该加入的酸是 , “滤渣1”中主要含有 (写化学式)。(2) “除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是 、。(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是 。(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是 。【答案】(1

2、)H2SO SiO2 (2)将Fe2+氧化为Fe3+调节溶液pH,使Fe、Al以氢氧化物的形式沉淀除 去(3)取滤液将其酸化后滴加KSCN容液，若溶液未变红，则说明除杂完全(4)防止MgSO-7H20结晶析出【解析】(1)流程制备的是 MgSO-7HaO,为了不引入杂质，因此所用的酸是硫酸，化学式为H2S0;根据硼镁泥的成分，SiO2不与硫酸反应，因此滤渣1为SiO2； (2)硼镁泥中含有FeO,与硫酸反应后生成FeSQ,次氯酸钙具有强氧化性，能把Fe2+氧化成Fe3+,氧化镁的作用是调节pH,使Al3+和Fe3+以氢氧化物形式沉淀出来，除去 Fe3+和Al; (3)除杂是除去的Fe和AI3+

3、,因此验证Fe3卡就行，方法是取滤液将其酸 化后,加KSCNB液，若溶液未变红，则说明除杂完全；(4)防止MgSO-7H2O结晶析出。2. “分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO 4 - nH2O),其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故此得名。利用铝灰(主要成分为Al、AI2Q、AlN、FeO等)制备“分子筛”的一种工艺如下：(1)分子筛的孔道直径为 4A称为4A型分子筛；当Na+被Ca2+取代时就制得5A型分子筛，当Na卡被K取代时就制得 3A型分子筛。要高效分离正丁烷(分子直径为4.65A)和异丁烷(分子直径为5.6A)应该选用 型的分

4、子筛。(2)铝灰在90 c时水解的化学方程式为 ； “水解”采用 90 c而不在 室温下进行的原因是。(3) “酸溶”时，为降低生产成本，应选择的酸为 ,理由是 。(4) “氧化”时，发生的主要反应的离子方程式为 。(5)该工艺中滤渣的成分是。(6) “胶体”调节pH后过滤所得“晶体”需洗涤，如何证明该晶体已经洗涤干净？【答案】(1)5A(2)AlN + 3H2O9(=Al(OH) 3+NH T加快AlN水解反应速率；降低 NH在水中的溶解度，促使 NH逸出(3)盐酸电解时生成的氢气和氯气可以制备盐酸(4)2Fe 2+ +2HI+ + ClO =2F/+ + Cl + H2OFe(OH) 3(

5、6)取最后一次洗涤液少许，加入浓氢氧化钠溶液并微热，若不能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的 气体，则洗涤干净，否则未洗涤干净(或取最后一次洗涤液少许，加稀硝酸酸化，再加硝酸银溶液，若不能产生白色沉淀，则洗涤干净，否则未洗涤干净 )【解析】(1)分离正丁烷和异丁烷，选用分子筛的型号应在4.65A5.6A之间，故应选择5A型分子筛。(2)铝灰中的 AlN发生水解反应生成氢氧化铝和氨气，反应的化学方程式为AlN+3H2O=Al(OH)+NHT ,加热可以促进氮化铝水解生成氨气，降低NH在水中的溶解度，促使 NH逸出。(3)浓缩海水除杂后电解时有氢气和氯气产生，氢气和氯气反应可以制备盐酸，用于酸溶，从而

6、降低生产成本。(4)酸溶后的溶液中含有Fe, 漂白液中的CIO可将Fe氧化成FeK (5)加入NaOH A13+转化成AlO2, Fe3+转化成Fe(OH)3,则 该工艺中滤渣的成分为Fe(OH)3。(6) “胶体”调节pH后过滤所得“晶体”需洗涤，通过检验晶体表面是否有俊根离子或氯离子可判断是否洗涤干净。(7) 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。酸，酸浸槽 粉脂阻一废铁屑JJl 固体匿-U 攫消液压蒸发-PFS固体产品(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)。

7、(2)若废铁屑中含有较多铁锈(FezQ xH2O),则酸浸时反应的化学方程式有(3)如果反应釜中用 H2Q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Fe的浓度为1mol - L 1,当Fe开始沉淀时，溶液的 pH约为。已知Fe(OH)3的Kp= 1.0 X 10 -39。【答案】(1)H2SO +3加热、搅拌、多次浸取等(2)Fe 2Q - XH2O+ 3HSQ=Fe(SO4)3 + (3 + x)

8、H2。、Fe + HbSO=FeSO + H2 T (3)2Fe 2 + + H2O2+ 2H+ =2Fei+2H2O H2Q与Fe*的反应为放热反应，加入的HO过多，且生成的 Fe能作H2Q分解的催化剂，HbQ发生分解反应，生成了 Q (4)影响Fe3+与OH的结合(合理答案均可)1【解析】(1)絮凝剂是硫酸盐，制备时不能引入杂质，要用硫酸酸浸；根据Fe2(OH)x(SO4)3x/2y中各元素正负化合价的代数和为0,得铁的化合价为+ 3。(2)Fe 203 xHbO和Fe均与硫酸反应。(4)Fe3 + +3H2。Fe(OH)3+3J,酸性过强，Fe水解平衡逆向移动，不利于Fe(0H)3的生成

9、；若溶液中Fe的浓度为 1 mol L 1,当Fe开始沉淀时，KspFe(OH)3 =1.0 X 1039=c(Fe3+)-c3(OH ),则 1.0 X 1039= 1 mol L1Xc3(0H ),解得 c(OH ) = 10 13 mol L 1,则 c(H + ) =0.1 mol - L 1,所以 pH= 1。(8) 酸馍(CH 3C00)Ni是一种重要的化工原料。一种以含馍废料(含NiS、Al 2Q、FeQ CaO SO)为原料，制取醋酸馍的工艺流程图如下:度弭及出*相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表:金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH物质20 C时溶解性(H2O

10、)Fe3十1.13.2CaSO微溶Fe2+5.88.8NiF2可溶Al3+3.05.0CaF难溶Ni2十6.79.5NiCO3Kp = 9.60 X10 6(1)调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是 。(2)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是 、。(3)写出氧化步骤中加入 HbQ发生反应的离子方程式： 。(4)酸浸过程中，1 mol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式:(5)沉馍过程中，若 c(Ni 2+) =2.0 mol欲使100 mL该滤液中的 Ni2+沉淀完全c(Ni 2+)w 10一5mol LI ,则需要加入N32CO固体的质量最少为 g 0

11、 (保留小数点后1位有效数字)(6)保持其他条件不变，在不同温度下对含馍废料进行酸浸，馍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳 温度与时间分别为 、 min 。时由i【答案】(1)5.0 pHK 6.7 (2)SiO 2、CaSO CaF2(3)2Fe 2+ + HO+ 2H+ =2F3+ + 2HaO(4)NiS + HaSO+2HN=NiSO+ SOT+2NOT + 2屋O (5)31.4(6)70120【解析】(1)(3)制取醋酸馍的工艺流程可解读为将含馍废料粉碎后加入H2SQ和少量HNO进行酸浸，过滤后得到主要含 Ni2+、Al “氧化” 一步中，发生反应的离子方程式为 。溶液pH控制在。

12、HNO也能氧化 Ag,从反应产物的角度分析，以HNO弋替NaClO的缺点是。(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤n”的滤渣进行洗涤，并 。(4)若省略“过滤I”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO 与 NH H 2O 反应外(该条件下 NaClO 与 NHkfUO 不反应)，还因为(3)步骤D的操作名称为。(4)由粗ZnO制取单质锌的另一种方法是将粗ZnO(含FeQ CuO溶于NaOH溶液，ZnO全部转化为N&Zn(OH) 4溶液，该反应的化学方程式为 ;然后将FeQ CuO过滤除去；再用 惰性电极电解该滤液，阳极上逸出无色无味气体，阴极上析出锌，则

13、阴极电极反应式为+、Fe3+(还可能含少量Fe2+、Cs2+)的溶液和主要含 Si。、CaSO的滤渣，弃去滤 渣，向滤液中加入 H2Q将可能含有的Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液pH为5.0WpH 3.2是使Fe3+完全转化为 Fe(OH)3沉淀而被除 去，pHv 6.4的目的是使Zn不被除去。(4)由流程图可知加入 H2SO弓I入S(t、加入KMn/|入K+,而形成 ZnSQ-7H2O的母液中一定存在 ZnSO,所以“母液”中含有的盐类物质有K2SO和ZnSO。6 .某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。口溶液(过呈)10%氨水

14、%4睚蠹片+嗝r应源溶嗣-，冠滤耳f一Ag NhOH常液周口H后液意清已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO=2NaC + NaClQAgCl 可溶于氨水： AgCl + 2NH H2OAg(NH3) J + CI +2H2O常温时 N2H HzO(水合队)在碱性条件下能还原Ag(NH) 2 : 4Ag(NHs) 2 + N2H H 2O=4AgJ + N4 +4NH4 + 4NHT + HbO(1) “氧化”阶段需在 80 c条件下进行，适宜的加热方式为 。(5)请设计从“过滤H”后的滤液中获取单质有：2 mol - L -水合肿溶液，1 mol L 1H2SC4)。

15、Ag的实验方案： (实验中须使用的试剂(2)NaClO 溶液与 Ag反应的产物为 AgCl、 NaOH和 Q,该反应的化学方程式为【答案】(1)水浴加热(2)4Ag + 4NaClO+ 2屋O=4AgC + 4NaOHF Q T 会释放出氮氧化物(或NO NO),造成环境污染 (3)将洗涤后的滤液合并入过滤n的滤液中(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl ,不利于AgCl与氨水反应(5)向滤液中滴加2 mol L t水合肿溶液，搅拌使其充分反应，同时用 1 mol L-HtSO溶液吸收反应中 放出的NH,待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥【解析】(1)

16、加热温度在低于 100 c时，可采用水浴加热的方式。(2)在溶液中，NaClO氧化Ag生成AgCl、NaO悌口 Q,根据得失电子守恒及原子守恒配平反应的化学方程式。HNO氧化Ag时会产生氮氧化物，污染环境。(3)为提高Ag的回收率，需要将洗涤后的滤液也一起合并到过滤H的滤液中。 (4)未过滤掉的溶 液会稀释加入的氨水，增加氨水的用量；由已知信息知冷却后的溶液中因NaClO的分解，会含有一定浓度的Cl ,不利于AgCl和氨水反应的正向进行。(5)由已知信息知，水合队可以和银氨溶液发生反应生成 Ag和NH。生成的NH用1 mol L tSO溶液吸收，当溶液中不再产生气泡时，说明反应已进行完全，静

17、置，过滤出生成的 Ag,洗涤、干燥，得 Ago7 .工业上利用粗 ZnO(含FeQ CuO涮取金属锌的流程如下(部分步骤省略)：H囱门不方斗际斗啊-牺亘FrftHOHi已知：几种离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：待沉淀的离子L 2 +FeL 3 +Fe2+ZnCu2+开始沉淀时pH6.31.56.25.2沉淀完全时pH9.73.28.06.4请回答下列问题：(1)酸浸粗氧化锌的过程中，为了加快酸浸速率，可采取的措施有 (写出一点即可)。(2)步骤A的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,并全部形成 Fe(OH)3沉淀，为了暂不形成 Cu(OH、Zn(OH)2, 该步骤需控制溶液pH的范围是,该步骤

18、中加入HbQ发生反应的离子方程式为【答案】(1)将粗氧化锌粉碎成细颗粒、适当增加硫酸的浓度、适当升高温度(任写一点)(2)3.2 pHK 5.22Fe2+HQ+2H+=2Fe+2HzO (3)过滤 (4)ZnO + 2NaOHF HbO=N4Zn(OH) 4 Zn(OH) 42 + 2e =Zn+ 4OH【解析】(1)增大反应物的接触面积、增大浓度、升高温度，都能加快反应速率，故可采取的措施有：将粗氧化锌粉碎成细颗粒、适当增加硫酸的浓度、适当升高温度。(2)根据已知条件中几种物质沉淀的pH以及该步骤的目的，该步骤需控制溶液pH的范围是3.2pH 5.2 ;由于形成Fe(OH)2沉淀的pH范围与形成Zn(OH)2沉淀的pH范围重叠，所以 HQ的作用是将F