专题十二无机化工流程题

1、专题十二 无机化工流程题专题十二 无机化工流程题工艺流程题常以元素化合物知识作为依托，以反应原理、实验操作与设计（技术）为考查点，意在引导中学化学关注化学的真实性和实用性。1.题型结构：多以流程图的形式出现，从生产原料到产品的整个过程以简单的文字加框架和箭头形式呈现。有些题目会有主产物和副产物。原料或废弃物操作或反应主产物副产物操作或反应副产品目标产物辅助原料辅助原料一般的流程：原料（可能含预处理）-分离提纯-产品（或含有副产品）。如：（1）题中常有物质的加料、产生条件、物质的分离等说明。如：30%盐酸硫铁矿焙烧酸溶过滤氧化¨¨FeCl3·6H2O空气SO2滤渣C

2、l2预处理分离提纯产品（2）有时还伴有一些“环状线”设计，意为“可循环利用”的物质等。总的形式为： 原料无机矿物核心化学反应所需产品原料预处理除杂、净化产品的分离提纯反应条件的控制原料的循环利用排放物的无害化处理“主线主产品，分支副产品，回头为循环。”2. 解题思路（1）辨别出预处理、提纯分离、反应等阶段（2）分析出每步发生的反应及得到的主要产物与副产物（3）通过流程的前后联系，明确整个流程中每步操作的目的（4）答题要有模式和要点，注意提升表达能力3. 注意归纳答题的套路 (1)增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液

3、或固液接触面积。 (2)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。(3)温度不高于××的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成(如浓硝酸)挥发、(如H2O2、NH4HCO3)分解、(如Na2SO3)氧化或促进(如AlCl3)水解等，影响产品的生成。(4)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大的晶体)的方法：蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗)、干燥。(5)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法:蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥

4、。(6)溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器。(7)控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀:调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果(导致某离子沉淀不完全)或过大的后果(导致主要离子开始沉淀)。例如除去含有Cu2+溶液中Fe3+，向溶液中加入CuO调节PH为××的原因？使溶液中Fe3+离子形成Fe(OH)3沉淀除去，而防止Cu2+沉淀。若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值 (8)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液

5、体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。(9)检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。(10) 检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若，则沉淀洗涤干净。(11) 洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。提高可溶性物质的产率(12) 洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作23次。(13)冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。(14)乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质

6、的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。(15)蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。(16)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的气体(如氧气)防止某物质被氧化。【例1】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，回收其中镁的工艺流程如下：沉淀物Fe（OH）3Al(OH)3Mg(OH)2PH3.25.212.4部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH由见上表，请回答下列问题：（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，该工业流程中采

7、用的措施是 ，可采取的措施有 （要求写出两条）。（2）第一次加NaOH溶液调整pH到5.5的目的是 ，滤渣I的主要成分有 。（3）从滤渣中可回收利用的主要物质有 。（4）在实验室中从Mg(OH)2获得无水MgCl2的操作如下：把Mg(OH)2溶解在过量的 （填试剂的名称）中，加热浓缩，冷却结晶， ， （填操作名称）可得到MgCl2·6H2O； （填具体操作），即可得到无水MgCl2。（5）Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备： MgCl2+2NaClO3=Mg(ClO3)2+2NaCl已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如下图所示： 将反应

8、物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2。简述可制备Mg(ClO3)2的原因： 。 按中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是： 。除去产品中该杂质的方法是： 。【练习1】为了回收利用SO2，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO2废气，制备硫酸锰晶体的生产流程，其流程示意图如下：已知：浸出液的pH2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3等其它金属离子。有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe2

9、7.69.7Al33.84.7Fe32.73.7Mn28.39.8请回答下列问题：（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式：_。（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：_。（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至_。（4）滤渣的主要成分的化学式为_。（5）下列各组试剂中，能准确测定尾气中SO2含量的是_。（双选，填字母）A. 品红溶液 B. 酸性KMnO4溶液 C. 碘水、淀粉溶液 D. BaCl2溶液（6）已知废气中SO2浓度为8g/m3，软锰矿浆对SO2的吸收率为80%，则处理100 m3废气，可得到硫酸锰晶体（MnSO4H2O）质量为_g。（可能用到的相对原子质量：

10、H1、O16、S32、Mn55）【练习2】难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因： 。(3)“除杂”环节中，先加入 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入 溶液调滤液PH至中性。 (4)不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高， (5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：:已知

11、298K时， Ksp(CaCO3)=2.80×10-9， Ksp(CaSO4)=4.90×10-5，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。【练习3】硫酸铅广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产硫酸铅的流程如下：浸出铅浮渣15%硝酸浸出渣母液浸出液复分解滤渣40%硫酸洗涤PbSO4已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25时，Ksp(CaSO4)4.9×105，Ksp(PbSO4)1.6×108。（1）已知步骤有NO产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+。分别写出Pb

12、O、Pb参加反应的化学方程式_、_。（2）步骤需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是_。（3）母液可循环利用于步骤，其溶质主要是_（填一种物质化学式），若母液中残留的SO42过多，循环利用时可能出现的问题是_ _。（4）产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤，目的是除去_ _。（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb，充电时阴极的电极反应式为_ _。【练习4】绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：查询资料，得有关物质的数据如下表： 2

13、5时pH值25时pH值饱和H2S溶液3.9FeS开始沉淀3.0SnS沉淀完全1.6FeS沉淀完全5.5（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+，最好选用的试剂为 。AKSCN溶液 BNaOH溶液 CKMnO4溶液 D苯酚溶液（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是 ；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是 。（3）操作IV的顺序依次为 、冷却结晶、 。（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：除去晶体表面附着的硫酸等杂质； 。（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：a.称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用硫酸

14、酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为 （填仪器名称）。判断此滴定实验达到终点的方法是 。计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 。（结果保留3位有效数字）（FeSO4·7H2O的式量为278）若用上述方法测定的样品中FeSO47H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有 ； 。【练习5】NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得。操

15、作步骤如下：(1)加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2+的离子方程式_(2) 加6%的H2O2时，温度不能过高，其目的是： 。(3) 除铁方法：用H2O2充分氧化后，再用NaOH控制pH值24范围内生成氢氧化铁沉淀。在上述方法中，氧化剂可用NaClO3代替，请写出用氯酸钠氧化Fe2+的离子方程式为：_ (4)上述流程中滤液的主要成分是： 。(5)操作包括以下过程：过滤，用 （填试剂化学式）溶解，蒸发浓缩，冷却结晶，洗涤获得产品。【练习6】锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。I镓（Ga）是火法冶炼锌过程中的副产品，镓与铝同主族且相邻，化学性质与铝相似。氮化镓（GaN）是制造L

16、ED的重要材料，被誉为第三代半导体材料。（1）Ga的原子结构示意图为_。（2）GaN可由Ga和NH3在高温条件下合成，该反应的化学方程式为_。（3）下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是_（填字母序号）。A一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠 B常温下，Ga可与水剧烈反应放出氢气CGa2O3可由Ga(OH)3受热分解得到 D一定条件下，Ga2O3可与NaOH反应生成盐II工业上利用锌焙砂（主要含Zn0、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）湿法制取金属锌的流程如图所示，回答下列问题：已知：Fe的活泼性强于Ni（4）ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3，写

17、出ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式_。（5）净化I操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化；第二步是控制溶液pH，只使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_。（6）净化II中加入Zn的目的是_。（7）常温下，净化I中，如果要使c(Fe3+) < 10-5 mol/L，则应控制溶液pH的范围为_。已知：KspFe(OH)3 = 8.0 × 10-38；lg5 = 0.7【例1】（1）研磨固体废料；增大硫酸浓度、加热升高温度、边加硫酸边搅拌（任意两条即可）（2）使Fe3+、Al3+全部转化为

18、氢氧化物沉淀与Mg2+分离；滤渣主要成分有Fe(OH)3、Al(OH)3（3）从滤液中可回收利用的主要物质有CaSO4、Na2SO4（4）盐酸，过滤，洗涤；在干燥的HCl气流中加热脱水。（5）该反应的生成物为Mg(ClO3)2和NaCl的混合溶液，NaCl的溶解度随温度变化不大，Mg(ClO3)2的溶解度随温度升高而升高。利用两物的溶解度差异，通过加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，将Mg(ClO3)2与NaCl分离，制得Mg(ClO3)2。 因为在相同温度向下NaCl的溶解度最小，所以在冷却结晶过程中，会有少量NaCl随Mg(ClO3)2析出；重结晶。NaOH固体废料（MgCO3、MgS

19、iO3CaMg(CO3)2、Al2O3、Fe2O3）固体： H2SiO3、CaSO4和其他未反应完的固体气体：CO2等H2SO4 溶液：Mg2+、SO42、Ca2+、Al3+、Fe3+、过量的H+等NaOHPH=5.5液溶液：Mg2+、SO42、Ca2+、Na+沉淀： Al(OH)3、Fe(OH)3等PH=5.5液溶液：SO42、Ca2+、Na+等沉淀Mg(OH)2沉淀：MgCL2【练习1】（1）SO2MnO2=MnSO4 （3分）（2）2Fe2MnO24H=2Fe3Mn22H2O （3分，反应物、产物都正确2分，配平1分）（3）4.78.3 （或4.7pH<8.3，或4.78.3之间的

20、任意值也给分）（2分）（4）Fe(OH)3、Al(OH)3、CaSO4（3分，写出一个给1分；多写少写MnO2不加分扣分）（5）BC （共2分，选对1个且正确给1分，只要有1个错零分）（6）1690 （3分）解析：（1）低品位软锰矿浆的主要成分是MnO2，通入SO2浸出液的pH2，其中的金属离子主要是Mn2+，则MnO2与SO2发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4。（2）杂质离子中只有Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2MnO24H=2Fe3Mn22H2O。（3）杂质中含有Fe3+、Al3+阳离子，从图可表以看出，

21、大于4.7可以将Fe3+和Al3+除去，小于8.3是防止Mn2+也沉淀，所以只要调节pH值在4.78.3间即可。（4）Fe3+、Al3+阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，同时生成微溶的硫酸钙，所以滤渣主要有氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙。（5）a二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠和二氧化硫、水又能反应生成亚硫酸氢钠，有两步反应，所以无法准确测定尾气中SO2含量，故a错误。b稀H2SO4酸化的KMnO4溶液和二氧化硫能发生氧化还原反应而使溶液褪色，只发生一步反应，所以能准确测定尾气中SO2含量，故b正确。c碘和二氧化硫能发生氧化还原反应而使溶液褪色，只发生一步反应，所以能准

22、确测定尾气中SO2含量，故c正确。d氨水和二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵和二氧化硫和水又能反应生成亚硫酸氢铵，有两步反应，所以无法准确测定尾气中SO2含量，故d错误。【练习2】（1）Ca(OH)2；Mg(OH)2 （2）氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动，K+变多。（3）K2CO3；H2SO4 （4）在同一时间K+的浸出浓度大；反应的速率加快，平衡时溶浸时间短。（5）K=1.75×104试题分析：（1）“呆矿”，在水中存在沉淀溶解平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O（s）2Ca2+2K+Mg2+4SO42-+2H2O，为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤

23、石制备硫酸钾，氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，同时钙离子增多，析出氢氧化钙沉淀，所以滤渣中主要成分为Ca（OH）2，Mg（OH）2；（2）Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因是氢氧化钙是饱和溶液，加入后氢氧根离子和镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，促进平衡右移钙离子增多，饱和溶液中析出氢氧化钙，增多K+；（3）“除杂”环节主要是除去钙离子，依据除杂原则不能引入新的杂质，根据制取的目的是制备硫酸钾，所以加入的试剂易于除去，不引入新的杂质，因此加入过量K2CO3除钙离子，过滤后加入硫酸至中性，除去碳酸钾；（4）分析不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系，温度越高K+的浸出浓度越大，溶

24、浸时间越短，反应速率越大，达到平衡越快。（5）溶浸过程中会发生：CaSO4（s）+CO32-（aq）CaCO3（s）+SO42-（aq），CaCO3（s）=Ca2+CO32-；CaSO4（s）=Ca2+SO42-；依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式，转化关系中钙离子相同计算，反应的平衡常数K=【练习3】（1）PbO2HNO3=Pb(NO3)2H2O   (2分)   3Pb8HNO3=3Pb(NO3)22NO4H2O   (3分)（2）防止Ag被溶解进入溶液  (或使Ag留在浸出渣中)(2分)（3）HNO3&

25、#160;(2分)  浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率 (2分)（4）CaSO4杂质  (2分) （5）)PbSO42e=PbSO42  (2分) 试题分析：（1）写方程式时注意，Pb的二价稳定，Pb与HNO3发生氧化还原反应生成NO。（2）Pb过量可将溶解的Ag置换出来，防止Ag+进入溶液。（3）母液循环利用，第一步需要加入HNO3，因此母液中溶质主要是HNO3。根据题意PbSO4难溶于水，若硫酸根过多，则会使部分Pb生成PbSO4随浸出渣排出，产率降低。（4）产品中含有的主要杂质是CaSO

26、4，根据沉淀转化原理，加入Pb(NO3)2溶液可使CaSO4转化为Ca（NO3）2，除去杂质。（5）根据铅蓄电池原理，负极的Pb充电时接电源负极，成为电解池的阴极，因此阴极的反应式为PbSO42ePbSO42。【练习4】（1）AD （2）除去溶液中的Sn2+离子，并防止Fe2被氧化；防止Fe2+离子生成沉淀（3）蒸发浓缩；过滤洗涤 （4）降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗（5）5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O；滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色；0.975样品中存在少量的杂质（如H2O、H2SO4等）；样品部分被氧化。试题解释：

27、（1）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是利用三价铁离子检验方法分析，三价铁离子遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，证明铁离子的存在，故答案为：取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明不含有Fe3+；（2）已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液PH=2时，Sn2+完全沉淀，亚铁离子不沉淀，通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化，故答案为：使Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不沉淀；防止Fe2+的氧化

28、；（3）溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，结晶析出，过滤洗涤等，所以操作IV的顺序依次为：蒸发、结晶、过滤、洗涤，故答案为：蒸发、过滤洗涤；（4）冰水温度低，物质溶解度减小，可以洗去沉淀表面的杂质离子，避免绿矾溶解带来的损失，故答案为：降低洗涤过程中FeSO47H2O的损耗；（5）a称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL；依据反应方程式减小计算：  5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O

29、  5      1  n（Fe2+）  0.01000mol/L×0.0200L计算得到；n（Fe2+）=0.001mol；则250mL溶液中含Fe2+=0.001mol×250/250.01mol；FeSO47H2O物质的量为0.01mol，质量=0.01mol×278g/mol=2.78g；质量分数=2.78/2.85×100%=97.54%用上述方法测定的样品中FeSO47H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因是洗涤不彻底，亚铁离子被空气中的氧气部分氧化【练习5】（1）S2+Cu2+= CuS(3分)