2019高考化学大二轮复习 专题四 化学实验 第17讲 化学工艺流程练习

1、第17讲化学工艺流程1(2018三轮冲刺考前特训)高纯氧化铁是现代电子工业的重要材料。以下是用硫酸厂产生的烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：(1)酸浸时，常需将烧渣粉碎、并加入过量H2SO4，其目的是_提高铁元素的浸出率，同时抑制铁离子的水解_；滤渣的主要成分为_SiO2_(填化学式)。24(2)加入FeS2时，发生反应的离子方程式为FeS214Fe38H2O=15Fe2SO216H。(3)加入NH4HCO3目的是_中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe2全部转化为FeCO3_。“沉淀”时，pH不宜过高，否则制备的FeCO3中可能混

2、有的杂质是_Fe(OH)2_。检验FeCO3是否洗涤干净的方法是_取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净_。高温(4)煅烧时，发生反应的化学方程式为4FeCO3O2=2Fe2O34CO2。24解析(1)酸浸时，常需将烧渣粉碎、增大烧渣与酸的接触面积，并加入过量H2SO4，除了使烧渣中的部分氧化物溶解外，还能抑制铁离子的水解。酸性氧化物SiO2不与酸反应。(2)加入FeS2时，把铁离子还原为Fe2：FeS214Fe38H2O=15Fe2SO216H。(3)加入NH4HCO3目的是中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe2全部转化为FeCO3；亚铁离子的水

3、解能力较强，易发生水解，“沉淀”时，pH不宜过高，否则制备的FeCO3中可能混有的杂质是Fe(OH)2；检验FeCO3固体中附着有硫酸根离子，可以用盐酸和氯化钡溶液进行检验，取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净。(4)在空气中煅烧FeCO3，二价铁被氧化为三价铁，进一步得到Fe2O3。4FeCO3O2=2FeO34CO2。2(2018潍坊二模)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，目的是提高浸取率和_抑制Al3水解(或为后续反应提供H)_；滤渣

4、的主要成分是_SiO2_。3(2)“氧化”过程中，加入H2O2发生反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe12H2O。4(3)“提纯”过程中，当加入NaOH溶液达到沉淀量最大时，溶液中c(SO2)c(Na)_12_。(4)已知Ksp11039。“提纯”过程中，当c(Fe3)_11011_molL1。(5)“沉淀”过程中，通入过量CO2时发生反应的化学方程式为NaAlO2CO232H2O=Al(OH)NaHCO3。3解析(1)根据含有成分，加入硫酸发生的反应是Al2O36H=2Al3H2O，FeO2H23=FeH2O，Fe2O36H=2Fe3H2O，加入硫酸的目的可以提高浸取率和抑制Al3

5、的水解，SiO2是不溶于水，不溶于酸，因此滤渣是SiO2。(2)过氧化氢具有强氧化性，能把Fe2氧化成Fe3，离子反应方程式为H2O22Fe22H3=2Fe2H2O。3(3)加入NaOH溶液，达到沉淀量最大，发生Al33OH=Al(OH)，Fe33OH34=Fe(OH)，此时溶液中溶质为Na2SO4，即c(SO2)c(Na2)12。3(4)根据Kspc(Fe3)c3(OH)，因为c(Fe3)1011molL1。(5)利用碳酸的酸性强于偏铝酸，因此有：NaAlO2CO22H2O=Al(OH)NaHCO3。3(2018衡水二诊)氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶

6、于水、不溶于乙醇及稀硫酸。下图是工业上用印刷电路的蚀刻液的废液(含Fe3、Cu2、Fe2、Cl)生产CuCl的流程：按要求回答下列问题：(1)废液的主要含有的金属阳离子是_Fe2_(填化学符号，下同)；废渣的成分是_Fe、Cu_，Y为_HCl_。3(2)废液与Z反应的离子方程式为：2Fe2Cl2=2Fe2Cl或2Fe22H3H2O2=2Fe2H2O。(3)写出废渣生成二氧化硫的化学方程式Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O。(4)为得到纯净的CuCl晶体，可用下列_b_(填序号)进行洗涤。a纯净水c稀硫酸b乙醇d氯化铜溶液(5)生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是_防止生成氢氧

7、化铜沉淀或防止CuCl水2解_。4(6)写出产生CuCl的离子方程式SO22Cu22Cl2H2O=2CuClSO24H。(7)氯化亚铜的定量分析：称取样品0.25g加入10mL过量的FeCl3溶液250mL锥形瓶中，不断摇动；待样品溶解后，加水50mL和2滴指示剂；立即用0.10molL1硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点；重复三次，消耗硫酸铈溶液平均体积为25.00mL。23已知：CuCl的分子式量为99；CuClFeCl3=CuClFeCl2；Fe2Ce4=FeCe3。则CuCl的纯度为_99%_。解析向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3、Cu2、Fe2、Cl)加入过量的铁粉，三价铁离子与

8、铁粉反应转化为二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜，然后过滤，滤渣为过量的铁和生成的铜，依据铜与铁的活泼性，将滤渣溶于盐酸，铜与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为铜，废液中加入Z为氯水或双氧水，氧化亚铁离子为铁离子，得到蚀刻液，然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，铜与氯气反应生成氯化铜，硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜。(1)印刷电路的废液(含Fe3、Cu2、Fe2、Cl)加入铁，三价铁离子能够与铁反应生成二价铁离子，铜离子能够与铁反应生成铜，过滤后滤渣中含有铜和铁，加入盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁，铜与盐酸不反应，将铜分离出来。3(2)根据以上分析可知废液与Z反应的离子方程式为2Fe2C

9、l2=2Fe2Cl或2Fe232HH2O2=2Fe2H2O。(3)废渣生成二氧化硫的反应是铜和浓硫酸在加热条件下反应生成，应的化学方程式为Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O。(4)为减少CuCl的损失，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤，答案选b。(5)生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止生成氢氧化铜沉淀或防止CuCl水解。4(6)依据图示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl，产生CuCl的化学方程式依据得失电子守恒得到：CuCl2CuSO4SO22H2O=2CuCl2H2SO4，反应的离子方程式为：SO22Cu22Cl2H2O=

10、2CuClSO24H。(7)滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是25.00mL，结合方程式可知：CuCl2FeCl3=CuClFeCl2，CuCl的纯度为(25.00103L0.1mol/L99g/mol)/0.25g100%99%。4(2018河南洛阳是五月模拟)钼酸钠(Na2MoO4)具有广泛的用途。可做新型水处理剂、优良的金属缓蚀剂及可用于局部过热的循环水系统；Al(OH)3工业和医药上都具有重要用途，现从某废钼催化剂(主要成分MoO3、Al2O3、Fe2O3等)中回收Na2MoO4和Al(OH)3，其工艺如图：3回答下列问题：(1)已知MoO3、Al2O3与SiO2相似，均

11、能在高温下跟Na2CO3发生类似反应，试写出MoO3与高温Na2CO3反应的化学方程式：MoO3Na2CO3=Na2MoO4CO2。(2)第步操作所得的滤液中，溶质有Na2MoO4、_NaAlO2_和过量的Na2CO3；检验第步操作所得滤渣中含有三价铁的方法是_取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含3价铁_。(3)第步操作H2SO4需要适量，通常是通过_测溶液的pH值_来调控H2SO4的用量；与Na2SO4相比，Na2MoO4的溶解度受温度的影响变化_较小_(填“较大”或“较小”)。(4)利用铝热反应可回收金属钼。将所得钼酸钠溶液用酸处理得到沉淀，再加热可得MoO3

12、。高温写出MoO3发生铝热反应的化学方程式：4Al2MoO3=2Mo2Al2O3。(5)取废钼催化剂5.00g，加入5.30gNa2CO3(足量)，经上述实验操作后，最终得到2.34gAl(OH)3和6.39gNa2SO4晶体，则废钼催化剂中Al2O3、MoO3的物质的量的比值为_31_。解析(1)MoO3、Al2O3与Na2CO3的反应和SiO2与Na2CO3的反应相似，加入碳酸钠焙烧时高温、可生成Na2MoO4和NaAlO2，MoO3与Na2CO3反应的化学方程式为MoO3Na2CO3=Na2MoO4CO2。(2)高温条件下，氧化铝和碳酸钠反应生成NaAlO2，滤液中含有焙烧后生成Na2M

13、oO4NaAlO2以及过量的Na2CO3，检验第步操作所得滤渣中含有三价铁，取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含三价铁。(3)第步操作H2SO4需要适量，避免氢氧化铝溶解，通常是通过测溶液的pH来调控H2SO4的用量，转化关系中蒸发结晶溶液得到硫酸钠晶体和Na2MoO4溶液，与Na2SO4相比，Na2MoO4的溶解度受温度的影响变化较小，硫酸钠溶解度收温度影响大，先析出晶体。(4)MoO3发生铝热反应，高温下和铝反应生成钼和氧化铝，反应的化学方程式为：4Al高温2MoO3=2Mo2Al2O3。(5)加入稀硫酸后，滤渣为Al(OH)3，滤液中含有Na2SO4和Na2

14、MoO4，已知：n(Na2CO3)5.30g6.39g106g/mol0.05mol，n(Na2SO4)142g/mol0.045mol，则由Na守恒可知n(Na2MoO4)2.34g0.005mol,2.34gAl(OH)3的物质的量为78g/mol0.03mol，根据Al元素守恒，Al2O3的物质的量为0.015mol，因此，Al2O3、MoO3的物质的量之比为0.015mol0.005mol31。5以含有Al2O3、Fe2O3等杂质的铬铁矿为主要原料生产重铬酸钠晶体(Na2Cr2O72H2O)的主要工艺流程如下：4己知：铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成Na2CrO4和一种红棕色固体，同时释放

15、出CO2气体，煅烧且Al2O3Na2CO3=2NaAlO2CO2。请回答：(1)在铬铁矿Fe(CrO2)2中，Cr的化合价为_3_。(2)滤渣2的成分为_Al(OH)3_。4(3)将滤渣1放入稀硫酸溶解后得溶液W，检验该溶液中金属离子的方法是_取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，证明有Fe3(其他合理答案也可)_。(4)根据有关国家标准，含CrO2的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0107mol/L4以下才能排放。含CrO2的废水处理通常有以下两种方法。沉淀法：加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2的浓度应不小于

16、_2.4104_mol/L，后续废水处理方能达到国家排放标准。绿矾石灰水4H4还原法：CrO2Cr3Cr(OH)3。写出酸性条件下CrO2与绿巩在溶液中反应的43离子方程式：CrO23Fe28H=Cr3Fe34H2O。4(5)某高效净水剂是由K2FeO4得到的，工业上以溶液W、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K2FeO4，该反应的离子方程式是2Fe33ClO10OH=2FeO3Cl5H2O。解析(1)在铬铁矿Fe(CrO2)2中，Fe的化合价为2，所以Cr的化合价为3。(2)含杂质的铬铁矿经煅烧、溶于水后，只有氧化铁不溶于水，作为滤渣除去，所以滤渣1的成分是Fe2O3，此时溶液为Na2CrO4和N

17、aAlO2的混合液，通入CO2气体会和NaAlO2反应产生Al(OH)3，所以滤渣2的成分是Al(OH)3。(3)将滤渣放入稀硫酸溶解后得溶液W为Fe2(SO4)3，检验Fe3的方法是取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，证明有Fe3。4(4)Ksp(BaCrO4)1.21010，c(CrO2)5.0107mol/L，所以c(Ba2)1.21010/5.01072.4104mol/L。44酸性条件下CrO2与绿矾FeSO47H2O反应，CrO2作氧化剂，绿矾作还原剂，其离子方43程式为CrO23Fe28H=Cr3Fe34H2O。(5)W为Fe2(SO4)3，以溶液Fe2(SO4)

18、3、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K2FeO4，该反应的4离子方程式是2Fe33ClO10OH=2FeO3Cl5H2O。6(2018四川重庆二模)从某废液(含有Fe2、Cu2、Cl)中回收铜并制得纯净的FeCl35溶液。现以制得纯净的FeCl3溶液为原料制取优良的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)，其流程如下：3已知：高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体，可溶于水。在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定。高铁酸钾具有强氧化性。高铁酸钾(K2FeO4)与水作用产生Fe(OH)3。(1)检验废液中含有Fe2选用的试剂是_KMnO4_(填化学式)；从废液中制得纯净的FeCl3溶液加入的试剂除铁粉外

19、，还需要一种试剂是_Cl2_(填化学式)，加入时发生反应的离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe2Cl。(2)高铁酸钾(K2FeO4)在处理水过程中的作用是_强氧化性_和_杀菌消毒_。4(3)“氧化”过程反应的离子方程式为2Fe310OH3ClO=2FeO3Cl5H2O。(4)过滤时需用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和_漏斗_，上述工艺得到的高锰酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用_稀KOH溶液_溶解，然后_加入饱和KOH溶液，冷却结晶_。(5)用回收的铜为原料可制得粗制CuSO45H2O晶体(含有少量的FeSO47H2O)，除去CuSO45H2O晶体中杂质的方法是：向溶液中加入H2O2