2018年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

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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)。

(2)加入FeS2时，发生反应②的离子方程式为 FeS2＋14Fe＋8H2O===15Fe＋2SO4＋16H

＋

3＋

2＋

2－

。

(3)加入NH4HCO3目的是_中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe全部转化为FeCO3__。

2＋

“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④的化学方程式为 4FeCO3＋O2=====2Fe2O3＋4CO2 。

[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Fe：FeS2＋14Fe＋8H2O===15Fe＋2SO4＋16H。 (3)加入NH4HCO3目的是中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe全部转化为FeCO3；亚铁离子的水解能力较强，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。4FeCO3＋O2===2Fe2O3

＋4CO2。

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：

2＋

2＋

3＋

2＋

2－

＋

1

(1)“酸浸”时需加入过量的稀硫酸，目的是提高浸取率和_抑制Al水解(或为后续反应提供H)__；滤渣的主要成分是_SiO2__。

(2)“氧化”过程中，加入H2O2发生反应的离子方程式为 2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O 。

(3)“提纯”过程中，当加入NaOH溶液达到沉淀量最大时，溶液中c(SO4)∶c(Na)＝_1∶2__。

(4)已知Ksp＝1×10

－

－39

2－

＋

2＋

＋

3＋

＋

3＋

。“提纯”过程中，当c(Fe)<10 mol·L

3＋－6－1

时，溶液中c(OH

)>_1×10

－11

__mol ·L。

－1

(5)“沉淀”过程中，通入过量CO2时发生反应的化学方程式为 NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 。

[解析] (1)根据含有成分，加入硫酸发生的反应是Al2O3＋6H===2Al＋3H2O，FeO＋2H

＋

＋

3＋

===Fe＋H2O，Fe2O3＋6H===2Fe＋3H2O，加入硫酸的目的可以提高浸取率和抑制Al的水

2＋＋3＋3＋

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Fe氧化成Fe，离子反应方程式为H2O2＋2Fe＋2H===2Fe＋2H2O。

(3)加入NaOH溶液，达到沉淀量最大，发生Al＋3OH===Al(OH)3↓，Fe＋3OH===Fe(OH)3↓，此时溶液中溶质为Na2SO4，即c(SO4)∶c(Na)＝1∶2。

(4)根据Ksp＝c(Fe)×c(OH)，因为c(Fe)<10 mol·L，c(OH)>10

3＋

3

－

3＋

－6

－1

－

－11

2－

2＋

3＋

－

3＋

－

3＋

2＋

3＋

2＋

＋

mol·L。

－1

(5)利用碳酸的酸性强于偏铝酸，因此有：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋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Fe、Cu、Fe、Cl)生产CuCl的流程：

2＋

－

3＋

2＋

按要求回答下列问题：

(1)废液①的主要含有的金属阳离子是_Fe__(填化学符号，下同)；废渣①的成分是_Fe、Cu__，Y为_HCl__。

(2)废液①与Z反应的离子方程式为： 2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl或2Fe＋2H＋H2O2===2Fe＋2H2O 。

△

(3)写出废渣②生成二氧化硫的化学方程式 Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋ SO2↑＋2H2O 。

(4)为得到纯净的CuCl晶体，可用下列_b__(填序号)进行洗涤。

3＋

2＋

3＋

－

2＋

＋

2＋

2

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_防止生成氢氧化铜沉淀或防止CuCl水解__。

(6)写出产生CuCl的离子方程式 SO2＋2Cu＋2Cl＋2H2O===2CuCl↓＋SO4＋4H 。 (7)氯化亚铜的定量分析：

①称取样品0.25 g加入10 mL过量的FeCl3溶液250 mL锥形瓶中，不断摇动； ②待样品溶解后，加水50 mL和2滴指示剂；

③立即用0.10 mol·L硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点； ④重复三次，消耗硫酸铈溶液平均体积为25.00 mL。

已知：CuCl的分子式量为99；CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2；Fe＋Ce===Fe＋Ce。则CuCl的纯度为_99%__。

[解析] 向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe、Cu、Fe、Cl)加入过量的铁粉，三价铁离子与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①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Fe、Cu、Fe、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。

(2)根据以上分析可知废液①与Z反应的离子方程式为2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl或2Fe

＋

2＋

3＋

－

2

3＋

2＋

2＋

－

3＋

2＋

2＋

－2＋

4＋

3＋

3＋

－1

2＋

－

2－

＋

＋2H＋H2O2===2Fe＋2H2O。

(3)废渣②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，反应的化学方程式

＋3＋

△

为Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O。

(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。

(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：CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4，反应的离子方程式为：SO2＋2Cu＋2Cl＋2H2O===2CuCl↓＋SO4＋4H。

(7)滴定0.25 g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是25.00 mL，结合方程式可知：CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2，CuCl的纯度为(25.00×10g×100%＝99%。

3

－3

2＋

－

2－

＋

L×0.1 mol/L×99 g/mol)/0.25

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：

回答下列问题：

(1)已知MoO3、Al2O3与SiO2相似，均能在高温下跟Na2CO3发生类似反应，试写出MoO3与高温

Na2CO3反应的化学方程式： MoO3＋Na2CO3=====Na2MoO4＋CO2↑ 。

(2)第②步操作所得的滤液中，溶质有Na2MoO4、_NaAlO2__和过量的Na2CO3；检验第②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③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。高温

写出MoO3发生铝热反应的化学方程式： 4Al＋2MoO3=====2Mo＋2Al2O3 。

(5)取废钼催化剂5.00 g，加入5.30 g Na2CO3(足量)，经上述实验操作后，最终得到2.34 g Al(OH)3和6.39 g Na2SO4晶体，则废钼催化剂中Al2O3、MoO3的物质的量的比值为_3∶1__。

[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MoO3＋Na2CO3=====Na2MoO4＋CO2↑。

(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Na2MoO4、NaAlO2

以及过量的Na2CO3，检验第②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③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④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=====2Mo＋2Al2O3。

(5)加入稀硫酸后，滤渣为Al(OH)3，滤液中含有Na2SO4和Na2MoO4，已知：n(Na2CO3)＝5.30 g6.39 g

＝0.05 mol，n(Na2SO4)＝＝0.045 mol，则由Na守恒可知n(Na2MoO4)＝

106 g/mol142 g/mol2.34 g0.005 mol,2.34 g Al(OH)3的物质的量为＝0.03 mol，根据Al元素守恒，Al2O3的

78 g/mol

4