《三维设计》2018年高考化学一轮复习专题训练（一）+无机化学工艺流程

专题训练（一） 无机化学工艺流程

1．某铜矿石的主要成分是Cu2O，还含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如图所示(已知：Cu2O＋2H===Cu＋Cu2＋H2O)。

＋

＋

(1)滤液A中铁元素的存在形式为________________(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为____________________________，检验滤液A中存在该离子的试剂为__________________(填试剂名称)。

(2)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为________________________________，在实验室中完成此实验还需要的试剂是________。

a．KClO3 b．KCl c．Mg d．MnO2

(3)为使固体混合物

D

在空气中灼烧完全分解，应

__________________________________________，直至连续两次测定的实验结果相同(或质量相差小于0.1 g)时为止；灼烧时必须用到的实验仪器是____________。

(4)溶液

G

与固体混合物

B

反应的离子方程式为

__________________________________________________。

(5)将Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中，得到氯化钠、二氧化碳和一种绿色的不溶于水的盐(不含结晶水)，该盐受热分解产生三种氧化物，则该盐的化学式是____________。

解析：(1)根据Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3

＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，且铜矿石的主要成分为

Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知滤液A

中铁元素的存在形式为Fe2＋。检验Fe2＋，可以用铁氰化钾溶液(或氯水和KSCN溶液、双氧水和KSCN溶液)。(2)E为Al，F中含有Fe2O3，Al与Fe2O3发生铝热反应：2Al＋Fe2O3===== Al2O3＋2Fe，该反应可用于焊接钢轨。实验室进行铝热反应，还需要Mg和KClO3。(3)灼烧固体混合物D需要的仪器为坩埚，为使其完全分解，应灼烧至质量不变，因此应灼烧、冷却至室温后称重，重复多次。(4)固体混合物B的主要成分为SiO2和Cu，溶解SiO2可用NaOH溶液。(5)结合题中信息知绿色的不溶于水的盐为Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]。

答案：(1)Fe2 2Fe3＋Cu===2Fe2＋Cu2 铁氰化钾溶液(或氯水和KSCN溶液、双

＋

＋

＋

＋

高温

氧水和KSCN溶液等，合理即可)

(2)2Al＋Fe2O3=====Al2O3＋2Fe ac

(3)灼烧，冷却至室温后称重，重复多次 坩埚 (4)SiO2＋2OH===SiO23＋H2O (5)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]

2．高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2

＋

－

－

高温

、Mn2、Cu2、Ni2、Cd2等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如

＋＋＋＋

下：

已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10回答下列问题：

(1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：__________________________________________________________________________________________________。(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2和Mn2(溶液中Mn元素全部转化为MnO2)，请配平下列除去Fe2的离子方程式：

MnO4＋ Fe2＋ ____________=== MnO2↓＋ Fe(OH)3↓＋ H

(3)加入锌粉的目的是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2)＝5.04 mg·L1、c(Mn2)＝1.65 mg·L1。

①加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3)＝0.56 mg·L1，若溶液pH＝3，则此时Fe3________(填“能”或“不能”)生成沉淀。

②若要除尽1 m3上述浸出液中的Fe2和Mn2，需加入________g KMnO4。 解析：(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。(2)Mn元素由＋7价降低到＋4价，而铁元素由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的H＋，调节溶液0.56×10－3g·L－1

pH，促进溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等生成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝

56 g·mol－1＝1.0×10－5mol·L－1，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－11 mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10

＋

＋

＋

＋

－

＋

－

＋

－

＋

－

＋

＋

＋

＋

－38

。

－38＜K

sp[Fe(OH)3]，故不能生成

Fe(OH)3沉淀。②加入KMnO4将Fe2＋和Mn2＋分别氧化为

Fe3＋和MnO2，而KMnO4被还原为MnO2，根据得失电子守恒可知，加入KMnO4的质量5.04×10－3 g·L－1为

56 g·mol－1

×1 000 L＋

1.65×10－3 g·L－1

55 g·mol－13

×2×1 000 L

×158 g·mol－1＝7.9 g。

答案：(1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌(其他合理答案均可) (2)1 3 7 H2O 1 3 5

(3)调节溶液pH，除去溶液中的Cu2、Ni2、Cd2等 (4)①不能 ②7.9

3．以黄铁矿为原料制硫酸会产生大量的废渣，合理利用废渣可以减少环境污染，变废为宝。工业上利用废渣(含Fe2、Fe3的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，具体生产流程如下：

＋

＋

＋

＋

＋

注：铵黄铁矾的化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。 (1)在废渣溶解操作时，应选用________溶解(填字母)。 A．氨水 C．盐酸

B．氢氧化钠溶液 D．硫酸

(2)物质A是一种氧化剂，工业上最好选用________(供选择使用的有：空气、Cl2、MnO2)，其理由是_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。 氧

化

过

程

中

发

生

反

应

的

离

子

方

程

式

为

________________________________________________________________________。

(3)根据如图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件(从温度、pH和氧化时间三方面说明)是：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe(OH)3、________。铵黄铁矾与氨水反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

解析：(1)该流程的目的是制备高档颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，不能引入杂质离子，不能选用盐酸，而氨水和NaOH溶液能沉淀Fe3＋和Fe2＋，所以也不能选用。(2)空气中的氧气在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，空气易得，成本低，不产生污染，不引入杂质，氧化过程离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。(3)由图知，控制温度在80 ℃、pH为1.5、氧化时间为4 h，Fe2＋的氧化率较高。(4)废渣溶解经氧化后溶液中存在Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋，加氨水后，可能生成Mg(OH)2沉淀、Fe(OH)3沉淀，另外Ca(OH)2和CaSO4的溶解度较小，也可能析出。由流程图可知，铵黄铁矾与氨水反应得到(NH4)2SO4和Fe(OH)3。

答案：(1)D

(2)空气 原料易得，成本低，不产生污染，不引入杂质 4Fe2＋O2＋4H===4Fe3＋2H2O

(3)溶液温度控制在80 ℃，pH控制在1.5，氧化时间为4 h左右

(4)Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4 (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12＋6NH3·H2O===4(NH4)2SO4

＋6Fe(OH)3↓

4．(2017·沈阳模拟)“分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO4·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、Al2O3、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________型的分子筛。

(2)铝灰在90 ℃时水解的化学方程式为____________________________；“水解”采用90 ℃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

＋

＋

＋

＋