1、【 精品教育资源文库 】 无机化工流程题的突破方法 专题训练 1 2017 四川绵阳二诊 采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣 (主要成分为 Fe2O3、 SiO2、 Al2O3，不考虑其他杂质 )制取绿矾 (FeSO47H 2O)，某学习小组设计了如下流程： 下列说法错误的是 ( ) A酸浸时选用足量硫酸，试剂 X为铁粉 B滤渣 a主要含 SiO2，滤渣 b主要含 Al(OH)3 C从滤液 B 得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解 D试剂 X若为过量 NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾 答案 D 解析 硫铁矿焙烧取硫后 的烧渣 (主要成分为 Fe2O3、 SiO2
2、、 Al2O3，不考虑其他杂质 )中加入足量硫酸， Fe2O3、 Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣 a为二氧化硅；在滤液 A中加入铁粉将 Fe3 还原为 Fe2 ，调节 pH使 Al3 完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣 b为氢氧化铝，滤液 B为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 为铁粉， A 正确；根据以上分析可知滤渣 a主要含 SiO2，滤渣 b 主要含 Al(OH)3， B正确； Fe2 易被空气中的氧气氧化，而且 绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液 B 得到 FeSO47H 2O 产品的过程中
3、，必须控制条件防止其氧化和分解， C正确；试剂 X若为过量 NaOH溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁， D错误。 2 2017 江西第三次联考 如图是工业利用菱镁矿 MgCO3(含杂质 Al2O3、 FeCO3)制取镁的工艺流程。 回答有关问题： (1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是 _。 (2)氧化池中通入氯气的目的是氧化 _(填化学式 )，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是 _和 _。 (3)沉淀混合物为 _和 _(填化学式 )。 【 精品教育资源文库 】 (4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是 _(填序号 )。 A电解法 B氧气还原法 C碳还原
4、法 D分解法 答案 (1)提高酸浸速率 (2)Fe2 (或 FeCl2) 会产生污染性气体 NOx 会引入杂质离子 NO3 (3)Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)A 解析 (1)粉碎菱镁矿，增大固相反应物的接触面积，提高酸浸速率。 (2)通入 Cl2是为了将 Fe2 (或 FeCl2)氧化为 Fe3 (或 FeCl3)，工业上不用 HNO3是因为会产生污染性气体 NOx，也会引入杂质离子 NO3 。 (3)氧化池中存在 Al3 、 Fe3 、 H ，所以加入 MgO 后与 H 反应使溶液碱性增强， Al3 和Fe3 转化为 Al(OH)3和 Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为 Al(OH
5、)3和 Fe(OH)3。 (4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融 MgCl2的方法进行冶炼。 3 2017 湖南十三校联考 近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜 矿的冶炼法，其工艺流程如图甲所示： 反应温度、固液比、反应时间和氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图 (如图乙戊所示 )。 【 精品教育资源文库 】 回答下列问题： (1)火法炼铜的主要反应： 2CuFeS 2 4O2 =800 Cu2S 3SO2 2FeO(炉渣 )； 2Cu 2S 3O2 =1200 2Cu2O 2SO2； 2Cu
6、2O Cu2S =1200 6Cu SO2 。 则在反应 、 、 中被氧化的元素为 _(填元素符号 )；若生成的 SO2 在标准状况下的体积为 4.48 L，则反应中转移的电子数目为 _NA；由 a mol CuFeS2生成 a mol Cu，共消耗 _ mol O2。 (2) 写 出 反 应 1 的 化 学 方 程 式 ：_ _。 经查，硫黄、 FeSO47H 2O 均可入药，用途广泛。湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是_。 (3) 从 溶 液 中 得 到 FeSO47H 2O 晶 体 的 操 作 是_ _。 (4)根据实 验以及工业生产的实际要求，从下表中得出的最佳工艺条件为 _(填序号 )。
7、 选项 反应温 度 / 固液比 c(Cl )/ (molL 1) 反应 时间 /h A 95 15 0.8 7 B 100 15.5 0.7 7 C 110 16 0.9 8 答案 (1)S 1.2 2.5a 【 精品教育资源文库 】 (2)2CuS O2 2H2SO4 =催化剂2CuSO4 2H2O 2S 污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用 (3)蒸发浓缩、冷却结晶 、过滤 (4)A 解析 (1)整个过程中化合价升高的元素即被氧化的元素只有硫；每个硫原子失 6 个电子，故生成 4.48 L(即 0.2 mol) SO2电子转移数为 1.2NA； CuFeS2反应后的
8、最终产物为 SO2、FeO、 Cu，根据原子守恒即得消耗 O2的物质的量。 (2)根据流程图得出 CuS的氧化产物为 S， H2SO4提供酸性环境，从而得出反应 1的化学方程式；湿法炼铜没有 SO2 生成，故污染小，同时可得到有药用价值的副产物硫酸亚铁晶体及硫黄。 (3)从溶液中获得结晶水合物的常规操作为蒸发浓缩、冷却结晶。 (4)根据图 乙戊可知， A 项为最佳工艺条件， 95 时铜的浸出率已经很高，且高温需要更多的燃料供能，不经济。 4以硅藻土为载体的五氧化二钒 (V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收 V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
9、物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量分 数 /% 2.2 2.9 2.8 3.1 22 28 60 65 1 2 1 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线： 回答下列问题： (1)“ 酸浸 ” 时 V2O5转化为 VO2 ，反应的离子方程式为 _， 同时 V2O4转化成 VO2 。 “ 废渣 1” 的主要成分是 _。 (2)“ 氧化 ” 中欲使 3 mol的 VO2 变为 VO2 ，则需要氧化剂 KClO3至少为 _mol。 (3)“ 中和 ” 作用之一是使钒以 V4O412 形式存在于溶液中。 “ 废渣 2” 中含有 _。 (4)“ 离子交换 ” 和 “
10、洗脱 ” 可简单表示为： 4ROH V4O412离子交换洗脱R4V4O12 4OH (ROH为强碱性阴离子交换树脂 )。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈 _性 (填 “ 酸 ”“ 碱 ” 或“ 中 ”) 。 【 精品教育资源文库 】 (5)“ 流出液 ” 中阳离子最多的是 _。 (6)“ 沉钒 ” 得到偏钒酸铵 (NH4VO3)沉淀，写出 “ 煅烧 ” 中发生反应的化学方程式_。 答案 (1)V2O5 2H =2VO2 H2O SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3和 Al(OH)3 (4)碱 (5)K (6)2NH4VO3=V2O5 2NH3 H2O 解析 (1)V2O5及 VO2 中
11、的 V 均为 5 价， “ 酸浸 ” 时，发生非氧化还原反应，根据原子守恒及电荷守恒不难写出离子方程式； “ 酸浸 ” 时， V2O5转化成 VO2 ， V2O4转化成 VO2 ， K2SO4可溶于水， Fe2O3及 Al2O3分别转化成 Fe3 和 Al3 ，所以 “ 废渣 1” 的主要成分是 SiO2。 (2)欲使 3 mol VO2 变为 VO2 需转移 3 mol e ， 1 mol KClO3作氧化剂生成 Cl 转移 6 mol e ，所以需 KClO3至少 0.5 mol。 (3)“ 中和 ” 时加入 KOH 溶液，钒以 V4O412 形式存在于溶液中， K2SO4可溶， Fe3
12、和 Al3 分别转化成 Fe(OH)3和 Al(OH)3沉淀进入 “ 废渣 2” 。 (4)该反应的逆反应为洗脱过程，增大 c(OH )，有 利于平衡向左移动，所以淋洗液应呈碱性。 (5)由流程图可以看出， H 在酸浸时损耗，钒转化为 V4O412 (阴离子 )， Fe3 及 Al3 转化为沉淀，所以 “ 流出液 ” 中阳离子最多的是 K 。 (6)“ 煅烧 ” 时肯定得到 V2O5，其他物质自然写出。 5 2017 安徽师大附中段考 用铝土矿 (含 30% SiO2、 40.8% Al2O3和少量 Fe2O3等 )制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下： (1)若湿法
13、处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有 _。 (2)焙烧除铁的反应为 4(NH4)2SO4 Fe2O3=2NH4Fe(SO4)2 3H2O 6NH3(Al 2O3 部分发生类似反应 )。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，最适宜的焙烧温度为 _。 【 精品教育资源文库 】 (3)操作 包括加水溶解、 _。 (4)用焦炭还原 SiO2、 Al2O3会产生中间体 SiC、 Al4C3。写出高温下 Al4C3与 Al2O3反应生成铝单质的化学方程式： _。 (5)不计损失，投入 1 t铝土矿，当加入 54 kg纯铝后，铝硅合金中 m n _。 答案 (1)Al3 、 Fe3 、 H
14、(2)300 (3)过滤 (4)Al4C3 Al2O3=高温6Al 3CO (5)21 解析 铝土矿 (含 30% SiO2、 40.8% Al2O3和少量 Fe2O3等 )加 (NH4)2SO4焙烧， Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2， 同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为 SiO2和 Al2O3，用焦炭在高温条件下还原 SiO2、Al2O3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。 (1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成 Al3 、 Fe3 ，另外还有剩余的 H ，所以溶液中的阳离子有 Al3 、 Fe3 、 H 。 (2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由图可知在300 时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为 300 。 (3)由流程分析可知，操作 包括加水溶解、过滤。 (4)在高温条件下， Al4C3 与 Al2O3 反应生成 Al 和 CO，其反应的化学方程式为 Al4C3Al2O3=高温6Al 3CO 。 (5)已知铝土矿中含 30% SiO2、 40.8% Al2O3，不考虑损失，投入 1 t 铝土矿，加入 54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中 Al 元素的总质量为 1000 kg40.8%&
