45化工流程二练习原卷版

1第五讲化工流程（二）1．[2019新课标Ⅰ]硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：（1）在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。（2）“滤渣1”的主要成分有_________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2OH++B(OH)−4，Ka=5.81×10−10，可判断H3BO3是______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。（4）在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。2．[2019新课标Ⅱ]立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。回答下列问题：（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为__________（填标号）。A．黄色B．红色C．紫色D．绿色（2）以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________。②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生2成了难溶于水的___________（填化学式）。③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。（3）成品中S2−的含量可以用“碘量法”测得。称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L−1的I2−KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.1000mol·L−1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2+2223SO2I−+246SO。测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。终点颜色变化为_________________，样品中S2−的含量为______________（写出表达式）。3．[2019新课标Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=13时，z=___________。4．[2019江苏]实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：3（1）室温下，反应CaSO4(s)+23CO(aq)CaCO3(s)+24SO(aq)达到平衡，则溶液中2423SOCOcc=[Ksp(CaSO4)=4.8×10−5，Ksp(CaCO3)=3×10−9]。（2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为；浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是。（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有。（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。5．[山东省威海市2019届高三5月高考模拟考试]铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工艺流程如下：已知(NH4)2SO4在350℃分解生成NH3和H2SO4，回答下列问题：4（1）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO(OH)、CaSO4外，还含有___________(写化学式)。（2）矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式为________________________。（3）向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+(浓度为1．0×10-3mol·L-1)，当溶液中c(F-)=2．0×10-3mol·L-1时，除钙率为______________[Ksp(CaF2)=4．0×10-11]。（4）溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：2Fe22HRHFeR水相有机相有机相水相。萃取剂与溶液的体积比(V0／VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，V0／VA的最佳取值为____________。在___________(填“强碱性”“强酸性”或“中性”)介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用。（5）以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO42-，若pH过高，铁电极区会产生红褐色物质。①电解时阳极的电极反应式为_________________________，离子交换膜(b))为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。该反应的离子方程式为________________________________。6．[山东省济宁市2019届高三第二次模拟考试]12．磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，磁性材料广泛用于电子信息、军事技术等领域。碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上用氯化铵焙烧锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：5已知：①锰矿粉的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。②相关金属Mn+离子c(Mn+)═0.1mol•L-1形成M(OH)n沉淀的pH范围如下：③常温下，Ksp(CaF2)═1.46×10-10Ksp(MgF2)═7.42×10-11Ka(HF)═1.00×10-4回答下列问题：（1）分析下列图1、图2，氯化铵焙烧锰矿粉的最佳条件是：__________________。（2）“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________。（3）浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为__________；再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为沉淀除去；然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去，此时溶液pH为6，c(Mg2+)═4.64×10-6mol·L-1，c(HF)为_________mol·L-1。（4）碳化结晶时，反应的离子方程式为_____________________________________。（5）碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液可能的原因是___________________。（6）测定碳酸锰产品的纯度。称取0.5000g碳酸锰产品于锥形瓶中，加25.00mL磷酸，加热，碳酸锰全部转化为[Mn(PO4)2]3-，冷却至室温。加水稀释至100mL，滴加2～3滴指示剂，然后用浓度为0.2000mol·L-1的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定（反应为：[Mn(PO4)2]3-+Fe2+═Mn2++Fe3++2PO43-）。重复操作3次，记录数据如下表：滴定次数0.2000mol·L-1的硫酸亚铁铵标准溶液读数（mL）6滴定前滴定后10.1020.2021.3221.3231.0520.95则产品的纯度=__________，若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳酸锰粗产品的纯度___(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。7．[湖北省武汉市2019届高中毕业生五月测试]废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计)，从光盘中提取金属Ag的工艺流程如下。请回答下列问题。（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，使用的加热方式为______________________。（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为____________。有人提出用HNO3代替NaClO氧化Ag，从反应产物的角度分析，其缺点是______________。（3）“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________。（4）常用10％的氨水溶解AgCl固体，AgCl与NH3•H2O按1:2反应可生成Cl－和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际反应中，即使氨水过量，“废渣”中也含有少量AgCl固体，可能的原因是__________________________________________。（5）理论上消耗0.1molN2H4•H2O可“还原”得到_____gAg的单质。8．[河南省洛阳市2019届高三第四次模拟考试]16．精炼铜工业中阳极泥的综合利用具有重要意义。一种从铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：已知：ⅰ分金液中含金离子主要成分为[AuCl4]－；分金渣的主要成分为AgCl；ⅱ分银液中含银离子主要成分为[Ag(SO3)2]3－，且存在[Ag(SO3)2]3—Ag++2SO7ⅲ“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。（1）由表中数据可知，Ni的金属性比Cu__________。分铜渣中银元素的存在形式为（用化学用语表示）_____________________________。“分铜”时，如果反应温度过高，会有明显的放出气体现象，原因是____________________________________________。（2）“分金”时，单质金发生反应的离子方程式为______________________________________。（3）N