2019高考化學一輪復習 熱點專題突破2 無機化工流程題的突破方法練習 新人教版.doc

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無機化工流程題的突破方法 專題訓練 1．[2017四川綿陽二診]采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取綠礬(FeSO47H2O)，某學習小組設計了如下流程： 下列說法錯誤的是(　　) A．酸浸時選用足量硫酸，試劑X為鐵粉 B．濾渣a主要含SiO2，濾渣b主要含Al(OH)3 C．從濾液B得到綠礬產品的過程中，必須控制條件防止其氧化和分解 D．試劑X若為過量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再結晶分離也可得綠礬 答案　D 解析　硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)中加入足量硫酸，F(xiàn)e2O3、Al2O3與酸反應生成硫酸鐵、硫酸鋁，二氧化硅不反應，過濾，濾渣a為二氧化硅；在濾液A中加入鐵粉將Fe3＋還原為Fe2＋，調節(jié)pH使Al3＋完全生成氫氧化鋁沉淀，過濾，濾渣b為氫氧化鋁，濾液B為硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾，得到硫酸亞鐵晶體。由流程分析可知，溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X為鐵粉，A正確；根據以上分析可知濾渣a主要含SiO2，濾渣b主要含Al(OH)3，B正確；Fe2＋易被空氣中的氧氣氧化，而且綠礬受熱易失去結晶水，所以從濾液B得到FeSO47H2O產品的過程中，必須控制條件防止其氧化和分解，C正確；試劑X若為過量NaOH溶液，得到的沉淀是氫氧化鐵，用硫酸溶解得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵，D錯誤。 2．[2017江西第三次聯(lián)考]如圖是工業(yè)利用菱鎂礦MgCO3(含雜質Al2O3、FeCO3)制取鎂的工藝流程。 回答有關問題： (1)菱鎂礦送入酸浸池前需要粉碎，目的是________。 (2)氧化池中通入氯氣的目的是氧化________(填化學式)，工業(yè)上不選用硝酸作氧化劑的原因是________和________。 (3)沉淀混合物為________和________(填化學式)。 (4)利用熔融氯化鎂制取金屬鎂，選用的方法是________(填序號)。 A．電解法 B．氧氣還原法 C．碳還原法 D．分解法 答案　(1)提高酸浸速率 (2)Fe2＋(或FeCl2)　會產生污染性氣體NOx　會引入雜質離子NO (3)Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)A 解析　(1)粉碎菱鎂礦，增大固相反應物的接觸面積，提高酸浸速率。 (2)通入Cl2是為了將Fe2＋(或FeCl2)氧化為Fe3＋(或FeCl3)，工業(yè)上不用HNO3是因為會產生污染性氣體NOx，也會引入雜質離子NO。 (3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后與H＋反應使溶液堿性增強，Al3＋和Fe3＋轉化為Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀為Al(OH)3和Fe(OH)3。 (4)金屬鎂比較活潑，一般采用電解熔融MgCl2的方法進行冶煉。 3．[2017湖南十三校聯(lián)考]近年來，硫化銅礦的濕法冶煉技術已經取得了很大的進展。現(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖甲所示： 反應溫度、固液比、反應時間和氯離子濃度都對銅的浸出率有較大的影響，下面是實驗得出的這幾種因素對銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖乙～戊所示)。 回答下列問題： (1)火法煉銅的主要反應： ①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(爐渣)； ②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2； ③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑。 則在反應①、②、③中被氧化的元素為________(填元素符號)；若生成的SO2在標準狀況下的體積為4.48 L，則反應中轉移的電子數目為________NA；由a mol CuFeS2生成a mol Cu，共消耗________ mol O2。 (2)寫出反應1的化學方程式：____________________________________________________________ __________________________________________________________。 經查，硫黃、FeSO47H2O均可入藥，用途廣泛。濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點是_________________________________。 (3)從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作是____________________________________________________________ _________________________________________________________。 (4)根據實驗以及工業(yè)生產的實際要求，從下表中得出的最佳工藝條件為________(填序號)。 選項 反應溫 度/℃ 固液比 c(Cl－)/ (molL－1) 反應 時間/h A 95 1∶5 0.8 7 B 100 1∶5.5 0.7 7 C 110 1∶6 0.9 8 答案　(1)S　1.2　2.5a (2)2CuS＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O＋2S　污染小，同時得到副產物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用 (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾　(4)A 解析　(1)整個過程中化合價升高的元素即被氧化的元素只有硫；每個硫原子失6個電子，故生成4.48 L(即0.2 mol) SO2電子轉移數為1.2NA；CuFeS2反應后的最終產物為SO2、FeO、Cu，根據原子守恒即得消耗O2的物質的量。 (2)根據流程圖得出CuS的氧化產物為S，H2SO4提供酸性環(huán)境，從而得出反應1的化學方程式；濕法煉銅沒有SO2生成，故污染小，同時可得到有藥用價值的副產物硫酸亞鐵晶體及硫黃。 (3)從溶液中獲得結晶水合物的常規(guī)操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶。 (4)根據圖乙～戊可知，A項為最佳工藝條件，95 ℃時銅的浸出率已經很高，且高溫需要更多的燃料供能，不經濟。 4．以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為： 物質 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質量分 數/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線： 回答下列問題： (1)“酸浸”時V2O5轉化為VO，反應的離子方程式為 _________________________________________________________， 同時V2O4轉化成VO2＋?！皬U渣1”的主要成分是________。 (2)“氧化”中欲使3 mol的VO2＋變?yōu)閂O，則需要氧化劑KClO3至少為________mol。 (3)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有________。 (4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈________性(填“酸”“堿”或“中”)。 (5)“流出液”中陽離子最多的是________。 (6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式________________________________。 答案　(1)V2O5＋2H＋===2VO＋H2O　SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)堿 (5)K＋ (6)2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O↑ 解析　(1)V2O5及VO中的V均為＋5價，“酸浸”時，發(fā)生非氧化還原反應，根據原子守恒及電荷守恒不難寫出離子方程式；“酸浸”時，V2O5轉化成VO，V2O4轉化成VO2＋，K2SO4可溶于水，F(xiàn)e2O3及Al2O3分別轉化成Fe3＋和Al3＋，所以“廢渣1”的主要成分是SiO2。 (2)欲使3 mol VO2＋變?yōu)閂O需轉移3 mol e－，1 mol KClO3作氧化劑生成Cl－轉移6 mol e－，所以需KClO3至少0.5 mol。 (3)“中和”時加入KOH溶液，釩以V4O形式存在于溶液中，K2SO4可溶，F(xiàn)e3＋和Al3＋分別轉化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀進入“廢渣2”。 (4)該反應的逆反應為洗脫過程，增大c(OH－)，有利于平衡向左移動，所以淋洗液應呈堿性。 (5)由流程圖可以看出，H＋在酸浸時損耗，釩轉化為V4O(陰離子)，F(xiàn)e3＋及Al3＋轉化為沉淀，所以“流出液”中陽離子最多的是K＋。 (6)“煅燒”時肯定得到V2O5，其他物質自然寫出。 5．[2017安徽師大附中段考]用鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法，其中干法制備的工藝流程如下： (1)若濕法處理鋁土礦，用強酸浸取時，所得溶液中陽離子有________。 (2)焙燒除鐵的反應為4(NH4)2SO4＋Fe2O32NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑(Al2O3部分發(fā)生類似反應)。氧化物轉化為硫酸鹽的轉化率與溫度的關系如圖，最適宜的焙燒溫度為________。 (3)操作①包括加水溶解、________。 (4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會產生中間體SiC、Al4C3。寫出高溫下Al4C3與Al2O3反應生成鋁單質的化學方程式：_____________________________________________________。 (5)不計損失，投入1 t鋁土礦，當加入54 kg純鋁后，鋁硅合金中m∶n＝________。 答案　(1)Al3＋、Fe3＋、H＋ (2)300 ℃　(3)過濾 (4)Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑ (5)2∶1 解析　鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)加(NH4)2SO4焙燒，F(xiàn)e2O3轉化為NH4Fe(SO4)2， 同時生成氨氣，加水溶解、過濾，濾渣為SiO2和Al2O3，用焦炭在高溫條件下還原SiO2、Al2O3得到鋁硅熔體，再加純鋁攪拌，得到鋁硅合金。 (1)鋁土礦中的氧化鋁和氧化鐵能溶于強酸生成Al3＋、Fe3＋，另外還有剩余的H＋，所以溶液中的陽離子有Al3＋、Fe3＋、H＋。 (2)焙燒除鐵時盡可能使氧化鐵的轉化率升高，并使氧化鋁的轉化率降低，由圖可知在300 ℃時，氧化鐵轉化為硫酸鹽的轉化率很高，而氧化鋁轉化為硫酸鹽的轉化率最低，所以最適宜的焙燒溫度為300 ℃。 (3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、過濾。 (4)在高溫條件下，Al4C3與Al2O3反應生成Al和CO，其反應的化學方程式為Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑。 (5)已知鋁土礦中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考慮損失，投入1 t鋁土礦，加入54 kg純鋁，則得到的鋁硅合金中Al元素的總質量為1000 kg40.8%＋54 kg＝270 kg，Si元素的總質量為1000 kg30%＝140 kg，則鋁硅合金中m∶n＝∶＝2∶1。