1、1无机化工流程题的突破方法专题训练12017四川绵阳二诊采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO 2、Al 2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO 47H2O)，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)3C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、SiO 2、Al 2O3，不考虑其他杂质)中加入足量硫酸，Fe
2、2O3、Al 2O3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；Fe 2 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 FeSO47H2O 产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，C 正确；试剂 X
3、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。22017江西第三次联考如图是工业利用菱镁矿 MgCO3(含杂质 Al2O3、FeCO 3)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)。2(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 NO
4、 3(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 NO 。 3(3)氧化池中存在 Al3 、Fe 3 、H ，所以加入 MgO 后与 H 反应使溶液碱性增强，Al 3和 Fe3 转化为 Al(OH)3和 Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为 Al(OH)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。32017湖南十三校联考近年来，硫
5、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)。3回答下列问题：(1)火法炼铜的主要反应：2CuFeS 24O 2 Cu2S3SO 22FeO(炉渣)；= = = = =800 2Cu 2S3O 2 2Cu2O2SO 2；= = = = =1200 2Cu 2OCu 2S 6CuSO 2。= = = = =1200 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
6、 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 O 2。(2)写出反应 1 的化学方程式：_。经查，硫黄、FeSO 47H2O 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 FeSO47H2O 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)。选项 反应温 度/ 固液比 c(Cl )/(molL1 )反应时间/hA 95 15 0.8 7B 100 15.5 0.7 7C 110 16 0.9 8答案 (1)S 1.2 2.5 a(2)2CuSO 22H 2S
7、O4 2CuSO42H 2O2S 污染小，同时得到副产物硫= = = = =催 化 剂 酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用4(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；CuFeS 2反应后的最终产物为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，H 2SO4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
8、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(V 2O5)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：物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3质量分数/% 2.22.9 2.83.1 2228 6065 12 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 VO ，反应的离子方程式为 2_，同时 V2O4
9、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 VO ，则需要氧化剂 KClO3至少为 2_mol。(3)“中和”作用之一是使钒以 V4O 形式存在于溶液中。 “废渣 2”中含有412_。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROHV 4O R4V4O124OH (ROH412 离 子 交 换 洗 脱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”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH 4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。5答案 (1)V 2O52
10、H =2VO H 2O SiO 2 2(2)0.5(3)Fe(OH)3和 Al(OH)3(4)碱(5)K(6)2NH4VO3 V2O52NH 3H 2O= = = = = 解析 (1)V 2O5及 VO 中的 V 均为5 价， “酸浸”时，发生非氧化还原反应，根据原 2子守恒及电荷守恒不难写出离子方程式；“酸浸”时，V 2O5转化成 VO ，V 2O4转化成 2VO2 ，K 2SO4可溶于水，Fe 2O3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 VO 需转移 3 mol e ，1 mol KClO3作氧化剂生成
11、 Cl 转移 6 2mol e ，所以需 KClO3至少 0.5 mol。(3)“中和”时加入 KOH 溶液，钒以 V4O 形式存在于溶液中，K 2SO4可溶，Fe 3 和412Al3 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 V4O (阴离子)，Fe 3 及 Al3 转化412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。52017安徽师大附中段考用铝土矿(含 30% Si
12、O2、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)2SO4Fe 2O3 2NH4Fe(SO4)= = = = = 23H 2O6NH 3(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_。6(3)操作包括加水溶解、_。(4)用焦炭还原 SiO2、Al 2O3会产生中间体 SiC、Al 4C3。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
13、铝土矿，当加入 54 kg 纯铝后，铝硅合金中 m n_。答案 (1)Al 3 、Fe 3 、H (2)300 (3)过滤(4)Al4C3Al 2O3 6Al3CO= = = = =高 温 (5)21解析 铝土矿(含 30% SiO2、40.8% Al 2O3和少量 Fe2O3等)加(NH 4)2SO4焙烧，Fe 2O3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、Al 2O3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 、Fe 3 ，另外还有剩余的 H ，所以溶液
14、中的阳离子有 Al3 、Fe 3 、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，Al 4C3与 Al2O3反应生成 Al 和 CO，其反应的化学方程式为Al4C3Al 2O3 6Al3CO。= = = = =高 温 (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% 54 kg270 54102kg，Si 元素的总质量为 1000 kg30% 140 kg，则铝硅合金中28607m n 21。27027 14028
