1、考点十五 化工流程中铝的化合物的转化1铝的单质及其化合物在生产、生活、科研等领城应用广泛。、工业上用铝土矿（主要成分为 Al2O3，还含有 Fe2O3、FeO、SiO 2）制备铝的某种化合物的工艺流程如下：（1）加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为_（2）在滤液 A 中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液 B 显酸性。该过程中涉及某氧化还原反应如下，请完成：Fe 2+_ClO-+ Fe(OH) 3+ Cl -+_、明矾在日常生活、生产中也占有一席之地。（3）明矾是净水明星，用离子方程式表示其净水原理_。（4）向 0.02mol 的明矾溶液中逐滴加入 150mL0.2mol/LBa(OH)2
2、溶液 ， 生成沉淀的质量为 _克。【答案】Al 2O3+6H+=2Al3+3H2O 2Fe2+1ClO-+5H2O=2Fe(OH)3+1C1 -+4H+Al3+3H2O Al(OH)3+3H+8.55g2某含锰矿石的主要成分是 MnO2，还含 CaO、Al 2O3、FeS 杂质，由此矿石生产 MnCO3的工艺流程如图所示：已知：相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH 如表所示：物质 开始沉淀 沉淀完全Fe(OH)3 2.7 3.7Al(OH)3 3.8 4.7Mn(OH)2 8.8 10.4Ca(OH)2 12 常温下，Ksp（CaF 2）=3.9510 -11回答下列问题：（1）酸溶时，是否能
3、将稀硫酸换成浓盐酸_（填“是”或“否” ） ；操作 I 的名称为_。（2）取溶液加入 KSCN 溶液，溶液呈血红色，试写出酸溶过程中 MnO2与 FeS 发生反应的离子方程式：_。（3）调节溶液的 pH 时，pH 的范围为_；所用的物质 X 最好是_（填字母） 。A盐酸 BNaOH 溶液 C氨水 DMnCO 3固体（4）滤渣为_，滤渣为_。 （填化学式）（5）沉锰的化学方程式为_。（6）沉锰后过滤得到固体 MnCO3，设计实验方案验证 MnCO3固体是否洗涤干净：_。【答案 】否过滤 2FeS + 12H+ + 3MnO2 = 2Fe3+ + 2S + 3Mn2+ + 6H2O4.7pH0（1
4、）80用盐酸处理两种矿石，为加快酸浸速率，还可采用的方法是_(任写一种)。（2）向酸浸液中加入饱和食盐水的目的是_；加入物质 X 可用于调节酸浸液的 pH 值，物质 X 可以是_(填字母)。AMnCO 3 BNaOH CZnO DPbO（3）滤渣中含有两种金属杂质形成的化合物，其成分为_(写化学式);请设计分离两种金属化合物的路线图(用化学式表示物质，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和分离方法)。_（4）向滤液 2 中通入 NH3和 O2发生反应，写出总反应的离子方程式。_（5）用 Mn3O4为原料可以获得金属锰，选择合适的冶炼方法为_ (填字母)。A热还原法 B电解法 C热分解法（6）求
5、25氯化铅沉淀转化为硫酸铅沉淀反应的平衡常数 K=_(保留到整数位)。【答案】 粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度 增大 PbCl2的溶解度 AD Al(OH)3、Fe (OH) 3 6Mn2+12NH3+6H2O+O2=2Mn3O4+12NH4+ A 88920硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为 SiO2(约 45%)、Fe 2O3(约 40%)、Al 2O3 (约 10%)和 MgO(约 5%)。其同学设计了如下方案，分离样品中各种金属元素。已知: Fe(OH) 3的 Ksp=4.010-38。请回答下列问题。(1) 固体 A 的一种工业应用_；沉淀 D 的电子式_。(
6、2) 溶液 B 中所含的金属阳离子有_。(写离子符号)(3) 若步骤中调 pH 为 3.0，则溶液 C 中的 Fe3+ 是否沉淀完全，通过计算说明_。(4) 写出步骤中全部反应的离子方程式_。(5) 为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，先将硫酸渣预处理，把铁元索还原成 Fe2+，再用 KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定。判断到达滴定终点的现象是_。某同学称取 2.000g 硫酸渣，预处理后在容量瓶中配制成 100mL 溶液，移取 25.00mL 试样溶液，用0.0050 mol/L KMnO4标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液 20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是_。【
7、答案】 制造玻璃或光导纤维 Mg2+、A1 3+、Fe 3+ Fe3+没有沉淀完全 OH-+ CO2=HCO3-、A1O 2-+ 2H2O +CO2=Al(OH)3+ HCO 3- 加最后一滴 KMnO4标准溶液时，溶液变为紫红色，且在半分钟内不褪色 5.6%【解析】本题以硫酸渣中各种金属元素的分离流程为载 体，考查流程的分析、溶度积的计算、电子式和离子方程式的书写、滴定终点的判断和计算。硫酸渣的主要化学成分为 SiO2、Fe 2O3、Al 2O3和 MgO，加入过量盐酸，Fe 2O3、Al 2O3、MgO 溶解转化为 FeCl3、AlCl 3、MgCl 2，SiO 2与盐酸不反应，固体 A
8、为 SiO2，溶液 B 中含 FeCl3、AlCl 3、MgCl 2和过量 HCl；溶液 B 中加入 NaOH 溶液调 pH=3.7，FeCl 3转化为 Fe（OH） 3沉淀，溶液 C 中含 AlCl3、MgCl 2和 NaCl；溶液 C 中加入过量 NaOH 溶液，AlCl 3转化为 NaAlO2，MgCl 2转化为Mg（OH） 2沉淀，沉淀 D 为 Mg（OH） 2，溶液 D 中含 NaAlO2、NaCl、过量 NaOH；溶液 D 中加过量 CO2将 NaOH转化为 NaHCO3、NaAlO 2转化为 Al（OH） 3沉淀。（1）根据上述分析固体 A 为 SiO2，SiO 2可用于制玻璃或
9、光导纤维。沉淀 D 为 Mg（OH） 2，Mg（OH） 2的电子式为 。（2）溶液 B 中所含的金属离子为 Fe3+、Mg 2+、Al 3+。（3）Fe（OH） 3的溶解平衡为 Fe（OH） 3（s） Fe3+（aq）+3OH -（aq） ，K spFe（OH） 3=c（Fe 3+）c 3（OH -）=4.0 10-38，当 pH=3.0 时 c（OH -）=1 10-11mol/L，则 c（Fe 3+）=4.0 10-38 （1 10-11） 3=4.0 10-5mol/L 1.0 10-5mol/L，Fe 3+没有沉淀完全。（4）步骤为向溶液 D 中加过量 CO2，发生反应的离子方程式为
10、CO2+OH-=HCO3-、CO 2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3+HCO 3-。（5）用 KMnO4溶液滴定 Fe2+发生的离子反应为 5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O，由于 KMnO4溶液本身呈紫红色，所以实验中不必加其他指示剂，滴定终点的现象是：加最后一滴 KMnO4标准溶液时，溶液变为紫红色且在半分钟内不褪色。根据离子方程式，25.00mL 溶液中 n（Fe 2+）=5n（MnO 4-）=5 0.0050mol/L 0.02L=0.0005mol，残留物中 m（Fe）=0.0005mol 56g/mol=0.112g，残留物中铁元素的质量分数为 100%
11、=5.6%。10mL25 0.12g21MnCO 3可用于制备活性电极材料 MnO2。以菱锰矿（含 MnCO3、SiO 2、FeCO 3和少量 Al2O3等）为原料制备碳酸锰粗产品的流程如下：已知：常温下，K spFe(OH)3=8.01038 ，K spAl(OH)3=4.01034 。氢氧化物沉淀的条件：Al 3+、Fe 3+完全沉淀的 pH 分别为 4.6、3.4；Mn 2+开始沉淀的 pH 为 8.1。（1） “酸浸”过程中不能用浓盐酸替代硫酸，原因是_。（2）用离子方程式表示“氧化”过程中加 MnO2的目的：_。（3） “调 pH”时，向含有硫酸铁和硫酸铝的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液
12、至两种沉淀共存，当 c(Fe3+)=1.0105 molL1 时，c(Al 3+)=_molL1 。（4）“沉锰”过程中，反应的离子方程式为_。“沉锰”过程中沉锰速率与温度的关系如图所示。当温度高于 60时，沉锰速率随着温度升高而减慢的原因可能是_。（5）从滤液 3 中可分离出一种不含碳元素的氮肥，它的化学式为_。【答案】 后续 “氧化”过程中加入的二氧化锰会氧化浓盐酸 MnO22Fe 2+4H +=Mn2+2Fe 3+2H 2O 0.05 Mn2+2HCO 3 =MnCO3CO 2H 2O 温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢 (NH 4)2SO422兰尼
13、镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。以红土镍矿(主要成分为 NiS、FeS 和 SiO2等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如下图所示：（1）浸出渣 A 的主要成分是_（填化学式） 。（2）已知红土镍矿煅烧后生成 Ni2O3，而加压酸浸后浸出液 A 中含有大量 Ni2 ，写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式_。（3）向浸出液 A 中通入 H2S 气体，还原过程中所涉及主要反应的离子方程式是_。（4）在形成 Ni(CO)4的过程中，碳元素的化合价没有变化，则 Ni(CO)4中的 Ni 的化合价为_。 （5） “碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，从而增强对
14、氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为_。（6）常温时，向浓度均为 1.0molL-1的 FeSO4、NiSO 4的混合溶液中滴加 Na2S 固体，当 Ni2+恰好沉淀完全时，所得溶液中 c(Fe2+)=_。（已知：25，Ksp(NiS)=2.010 -21、Ksp(FeS)=6.010 -18溶液中的离子浓度10 -5 molL-1时，认为该离子沉淀完全。 ）（7）浸出液 B 可以回收，重新生成铝以便循环利用。请设计简单的回收流程：浸出液 B_。 （箭头上注明外加反应物的化学式和反应条件） 。(示例： )【答案】 SiO2 2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2+4H 2O
15、H2S+2Fe3+=2Fe2+2H+S 0 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 0.03mol/L 【解析】红土镍矿（主要成分为 NiS、FeS 和 SiO2等）煅烧发生氧化还原反应得到 Ni2O3、Fe 2O3（SiO 2不反应） ，加入硫酸加压酸浸，Ni 2O3、Fe 2O3溶解，发生的反应有2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2+4H 2O、Fe 2O3+3H2SO4=Fe2（SO 4） 3+3H2O，SiO 2不与硫酸反应，过滤得到浸出渣A（SiO 2） ，浸出液 A 中含 Ni2 、Fe 3 ，向浸出液 A 中通入 H2S 气体，发生还原反应的离子方程式是：H2
16、S+2Fe3 =2Fe2 +2H +S，另外生成沉淀 NiS，过滤得到镍硫化合物 NiS，再通入 CO 气体，形成 Ni（CO）4，加热得到镍，高温熔融时通入氩气，加入铝，得到合金，将合金冷却、粉碎，再用浓氢氧化钠溶液碱浸，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，浸出液 B 中含偏铝酸根，最后用蒸馏水洗浸出渣B，得到产品兰尼镍， （1）浸出渣 A 的主要成分是 SiO2（填化学式） 。 （2）红土镍矿煅烧后生成 Ni2O3，而加压酸浸后浸出液 A 中含有大量 Ni2 ，镍的化合价降低发生还原反应，只有氧的化合价能升高，所以产物有氧气，有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式 2Ni2O3
17、+4H2SO4=4NiSO4+O2+4H 2O。 （3）浸出液 A 中含Ni2 、Fe 3 ，向浸出液 A 中通入 H2S 气体，三价铁具有较强氧化性，与硫化氢发生还原反应，还原过程中所涉及主要反应的离子方程式是 H2S+2Fe3+=2Fe2+2H+S。 （4）在形成 Ni(CO)4的过程中，碳元素的化合价没有变化,碳为+2 价，氧 为-2 价，则 Ni(CO)4中的 Ni 的化合价为 0。 （5） “碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，铝与氢氧化钠反应产生氢气使镍铝合金产生多孔的结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2。 （6）当 Ni2+恰好沉淀完全时，Ksp(NiS)=2.010-21，得 c（S 2 ）=2.010 -21/10-5=2.010-16,所得溶液中 c(Fe2+)=6.010-18/2.010-
