专题五　化工流程

专题五化工流程期中期末·全优手册A卷·必备知识全优B卷·关键能力全优说明:选择题共4小题,每小题3分,共12分,每小题只有一个选项符合题目要求;非

选择题共3小题,共28分。可能用到的相对原子质量:H1Cl35.5Cu64考向一回收利用流程1.(2024河南期末)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,

一种利用废铁屑制备高铁酸钾的流程如图所示:

下列叙述正确的是

(

)A.K2FeO4与明矾净水的原理相同B.反应Ⅰ中尾气可用饱和石灰水吸收,防止污染的同时还可制得漂白粉C.反应Ⅱ的离子方程式为2Fe3++3ClO-+5H2O

2Fe

+3Cl-+10H+D.K2FeO4在强碱性溶液中能稳定存在,且溶解度比Na2FeO4小D解题思路K2FeO4有强氧化性,可以杀菌消毒,当铁的价态降低为+3价后又可与

水反应生成Fe(OH)3胶体,从而吸附水中的悬浮物,明矾净水是Al3+与水反应生成

Al(OH)3胶体,从而吸附水中的悬浮物,二者净水的原理不完全相同,A项错误;反

应Ⅰ中尾气为Cl2,Ca(OH)2溶解度小,饱和石灰水不能充分吸收Cl2,不能有效防止

污染,也不能很好地获得漂白粉,B项错误;反应Ⅱ在碱性环境下发生,离子方程式

应为2Fe3++3ClO-+10OH-

2Fe

+3Cl-+5H2O,C项错误;由题给流程图知,K2FeO4在强碱性溶液中稳定存在,溶解度比Na2FeO4小,D项正确。2.(2024福建厦门双十中学月考)以废旧锌锰电池中的黑锰粉[含MnO2、MnO

(OH)、NH4Cl、ZnCl2、Fe2O3及炭黑(主要成分为C单质)等]为原料制备MnCl2,

实现锰的再利用。其工艺流程如图:

下列说法不正确的是

(

)A.步骤①分离出NH4Cl、ZnCl2的试剂和操作为水、过滤B.步骤②中发生的反应:C+O2

CO2、4MnO(OH)+O2

4MnO2+2H2OC.步骤③若先加双氧水、后加稀硫酸,可提高H2O2的利用率D.步骤④所得MnCl2溶液中含有少量CaSO4杂质C审题指导黑锰粉中含有MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、ZnCl2、Fe2O3及炭黑等,

步骤①将黑锰粉分离为溶液和MnO2粗品,可知步骤①为水洗、过滤,MnO2粗品

中含有MnO2、MnO(OH)、Fe2O3及炭黑等;步骤②是将MnO2粗品在空气中加热,

则炭黑(主要成分为C单质)被氧化为CO2,MnO(OH)被氧化为MnO2,此时MnO2粗

品中含有MnO2、Fe2O3;步骤③是向MnO2粗品中加入稀硫酸、双氧水并加热,过

滤得到MnSO4溶液和Fe(OH)3沉淀;步骤④是向MnSO4溶液中加入CaCl2,二者反

应生成MnCl2和微溶于水的CaSO4,再经过滤得到MnCl2溶液。解题思路步骤①分离出NH4Cl、ZnCl2的试剂和操作为水、过滤,A项正确;步

骤②中MnO(OH)、炭黑(主要成分为C单质)被O2氧化,发生的反应为4MnO(OH)

+O2

4MnO2+2H2O、C+O2

CO2,B项正确;步骤③中先加入双氧水,MnO2会催化分解双氧水,使H2O2利用率降低,C项错误;步骤④中生成MnCl2和微溶于

水的CaSO4,所以MnCl2溶液中含有少量的CaSO4,D项正确。3.(9分)(2024黑龙江五校期末)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要

成分。加热时,绿矾会逐渐失去结晶水,300℃时完全失去结晶水得到无水硫酸

亚铁。现利用如图工艺流程,从主要含Fe、Cu、Al及其氧化物(Fe2O3、CuO、

Al2O3)的废旧金属材料中回收部分金属,同时制得绿矾。

回答下列问题:(1)操作Ⅰ、Ⅱ的名称是

;滤渣2的成分是

(填化学式)。(2)碱浸时,Al2O3溶解的化学方程式为

。(3)酸浸1和酸浸2用到的酸是

(填化学式),酸浸2时,发生反应的离子方

程式为

。(4)由滤液2制得绿矾需要经过一系列操作,下列说法正确的是

(填字

母)。a.一系列操作中包含蒸发,蒸发时要将蒸发皿中的水分蒸干后停止加热b.干燥绿矾晶体时,为加快干燥速率,干燥高越好c.FeSO4溶液保存时要放入一些铁粉防氧化(5)FeSO4有还原性,定量分析中可用来标定KMnO4溶液的浓度。写出FeSO4与酸

性KMnO4溶液反应的离子方程式:

。答案

(除标注外,每空1分)(1)过滤Cu、Fe(2)Al2O3+2NaOH+3H2O

2Na[Al(OH)4](2分)(3)H2SO4Fe+2H+

Fe2++H2↑(4)c(5)5Fe2++Mn

+8H+

5Fe3++Mn2++4H2O(2分)审题指导废旧金属材料主要含Fe、Cu、Al及其氧化物,加氢氧化钠溶液碱浸,

Al、Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到Na[Al(OH)4],过滤,滤液1中含有Na[Al(OH)4],

滤渣1中含有Fe、Cu及其氧化物;滤渣1加酸浸取,Fe、Fe2O3、CuO能溶于酸,Cu

能和Fe3+反应,加过量Fe,Fe能和Cu2+反应生成Cu,且能和可能过量的Fe3+反应生成

Fe2+,过滤,滤渣2是Fe、Cu的混合物,滤液2是硫酸亚铁溶液;滤渣2加酸溶解铁,过

滤得Cu单质,滤液2蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得FeSO4·7H2O。解题思路

(1)操作Ⅰ、Ⅱ均是固液分离,名称是过滤;滤渣2的成分是Fe、Cu。

(2)碱浸时,Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到Na[Al(OH)4],化学方程式为Al2O3+2

NaOH+3H2O

2Na[Al(OH)4]。(3)流程目的是得到FeSO4·7H2O,为了不引入杂质阴离子,酸浸1和酸浸2用到的酸是H2SO4;滤渣2是Fe、Cu的混合物,加酸溶解

铁生成硫酸亚铁和氢气,酸浸2时,发生反应的离子方程式为Fe+2H+

Fe2++H2↑。(4)绿矾晶体含有结晶水,在蒸发时不能将水分蒸干,a错误;已知加热时,绿矾

会逐渐失去结晶水,300℃时完全失去结晶水得到无水硫酸亚铁,故干燥绿矾晶

体时,干燥能太高,b错误;Fe2+化为Fe3+,故FeSO4溶液保存时要放入一些铁粉防氧化,c正确。(5)Fe2+具有还原性,Fe2+能被Mn

氧化为Fe3+,Mn

被还原为Mn2+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,FeSO4与酸性KMnO4溶

液反应的离子方程式为5Fe2++Mn

+8H+

5Fe3++Mn2++4H2O。考向二矿产资源利用流程4.(2024云南师范大学附中期末)铝元素是地壳中含量最多的金属元素(约占地

壳总量的7.73%),主要以铝土矿形式存在(主要成分是Al2O3)。要从铝土矿中提

取铝,首先要获得纯度较高的氧化铝(熔点:2054℃),主要的工艺流程如图所示:

下列说法正确的是

(

)A.碱溶①后,溶液中含有的阳离子主要为Na+和Al3+B.步骤②通入过量CO2反应的离子方程式为CO2+2[Al(OH)4]-

2Al(OH)3↓+C

+H2OC.灼烧③一般在蒸发皿中进行D.Al(OH)3受热分解,生成高熔点物质和水,该高熔点物质常用作耐火材料D解题思路氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4],碱溶①后,溶液中主要

含有的阳离子为Na+,A项错误;步骤②通入过量的CO2生成氢氧化铝沉淀和碳酸

氢钠,离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-

Al(OH)3↓+HC

,B项错误;灼烧③一般在坩埚中进行,C项错误;Al(OH)3受热分解得到Al2O3和水,Al2O3熔点较高,可用作

耐火材料,D项正确。5.(2024山东青岛五十八中月考)某矿石的主要成分为MgCO3,还含有CaO、SiO2、Fe3O4、Al2O3及少量其他杂质。某工厂采用该矿石为主要原料生产碱式碳酸

镁,流程如下(已知:于700℃时,SiO2不会与CaO、硫酸等反应)。下列有

关说法不正确的是

(

)

DA.煅烧过程所发生的主要反应的化学方程式为MgCO3

MgO+CO2↑B.滤渣1的成分是CaSO4和SiO2C.氧化步骤发生反应的离子方程式可以是2Fe2++2H++H2O2

2Fe3++2H2OD.加X调pH的X是氢氧化钠审题指导矿石煅烧过程中碳酸镁分解生成氧化镁和二氧化碳;加入硫酸进行

溶解,二氧化硅不与硫酸反应,氧化钙与硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙,过滤

除去二氧化硅和硫酸钙;将滤液中亚铁离子氧化为铁离子,加入氧化镁或碳酸镁

调节pH,将铝离子和铁离子形成沉淀,过滤除去;将滤液中的镁离子形成沉淀分

离,经一系列操作获得碱式碳酸镁。解题思路煅烧的主要目的是使碳酸镁分解,化学方程式为MgCO3

MgO+CO2↑,A正确;滤渣1的成分是CaSO4和SiO2,B正确;氧化是为了将亚铁离子转化

成铁离子,离子方程式可以为2Fe2++2H++H2O2

2Fe3++2H2O,C正确;调pH的目的是通过形成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀而除去铁离子和铝离子,不能引入新的

杂质,一般是用氧化镁或碳酸镁,不能用氢氧化钠,D错误。6.(11分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金工业,也用作催化剂和杀菌剂。以硫化

铜精矿为原料生产CuCl的工艺流程如图:

已知:CuCl难溶于醇和水,溶于c(Cl-)较大的体系[CuCl(s)+2Cl-

CuC

],在潮湿空气中氧化。(1)步骤1是“氧化酸浸”的过程,该过程会观察到溶液变蓝色和生成浅黄色沉

淀(硫单质),化学方程式是

。(2)步骤4进行的实验操作是

。(3)洗涤过程中不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,理由是

。用乙醇洗涤的目的是

。(4)产品纯度测定:称取CuCl产品ag于锥形瓶中,加入足量的酸性Fe2(SO4)3溶液

使其充分溶解,然后滴加0.1mol/LKMnO4溶液,用KMnO4溶液氧化生成的Fe2+,消

耗bmLKMnO4溶液(本实验中Mn

被还原为Mn2+,不与产品中杂质和Cl-反应)。①CuCl溶于Fe2(SO4)3溶液的离子方程式是

。②产品中CuCl的质量分数为

(列计算式即可)。答案

(除标注外,每空2分)(1)CuS+H2SO4+H2O2

CuSO4+S+2H2O(2)过滤(1分)(3)HNO3具有强氧化性,会将CuCl氧化去除CuCl固体表面的水,防止其水解氧

化(4)①CuCl+Fe3+

Cu2++Fe2++Cl-②

×100%审题指导步骤1中硫化铜精矿与H2SO4、H2O2反应后生成S、CuSO4,CuSO4溶

液经一系列步骤得到Cu;步骤2中Cu与H2SO4、NH4NO3反应生成Cu2+;步骤3中Cu2+与(NH4)2SO3、NH4Cl反应生成CuCl;步骤4为过滤,然后依次用稀硫酸、乙醇洗

涤滤渣,干燥得到CuCl。解题思路

(1)步骤1是“氧化酸浸”的过程,该过程生成CuSO4和S,结合得失电

子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为CuS+H2SO4+H2O2

CuSO4+S+2H2O。(3)由CuCl在潮湿空气中氧化可知CuCl具有较强还原性,HNO3具有

强氧化性,会把CuCl氧化,故洗涤过程中不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”;用

乙醇洗涤的目的是去除CuCl固体表面的水,防止其水解氧化。(4)①CuCl被Fe3+

氧化成Cu2+,Fe3+被还原成Fe2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,CuCl与

Fe2(SO4)3溶液反应的离子方程式是CuCl+Fe3+

Cu2++Cl-+Fe2+。②KMnO4与Fe2+反应的离子方程式为5Fe2++Mn

+8H+

5Fe3++Mn2++4H2O,根据测定过程可得关系式:5CuCl~5Fe2+~Mn

,则n(CuCl)=5n(Mn

)=5×0.1mol/L×b×10-3L,产品中CuCl的质量分数为

×100%。考向三其他流程7.(8分)(2024河南南阳一中月考)Na2O2用途广泛,可用于医药、印染、漂白及用

作分析试剂等。实验室模拟工业制备Na2O2并检验其纯度的实验流程如图所

示。

回答下列问题:(1)生成Na2O2的化学方程式为

。钠在空气中燃烧的

现象为