1、题型1工艺流程综合题1化学工艺流程题中原料的预处理。2化学工艺流程题中反应条件的控制。3化学工艺流程题中方程式的书写。4化学工艺流程题中物质的分离与提纯。5化学工艺流程题中的化学计算。测试时间45分钟1元素铬及其化合物工业用途广泛，但含6价铬的污水会损害环境，必须进行处理。下图为某工厂处理含铬废水工艺流程：回答下列问题：(1)请写出N2H4的电子式：_。(2)下列溶液中可以代替上述流程中N2H4的是_(填序号)。AFeSO4溶液B浓HNO3溶液C酸性KMnO4溶液 DNa2SO3溶液(3)已知加入N2H4的工序中，N2H4转化为无污染的物质，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(4)C
2、r(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似。在上述生产过程中加入NaOH溶液时要控制溶液的pH不能过高，否则会导致_(用离子方程式表示)。(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3的含量，其原理是MnnNaR=nNaMRn，其中NaR为阳离子交换树脂，Mn为要测定的离子。常温下，将沉淀后的溶液(此时溶液pH5)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中Na比交换前增加了0.046 gL1，则该条件下Cr(OH)3的Ksp的值为_。(6)在含铬废水实际处理中，还可采用直接沉淀的方法，处理成本较低。已知在含铬废水中存在Cr2O和CrO相互转化平衡，请用离子方程式表示它们之间的转
3、化反应：_。解析：(1)N2H4的电子式为。(2)可以代替题给流程中N2H4溶液，需要具有还原性，能还原重铬酸根离子。FeSO4溶液中亚铁离子具有还原性，可以还原Cr2O离子，A符合；浓HNO3溶液具有强氧化性，不能表现还原性，不能还原Cr2O，B不符合；酸性KMnO4是强氧化剂不能还原Cr2O，C不符合；Na2SO3溶液中亚硫酸根离子具有还原性，可以还原Cr2O，D符合。(3)加入N2H4的流程中，N2H4转化为无污染的物质，即生成氮气和水，反应中N元素由2价变成0价，失去电子数为4，Cr元素化合价由6价变成3价，得到电子数为6，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4623。(4)Cr(
4、OH)3的化学性质与Al(OH)3相似。如果加入NaOH溶液时溶液的pH过高，Cr(OH)3将被氢氧化钠溶解，离子方程式为Cr(OH)3OH=CrO2H2O。(5)阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中Cr3的含量，其原理是Cr33NaR=3NaCrR3，其中NaR为阳离子交换树脂，Cr3为要测定的离子，Na比交换前增加了4.6102 gL1，物质的量浓度102 molL12103 molL1，计算被交换的离子Cr3浓度2103 molL1，Cr(OH)3(s)3OH(aq)Cr3(aq)，将pH5的废水经过阳离子交换树脂后，溶液中c(OH)109 molL1，Kspc3(OH)c(Cr3)109
5、321036.71031。(6)Cr2O和CrO在溶液中相互转化，离子方程式为Cr2OH2O2CrO2H。 答案：(1) (2)AD(3)23(4)Cr(OH)3OH=CrO2H2O(5)6.71031(6)Cr2OH2O2CrO2H2(2019宝鸡质检)下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为MnO2)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图：已知：浸出液中主要含有Fe3、Fe2、Co2、Ni2等杂质金属离子；生成氢氧化物的pH见下表：物质Fe(OH)2Fe(OH)3Ni(OH)2Co(OH)2Mn(OH)2开始沉淀的pH7.52.77.77.68.3完全沉淀的pH9.73.78.
6、48.29.8请回答下列问题：(1)“酸浸”前将原料粉碎的目的是_。 (2)流程图中“加入MnO2”的作用是将浸出液中的Fe2氧化为Fe3，同时自身被还原为Mn2。该反应的离子方程式是_，其中的MnO2可以用试剂_(填化学式)代替。 (3)流程图中“调节pH”可以除去某种金属离子，应将溶液pH调节控制的范围是_。下列可用于流程中调节pH的试剂是_(填序号)。 aMnCO3bNa2CO3cNaOH d氨水(4)向滤液中加入MnS的作用是除去Co2、Ni2等离子，发生反应为MnSNi2=NiSMn2等。当该反应完全后，滤液2中的Mn2与Ni2的物质的量浓度之比是_已知Ksp(MnS)2.81010
7、，Ksp(NiS)2.01021。 (5)上述流程中，能循环使用的一种物质是_(填化学式)。 (6)上述流程中在电解前需对电解液中Mn2的含量进行测定。方法是：取出一定体积的电解液，加入一定质量的NaBiO3(不溶于水)，使二者发生反应，反应的氧化产物和还原产物分别是MnO、Bi3。该反应的离子方程式是_。 (7)在适当条件下，在MnSO4、H2SO4和H2O为体系的电解液中电解也可获得MnO2，其阳极电极反应式为_。 解析：将软锰矿和废铁屑加入过量硫酸浸出，过滤，浸出液中主要含有Fe3、Fe2、Co2、Ni2等金属离子，加入MnO2的作用是将浸出液中的Fe2氧化为Fe3，同时自身被还原为Mn
8、2，加入MnCO3调节溶液的pH以除去铁离子，过滤后的滤液中加入MnS净化除去Co2、Ni2等离子，过滤得到滤液再进行电解可得到金属锰和阳极液，阳极液可循环使用，滤渣2为MnS、CoS、NiS。(1)“酸浸”前将原料粉碎的目的是增大反应物的接触面积，增大反应速率。(2)流程图中“加入MnO2”的作用是将浸出液中的Fe2氧化为Fe3，同时自身被还原为Mn2。该反应的离子方程式是MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2O，其中的MnO2作氧化剂，可以用试剂H2O2代替。(3)流程图中“调节pH”可以除去铁离子，应将溶液pH调节控制的范围是3.77.6，促进铁离子水解。MnCO3能与H反应，不引入
9、杂质，故可用MnCO3调节pH。(4)根据沉淀转化的方程式：MnSNi2=NiSMn2，Mn2与Ni2的物质的量浓度之比为c(Mn2)c(Ni2)Ksp(MnS)Ksp(NiS)(2.81010)(2.01021)1.41011。(5)在题给工艺中，能循环使用的一种物质是电解过程中阳极液含有的硫酸。(6)电解液中Mn2具有还原性，加入一定质量的NaBiO3(不溶于水)，使二者发生反应，反应的氧化产物和还原产物分别是MnO、Bi3。反应的离子方程式是5NaBiO32Mn214H=5Bi32MnO5Na7H2O。(7)在适当条件下，电解MnSO4时MnSO4在阳极失去电子得到MnO2，其阳极电极反
10、应式为Mn22H2O2e=MnO24H。答案：(1)增大反应物的接触面积，增大反应速率(2)MnO22Fe24H=Mn22Fe32H2OH2O2(3)3.77.6a (4)1.41011(5)H2SO4(6)2Mn25NaBiO314H=2MnO5Bi35Na7H2O(7)Mn22H2O2e=MnO24H3(2019韶关调研)锌锰干电池是很古老的一次性电池，它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。已知闪锌矿中含ZnS约80%，FeS、CuS、SiO2共约7%，其余为水分；软锰矿中含MnO2约a%，SiO2约20%，Al2O3约4%，其余为水分。科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺，工艺
11、流程如下图所示。请回答下列问题：(1)反应需不断搅拌，目的是_。(2)检验反应的滤液中含有Fe3的试剂为_；写出反应中由FeS生成Fe3的离子方程式_。(3)反应加入适量锌的作用是_；反应中MnO2的作用是_。(4)已知ZnCO3、MnCO3的Ksp分别为1.41010、2.21011；要使反应之后的溶液中Zn2、Mn2浓度均降到1.0106 molL1，则溶液中残留的CO浓度至少为_ molL1。(5)如图是Na2SO4和Na2SO410H2O的溶解度曲线，则中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液_ 用乙醇洗涤干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是_。解析：(1)
12、反应是闪锌矿、软锰矿在硫酸中的溶解过程，搅拌是为了增大反应速率，提高原料利用率。(2)Fe3遇KSCN溶液变成红色，遇苯酚溶液显紫色，故欲检验的滤液中含有Fe3的试剂为：KSCN(或苯酚)；反应中由FeS和MnO2在酸性溶液中反应生成Fe3、H2O、S、Mn2，反应的离子方程式为2FeS3MnO212H=2Fe32S3Mn26H2O。(3)由图可知，反应加入适量锌有铜析出，故反应是将溶液中的Cu2还原为Cu；反应中加入MnO2，将Fe2氧化成Fe3，最终生成Fe(OH)3沉淀。(4)欲使Zn2、Mn2浓度均降到1.0106molL1，根据ZnCO3的Ksp1.41010，即c(Zn2)c(CO
13、)1.41010，求得：c(CO)1.41010(1.0106)1.4104 molL1，同理可求使Mn2沉淀，当Mn2浓度均降到1.0106molL1时，c(CO)2.2104 molL1，所以溶液中残留的CO浓度至少为1.4104 molL1。(5)由图象溶解度曲线变化可知，Na2SO4的溶解度在温度较高时，随温度升高而降低，而Na2SO410H2O的溶解度随温度升高而增大，欲得到Na2SO4晶体，应采取加热蒸发溶剂使Na2SO4结晶析出，并趁热过滤；因Na2SO4在乙醇中难于溶解，所以用乙醇洗涤既防止Na2SO4和水作用生成Na2SO410H2O，又能防止Na2SO4因溶于水而损耗。答案
14、：(1)增大反应速率，提高原料利用率(2)KSCN(或苯酚)2FeS3MnO212H=2Fe32S3Mn26H2O(3)将溶液中的Cu2还原成Cu将Fe2氧化成Fe3(4)1.4104(5)蒸发结晶趁热过滤防止Na2SO4固体转化为Na2SO410H2O，并防止Na2SO4因溶于水而损耗4工业上采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO47H2O)，其制备工艺流程如下：结合所学知识回答：(1)溶解烧渣选用的酸应为_(填化学式)，选用的试剂X为_(填试剂名称)。(2)加入NaOH控制pH的目的是_。(3)从溶液2得到FeSO47H2
15、O的实验操作主要步骤是_。(4)为了测定获得的绿矾产品的纯度，进行了如下实验操作：.称取2.850 g绿矾产品，溶解，用250 mL容量瓶配制成待测液；.量取25.00 mL待测溶液置于锥形瓶中；.用硫酸酸化的0.010 00 molL1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。判断此滴定实验达到终点的方法是_。该滴定反应的离子方程式为_。上述样品中FeSO47H2O的纯度为_。(5)古代炼丹家以绿矾(FeSO47H2O)为原料，放在炼丹炉中煅烧可制得绿矾油。下图是2.780 g绿矾隔绝空气受热分解时，所得固体产物的质量随温度变化的曲线。将加热产生的所有气体
16、通入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.165 g。则t1t2段发生反应的化学方程式为_。 解析：硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加入足量稀硫酸，发生的反应有Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O，SiO2不溶于稀硫酸，然后过滤，得到的固体1成分为SiO2，滤液1中含有Fe2(SO4)3、H2O、Al2(SO4)3；在滤液1中加入X，然后加入NaOH溶液并调节溶液的pH，得到固体Al(OH)3和溶液2，从溶液2中能得到FeSO47H2O晶体，说明溶液2中溶质为FeSO4，则X
17、具有还原性，能将Fe3还原为Fe2，且不能引进新的杂质，则X为Fe，加入Fe发生的离子反应有2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2，将溶液2蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到FeSO47H2O晶体。 (1)制取FeSO47H2O，为不引入杂质，故酸应选择硫酸；试剂X的作用是将Fe3还原为Fe2，且不引入新杂质，则X为铁单质。(2)加入NaOH控制溶液pH是为了使Al3转化为Al(OH)3 沉淀，而不使Fe2沉淀。(3)将FeSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥可得到FeSO47H2O晶体。答案：(1)H2SO4铁粉(2)使Al3转化为Al(OH)3沉淀，而不使Fe2沉淀(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥(4)滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色MnO 5Fe28H=Mn25Fe34H2O97.5%(5)2FeSO4Fe2O3SO2SO3- 7 -
