（能源化工行业）化工生产
专题
化工生产专题训练 壹、矿石资源利用
1．现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO2)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。
已知：①Cu2O+2H+＝Cu2++Cu+H2O；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：
(1）矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：Cu2O+2H+＝Cu2++Cu+H2O 、 （写其中2个）
(2)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出壹种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是 。若水层1暴露在空气中壹段时间后，能够得到另壹种重要的硫酸盐，写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式 (3)“循环III”中反萃取剂的主要成分是 1.（任写出其中俩个即给分，每空l分，共2分）（3）H2SO4（1分） 2、（10分）钼（元素符号Mo）是银灰色的难熔金属，常见化合价为+6、+5、+4，常温下钼在空气中很稳定，高于600℃时很快地氧化生成三氧化钼(MoO3)；
辉钼精矿（主要成分为MoS2）是生产钼的主要原料。制取过程包括氧化焙烧，三氧化钼、钼粉和致密钼的制取等主要步骤，工艺流程如图：
（1）辉钼精矿在600℃下进行氧化焙烧转化为MoO3，同时产生SO2气体。主要反应的化学方程式为： 。钼冶炼厂对大气的污染主要来自于 ，你认为利用且处理该副产物的最好措施是 ； （2）三氧化钼的制取
将焙砂（主要成分：MoO3）用氨水浸出，和氨水反应生成钼酸铵[(NH4)2MoO4]溶液：反应的离子方程式为： ； 该反应： （填是或不是）氧化仍原反应。
将所得钼酸铵[(NH4)2MoO4]溶液加热到55～65℃，用盐酸调节至溶液的pH为2，搅拌析出多钼酸铵[(NH4)2O·mMoO3·nH2O]晶体；为除去钙、镁、钠等杂质，将多钼酸铵重新溶于氨水形成钼酸铵，使氨挥发后生成仲钼酸铵晶体[(NH4)2O·7MoO3·4H2O]，将仲钼酸铵晶体脱水、煅烧得纯度为99.95%的三氧化钼（MoO3）。
（3）金属钼粉的生产：工业上在管状电炉中用氢气分俩步仍原三氧化钼得到钼粉： ①在450～650℃下：MoO3+3H2==MoO2+3H2O ②在900～950℃下：MoO2+2H2==Mo+2H2O
根据上述仍原原理，你认为仍可用 等仍原剂仍原MoO3得到钼粉。 2．（10分）（1）2MoS2+7O2＝2MoO3+4SO2（2分）； SO2（1分）；回收SO2再利用(或回收SO2联合生产硫酸和化肥2分） （2）MoO3＋2NH3·H2O＝2NH+MoO＋H2O（2分）；不是（1分） （3）CO（2分）
3.(12分)七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣─硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3，仍含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。 表1部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 沉淀物 pH值 Al(OH)3 5.2 Fe(OH)3 3.2 Fe(OH)2 9.7 Mn(OH)2 10.4 Mg(OH)2 11.2 表2俩种盐的溶解度(单位为g／100g水)
温度/℃ CaSO4 MgSO4·7H2O 10 0.19 30.9 30 0.21 35.5 40 0.21 40.8 50 0.20 45.6 60 0.19 / 硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下： 根据之上流程图且参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反应的离子反应方程式为 。加热煮沸的主要目的是 。
（2）沉淀B中除MnO2、SiO2外仍含有 (填化学式)等物质。 （3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3＋的实验方法是 ； （4）沉淀C的化学式是 。过滤II需趁热过滤的理由是 3.（1）Mn2+＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－（2分） 促进Al3＋、Fe3＋水解及Mn2＋氧化成MnO2（2分） （2）Fe(OH)3（1分）Al(OH)3（1分）
（3）取过滤II后的滤液1～2ml于试管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液不显红色，证明滤液中无Fe3＋（2分） （4）CaSO4·2H2O或CaSO4（2分）以防MgSO4在温度低时结晶析出以及除去不溶物。 4．（10分）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
某软锰矿的主要成分为MnO2，仍含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu（0.86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，
沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2 CuS pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.0 ZnS MnS FeS ≥7 ≥-0.42 ≥2.5 ≥7 回答下列问题：
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2仍原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。
（2）滤渣A的主要成分是 。
（3）加入MnS的目的是除去 杂质。
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参和的电极反应方程式为 。
（5）从废旧碱性锌锰电池中能够回收利用的物质有 （写俩种）。 4．（10分）（1）MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O (2)Fe(OH)3Al(OH)3(3)Cu2+Zn2+(4)MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- (或2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH-)(5)锌、二氧化锰
5.（12分）钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属,广泛用于拉制灯泡的灯丝,有“光明使者”的美誉。钨在自然界主要以钨(+6价)酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。白钨矿的主要成分是钨酸钙(CaWO4)；黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成(Fe,Mn)WO4，钨酸（H2WO4）酸性很弱，难溶于水。黑钨矿传统冶炼工艺的第壹阶段是碱熔法：
其中A、B、C都是钨的化合物。回答：
(1)写出上述流程中B、C的化学式：B____________；C_____________
(2)钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢等仍原剂把氧化钨仍原为金属钨。对钨的纯度要求不高时,可用碳作仍原剂。写出用碳仍原氧化钨制取金属钨的化学方程式：
_____________________________；为了获得能够拉制灯丝的高纯度金属钨,不宜用碳而必须用氢气作仍原剂,为什么?____________________。
(3)仲钨酸的阱盐在热分解时会发生内在氧化仍原反应,我国钨化学研究的奠基人顾冀东先生采用这壹反应制得了蓝色的、非整比的钨氧化物WO3-x。这种蓝色氧化钨具有比表面大、易仍原的优点,在制钨粉时温度容易控制,目前冶炼拉制钨丝的金属钨都用蓝色氧化钨为原料。经分析,得知蓝色氧化钨中钨的质量分数为0.7985。
①计算WO3-x中的x值。X=_______________。(相对原子质量：W:183.84;O:16.00)
②壹般认为，蓝色氧化钨的颜色和非整比暗示了在化合物中存在五价和六价俩种价态的钨。则蓝色氧化钨中这俩种价态的钨原子数比为________：________． 5．（11分）(1)B:H2WO4（1分）C:WO3（1分） (2)2WO3+3C==2W+3CO2↑（2分）；因为钨的熔点很高，不容易转变为液态，如果用碳做仍原剂,混杂在金属中的碳不易除去,而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨,不容易获得纯的金属钨。用氢气作仍原剂就不存在这些问题。（2分） (3)①X=0.10（3分）②n(W)(V):n(W)(VI)=1:4（2分）
[1]已知蓝色氧化钨中钨的质量分数为0.7985；氧的质量分数为1－0.7985=0.2015 1.000g化合物中含钨原子和氧原子的量分别为 n(w)=0.7985/183.84=4.343×10-3mol n(o)=0.2015/16.00=12.59×10-3
化合物中钨和氧的计量比为n(w)：n(o)=4.343×10-3：12.59×10-3=1：2.90 即在化学式WO3-x中3-x=2.90x=0.10
［2］把+5价钨的氧化物和+6价钨的氧化物的化学式分别写成WO2.5和WO3 设蓝色氧化钨的组成为xWO2.5·yWO3=WO2.90 所以有x+y=12.5x+3y=2.90 解联立方程得：x=0.20y=0.80
所以蓝色氧化钨中+5价和+6价钨的原子数之比为： w(+5)/w(+6)=x/y=0.20/0.80=1/4=0.25
6．(11分)铝土矿(主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
（1）滤液甲的主要成分是
（2）写出反应II的离子方程式： （3）结合反应II，判断下列微粒结合质子(H+)的能力，由强到弱的顺序是 （填字母序号）
a．AlO2―b．OH―c．SiO32―
（4）取滤液甲少许，加入过量盐酸，过滤；再用惰性电极电解其滤液，俩极均有气体产生，且全部逸出，在阴极区仍有沉淀生成，最后沉淀消失。写出阴极的电极反应方程
式 ，沉淀消失的原因可用离子方程式表示为： （5）取(4)电解以后的溶液10.0mL，经分析，该溶液中只含有俩种等物质的量浓度的碱性溶质，向其中逐滴加入0.100mol?L－1盐酸溶液，当加入50.0mL盐酸溶液时，生成的沉淀恰好溶解。请画出生成沉淀的物质的量和加入盐酸体积的关系图。 6．（11分）（1）NaOH、NaAl(OH)4（NaAlO2）、Na2SiO3[或氢氧化钠、铝酸钠(偏铝酸钠)、硅酸钠](1分)
（2）CO2+2OH-==CO32-+H2O(1分)，
CO2+3H2O+2AlO2-==2Al(OH)3↓+CO32-(1分) （3）bac(2分)；
（4）2H++2e-==H2↑(2分)；Al(OH)3+ＯＨ-＝Al(OH)4-或Al(OH)3+ＯＨ-＝AlO2-+２H2O(2分)
（5）(2分) 7．（12分）MnO2和锌是制造干电池的主要原料。某地有软锰矿和闪锌矿俩座矿山，它们的主要成份为：
软锰矿：MnO2含量≥65%Al2O3含量为4%
闪锌矿：ZnS含量≥80tS、CuS、CdS含量各为2%
电解法生产MnO2传统的工艺主要流程为：软锰矿加煤仍原焙烧；用硫酸浸出焙烧料；浸出液经净化后再进行电解，MnO2在电解池的阳极析出。
电解锌的传统生产工艺为：闪锌矿高温氧化脱硫再用热仍原法仍原得粗锌： 2ZnS＋O22ZnO＋2SO22C＋O22COZnO＋COZn(g)＋CO2
将用热仍原法制得的粗锌溶于硫酸，再电解ZnSO4溶液可生产纯度为99.95%的锌。
当下生产MnO2和锌的新工艺主要是通过电解获得MnO2和锌，副产品是硫、金属铜和镉。简化流程杠图如下： 试回答下列问题：
（1）Zn的原子序数为30，它在元素周期表中的位置是 ；软锰矿、闪锌矿粉未和硫酸溶液共热时析出硫的反应为氧化－仍原反应，例如：MnO2＋ZnS＋2H2SO4＝MnSO4＋ZnSO4＋S↓＋2H2O，据此写出MnO2在酸性溶液中分别FeS发生氧化－仍原反应的化学方程式 ；软锰矿中Al2O3溶于硫酸的离子方程式 ；由滤渣甲回收硫黄的实验方法是 ； （2）用离子方程式表示浸出液A和适量Zn粉作用得到滤液B和滤渣乙的过程
（3）滤渣丙的化学成分是 ；
（4）用铁和铂电极电解MnSO4和ZnSO4的混合溶液能够得到Zn和MnO2，电解时，铁做 极，铁极发生的电极反应为 。
（5）试从环境保护和能量消耗的角度评价90年代新工艺相比较有哪些优点 。 7．（12分）（1）四周期ⅡB族；MnO2＋2FeS＋6H2SO4＝Fe2(SO4)3＋3MnSO4＋2S?＋6H2O， Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O，加热（每空1分）
（2）Zn＋Cu2＋＝Cu＋Zn2＋Zn＋Cd2＋＝Cd＋Zn2＋Zn＋2Fe3＋＝2Fe2＋＋Zn2＋(3分) （3）Fe(OH)3，Al(OH)3；（2分，漏写1分） （4）阴极（1分）；Zn2++2e-=Zn（1分）
（5）从环境保护角度评价：无SO2对大气的污染；从能量消耗角度评价：无高温焙烧热污染，不需要高温焙烧节约燃料。（2分）
8.钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。 制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿（主要
成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下：
⑴Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。 ⑵步骤①加铁的目的是___________________________________________________________；
步骤②冷却的目的是___________________________________________________________。 ⑶上述制备TiO2的过程中，能够利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。
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