等物质，调节pH时，只能考虑将Zn2转化为Zn(OH)2，而Mg2必须留在溶液中，因此由表中数据可确定pH的理论范围为8.0≤pH<10.4。(5)滤液3中的主要成分为MgCl2
＋
和CaCl2，大理石粉不能参加反应，而纯碱溶液可将Ca2转化为CaCO3，只有石灰乳或
＋＋
烧碱溶液可将Mg2转化为Mg(OH)2，而Ca2仍留在溶液中。(6)由ZnSO4溶液制备ZnSO4·7H2O，首先应将溶液加热蒸发浓缩，然后冷却析出晶体。(7)由流程图可知沉淀2中ZnO全部来自菱锌矿，由锌元素守恒可得n(ZnCO3)＝n(ZnO)，则m(ZnCO3)＝m2 kg－
125 g·mol1＝125m2/81 kg，菱锌矿中ZnCO3的质量分数为125m2/81m1。 －1×
81 g·mol
【误区辨正】无机化工流程题在背景材料上呈现新(或陌生)内容。但本质上还是落在双基上，内在要求或者核心知识考查不变。如运用化学反应原理、化学平衡和水解理论、物质制备和分离的知识、晶体知识、绿色化学的观点分析实际生产中的各种问题，我们千万不能被新包装所迷惑、所吓倒．平时要重视不熟悉的氧化还原反应方程式、特殊水解方程式的书写训练。
1．工业上以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，其中一部分铁元素在风化过程中会转化为＋3价。
＋＋
已知：TiOSO4遇水会水解。
＋＋
(1)步骤②中，用铁粉将Fe3转化为Fe2的离子方程式为_______________________ (2)步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的________(填字母序号)。 a．熔、沸点差异 b．溶解性差异 c．氧化性、还原性差异 (3)步骤②、③、④中，均需要进行的操作是________(填操作名称)。
＋
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2转化为H2TiO3的原理： ____________________________________________________________。
(5)利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应可生产硫酸锰(MnSO4，易溶于水)，该反应的离子方程式为__________________________________
(6)研究发现，用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用如图所示装置可获得金属钙，并可以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。 写出阳极的电极反应式：_________________________
试卷第11页，总89页
在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是______________________________________(请结合化学用语解释)。
＋＋
【答案】(1)2Fe3＋Fe===3Fe2 (2)b (3)过滤
＋＋
(4)溶液中存在平衡：TiO2＋2H2OH2TiO3＋2H，当加入热水稀释、升温后，平衡正
＋＋＋＋－－
向移动，生成H2TiO3 (5)MnO2＋2Fe2＋4H=Mn2＋2Fe3＋2H2O (6)①2O2－4e －－
=O2↑(或C＋2O2－4e=CO2↑) ②制备Ti时，发生反应：2CaO
电解 2Ca＋O2↑，2Ca
＋TiO2
＋
－
Ti＋2CaO，由此可见，CaO的总量不变(或制备Ti时，阴极发生反应；
－
－
2Ca2＋4e===2Ca，阳极发生反应：2O2－4e===O2↑，2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，
由此可见，CaO的总量不变)
＋＋＋
【解析】(1)步骤②中，用铁粉将Fe3转化为Fe2的反应的离子方程式为2Fe3＋Fe=3Fe2＋
。(2)步骤③中，冷却结晶是利用物质在不同温度下的溶解性差异来实现混合物的分离的。(3)分析流程图可知，步骤②、③、④中均需进行的操作是过滤。(4)步骤③所得溶
＋＋
液中存在平衡：TiO2＋2H2OH2TiO3＋2H，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3。(5)废液中主要含有硫酸和硫酸亚铁，与软锰矿反应的离子方程式为
＋＋＋＋－
MnO2＋2Fe2＋4H=Mn2＋2Fe3＋2H2O。(6)①电解槽的阳极发生氧化反应：2O2－4e
－
－－
=O2↑(或C＋2O2－4e=CO2↑)。②制备金属钛时，发生反应：2CaO
电解 2Ca＋O2↑，
2Ca＋TiO2Ti＋2CaO由此可见，CaO的总量不变。
2．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下。
试卷第12页，总89页
＋＋＋＋＋
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3，其次是Fe3、Al3、Ca2和Mg2。
－－
(1)实验室用18.4 mol·L1的浓硫酸配制250 mL 4.8 mol·L1的H2SO4溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需_______________________ _。
(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_____________________________ ______________________________________________________(答出两点)。
＋—
(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3转化为Cr2O72，写出此反应的离子方程式：_____________________________________________________________。 (4)常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下： 阳离子 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH 加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O72转化为CrO42。滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________。
＋＋
(5)钠离子交换树脂的反应原理为Mn＋nNaR―→MRn＋nNa，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是_______________________________。
(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式：__________________________________________________。 【答案】 (1)250 mL容量瓶、胶头滴管
(2)升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等(答两点即可)
＋—＋
(3)2Cr3＋3H2O2＋H2O===Cr2O72＋8H
＋＋＋—
(4)Na、Mg2、Ca2 pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO2，最终影响Cr(Ⅲ)的回收与再利用
＋＋
(5)Ca2、Mg2
(6)3SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH(H2O)5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH 【解析】 (1)结合一定物质的量浓度的溶液的配制步骤即可写出缺少的玻璃仪器，注意
＋＋
容量瓶必须注明规格。(4)加入NaOH溶液调节pH＝8，Fe3、Al3以Fe(OH)3、Al(OH)3
＋＋＋
形式沉淀下来，溶液中还有Mg2、Ca2及加入的Na。(5)运用钠离子交换树脂的目的
＋＋
是除去滤液Ⅱ中的Mg2、Ca2。
3．工业上用粉碎的煤矸石(主要含Al2O3、SiO2及铁的氧化物)制备净水剂BAC[Al2(OH)nCl6－n]的流程如下：
—
—
Fe3 2.7 3.7 ＋Mg2 － 11.1 ＋Al3 － 8 ＋Cr3 － 9(>9溶解) ＋试卷第13页，总89页
(1)粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________； 滤渣Ⅰ的主要成分是________(填化学式)。
(2)步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中的有色离子为_____ ________(填化学式)；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_________；步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是__________________________。 (3)步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是________ _______________________；已知BAC的分散质粒子大小在1～100 nm之间，由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________；若Ca(OH)2溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式： _______________________ (4)若0.1 mol AlCl3在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al(OH)3溶液时，吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式：____________________________________。
＋
【答案】(1)增大反应物接触面积，加快溶解速率(提高Al3的浸出率) SiO2
＋＋＋＋＋
(2)Fe2 4Fe2＋O2＋4H=4Fe3＋2H2O 冷凝、回流 (3)除去Fe3 用一束光照射液
＋－—
体，观察是否有丁达尔效应 Al3＋4OH=AlO2＋2H2O (4)AlCl3(aq)＋3H2O(l)
Al(OH)3(aq)＋3HCl(aq)ΔH＝＋200a kJ·mol1
－
【解析】(1)粉碎煤矸石能增大反应物的接触面积，加快反应速率；SiO2不溶于盐酸和硫
＋＋
酸，滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2。(2)溶液中的Fe2为绿色；Fe2很容易被空气中的O2氧
＋＋＋＋
化成棕黄色的Fe3，离子方程式为4Fe2＋O2＋4H=4Fe3＋2H2O；煮沸装置上方的长导
＋
管有冷凝、回流的作用。(3)步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，使Fe3生成Fe(OH)3，
＋
从而除去Fe3；BAC的分散质粒子大小在1～100 nm之间，属于胶体，可以用丁达尔效
＋—
应区别滤液Ⅰ与BAC两种液体；若Ca(OH)2溶液过量，部分Al3生成AlO2，离子方程
＋－—
式为Al3＋4OH=AlO2＋2H2O。 (4)根据题意：AlCl3 ～ ΔH 1 mol ΔH
－
0．1 mol×5% ＋a kJ·mol1 则ΔH＝3H2O(l)
＝＋200a kJ·smol
－1
，其热化学方程式为AlCl3(aq)＋
－
Al(OH)3(aq)＋3HCl(aq) ΔH＝＋200a kJ·mol1。
4．上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
试回答下列问题：
(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。 (2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。
试卷第14页，总89页
高中化学工艺流程题讲练(共86页)
