微题型37 化学工艺流程题（二）——核心反应与条件的控制
1．(2020·北京质检)碳酸锂(相对分子质量为74)广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。制备流程如下：
已知：碳酸锂的溶解度(g·L)见下表。
温度/℃ Li2CO3
(1)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250～300℃，主要原因是______________________； 同时，硫酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则________(填字母)。 A．增加酸耗量
B．增加后续杂质的处理量 C．增加后续中和酸的负担
(2)水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是
________________________________________________________________________。 (3)“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是______________________。过滤碳酸锂所得母液中主要含有Na2SO4，还可能含有________________。
2．利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：
0 1.54 10 1.43 20 1.33 30 1.25 40 1.17 50 1.08 60 1.01 80 0.85 100 0.72 －1
已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H、Co、Fe、Mn、Al、Mg、Ca等。 ②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 开始 沉淀 完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Co(OH)2 7.6 9.2 Al(OH)3 4.0 5.2 Mn(OH)2 7.7 9.8 ＋
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
2＋
沉淀
(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)加入NaClO3的作用是___________________________________________________。 (3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是______________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为________________。
(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，________、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。
3．(2019·长春实验中学模拟)从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。
(1)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是________(填字母)。 a．Feb．FeOc．Fe3O4d．Fe2O3
(2)硫酸渣的主要化学成分为SiO2约45%、Fe2O3约40%、Al2O3约10%、MgO约5%。用该废渣制取药用材料——红氧化铁的工艺流程如图(部分操作和条件略)：
①在步骤Ⅰ中产生的气体可能有________。
②在步骤Ⅲ操作中，要除去的离子之一为Al。若常温时Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10论上将Al沉淀完全(Al的浓度为10mol·L)，则溶液的pH为________。 ③步骤Ⅳ中，生成FeCO3的离子方程式是________________________。
(3)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”，向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀，写出该沉淀的化学式：_____________________________________。 请用平衡移动的原理，结合必要的离子方程式，对此现象作出解释：______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)①古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如图：
3＋
3＋
－5
－13＋
－32
，此时理
反应Ⅱ的离子方程式是___________________________________________________。 ②如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN，方案如图： 食品待测液
加热煮沸FeSO4碱性试纸
――→HCN气体――→试纸变蓝
－
若试纸变蓝则证明食品中含有CN，请解释检测时试纸中FeSO4的作用：________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。
4．四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为＋4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如图：
－
(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是______________________________。
(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为_____________、________________。 (3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。书写水解的离子方程式：
________________________________________________________________________。 (4)水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：____________________ ________________________________________________________________________。 (5)过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、____________________(填化学式)，减少废物排放。 (6)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其实验方法是：
a．5.56akgA(摩尔质量为278g·mol)溶于水中，加入适量氢氧化钾溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；
b．再向红褐色胶体中加入33.36bkgA和1.12ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出； c．过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶液只有硫酸钾和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料________kg。
5．(2019·银川月考)铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示。
－1
回答下列问题：
(1)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35℃以下，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 该反应的离子方程式是___________________________________________________。 (2)TiO转化为TiO(OH)2需要加热，加热的目的是_________________________________，该反应的离子方程式为__________________________________________________。 (3)常温时，在生成的FeCO3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c(CO3)＝3.0×10
6
2－
－
2＋
mol·L，pH为8.5，则所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2？(列式计算)
－11
－1
{已知Ksp(FeCO3)＝3.0×10，Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10
－16
}
答案精析
1．(1)温度低于250℃，反应速率较慢；温度高于300℃，硫酸挥发较多 ABC (2)除去多余的硫酸，同时调整pH，除去大部分杂质
(3)温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率 Na2CO3、Li2CO3
解析 (1)若温度过低，反应速率慢，若温度过高，则浓H2SO4沸腾，挥发较多。(2)加入CaCO3一是和多余的H2SO4反应，二是调节pH除去大部分杂质。(3)由表格中数据可知，温度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉锂在95℃以上进行可增加产率。过滤后的母液中除含Na2SO4外还可能有Na2CO3、Li2CO3。
2．(1)Co2O3＋SO3＋4H===2Co＋SO4＋2H2O (2)将Fe氧化为Fe，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去
(3)使Fe和Al沉淀完全 CaF2和MgF2 (4)蒸发浓缩 冷却结晶
3．(1)c (2)①CO、SO2 ②5 ③Fe＋2HCO3===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O (3)Fe(OH)3 Fe＋3H2O
Fe(OH)3＋3H，加入CuO与H反应生成Cu和H2O，降低了H浓度，使得水解平衡
4－
3＋
＋
＋
2＋
＋
2＋
－
3＋
3＋
3＋2－
＋
2＋
2－
2＋
3＋
正向移动，生成Fe(OH)3沉淀 (4)①3[Fe(CN)6]＋4Fe===Fe4[Fe(CN)6]3↓ ②碱性条件下，Fe与CN结合生成[Fe(CN)6]，Fe被空气中O2氧化生成Fe，[Fe(CN)6]与Fe反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色
解析 (2)①由分析可知，“焙烧”中产生的气体可能有CO、SO2等；②常温时Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10
＋
－32
2＋
－
4－
2＋
3＋
4－
3＋
，理论上将Al沉淀完全时，c(OH)＝
－14
3＋－
3
Ksp
cAl3＋
3
＝
10－9－1
－5＝10mol·L，10
－32
10－5－12＋－
则c(H)＝－9＝10mol·L，pH＝5；③生成FeCO3的离子方程式是Fe＋2HCO3===FeCO3↓
10＋CO2↑＋H2O。(3)因为Fe会水解产生H：Fe＋3H2O
2＋
＋3＋
＋
3＋
Fe(OH)3＋3H，加入CuO与H反
＋＋
应生成Cu和H2O，降低了H浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀。
4．(1)TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O(或TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O) (2)2Fe＋Fe===3Fe Fe＋2H===H2↑＋Fe (3)Ti＋4H2O
＋
＋
2＋
4＋
3＋
2＋
TiO2·2H2O＋4H (或TiO＋3H2O
＋
＋2＋
TiO2·2H2O
＋2H) (4)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H浓度促进钛盐水解 (5)H2O、FeSO4、H2SO4 (6)(1.60a＋3.20b＋1.60c)
解析 (2)浓硫酸有强氧化性，加入钛铁矿渣中能生成Fe，加入铁粉，发生Fe＋2Fe===3Fe
＋
＋
＋
2＋
3＋
3＋
2
；铁粉还可以与溶液中过量的H反应，离子方程式为Fe＋2H===Fe＋H2↑。(3)钛盐水解
4＋
的离子方程式：Ti＋4H2OTiO2·2H2O＋4H或TiO＋3H2O
＋2＋
TiO2·2H2O＋2H。(4)影响
＋
钛盐水解的因素有浓度、温度等，高温水蒸气使水解平衡移动的作用是加水、加热、降低H
＋
浓度均可促进钛盐水解。(5)根据该工艺流程知滤液Ⅲ的主要成分为大量的钛盐、溶解的硫
酸亚铁、少量的硫酸(混合液pH达0.5)等，钛盐水解后过滤分离出水合二氧化钛，得到的滤
全国2021高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物微题型37化学工艺流程题二__核心反应与条件的控制练习解析
