化学工艺流程专练
高三化学组
1.高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，还有少量FeS2和金属硫酸盐)是常见的化工原料，可用于生产单质铝及Fe3O4等，其部分工艺流程如下图所示：
注：SiO2在“碱浸”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“焙烧1”中添加CaO的作用是________________________。
(2)“过滤1”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下经“焙烧2”生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝______________。
(3)向“滤液”中加入NaHCO3溶液，请写出涉及的主要反应的离子方程式：______________________、____________________________。
(4)“电解1”的总化学方程式为____________________。其阳极材料石墨易消耗，原因是______________________。
(5)“电解2”的原理如下图所示。阳极的电极反应式为__________________。
(6)经步骤“电解2”后，循环进入步骤“碱浸”的物质是______________。 2．(全国卷)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________________________________________________________。
(2)“滤渣1”的主要成分有________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3
＋
离子，可选用的化学试剂是________。
－10
H＋＋B(OH)－，4，Ka＝5.81×10
(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O
可判断H3BO3是________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_________________________________________________________
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为_________________________________________________________，
母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________________________________________________________。 3.碳酸锰(MnCO3)是制造电信器材软磁铁氧体，合成二氧化锰和制造其他锰盐的原料，也用作脱硫的催化剂，瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分为MnO2，还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示：
其中，还原焙烧主反应为2MnO2＋C=====2MnO＋CO2↑。根据要求回答问题： (1)若在实验室中进行步骤A，则需用到的仪器为________。步骤B中为了加快浸取的速率，可以采取的措施是________________(填写两条即可)。
△
(2)步骤C中得到的滤渣的成分是____________。步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。步骤E中调节pH至4.5的作用是______________________。
(3)加入Na2S可以除去Pb2＋、Al3＋等离子。已知Ksp(PbS)＝1×10－28，Ksp(MnS)＝1×10－9.6，当溶液中c(Pb2＋)＝1×10－5 mol·L－1时，溶液中c(Mn2＋)应不大于________。
(4)pH＝0的溶液中，不同价态锰的微粒的能量(ΔG)如图所示。若某种含锰微粒(如Mn3＋)的能量处于相邻价态两种微粒(Mn2＋和MnO2)能量连线左上方，则该微粒不稳定并发生歧化反应，转化为相邻价态的微粒。
－
①MnO24______(填“能”或“不能”)稳定存在于pH＝0的溶液中。
②将Mn歧化反应设计为原电池，可测定反应平衡常数。电池负极反应为________________，电池总反应的平衡常数表达式为____________________。
(5)步骤H的离子方程式为______________________。实验室可利用Na2S2O8
2－2－
溶液来检验Mn2＋是否反应完全：2Mn2＋＋5S2O8＋8H2O===16H＋＋10SO4＋
2＋2MnO－4，确认Mn已完全反应的现象是__________________________。检验时
3＋
必须控制Mn2＋的浓度不能过大，否则实验失败。理由是_________________。 4．过硫酸铵[(NH4)2S2O8]是一种重要的氧化剂、漂白剂。工业上用粗硫酸铵(杂质主要为含铁化合物)生产过硫酸铵，其工艺流程如图所示。
回答下列问题：
(1)0.1 mol·L－1 (NH4)2SO4溶液中，各离子的浓度由大到小的顺序为__________。 (2)“调pH”控制溶液的pH＝10，室温下该溶液中c(NH＋4)∶c(NH3·H2O)＝
______________________。[已知：K(NH3·H2O)＝1.7×10－5]
(3)“氧化”时有中间产物Fe6(OH)12SO4生成，该物质中n[Fe(Ⅱ)]∶n[Fe(Ⅲ)]＝________；该物质进一步被空气氧化成FeOOH的化学方程式为________________________。[注：Fe(Ⅱ)表示二价铁，Fe(Ⅲ)表示三价铁] (4)“电解”时，硫酸铵溶液的浓度为400 g·L－1，其物质的量浓度是________mol·L－1。(计算结果保留两位小数) (5)“电解”装置如图所示。
①阳极的电极反应式是________________；电解过程中阴极室溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
②电解所得溶液A经降温结晶分离出(NH4)2S2O8后，往剩余溶液中加入适量的硫酸铵和________(填化学式)后便可继续用作阳极室的电解液。
5．(2024·全国卷Ⅱ节选)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”会逸出有臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的__________(填化学式)。 ③沉淀器中发生反应的离子方程式为____________________。
【专题反思】学解题策略，快速精准作答
1．审题方法
审题时要弄懂流程图中涉及的反应原理、反应条件的控制以及物质的分离等。明确流程图中箭头方向和含义。流程图中箭头进入的是反应物(投料)，箭头出去的是生成物(产物、副产物)，返回的箭头一般是“循环利用”的物质。图中一般会出现陌生知识，要读懂题给文字、表格信息以及设问中的提示性信息，并分析和解题中随时进行联系、调用。
2．解题策略 解题步骤 明确目的找出“两料” 解题策略 ①仔细阅读题头，明确工艺流程的目的。 ②对照流程找出原料和辅料。 ①以核心辅助原料为准，把流程分为原料预处理、核心化学反应、产品分离提纯三个阶段。 细审流程 分段剖析 ②依据箭头指向，分析每一环节中物质流入和流出的意义、控制反应条件的作用，融通对流程的整体分析。 ③某些暂时琢磨不透的环节，可先“淡化处理”，不必过多在此占用时间，如在解题过程需要用到此知识，再回头看看。 ①结合题目要求，充分利用题给信息，分析每问，规范解规范答题 先易后难 答。 ②先易后难：确保易拿的分数先拿，最后难拿的题目，再带着问题回看流程进行有针对的分析。 化工流程专练参考答案
1、(1)除去焙烧过程中产生的SO2 (2)1∶16
2－－－2－(3)OH－＋HCO－3===CO3＋H2O AlO2＋HCO3＋H2O===Al(OH)3↓＋CO3
电解
(4)2Al2O3=====4Al＋3O2↑(写上助熔剂Na3AlF6亦可) 石墨电极被阳极上产生的O2氧化
－－－
(5)4CO23＋2H2O－4e===4HCO3＋O2↑
(6)NaOH溶液
2、(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3 (2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN (3)一元弱 转化为H3BO3，促进析出
－(4)2Mg2＋＋3CO2MgCO3↓＋2HCO－3＋2H2O===Mg(OH)2·3 溶浸 高温焙烧
3、(1)坩埚 增大硫酸的浓度、升高温度(或搅拌等其他合理答案) (2)CaSO4 1∶2 使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去 (3)1×1013.4 mol·L
－1
(4)①不能 ②Mn3＋2H2O－e===MnO2＋4H K＝
＋
－
＋
cMn2＋·c4H＋
c2Mn3＋
(5)Mn2＋＋2HCO－3===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O 滴入Na2S2O8
2＋
－
溶液，溶液不变紫红色 过量的Mn能与反应生成的MnO4反应，影响对实验现象的观察
2－＋－
4、(1)c(NH＋4)>c(SO4)>c(H)>c(OH)
(2)0.17
(3)2∶1 Fe6(OH)12SO4＋O2＋2NH3·H2O===6FeOOH＋(NH4)2SO4＋4H2O[或Fe6(OH)12SO4＋O2===6FeOOH＋H2SO4＋2H2O]
(4)3.03
－－2－
(5)①2SO24－2e===S2O8 不变 ②H2SO4
900～1 200 ℃高温5、(2)①BaSO4＋4C=====BaS＋4CO↑ CO＋H2O=====CO2＋H2 ②BaCO3
－③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SO24===ZnS·BaSO4↓
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