专题 10 化工流程大题
1．以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
MgO
SiO2 20%～ 25%
FeO、 Fe2O3 5%～ 15%
CaO 2%～ 3%
Al 2O3 1%～ 2%
B2O3
30%～ 40%
1%～ 2%
回答下列问题：
(1) “酸解”时应该加入的酸是 ________，“滤渣 1”中主要含有 ________( 写化学式 ) 。
(2) “除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是 ___________、 __________________ 。
＋(3) 判断“除杂”基本完成的检验方法是______________________________ 。
(4) 分离滤渣 3 应趁热过滤的原因是 ____________________________________ 。
＋
＋
＋【答案】(1)H 2SO4 SiO2 (2) 将 Fe2 氧化为 Fe3 调节溶液 pH，使 Fe3 、Al 3 以氢氧化物的形式沉淀除去(3)
(4) 防止 MgSO·7H O结晶析出。 取滤液将其酸化后滴加 KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全
4
2
2．“分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐 (NaAlSiO 4· nH2O)，其中有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔
穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故此得名。利用铝灰
( 主要成分为 Al 、 Al 2O3、AlN 、FeO等) 制备“分
子筛”的一种工艺如下：
(1) 分子筛的孔道直径为 4A 称为 4A 型分子筛；当 Na就制得 3A 型分子筛。要高效分离正丁烷 型的分子筛。
＋
被 Ca2 取代时就制得 5A 型分子筛，当 Na 被 K 取代时
＋＋
＋
( 分子直径为 4.65A) 和异丁烷 ( 分子直径为 5.6A) 应该选用 ________
(2) 铝灰在 90 ℃时水解的化学方程式为
1
____________________________ ；“水解”采用 90 ℃而不在室温下
进行的原因是 _________________________________ 。
(3) “酸溶”时，为降低生产成本，应选择的酸为
__________，理由是 _____________。
(4) “氧化”时，发生的主要反应的离子方程式为____________________________ 。 (5) 该工艺中滤渣的成分是 ________。
(6) “ 胶 体 ” 调 节 pH 后 过 滤 所 得 “ 晶 体 ” 需 洗 涤 ， 如 何 证 明 该 晶 体 已 经 洗 涤 干 净 ？ _____________________________________________________________________ 。 【答案】 (1)5A
90 ℃
(2)AlN ＋ 3H2O=====Al(OH) 3＋ NH3↑ 加快 AlN 水解反应速率；降低 (3) 盐酸 电解时生成的氢气和氯气可以制备盐酸
2 ＋
＋
－
3＋
－
NH3 在水中的溶解度，促使 NH3 逸出
(4)2Fe ＋ 2H ＋ClO ===2Fe ＋ Cl ＋ H2O (5)Fe(OH) 3
(6) 取最后一次洗涤液少许， 洗涤干净，否则未洗涤干净
加入浓氢氧化钠溶液并微热， 若不能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体， 则
( 或取最后一次洗涤液少许，加稀硝酸酸化，再加硝酸银溶液，若不能产生白色沉
) 。
淀，则洗涤干净，否则未洗涤干净
3． PFS是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备 PFS的一种工艺流程。
(1) 酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是________； PFS中铁元素的化合价为 ________；在酸浸槽中，为了提高 浸出率，可以采取的措施有
________________( 写两条 ) 。
(Fe 2O3· xH2O)，则酸浸时反应的化学方程式有
__________________________ 。
( 2) 若废铁屑中含有较多铁锈
(3) 如果反应釜中用 H2O2 作氧化剂，则反应的离子方程式为_______________ ；生产过程中，发现反应釜中产
生了大量的气体，且温度明显升高，其原因可能是
_________________________ 。
(4) 聚合釜中溶液的 pH 必须控制在一定的范围内。 如果溶液酸性过强， 造成的后果是 ____________________。 如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中
－ 39
Fe3的浓度为 1 mol ·L1，当 Fe3开始沉淀时，
＋
－
＋
溶液的 pH 约为 ________。[ 已知 Fe(OH)3 的 Ksp≈1.0 ×10 【答案】 (1)H SO ＋ 3 加热、搅拌、多次浸取等
2
4
] 。
2
(2)Fe O· xH O＋ 3H SO===Fe(SO ) ＋ (3 ＋ x)H O、 Fe＋ H SO===FeSO＋ H ↑
2
2 3
2
2＋
(3)2Fe
2 4 2 4 3 2 2 2
2 4 4 3＋
2
2＋
＋ H O ＋
2 2
2H ===2Fe
＋
3＋
＋
2H O H O 与 Fe 的反应为放热反应，加入的
2 2
H O 过多，且生成的 Fe 能作 H O 分解的催化剂， HO 发生分解
2 2
2 2
3＋
－
反应，生成了 O2
(4) 影响 Fe 与 OH 的结合 ( 合理答案均可 ) 1
4．醋酸镍 [(CH 3COO)2Ni] 是一种重要的化工原料。一种以含镍废料 ( 含 NiS、 Al 2O3、 FeO、 CaO、SiO2) 为原料，
制取醋酸镍的工艺流程图如下：
相关离子生成氢氧化物的
pH 和相关物质的溶解性如下表：
金属离子 开始沉淀的 pH
沉淀完全的 pH
物质 20 ℃时溶解性 (H2O)
Fe3＋ 1.1 3.2 CaSO4 微溶 Fe2＋
5.8 8.8 NiF 2
可溶 3＋
2
Al
Ni 2＋
3.0
5.0
CaF
9.5
难溶
6.7
NiCO3sp＝9.60 ×10 －
6
K
(1) 调节 pH 步骤中，溶液 pH 的调节范围是 ____________。
(2) 滤渣 1 和滤渣 3 主要成分的化学式分别是 ________、 ________。
2 2
(3) 写出氧化步骤中加入 HO 发生反应的离子方程式： ___________________________ 。
(4) 酸浸过程中， 1 mol NiS
失去 6NA 个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式：
______________________________________ 。
(5) 沉镍过程中，若
c(Ni 2＋) ＝2.0 mol ·L－1，欲使 100 mL 该滤液中的 Ni 2＋沉淀完全 [ c(Ni 2＋ ) ≤10－ 5 mol·L－
1
] ，则需要加入 Na CO2
3
固体的质量最少为 ________ g 。 ( 保留小数点后 1 位有效数字
)
(6) 保持其他条件不变， 在不同温度下对含镍废料进行酸浸， 镍浸出率随时间变化如图。 酸浸的最佳温度与时间分别为 ________ ℃、 ________ min 。
【答案】 (1)5.0 ≤pH＜ 6.7
(2)SiO 2、 CaSO CaF
4 2
2 ＋
2 2
＋
3＋
2
(3)2Fe ＋ H O＋2H ===2Fe ＋2H O
3
(4)NiS ＋ H2SO4＋ 2HNO3===NiSO4＋ SO2↑＋ 2NO↑＋ 2HO (5)31.4 (6)70 120
5．硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿 制备 ZnSO4·7H2O的流程如下：
( 主要成分为 ZnO，还含有 Fe2O3、 CuO、SiO2 等杂质 )
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的
pH(开始沉淀的 pH 按金属离子浓度为 1.0 mol ·L 1 计算 ) 如表所示：
－金属离子
3＋
开始沉淀的 pH
1.1
沉淀完全的 pH
Fe Fe2Zn2
＋
3.2 8.8 8.0
5.8 6.4
＋
(1) “滤渣 1”的主要成分为 ________( 填化学式 ) 。“酸浸”过程中，提高锌元素浸出率的措施有：适当提高酸
的浓度、 ____________( 填一种 ) 。
(2) “置换”过程中，加入适量的锌粉，除与溶液中的Fe3＋ 、 H＋ 反应外，另一主要反应的化学方程式为 ______________________________________ 。
(3) “氧化”一步中， 发生反应的离子方程式为
________________________________ 。溶液 pH 控制在 [3.2,6.4)
之间的目的是 ____________________________________ 。 (4) “母液”中含有的盐类物质有____________( 填化学式 ) 。
【答案】 (1)SiO 2粉碎锌白矿 ( 或充分搅拌浆料、适当加热等 (2)Zn ＋CuSO4===Cu＋ ZnSO4
2 ＋
－
＋
2＋
)
2＋
3＋
(3)3Fe ＋ MnO4 ＋ 7ZnO＋ 9H ===3Fe(OH)3＋ MnO2＋ 7Zn 使 Fe 沉淀完全，而 Zn 不沉淀
(4)ZnSO 、K SO
4 2 4
4
6．某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量
Ag( 金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可
忽略 ) 。
已知：① NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如： 3NaClO===2NaCl＋ NaClO
3
② AgCl 可溶于氨水： AgCl＋ 2NH·H
3
2
) ＋ ＋Cl － ＋2H O
2 ＋
3 2
＋
＋
③常温时 N2H4·H2O(水合肼 ) 在碱性条件下能还原 4NH3↑＋ H2O
Ag(NH3) 2 ： 4Ag(NH3) 2 ＋ N2H4·H2O===4Ag↓＋ N2↑＋ 4NH ＋
(1) “氧化”阶段需在 80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________________ 。
(2)NaClO
溶 液 与 Ag 反 应 的 产 物 为 A gCl 、 NaOH 和 O2 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为
Ag，从反应产物的角度
__________________________________ 。 HNO3也能氧化 分析，以 HNO3代替 NaClO的缺
点是 ___________________________________________ 。
(3) 为提高 Ag 的回收率，需对“
过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并 _____________________ 。
NaClO
(4) 若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加 与
10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量
NH3·H2O 反 应 外 ( 该 条 件 下 NaClO3 与 NH3·H2O 不 反 应 ) ， 还 因 为
________________________________________________________________________ 。
(5) 请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质
－ 1
－ 1 24
Ag 的实验方案： ______________( 实验中须使用的试剂有： 2
mol·L 水合肼溶液， 1 mol ·L 【答案】 (1) 水浴加热
H SO) 。
(2)4Ag ＋ 4NaClO＋ 2H2O===4AgCl＋4NaOH＋ O2 ↑ 会释放出氮氧化物 ( 或 NO、NO2) ，造成环境污染
(3) 将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4) 未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的
－
Cl ，不利于 AgCl 与氨水反应
1 mol ·L 1H2SO4 溶液吸收反应中放出
－－
(5) 向滤液中滴加 2 mol ·L1 水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用 的 NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥
5
2024年高考化学二轮复习专题10化工流程大题练习.docx
