——化学工艺流程
【专题训练】
1.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。下图是工业上用印刷电路的蚀刻液的废液(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)生产CuCl的流程：
按要求回答下列问题：
(1)废液①的主要含有的金属阳离子是_Fe2＋__(填化学符号，下同)；废渣①的成分是_Fe、Cu__，Y为_HCl__。
(2)废液①与Z反应的离子方程式为： 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl
－
或2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O 。
(3)写出废渣②生成二氧化硫的化学方程式 Cu＋
2H2SO4(浓)=====CuSO4＋ SO2↑＋2H2O 。
(4)为得到纯净的CuCl晶体，可用下列_b__(填序号)进行洗涤。 a．纯净水 c．稀硫酸
b．乙醇 d．氯化铜溶液
△(5)生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是_防止生成氢氧化铜沉淀或防止CuCl水解__。
(6)写出产生CuCl的离子方程式 SO2＋2Cu2＋＋2Cl－＋
－＋
2H2O===2CuCl↓＋SO24＋4H 。
1
(7)氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25 g加入10 mL过量的FeCl3溶液250 mL锥形瓶中，不断摇动；
②待样品溶解后，加水50 mL和2滴指示剂；
③立即用0.10 mol·L－1硫酸铈标准溶液滴至绿色出现为终点； ④重复三次，消耗硫酸铈溶液平均体积为25.00 mL。 已知：CuCl的分子式量为99；CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2；Fe2
＋
＋Ce4＋===Fe3＋＋Ce3＋。则CuCl的纯度为_99%__。
[解析] 向工业上以制作印刷电路的废液(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、
Cl－)加入过量的铁粉，三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜，然后过滤，滤渣为过量的铁和生成的铜，依据铜与铁的活泼性，将滤渣溶于盐酸，铜与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为铜，废液①中加入Z为氯水或双氧水，氧化亚铁离子为铁离子，得到蚀刻液，然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，铜与氯气反应生成氯化铜，硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜。
(1)印刷电路的废液(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)加入铁，三价铁离子能够与铁反应生成二价铁离子，铜离子能够与铁反应生成铜，过滤后滤渣中含有铜和铁，加入盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁，铜与盐酸不反应，将铜分离出来。
(2)根据以上分析可知废液①与Z反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。
(3)废渣②生成二氧化硫的反应是铜和浓硫酸在加热条件下反应
生成，反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
(4)为减少CuCl的损失，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇
2
△
洗涤，答案选b。
(5)生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是防止生成氢氧化铜沉淀或防止CuCl水解。
(6)依据图示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl，产生CuCl的化学方程式依据得失电子守恒得到：CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4，反应的离子方程式为：SO2＋2Cu2＋＋2Cl－
－＋
＋2H2O===2CuCl↓＋SO24＋4H。
(7)滴定0.25 g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是25.00 mL，结合方程式可知：CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2，CuCl的纯度为(25.00×10－3 L×0.1 mol/L×99 g/mol)/0.25 g×100%＝99%。
2.钼酸钠(Na2MoO4)具有广泛的用途。可做新型水处理剂、优良的金属缓蚀剂及可用于局部过热的循环水系统；Al(OH)3工业和医药上都具有重要用途，现从某废钼催化剂(主要成分MoO3、Al2O3、Fe2O3等)中回收Na2MoO4和Al(OH)3，其工艺如图：
回答下列问题：
(1)已知MoO3、Al2O3与SiO2相似，均能在高温下跟Na2CO3发生类高温似反应，试写出MoO3与Na2CO3反应的化学方程式： MoO3＋Na2CO3=====Na2MoO4＋CO2↑ 。
(2)第②步操作所得的滤液中，溶质有Na2MoO4、_NaAlO2__和过量的Na2CO3；检验第②步操作所得滤渣中含有三价铁的方法是_取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含＋3价铁__。
3
(3)第③步操作H2SO4需要适量，通常是通过_测溶液的pH值__来调控H2SO4的用量；与Na2SO4相比，Na2MoO4的溶解度受温度的影响变化_较小__(填“较大”或“较小”)。
(4)利用铝热反应可回收金属钼。将所得钼酸钠溶液用酸处理得到沉淀，再加热可得MoO3。写出MoO3发生铝热反应的化学方程式： 4Al高温2Mo＋2AlO 。 ＋2MoO3=====23
(5)取废钼催化剂5.00 g，加入5.30 g Na2CO3(足量)，经上述实验操作后，最终得到2.34 g Al(OH)3和6.39 g Na2SO4晶体，则废钼催化剂中Al2O3、MoO3的物质的量的比值为_3∶1__。
[解析] (1)MoO3、Al2O3与Na2CO3的反应和SiO2与Na2CO3的反应相似，加入碳酸钠焙烧时可生成Na2MoO4和NaAlO2，MoO3与Na2CO3反高温NaMoO＋CO↑。 应的化学方程式为MoO3＋Na2CO3=====242
(2)高温条件下，氧化铝和碳酸钠反应生成NaAlO2，滤液中含有焙烧后生成Na2MoO4、NaAlO2以及过量的Na2CO3，检验第②步操作所得滤渣中含有三价铁，取少量滤渣洗涤液于试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含三价铁。
(3)第③步操作H2SO4需要适量，避免氢氧化铝溶解，通常是通过测溶液的pH来调控H2SO4的用量，转化关系中④蒸发结晶溶液得到硫酸钠晶体和Na2MoO4溶液，与Na2SO4相比，Na2MoO4的溶解度受温度的影响变化较小，硫酸钠溶解度收温度影响大，先析出晶体。
(4)MoO3发生铝热反应，高温下和铝反应生成钼和氧化铝，反应高温2Mo＋2AlO。 的化学方程式为：4Al＋2MoO3=====23
(5)加入稀硫酸后，滤渣为Al(OH)3，滤液中含有Na2SO4和Na2MoO4，已知：n(Na2CO3)＝
5.30 g6.39 g
＝0.05 mol，n(Na2SO4)＝＝
106 g/mol142 g/mol
4
0.045 mol，则由Na守恒可知n(Na2MoO4)＝0.005 mol,2.34 g Al(OH)32.34 g的物质的量为＝0.03 mol，根据Al元素守恒，Al2O3的物质
78 g/mol的量为0.015 mol，因此，Al2O3、MoO3的物质的量之比为0.015 mol∶0.005 mol＝3∶1。
3．以含有Al2O3、Fe2O3等杂质的铬铁矿为主要原料生产重铬酸钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)的主要工艺流程如下：
己知：铬铁矿在空气中与纯碱煅烧生成Na2CrO4和一种红棕色固煅烧2NaAlO＋CO↑。请体，同时释放出CO2气体，且Al2O3＋Na2CO3=====22回答：
(1)在铬铁矿Fe(CrO2)2中，Cr的化合价为_＋3__。 (2)滤渣2的成分为_Al(OH)3__。
(3)将滤渣1放入稀硫酸溶解后得溶液W，检验该溶液中金属离子的方法是_取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，证明有Fe3＋(其他合理答案也可)__。
－
(4)根据有关国家标准，含CrO2使其浓度4的废水要经化学处理，－
降至5.0×10－7 mol/L以下才能排放。含CrO24的废水处理通常有以
下两种方法。
①沉淀法：
加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2＋。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2＋的浓度应不小于_2.4×10
5
－4
__mol/L，后续废水处理方能达到国家排放标准。
绿矾
3＋石灰水2－
＋②还原法：CrO――→Cr――→Cr(OH)写出酸性条件下CrO3。4H
2－4
－2＋
与绿巩在溶液中反应的离子方程式： CrO2＋8H＋===Cr3＋＋4＋3Fe
3Fe3＋＋4H2O 。
(5)某高效净水剂是由K2FeO4得到的，工业上以溶液W、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K2FeO4，该反应的离子方程式是 2Fe3＋＋
－－3ClO－＋10OH－===2FeO24＋3Cl＋5H2O 。
[解析] (1)在铬铁矿Fe(CrO2)2中，Fe的化合价为＋2，所以Cr的化合价为＋3。
(2)含杂质的铬铁矿经煅烧、溶于水后，只有氧化铁不溶于水，作为滤渣除去，所以滤渣1的成分是Fe2O3，此时溶液为Na2CrO4和 NaAlO2的混合液，通入CO2气体会和NaAlO2反应产生Al(OH)3，所以滤渣2的成分是Al(OH)3。
(3)将滤渣Ⅰ放入稀硫酸溶解后得溶液W为Fe2(SO4)3，检验Fe3＋
的方法是取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红，证明有Fe3＋。
－－7
(4)①Ksp(BaCrO4)＝1.2×10－10，c(CrO2 mol/L，所4)＜5.0×10
以c(Ba2＋)＞1.2×10－10/5.0×10－7＝2.4×10－4 mol/L。
－2－②酸性条件下CrO24与绿矾FeSO4·7H2O反应，CrO4作氧化剂，－2＋
绿矾作还原剂，其离子方程式为CrO2＋8H＋===Cr3＋＋3Fe3＋＋4＋3Fe
4H2O。
(5)W为Fe2(SO4)3，以溶液Fe2(SO4)3、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K2FeO4，该反应的离子方程式是2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－
－－===2FeO24＋3Cl＋5H2O。
6
4.从某废液(含有Fe2＋、Cu2＋、Cl－)中回收铜并制得纯净的FeCl3
溶液。现以制得纯净的FeCl3溶液为原料制取优良的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)，其流程如下：
已知：高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体，可溶于水。在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定。高铁酸钾具有强氧化性。高铁酸钾(K2FeO4)与水作用产生Fe(OH)3。
(1)检验废液中含有Fe2＋选用的试剂是_KMnO4__(填化学式)；从废液中制得纯净的FeCl3溶液加入的试剂除铁粉外，还需要一种试剂是_Cl2__(填化学式)，加入时发生反应的离子方程式为 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 。
(2)高铁酸钾(K2FeO4)在处理水过程中的作用是_强氧化性__和_杀菌消毒__。
(3)“氧化”过程反应的离子方程式为 2Fe3＋＋10OH－＋3ClO－
－－
===2FeO24＋3Cl＋5H2O 。
(4)过滤时需用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和_漏斗__，上述工艺得到的高锰酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用_稀KOH溶液__溶解，然后_加入饱和KOH溶液，冷却结晶__。
(5)用回收的铜为原料可制得粗制CuSO4·5H2O晶体(含有少量的FeSO4·7H2O)，除去CuSO4·5H2O晶体中杂质的方法是：向溶液中加入H2O2，再调解溶液pH，过滤即可制得纯净的CuSO4溶液，进而制得纯净CuSO4·5H2O的晶体。
已知：室温时一些物质的Ksp如下表：
化学Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 7
式 Ksp 8.0×10－8.0×10－163.0×10－20 38 已知溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时就认为沉淀完全。加双氧水的目的是_使Fe2＋氧化为Fe3＋__；若溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L－1，通过计算说明此方法可除去粗制CuSO4·5H2O晶体中FeSO4·7H2O的理由_溶液中CuSO4的浓度为3.0_mol·L－1，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为4，Fe3＋完全沉淀时溶液的pH为3.3，通过计算确定上述方案可行。__。
5.高纯氧化铁是现代电子工业的重要材料。以下是用硫酸厂产生的烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：
(1)酸浸时，常需将烧渣粉碎、并加入过量H2SO4，其目的是_提高铁元素的浸出率，同时抑制铁离子的水解__；滤渣的主要成分为_SiO2__(填化学式)。
(2)加入FeS2时，发生反应②的离子方程式为 FeS2＋14Fe3＋＋
－＋
8H2O===15Fe2＋＋2SO24＋16H 。
(3)加入NH4HCO3目的是_中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe2
＋
全部转化为FeCO3__。“沉淀”时，pH不宜过高，否则制备的FeCO3
中可能混有的杂质是_Fe(OH)2__。检验FeCO3是否洗涤干净的方法是_取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净__。
8
高温2FeO(4)煅烧时，发生反应④的化学方程式为 4FeCO3＋O2=====23
＋4CO2 。
[解析] (1)酸浸时，常需将烧渣粉碎、增大烧渣与酸的接触面积，并加入过量H2SO4，除了使烧渣中的部分氧化物溶解外，还能抑制铁离子的水解。酸性氧化物SiO2不与酸反应。
(2)加入FeS2时，把铁离子还原为Fe2＋：FeS2＋14Fe3＋＋
－＋
8H2O===15Fe2＋＋2SO24＋16H。
(3)加入NH4HCO3目的是中和溶液中的酸，调节溶液的pH，使Fe2
＋
全部转化为FeCO3；亚铁离子的水解能力较强，易发生水解，“沉淀”
时，pH不宜过高，否则制备的FeCO3中可能混有的杂质是Fe(OH)2 ；检验FeCO3固体中附着有硫酸根离子，可以用盐酸和氯化钡溶液进行检验，取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净。
(4)在空气中煅烧FeCO3，二价铁被氧化为三价铁，进一步得到Fe2O3。4FeCO3＋O2===2Fe2O3＋4CO2。
6.以粉煤灰(主要成分为Al2O3和SiO2，还含有少量的FeO、Fe2O3
等)为原料制备Al2O3的流程如下：
(1)“酸浸”时需加入过量的稀硫酸，目的是提高浸取率和_抑制Al3＋水解(或为后续反应提供H＋)__；滤渣的主要成分是_SiO2__。
(2)“氧化”过程中，加入H2O2发生反应的离子方程式为 2Fe2＋
＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 。
(3)“提纯”过程中，当加入NaOH溶液达到沉淀量最大时，溶液
－＋中c(SO24)∶c(Na)＝_1∶2__。
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(4)已知Ksp＝1×10－39。“提纯”过程中，当c(Fe3＋)<10－6 mol·L
－1
时，溶液中c(OH－)>_1×10－11__mol ·L－1。
(5)“沉淀”过程中，通入过量CO2时发生反应的化学方程式为
NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 。
[解析] (1)根据含有成分，加入硫酸发生的反应是Al2O3＋6H＋
===2Al3＋＋3H2O，FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，加入硫酸的目的可以提高浸取率和抑制Al3＋的水解，SiO2是不溶于水，不溶于酸，因此滤渣是SiO2。
(2)过氧化氢具有强氧化性，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，离子反应方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(3)加入NaOH溶液，达到沉淀量最大，发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3
－
↓，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，此时溶液中溶质为Na2SO4，即c(SO24)∶
c(Na2＋)＝1∶2。
(4)根据Ksp＝c(Fe3＋)×c3(OH－)，因为c(Fe3＋)<10－6 mol·L－1，
c(OH－)>10－11 mol·L－1。
(5)利用碳酸的酸性强于偏铝酸，因此有：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。
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2020届高考化学考前三轮专题冲刺提升训练：化学工艺流程【专题训练、答案 解析】
