高三化学流程图试题

化学流程图专题（三）

【例1】重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：

①中涉及的主要反应有：

主反应：4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2 副反应：SiO2＋Na2CO3

8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2

2NaAlO2＋CO2↑

Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

沉淀物 完全沉淀时溶液pH 试回答下列问题：

⑴ ―①‖中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是 。两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是 。 ⑵ ―③‖中调节pH至4.7，目的是 。 ⑶ ―⑤‖中加硫酸酸化的目的是使CrO42转化为Cr2O72，请写出该平衡转化的离子方程式： 。

－

－

Al(OH)3 4。7 Fe(OH)3 3。7 Mg(OH)2 11。2 Cr(OH)3 5。6 ⑷ ―⑦‖中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是 。

【例2】明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：

根据上述图示，完成下列填空：

(1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水（每升含有39。20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）__________mL，用规格为_______mL量筒量取。

(2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量的NH4。检验NH4的方法

＋

－

＋

＋

是_______________________________________________________。

1

(3）写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。 (4）滤液I的成分是水和______________。

(5）为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：

①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。②___________、__________、_________(依次填写实验操作名称)。③冷却、称重。

(6）若试样为mg，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为：______mol（用含有m、n的代数式表示）。

【例3】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：

某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16。27%)、Fe(5。86%)、Al(3。42%)、Zn(2。68%)和Cu（0。86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：

沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2 CuS ZnS MnS FeS pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.。0 ≥–0.42 ≥2.5 ≥7 ≥7 （1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。 （2）滤渣A的主要成分是 。 （3）加入MnS的目的是除去 杂质。

（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为 。 （5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 （写两种）。

【例4】将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要 等原料 （2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：

（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有 （填化学式）等物质，该固体可用作

2

生产水泥的原料。

（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32的方法是：

－

。 （5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃） K2SO4溶解的量(g) 0 20 60 7。4 11。1 18。2 60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体 g

（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 a 熔点较低（29℃熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒

（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是： 。

【例6】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。

空气

MnO2 KOH H2O CO2 K2MnO4 KMnO4 K2CO3 MnO2 母液 操作Ⅰ KMnO4 K2CO3 KMnO4粗晶体 干燥 KMnO4晶体 操作Ⅱ 石灰苛化 KOH 粉碎 熔融

①KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。 a. 84消毒液（NaClO溶液） b. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精

②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____（填代号）。 a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱

③上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。 ④若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。

⑤该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号） 。a. 石灰石 b. 稀HCl c. 稀H2SO4 d. 纯碱 所需气体发生装置是_____________（选填代号）。

3

⑥操作Ⅰ的名称是 ；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。

练习

1．减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要

成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下： 石灰浆 阳离子吸附剂 废渣→ 高温焙烧 →SO2 MnO2粉 ↓ ↓ ↓ ↓ 调节pH 软锰矿浆→ 浸出 →浸出液→ 氧化 → 静 置 → 过滤 → 吸附 → 静置、过滤 →滤渣 ↓ 滤渣 操作a MnSO4·H2O← 干燥 ＋＋＋＋＋

浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3、Ca2、Pb2等其他金属离子。 有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。

＋离子 离子半径(pm) 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH 吸附率 Pb2 1.00 ＋74 7.6 9.7 Fe2 ＋ Ca2 3＋0.75 64 2.7 3.7 Fe 2＋3＋Fe 0.50 50 3.8 4.7 Al 2＋＋＋80 8.3 9.8 Mn Mn2、Fe3 0.25 ＋＋Al3 121 8.0 8.8 Pb2 ＋99 Ca2 － － 0 2 4 6 8 吸附时间/h 已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题： ⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ▲ ，氧化过程中主要反应的离子方程式 ▲ 。 ⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至 ▲ 。 ⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 ▲ （填写序号）。 a．溶液的pH b．金属离子的电荷 c．金属离子的半径 d．吸附时间 ⑷ 操作a包括 ▲ 等过程。

2．重铬酸钾（K2Cr2O7）是工业生产和实验室的重要氧化剂。实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿（主

要成份为FeO·Cr2O3）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠（Na2CrO4），涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3 + 24NaOH +7KClO3K2Cr2O7。其主要工艺如下： 试回答下列问题：

（1）在反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变

为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：

。

4

12Na2CrO4 + 3Fe2O3 +7KCl + 12H2O，然后将铬酸钠转化为

（2）NaFeO2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：

。

（3）操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明： 。 （4）操作④中，酸化时，CrO42转化为Cr2O72,写出平衡转化的离子方程式：

－

－

。

（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH2SO4

溶液和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32=2I+S4O62）。

－

－

－

①判断达到滴定终点的依据是： ；

②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为 （设K2Cr2O7的摩尔质量为294g·mol -1，整个过程中其它杂质不参与反应）。

3、工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：

请回答下列问题：

（1）沉淀C的化学式为________，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作________。 （2）电解熔融的氧化铝时，加入冰晶石的作用是________________。 （3）操作I、操作II、操作III都是________________（填操作名称），实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在________________装置中进行。

（4）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________（填化学式）。用此法制取铝的副产品是________（填化学式）。

（5）写出Na2CO3溶液与CaO反应离子方程式：__________________________________。

（6）若铝土矿中还含有二氧化硅，此生产过程中得到的氧化铝将混有杂质：________（填化学式）。

5

4．现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体（CuCl2·2H2O）2H2O，首先将其制成水溶液，然，为制取纯净的CuCl2·后按下图所示步骤进行提纯：

加入物质Y 含杂质的加入氧化剂X 溶液Ⅱ 水溶液Ⅰ 沉淀 一定条件 溶液Ⅲ 纯CuCl·2H2O 2＋2＋23＋已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性，要将溶液中的Cu、Fe、Fe沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为6.4、6.4、3.7。请回答下列问题： （1）本实验最适合的氧化剂X是__________

A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4

（2）物质Y不可以是___________

A．CuO B．CuCl2 C．Cu（OH）2 D．CuCO3

3

（3）除去Fe

＋

的有关离子方程式是（物质Y在（2）中选择合适的选项）：

________________________________________________________________

（4）加入氧化剂的目的是____________________________________________________。 （5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O？__________（填―能‖或―不能‖）。如不能，应如何操作？（如能，此空不填）________________________________________________。

5．碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为：

I2+KClO3+H2O--KH(IO3)2+KCl+Cl2 ↑（未配平）

（1）已知步骤①反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请配平该反应的化学方程式：

______________________________________________________________；

（2）步骤②中，用稀酸酸化的作用是____________________________________________；在稀硝酸和稀盐

酸中不能选用的酸是：_________，其原因是______ _

（3）步骤③要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为 ______ （4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是______ 。

温度/℃ KIO3g/100g水

0 4.60 10 6.27 20 8.08 40 12.6 60 18.3 80 24.8 6

6．（10分）工业碳酸钠(纯度约为98％)中含有Ca2、Mg2、Fe3、Cl和SO42等杂质，提纯工艺线路如

＋

＋

＋

－

－

下：

Ⅰ、碳酸钠的饱和溶

度下析出的溶质如下图所示：

Na2CO3·10H2O Na2CO3·7H2O Na2CO3·H2O 32 36 t（℃）

Ⅱ、有关物质的溶度积如下： 物质 Ksp CaCO3 4.96×10—9 MgCO3 6.82×10—6 Ca(OH)2 4.68×10—6 Mg(OH)2 5.61×10—12 Fe(OH)3 2.64×10—39 液在不同温

回答下列问题： （1）加入NaOH溶液时，首先生成的沉淀是 （填化学式）；生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为 。 （2）―趁热过滤‖时的温度应控制在 。

（3）有人从―绿色化学‖角度设想将―母液‖沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行 ，并说明理由 。

（4）已知：Na2CO3·10 H2O(s)＝Na2CO3(s)＋10 H2O(l) △H= + 92.36 kJ·mol—1

Na2CO3·10 H2O(s)＝Na2CO3·H2O(s)＋9 H2O(g) △H= + 473.63 kJ·mol—1 又知：H2O(l)＝H2O(g) △H= + 44 kJ·mol—1

写出Na2CO3·H2O脱水生成气态水的热化学方程式 。

7

例1.【答 案】⑴ 使反应物接触更充分，加快反应速率 △S＞0 ⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32— ⑶ 2CrO42＋2H+

－

Cr2O72＋H2O ⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小

－

例2.【答案】(1)78；100。(2)取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变m－132n

蓝。(3)Al(OH)3；Al2O3；Fe2O3。(4)K2SO4；(NH4)2SO4。(5)BaCl2；过滤；洗涤；干燥。(6)mol。

42

例3. 【答案】（1）MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O （2）Fe(OH)3 Al(OH)3

（3）Cu2 Zn2（4）MnO2＋H2O＋e＝MnOOH＋OH（或2MnO2＋H2O＋2e＝Mn2O3＋2OH）

＋

＋

－

－

－

－

（5）锌、二氧化锰

22例4. 【答案】（1）CaCO3 NH3 H2O （2）CaSO4＋CO3－→CaCO3↓＋SO4－（3）CaSO4

（4）滤液中滴加盐酸产生气泡 （5）54g （6）a d

（7）碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）

例6. 【答案】（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）过滤；溶解度；浓缩结晶

参考答案

＋＋＋＋

1．⑴ SO2＋MnO2＝MnSO4 2Fe2＋MnO2＋4H＝2Fe3＋Mn2＋2H2O ⑵ 4.7～8.3 ⑶ b c d ⑷ 蒸发浓缩结晶 2．（1）Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑（2分）

（2）NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3↓+NaOH（2分）

2-H2SiO3+2OH-（或（3）由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解：SiO3+2H2O

SiO32-+H2OHSiO3-+OH-，HSiO3-+H2OH2SiO3+OH-，AlO2-+H2OAl(OH)3+OH-），降低pH值有利于平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全（2分）

2－+

Cr2O72－+H2O（1分） （4）2CrO4+2H

（5）①当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色（2分）；

②94.08%（2分）。

2

3（1）Fe2O3，颜料；（2）降低氧化铝的熔点；（3）过滤，过滤；（4）CaO和CO2，Fe2O3和O2；（5）CO3－－＋CaO＋H2O＝CaCO3＋2OH；（6）SiO2 4．(1)C (2)CuO、CuCO3、Cu(OH)2、CU2(OH)2CO3 (3)Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+、CuO+2H+=Cu2++H2O

(4)将Fe2+氧化成Fe3+ (5)不能，蒸发浓缩，冷却结晶。 5、（1）6I2 + 11KClO3 + 3H2O = 6KH(IO3)2 + 5KCl + 3Cl2↑ （2分）

（2）促进氯气从反应混合物中逸出。（2分）稀盐酸（1分）盐酸能还原已生成的碘酸氢钾 （3）Cl2能将KIO3氧化成KIO4 （2分） （4）蒸发结晶（1分）

6、（10分）（1）Fe(OH)3 （1分），MgCO3 +2OH= Mg (OH) 2↓+CO32（2分）；

－

－

（2）高于36℃（2分）

（3）不可行（1分）； 若―母液‖循环使用，则溶液c(Cl)和c(SO42)增大，最后所得产物Na2CO3混有杂质（2

－

－

分）

（4）Na2CO3·H2O(s)＝Na2CO3(s) +H2O(g) △H=+58.73kJ·mol—1（2分）

8

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