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1、2020 届高考二轮复习专项 专题八届高考二轮复习专项 专题八 无机化工流程无机化工流程 1 工业上采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰 其工艺流程如下 已知 菱锰矿的主要成分是 还含有少量的 Fe Al Ca Mg 等元素 3 MnCO 氢氧化物沉淀的条件 完全沉淀的 pH 分别为 4 7 3 2 开始沉淀 3 Al 3 Fe 2 Mn 2 Mg 的 pH 分别为 8 1 9 1 焙烧 过程的主要反应 34 MnCO 2NH Cl 2322 MnCl 2NH CO H O 常温下 几种难溶物的如下表所示 sp K 难溶 物 2 Mn OH 3 MnCO 2 CaF 2 MgF sp K 13
2、 2 0 10 11 2 0 10 10 2 0 10 11 7 0 10 回答下列问题 1 分析图 1 图 2 图 3 推测最佳的焙烧温度 焙烧时间 分别为 4 NH Cl m m 菱锰矿粉 2 除杂 过程如下 已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为 则氧化 3 42282222 NH S O H O Cl MnO Fe 剂 X 宜选择 填字母序号 A 4228 NH S O B 2 MnO C 22 H O D 2 Cl 调 pH 时 pH 可取的最低值为 当 两种沉淀共存时 若溶液中 则 2 CaF 2 MgF 2 5 Ca 1 0 10 mol Lc mol L 2 Mg c 3 沉锰 过
3、程中 不能用碳酸钠溶液代替溶液的可能原因是 43 NH HCO 4 测定碳酸锰粗产品的纯度 实验步骤如下 称取 0 5000g 碳酸锰粗产品于 300mL 锥形瓶中 加少量水润湿 再加入 25mL 磷酸 移 到通风橱内加热至 240 将上述锥形瓶中的溶液加水稀释至 100mL 滴加 2 3 滴指示剂 然后用浓度为 0 2000mol L 的硫酸亚铁铵标准溶液滴定 发生的反应为 4242 NH Fe SO 到达滴定终点时 消耗的硫酸亚铁铵标 3 2 2 3 3 424 Mn PO Fe Mn Fe 2PO 准溶液的体积为 20 00mL 通过计算 可得碳酸锰粗产品的纯度 若滴定终点时发现滴定管尖
4、嘴处产生了 气泡 则测得的碳酸锰粗产品的纯度将 填 偏高 偏低 或 无影响 2 镍是制取各种高强度合金 耐热材料的重要金属之一 以粗氧化镍 主要含 NiO 等 为原料制备纯镍的流程示意图如下 CoO 23 Fe O 回答下列问题 1 已知 1 221 C s Og COg H 393 5 kJ mol 1 222 1 Cg O CgH 283 0 kJ mOO 2 g ol 反应 a 的化学方程式为 既有利于 提高反应 a 的速率 又有利于提高原料平衡转化率的措施是 2 CO 2 用离子方程式表示碱洗过程发生的反应 3 镍的羰化反应为 4Ni s 4CO g CO gHNi A AA A AA
5、 一定温度下 将一定量的粗镍和 CO 加人到 1 L 的恒容密闭容器中反应 3 s 后测得 的物质的量为 0 6 mol 则 0 3 s 内平均反应速率 mol 4Ni CO v CO L 1 s 1 镍的羰化反应平衡常数表达式为 K 当温度升高时 K 减小 则该反应的 0 填 或 160 135 蒸馏提取应选择的适宜温度范围是 4Ni CO 5 采用 230 C 分解 g 制取金属铸 所获金属镍中常常含有碳 原因是 4Ni CO 运用化学平衡移动原理解释 3 碱式硫酸铁 Fe OH SO4 是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂 工业上利用废铁屑 含 少量氧化铝 氧化铁等 生产碱式硫酸铁的工艺流
6、程如下 已知 部分金属离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表 氢氧化物 Fe OH Fe OH Al OH 323 开始沉淀的 pH 2 37 53 4 沉淀完全的 pH 3 29 74 4 回答下列问题 1 加入少量 NaHCO3的目的是调节 pH 在 范围内 2 反应 中加入 NaNO2的目的是氧化 Fe2 写出该反应的离子方程式为 3 碱式硫酸铁溶于水后生成的 Fe OH 2 可部分水解生成 Fe2 OH 4 2 聚合离子 该水解反 应的离子方程式为 4 在医药上常用硫酸亚铁与硫酸 硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁 根据我国质量标准 产 品中不得含有 Fe2 及 为检验所得产品中是否
7、含有 Fe2 应使用的试剂为 3 NO A 氯水 B KSCN 溶液 C NaOH 溶液 D 酸性 KMnO4溶液 5 为测定含 Fe2 和 Fe3 溶液中铁元素的总含量 实验操作如下 准确量取 20 00mL 溶液于 带塞锥形瓶中 加入足量 H2O2 调节 pH 反应的平 c F 1 mol L 2 2 22 MgF s CaCaF s Mg A AA A AA 衡常数 K 4 步骤 V 沉锰时 在 60 按投料比 溶液的 pH 对产率 2 423 n NHCOn Mn 2 3 MnCO 的影响如图 a 所示 按技料比 反应温度对产率的pH 7 2 423 n NHCOn Mn 2 3 Mn
8、CO 影响如图 b 所示 图 a 中 在pH7 0 时 pH 越大产率越 低且纯度也降低 其原因是 图 b 中 温度高于 60 C 时 温度越高产率越低且纯度也越低 主要原因是 5 工业上以钛铁矿 主要成分为钛酸亚铁 含有 MgO 等杂质 为原料制备 3 FeTiO 2 SiO 金属钛和铁红的工艺流程如下 已知 酸溶 时 转化为和 3 FeTiO 2 Fe 2 TiO 实验温度下 11 sp2 Mg OH 1 0 10K 溶液中离子浓度时 认为该离子沉淀完全 5 1 0 10 mol L 请回答下列问题 1 中 Ti 元素的化合价为 价 铁红的用途为 任写一种 3 FeTiO 2 水解 时 发
9、生反应的离子方程式为 3 沉铁 时 气态产物的电子式为 该过程需控制反应温度低于 35 原因为 4 转化为铁红时 发生反应的化学方程式为 3 FeCO 5 滤液 3 可用于制备 若滤液 3 中 向其中加入等 2 Mg OH 2 3 Mg 1 2 10 mol Lc 体积的 NaOH 溶液的浓度为 mol L 时 可使恰好沉淀完全 溶液体积变化忽 2 Mg 略不计 6 电解 时 电解质为熔融的 CaO 则阴极反应式为 制得 1mol Ti 单质 理 论上导线中通过的电量为 保留三位有效数字 已知 1 个电子的电量为 19 1 6 10C 6 以铬铁矿 主要成分为 Fe CrO2 2 还含有 Al
10、2O3 Fe2O3 SiO2等杂质 为主要原料生产重 格酸钠晶体 Na2Cr2O7 2H2O Na2Cr2O7是一种强氧化剂 的主要工艺流程如下 1 亚铬酸亚铁 Fe CrO2 2 中 Cr 的化合价是 2 煅烧生成 Na2CrO4的化学方程式为 3 酸化滤液 Na2CrO4时 不选用盐酸的原因是 从平衡角度分析酸化的原理 4 该工艺中某种产物可以再利用 该物质的化学式为 5 采用石墨电极电解 Na2CrO4溶液 可实现 Na2CrO4 Na2Cr2O7的转化 其原理如图所示 写出 I 电极的电极反应式 当 Na2CrO4转化为 1mol Na2Cr2O7时 理论上 II 电极上转移电子的物质
11、的量为 6 称取 2 500g 重铬酸钠晶体试样 加入蒸馏水配制成 250mL 溶液 从中取出 25 00mL 于碘量 瓶中 向其中加入 10mL2mol 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 120mol L 的 Na2S2O3标准溶液进行滴 定 发生反应 I2 2S2O32 2I S4O62 判断达到清定终点的依据是 若实验中共用去 40 00mL Na2S2O3标准溶液 则所得产品的纯度为 设整个过 程中其他杂质不参加反应 保留 3 位有效数字 7 聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点 一
12、种用钢管厂的废铁渣 主要成分为 Fe3O4 少量 C 及 SiO2 为原料制备的流程如下 已知 在一定温度下酸浸时 Fe3 在 pH 2 开始沉淀 pH 3 7 沉淀完全 1 废铁渣进行 粉碎 的目的是 2 酸浸 需适宜的酸浓度 液固比 酸浸温度 氧流量等 其中酸设温度对铁浸取率的影 响如下表所示 温度 406080100120 铁浸取率 5062809585 请写出酸浸过程中 Fe3O4发生的离子反应方程式 硫酸酸浸时应控制溶液的 pH 其原因是 当酸浸温度超过 100 时 铁浸取率反而减小 其原因是 3 上述过滤步骤的滤液的主要成分为 填化学式 4 Fe3 浓度定量检测是先用 SnCl2将
13、 Fe3 还原为 Fe2 在酸性条件下 在用 K2Cr2O7标准溶液 滴定 Fe2 被还原为 Cr3 滴定反应的离子方程式为 2 27 Cr O 答案以及解析答案以及解析 1 答案及解析 答案及解析 答案 1 500 60min 1 1 2 B 4 7 3 碳酸钠溶液中的较大 6 3 5 10 OH c 会产生沉淀 4 92 00 偏低 2 Mn OH 解析 菱锰矿的主要成分是 还含有少量的 Fe Al Ca Mg 等元素 3 MnCO 故与氯化铵混合研磨后 焙烧 的固体中含有 氯化锰 四氧化三铁 氧化铝 氧化钙 和氧化镁 加入盐酸 浸出液中主要含有 3 Al 3 Fe 2 Fe 2 Mn 2
14、 Ca 经过除杂后 在净化液中加入碳酸氢铵 使沉淀 生成 最 2 Mg 2 Mn 3 MnCO 后得到高纯度 3 MnCO 分析图 1 可知在 500 时锰的浸出率最高 分析图2 可知培烧时间为 60min 时锰的 浸出率最高 分析图 3 可知时锰的浸出率最高 因此最佳的焙烧 4 NH Cl 1 1 m m 菱锰矿粉 温 度 焙 烧 时 间 分 别 为5 0 0 60min 1 1 4 NH Cl m m 菱锰矿粉 2 已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序 为了不引入新的杂质 且氧化性不能太强 故氧化剂 X 宜选择 2 MnO 调 pH 时 主要是沉淀和 不能影响 而又已知 完全 3 Fe 3 A
15、l 2 Mn 3 Al 3 Fe 沉淀的 pH 分别为 4 7 3 2 开始沉淀的pH 分别为 8 1 9 1 故 pH 2 Mn 2 Mg 的最低值为 4 7 当 两种沉淀共存时 若溶液中的 则 2 CaF 2 MgF 2 5 Ca 1 0 10 mol Lc 又 则 10 sp2 2 5 CaF 2 0 10 F mol L Ca 1 0 10 K c c 2 2 sp2 MgF Mg F Kcc 11 sp2 2 6 2 10 5 MgF 7 0 10 Mg mol L 3 5 10 mol L F 2 0 10 1 0 10 K c c 3 碳酸钠溶液的碱性较强 较大 会产生沉淀 因此
16、 沉锰 OH c 2 Mn OH 过程中 不能用碳酸钠溶液 代替溶液 43 NH HCO 4 根据可知 的物质的量与硫 3 2 2 3 3 424 Mn PO Fe Mn Fe 2PO 3 42 Mn PO 酸亚铁铵的物质的量相等 即等于0 2000mol L 0 02L 0 004mol 根据锰元素守恒可 知 0 5000g 碳酸锰粗产品中碳酸锰的物 质的量 0 004mol 碳 酸 锰 粗 产 品 的 纯 度 若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了 0 004mol 115g mol 100 92 00 0 5000g 气泡 导致标准溶液的体积偏小 则的物质的量偏小 测得的碳酸锰 3 42 Mn PO 粗产品的纯度偏低 2 答案及解析 答案及解析 答案 解析 答案 1 升高温度 900 C 2 CO C 2CO 2 2 232 2OH CO CO H O 3 0 8 4 4 c Ni CO cCO 4 43 2 52 C 5 温度升高 化学平衡正向移动 CO 浓度增大 4 Ni COgNi s 4CO g A AA A AA CO 浓度增大又使此反应平衡右移 产生碳 2 2CO g C
