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1、易错点21 化工流程模拟题训练1聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3 和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相组成和温度的关系，、分别是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 稳定存在的区域。a属于_（填“吸热反应”或“放热反应”）；570时，d 反应的平衡常数 K=_。（2）800，混合气体中CO2的体积分数为40时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：_（3）若“酸浸”时间过长，浸出液
2、Fe2+含量反而降低，主要原因是_。（4）已知：25时，KspFe(OH)2=1.010-17，KspFe(OH)3=1.010-39。若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8molL-1，为避免“催化氧化”过程中产生副产物 Fe(OH)3，应调节浸出液的 pH_。（5）FeSO4 溶液在空气中会缓慢氧化生成难溶的Fe(OH)SO4 ，该反应的离子方程式_. （6）“催化氧化”过程中，用 NaNO2 作催化剂（NO 起实质上的催化作用）时，温度与Fe2+转化率的关系如右图所示（反应时间相同），Fe2+ 转化率随温度的升高先上升后下降的原因是_.【答案】 放热反应 1 Fe2O3+CO=FeO
3、+CO2 Fe2+易被空气中的 O2 氧化成 Fe3+ 1.6 4Fe2+O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4 温度升高，反应速率增大；温度过高，NO 气体逸出，转化率下降2FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料，在催化、生物医药、环境科学等领域具有广阔应用前景。某研究小组以赤泥（铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3）为原料，设计下列流程制备FeFe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。回答下列问题：（1）“浸出”实验中，盐酸起始浓度对铁、铝浸出率的影响如图所示：盐酸的合适浓度为_。盐酸起始浓度为2 molL1时，铁的浸出率很低，原因是_。（
4、2）已知：25时，Al(OH)3(s)AlO2+ H+ + H2O K=41013。若浸出液c(Al3+) = 0.04 molL1，“调节pH”时，pH最小应为_（设调节pH过程中溶液体积不变）。（3）FeFe2O3纳米线为壳层结构（核是Fe、壳是Fe2O3），壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生，滤液中含B(OH)3，合成铁核的离子方程式为_。“合成”后，经过滤、_、_获得FeFe2O3纳米线。（4）FeFe2O3纳米线去除水体中Cr2O72的机理是，纳米线将Cr2O72吸附在表面并还原。在“无氧”和“有氧”条件下将纳米线分别置于两份相同的
5、水体中，80 min后回收该纳米线，测得其表面元素的原子个数比如下表：在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是_。样本2的实验条件是_（填“有氧”或“无氧”）。已知水体中检测不到Cr()，样本1中FeFe2O3纳米线的表面Cr()的去除率为_。【答案】 6 molL1 盐酸起始浓度为2molL1时，Fe3+发生了水解 11 9H2O + 4Fe3+ + 3BH4 = 4Fe + 6H2+ 3B(OH)3 + 9H+ 洗涤 烘干 胶体 有氧 46.8%3以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl36H2O）的工艺流程如下：完成下列填空：（1）焙烧产生的SO2可以继续制备硫酸，
6、其中的反应之一为：2SO2+O2 2SO3+Q(Q0)，该反应的平衡常数表达式为K=_；欲使K值增大，可采取的措施是_。若经一段时间后SO3的浓度增加了4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.4 mol/(Ls)，则这段时间为_（选填编号）。a1s b5s c10s d50s（2）硫铁矿焙烧后的烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4等。酸溶后溶液中主要存在的阳离子有_，不能用硫酸代替盐酸的原因是_。（3）通入氯气时，主要反应的离子方程式为_。从氧化后的溶液中得到氯化铁晶体的实验步骤为_、_、过滤洗涤。（4）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，请从水解平衡移动原理解释原因_。【答案】 K 降
7、温 b Fe2+、Fe3+、H+(H+不写不扣分) 会引入SO42-离子，影响产品的纯度 2Fe2+Cl22Fe3+2Cl- 蒸发浓缩 冷却结晶 Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+，盐酸过量，使H+增大，平衡朝逆向移动，抑制Fe3+的水解，增大了氯化铁晶体的产量4用方铅矿精矿(主要为PbS)和软锰矿(主要为MnO2,还有少量Fe2O3，Al2O3等杂质)制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程如下：已知：PbS+MnO2+4H+=Mn2+Pb2+S+2H2O25时，Ksp(PbCl2)=1.610-5，Ksp(PbSO4)=1.810-8PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)
8、H0（1）80用盐酸处理两种矿石，为加快酸浸速率，还可采用的方法是_(任写一种)。（2）向酸浸液中加入饱和食盐水的目的是_；加入物质X可用于调节酸浸液的pH值，物质X可以是_(填字母)。AMnCO3 BNaOH CZnO DPbO（3）滤渣中含有两种金属杂质形成的化合物，其成分为_(写化学式);请设计分离两种金属化合物的路线图(用化学式表示物质，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和分离方法)。_。（4）向滤液2中通入NH3和O2发生反应，写出总反应的离子方程式。_。（5）用Mn3O4为原料可以获得金属锰，选择合适的冶炼方法为_(填字母)。A热还原法 B电解法 C热分解法（6）求25氯化铅沉淀转
9、化为硫酸铅沉淀反应的平衡常数K=_(保留到整数位)。【答案】 粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度 增大PbCl2的溶解度 AD Al(OH)3、Fe(OH)3 6Mn2+12NH3+6H2O+O2=2Mn3O4+12NH4+ A 889淀反应PbCl2(s)+SO42-(aq) 2Cl-(aq)+PbSO4(s)的平衡常数K=。5兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如下图所示：（1）浸出渣A的主要成分是_（填化学式）。（2）已知红土镍矿煅烧后生成Ni2O3，而加压酸浸后浸
10、出液A中含有大量Ni2，写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式_。（3）向浸出液A中通入H2S气体，还原过程中所涉及主要反应的离子方程式是_。（4）在形成Ni(CO)4的过程中，碳元素的化合价没有变化，则Ni(CO)4中的Ni的化合价为_。 （5）“碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为_。（6）常温时，向浓度均为1.0molL-1的FeSO4、NiSO4的混合溶液中滴加Na2S 固体，当Ni2+恰好沉淀完全时，所得溶液中c(Fe2+)=_。（已知：25，Ksp(NiS)=2.010-21、Ksp(FeS)=6.010-18溶液中的离子浓度1
11、0-5 molL-1时，认为该离子沉淀完全。）（7）浸出液B可以回收，重新生成铝以便循环利用。请设计简单的回收流程：浸出液B_。 （箭头上注明外加反应物的化学式和反应条件）。(示例：)【答案】 SiO2 2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2+4H2O H2S+2Fe3+=2Fe2+2H+S 0 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 0.03mol/L 【解析】红土镍矿（主要成分为NiS、FeS和SiO2等）煅烧发生氧化还原反应得到Ni2O3、Fe2O3（SiO2不6以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如下所示。（1）形成Ni(CO)
12、4时碳元素的化合价没有变化，则Ni(CO)4中的Ni的化合价为_。（2）Ni2O3有强氧化性，加压酸浸时有气体产生且镍被还原为Ni2+，则产生的气体为_(填化学式)。（3）滤渣D为单质镍、硫的混合物，请写出向浸出液B中通入H2S气体时所有反应的离子方程式:_，_。（4）已知:3Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀)；4Fe3+3Fe(CN)64-=Fe4Fe(CN)63(蓝色沉淀)。下列可以用于检验滤液C中金属阳离子的试剂有_(填标号)a.KSCN溶液 b.K3Fe(CN)6 c.K4Fe(CN)6 d.苯酚（5）兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金。碱浸镍铝合金后，残铝量对兰尼镍的催化活性有重大影响，根据下图分析，残铝量在_范围内催化活性最高，属于优质产品。（6）仿照下面示例，设计从浸出液E回收氧化铝的流程:浸出液E_。(示例:)【答案】 0 O2 H2S+2Fe3+=2Fe2+2H+S
