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1、化学工艺流程与实验题精讲2014年5月1. 某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO47H2O。已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。固体含镍废催化剂碱液酸液碱浸操作b保温一段时间操作a酸浸操作aH2O2调pH为2-3操作c溶液固体操作aNiSO47H2O晶体部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2pH5.23.29.79.2回答下列问题：(1)操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧
2、杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为。(2)“碱浸”过程中发生的离子方程式是。(3)“酸浸”时所加入的酸是（填化学式）。酸浸后，经操作a分离出固体后，溶液中可能含有的金属离子是。(4)操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是：。(5)“调pH为23”的目的是。(6)产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），其原因可能是 _。2. （12分）高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为：3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH2Na2FeO4+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O Na2FeO42KOHK2FeO42NaOH主
3、要的生产流程如下：（1）写出反应的离子方程式。（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp(K2FeO4)Ksp(Na2FeO4)（填“”或“”或“”）。（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。 图1 图2工业生产中最佳温度为，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为。若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式：。若Fe(NO3)3加入过量，
4、在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：。（4）K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42+10H2O4Fe(OH)3+8OH+3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用溶液（填序号）。AH2O BCH3COONa、异丙醇 CNH4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇3某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO2) ，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。已知：Cu2O+2H+Cu
5、2+Cu + H2O；当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜； 反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题： (1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：Cu2O+2H+Cu2+Cu + H2O、（写其中2个）(2)将有机层和水层分离的操作方法叫，实验室完成此操作所用到的一种主要仪器是。(3)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是。(4)写出电解过程中（两电极都是惰性电极）阴极发生反应的电极反应式(5)“循环III”中反萃取剂的主要成分是4（16分）炼锌厂产生的工业废渣锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、
6、Cd和SiO2等杂质），利用锌渣制取并回收ZnSO47H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：已知：Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强。试回答下列问题：（1）“浸出”时用到的“试剂X”为(填名称)。（2）写出“氧化”过程的离子方程式。（3）“调pH”过程可以选用。（从以下选项选择， 填序号） AH2SO4 BZnO CNaOH “滤渣2”的主要成分是(填化学式，下同)。（4）“试剂Y”是_；“滤渣3”的成分为_。（5）“操作1”的方法是_ _；在“操作1”时，必须采取的实验措施是。5
7、.（12分）从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到较纯净的硫酸锌，实验流程如下：沉淀物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2Cd(OH)2Mn(OH)2pH值8.09.73.26.79.410.4部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH参见上表，请回答下列问题：（1）“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有。“酸浸”时适当补充少量水的原因是。（2） 滤液I加入酸性KMnO4所发生反应的离子方程式，请完成剩余产物，并配平相关系数，若系数为1，也需写上 Fe2+MnO4-+H+=Fe3+Mn2+ 加入ZnO的原因是（写出相关方程式以及对应的文字说明）
8、。（3） 滤渣III的成份主要是（化学式）。（4）从滤液III得到晶体的操作过程为 、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。6氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3，它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种，其中一种提取铈的工艺流程如下：已知：焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其它稀土氟氧化物；酸浸I的浸出液中含少量的+3价的铈请回答下列问题（1）焙烧前将矿石粉碎成细颗粒的目的是_.（2）酸浸II后，四价铈转化为三价，为了避免三价铈以四氟硼酸盐形式损失，用可溶性钾盐将四氟硼酸根沉淀除去，该反应的离子方程式为:_（3）在生产过程中,酸浸I 中会产生大量黄绿色气体,污染环境、
9、腐蚀设备,写出产生黄绿色气体的离子方程式:_,提出一种解决的方案:_.（4）实验室中进行操作I所用玻璃仪器名称:_;在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH值获得Ce(OH)3，测定该溶液pH值的操作是_.（5）写出氧化步骤的化学方程式:_,其中还原产物是_.72011年8月12日，网上传云南曲靖市越州镇有总量5000余吨的重毒化工废料铬渣由于非法丢放，毒水被直接排放南盘江中。：某工厂对制革工业污泥中Cr（III）回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3、Al3+、Ca2+、Mg2+）：部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：阳离子Fe3
10、+Fe2+Mg2+Al3+Cu2+Cr3+开始沉淀时的pH1.97.04.7沉淀完全时的pH3.29.011.186.79（9溶解）（1）实验室用18.4 molL1的浓硫酸配制250 mL 4.8 molL1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管（一种能精确量取一定体积液体的仪器）外，还需 。（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是（至少答一点）。（3）加入H2O2的作用是_。调节溶液的pH8是为了除去离子。（4）钠离子交换树脂的原理为：MnnNaRMRnnNa，被交换的的杂质离子是_。（5）还原过程发生以下反应（请配平）：_Na2Cr2O7_SO2_ _ _ Cr（OH）（H2
11、O）5SO4 Na2SO4；：工业废水中常含有一定量的Cr2O72和CrO42，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。其中一种处理方法为电解法：该法用Fe做电极，电解含Cr2O72的酸性废水，随着电解进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。阳极的电极反应式为。在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应方程式解释）。8.（16分）工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO45H2O）。该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Mg、Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质。工艺流程为：将含铜废料研成粉末加过量热碱溶液，过滤滤渣用水洗至pH=7加
12、稍过量稀硫酸，加热条件下通空气搅拌至固体基本溶解分离得到胆矾晶体再将滤液用硫酸调节pH=23调节pH=5.2沉降1小时之后过滤再加H2O2于80保温半小时部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Cu(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)2pH5.23.16.79.49.7回答：（1）步骤中为什么要将含铜废料研磨成粉状？。（2）步骤中的离子方程式（写出2个即可）：、。步骤中H2O2参加反应的离子方程式：。（3）步骤中调节溶液pH时适宜的物质是（填序号）；ANaOH B氨水 CCu2(OH)2CO3 DCu(OH)2 EMgCO3步骤中滤渣成份的化学
13、式。（4）步骤中用硫酸调节pH23的原因是。步骤的分离方法是9（1）以前实验室制备纯碱（Na2CO3）的主要步骤为：将饱和NaCl溶液倒入烧杯加热，控制3035，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕，保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质、抽干，转入蒸发皿中灼烧得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度表 （g/100g水） 温度溶解度0102030405060100NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3 反应控制在3035，是因为高于35NH4HCO3会分解，低于30则反应速率降低 ，为控制此温度范围，通常采取的加热方法为_；加料完毕，保温30分
