无机化学工艺流程.docx

1、无机化学工艺流程无机化学工艺流程主备人： 审核人： 1、无机化学工艺流程题的设计思路：2、无机化学工艺流程题的一般解题步骤：第一步：浏览全题，确定该流程的目的由何原料获得何产物，对比原料和产物；第二步：精读局部，明确反应原理确定各步反应物、产物（正、逆向推断法结合），尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。第三步：针对问题再读图，明确要求结合基础理论和实际问题，科学表述，规范书写。3、无机化学工艺流程题中涉及的问题：原料的预处理溶解：对金属及其氧化物通常采用酸溶，如用硫酸、盐酸、硝酸等，有时也常用碱溶（如铝及氧化铝等物质）。（用酸或碱溶解盐主要是为了抑制盐水解） 浸出：固体加水(或酸)溶解得

2、到离子；浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 ；研磨：增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分。灼烧、煅烧：使物质高温下分解，或高温氧化等。控制反应条件的方法pH的控制：调节溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。加热的目的：加快反应速率或促进化学平衡的移动。降温的目的：防止某物质在高温下会分解，或为使平衡向需要的方向移动。趁热过滤：防止某物质降温时会析出。冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。利用有机溶剂（乙醇、乙醚等）洗涤：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，使晶体快速干燥。结晶过程的一般操作：蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 洗涤 干燥。

3、例1、聚硅硫酸铁（PFSS）是新型无机高分子混凝剂，广泛应用于水的净化处理。PFSS化学组成可表示为：Fe2(OH)n(SO4)3n/2(SiO2)xm，由钢渣合成PFSS主要工艺流程如下：酸浸时，采用100140和23h，其目的是 。氧化时，需将溶液冷却到40以下，其目的是 。除Al3+时，先调节pH值到 （参见右表），得Fe(OH)3沉淀，过滤除去滤液，再用硫酸溶解Fe(OH)3得硫酸铁溶液。开始沉淀pH沉淀完全pH Al3+ 3.5 4.7 Fe3+ 1.9 3.2Na2SiO3溶液可由SiO2渣除杂后与35%的NaOH溶液反应 制备，该反应的离子方程式为 。水解聚合时，强力搅拌的目的是

4、 ；检验透明橙红色液体中，其分散质直径在ll00nm的简单方法是 。例2、以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：反应I前需在FeSO4 溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3。A、锌粉 B、铁屑 C、KI溶液 D、H2反应I需控制反应温度低35，其目的是 。工业生产上常在反应的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是： 。反应常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为： 。例3、硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业。生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na2

5、SO4）-炭粉还原法，其流程示意图如下：上述流程中“碱浸”后，物质A必须经过 （填写操作名称）处理后，方可“煅烧”；若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为 。上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是 。取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌。若反应后测得溶液的pH4，则此时溶液中c( S2) 。（已知：常温时CuS、Cu(OH)2的Ksp分别为8.81036、2.21020）皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值）有关（如右下图所示）。为使除汞效果最佳，应控制的条件是 、

6、。某毛纺厂废水中含0.001 molL1的硫化钠，与纸张漂白后废水（含0.002 molL1 NaClO）按1:2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有 。例4、以硫酸工艺的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质。合成路线如下：生产中，反应中往往需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质，其目的是 。 下列有关说法正确的是 。A反应中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙B反应中发生反应的化学方程式为：CaSO4+4CCaS +4COC反应需控制在6070，目的之一是减少碳酸氢铵的分解D反应中

7、的副产物氯化铵可用作氮肥反应反应液用40%乙二醇溶液，温度控制在25，硫酸钾的产率超过90%，其原因是 。(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为N2，试写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 。【无机化学工艺流程作业一】1、工业上常回收冶炼锌废渣中的锌（含有ZnO、FeO、Fe2O3、CuO、Al2O3等杂质），并用来生产Zn(NO3)26H2O晶体，其工艺流程为：有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：氢氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH3.31.56.54.25.4沉淀完全的pH5.23.79.76.78.0

8、在“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出速率，除通入空气“搅拌”外，还可采取的措施是 。上述工艺流程中多处涉及“过滤”，实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有 。在“除杂I”步骤中，需再加入适量H2O2溶液，H2O2与Fe2+反应的离子方程式为 。为使Fe(OH)3 、Al(OH)3沉淀完全，而Zn(OH)2不沉淀，应控制溶液的pH范围为 。检验Fe3+是否沉淀完全的实验操作是 。加入Zn粉的作用是 。“操作A”的名称是 。2、酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业，其制备路线如下：SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是 ，加入S

9、n粉的作用是 。反应I生成的沉淀为SnO，写出该反应的化学方程式： 。检验沉淀已经“漂洗”干净的方法： 。反应硫酸的作用之一是控制溶液的pH，若溶液中c(Sn2+)=1.0molL1，则应控制溶液pH 。已知：KspSn(OH)2=1.01026。酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，试写出发生反应的离子方程式： 。3、CoCl26H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工艺流程如下：已知：浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；部分阳离子以氢氧化物形

10、式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 。NaClO3的作用是 。加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为 。萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图。萃取剂的作用是 ；其使用的适宜pH范围是 。 A2.02.5 B3.03.5 C4.04.5为测定粗产品中CoCl26H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl26H2O的质量分数

11、大于100，其原因可能是 。（答一条即可）4、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主要的生产流程如下：写出反应的离子方程式 。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“”）。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，

12、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，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： 。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 CNH

13、4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇5、KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤：反应中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为12，该反应的化学方程式为 。反应需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是 ；从反应所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是 。检验反应所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水， 。整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有 （填化学式）。将硝酸与浓KCl溶液混合，也可得到KNO3，同时生成等体积的气体A和气体B。B是三原子分子，B与O2反应生成1体积气体A和2

14、体积红棕色气体C。B的分子式为 。1、工业上用铌铁矿（主要含有Nb2O5、Fe2O3等）生产铌及相关产品的生产流程可表示如下：已知：Nb(OH)5实际上是水合氧化铌，它能跟酸起复分解反应；FeSO4是一种重要的食品和饲料添加剂。检验滤液中的阳离子所需使用的试剂的名称为 。Nb2O5与Al反应的化学方程式为 。滤液与单质反应的离子方程式为 。由上述生产流程可知Nb(OH)5具有 。（填“碱性”、“酸性”或“两性”）滤液与单质反应后，经过滤、浓缩、结晶得到的晶体的化学式为 。无机化学工艺流程一参考答案例1、提高铁元素的浸取率（或“提高反应速率”、“加速完全溶解”等）。（2分）防止H2O2分解损失。

15、（2分）3.23.5，（2分）SiO2+2OH=SiO32+H2O。(2分)使反应物充分接触，分散质均匀分散；（2分）用激光笔照射液体，观察是否有丁达尔效应。（2分）例2、答案：（1）B（2）防止NH4HCO3 分解（或减少Fe2+的水解 ）（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4 析出（4）2SO422eS2O82例3、过滤、干燥 3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2+4CO热水会促进Na2S水解，而稀碱液能抑制Na2S水解41036 x12 pH介于910之间SO42、Cl例4、（1）防止亚硫酸铵被氧化；（2）ABCD（3）乙二醇是有机溶剂能减小K2SO4的溶解度，使硫酸钾充分析

16、出（4）4(NH4)2SO3+2NO2=4(NH4)2SO4+N2 作业1、适当升高反应温度（或增大硝酸浓度、将锌废渣粉碎等）（写出一个措施即得2分）烧杯、玻璃棒、漏斗 （2分，漏写一个得1分，漏写两个得0分）2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O （2分）5.25.4 （2分，错一个得1分） 静置片刻，取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe3+沉淀完全 （2分）除去溶液中的Cu2+ （2分） 冷却结晶 （2分）2、抑制Sn2+水解 防止Sn2+被氧化SnCl2+Na2CO3=SnO+CO2+2NaCl取最后一次洗涤液，向其中加入AgNO3溶液，若无沉淀，则说明洗涤

17、干净小于12Sn2+2H2O2+4H+=2Sn4+4H2O3、（1）Co2O3+SO32+4H+=2Co2+SO42+2H2O （2分）（2）将Fe2+氧化成Fe3+ （2分）（3）Fe(OH)3 Al(OH)3 （2分）（4）除去溶液中的Mn2+ B （每空2分）（5）粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水 （2分）4、（1）Cl2+2OHCl+ClO+H2O（2分）（2）（2分）（3）26 （1分） 1.2（1分）3ClOFe3+3H2OFe(OH)33HClO （2分）2FeO42Fe3+8OH3FeO434H2O（2分）（4）B（2分）5、（1）CaSO42NH4HCO3CaCO

18、3(NH4)2SO4H2OCO2 （2）分离NH4Cl与K2SO4，加快化学反应速率 防止KNO3结晶，提高KNO3的产率（3）加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl（4）CaSO4、KNO3（5）NOCl1、（1）硫氰化钾或硫氰化钠等（2）3Nb2O5 + 10Al 6Nb +5Al2O3（3）2Fe3+ + Fe3Fe2+（4）两性（5）FeSO47H2O【无机化学工艺流程作业二】1、工业上用粗氧化铜（含杂质FeO）为原料制取氯化铜晶体（CuCl22H2O）的生产流程如下：物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(

19、OH)3完全沉淀时的pH9.66.434写出向溶液A中加入NaClO的离子方程式 。沉淀C的化学式为 。实验室如何检验沉淀E已洗涤干净？ 。低温蒸发的目的是 。流程中两次加入了CuO，而不是一次性向溶液B中加入过量的CuO，其理由是 。2、由菱锰矿（低品位MnCO3矿石）制备高纯碳酸锰的工艺流程如下：（已知三种离子沉淀的pH 范围：Fe2+：7.6 9.6Fe3+：2.7 3.7Mn2+：8.6 10.1）焙烧时发生的主要反应的化学方程式为 。浸出过程中，杂质Fe2+、Fe3+随Mn2+一起进入浸出液。可加入MnO2，并调节溶液pH在45之间。加入MnO2的目的是 ，调节溶液pH的目的是 。焙

20、烧过程中产生的尾气用MnCl2溶液吸收，其目的是 。为测定浸出液中Mn2+含量，进行以下操作。操作1：向酸化后的浸出液中加入NH4NO3，一定条件下生成Mn3+和NO2-；生成的NO2-又可与溶液中的NH4+ 发生反应，方程式为： NO2- + NH4+ = N2 + 2H2O。操作2：以(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定Mn3+。方程式为：Mn3+ +Fe2+ = Mn2+ +Fe3+。操作1中NH4NO3与MnCl2溶液反应的离子方程式为： 。（此反应可逆）若以KNO3代替NH4NO3，则测定结果偏低，原因是 。（填字母）ANO2的存在，影响Mn2+的转化率BNH4+有利于消除NO2

21、-的影响CNO2有一定的氧化性，可能将标准液中Fe2+转化为Fe3+3、稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3。其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe3+2.73.7Y3+6.08.2在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为 。欲从Na2SiO

22、3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则最好选用盐酸、 （填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现。aNaOH溶液 b氨水 cCO2气 dHNO3写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式： 。为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH = a，则a应控制在 的范围内；检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是 。4、镁是一种非常重要的金属，其单质及化合物在航空航天、汽车制造、医药、添加剂、建筑等方面都有非常广泛的应用。工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁，而MgCl2的获得主要有两种方法：方法一：从海水或光卤石中先获得MgCl26H2O，然后制得无水MgCl2。方法二：MgC

23、O3 MgOCO2；MgOCCl2 MgCl2CO。则在“方法一”中，从MgCl26H2O制无水MgCl2操作时应在 保护下进行。在“方法二”中，MgO和C能否直接反应生成金属镁？答： 。（填“能”或“否”）。镁电池在性能上优于其他电池，具有更安全、环保、能效高等优点。有一种镁电池的反应为：Mg2CuCl2CuMgCl2， 又知CuCl难溶于水，则该电池的正极反应式是 。调pH= 6.0 6.5菱镁矿加热MgOMgSO47H2O加热气体溶液H2SO4(NH4)2SO4蒸发、结晶过滤(NH4)2SO4溶液化合物MgSO4在医疗上具有镇静、抗痉挛等功效。有一种以菱镁矿（主要成份是MgCO3）为主要

24、原料制备MgSO4的方法如下：步骤中发生反应的离子方程式为 。步骤中调节pH=6.06.5的目的是 。对MgSO47H2O晶体直接加热 （填“能”或“不能”）得到无水MgSO4固体？5、氯化铁是常见的水处理剂，工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下：试写出吸收塔中反应的离子方程式： 。六水合氯化铁在水中的溶解度如下：温度/01020305080100溶解度(g/100gH2O)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7从FeCl3溶液制得FeCl36H2O晶体的操作步骤是：加入少量盐酸、 、 、过滤、洗涤、干燥。常温下，若溶液的pH控制不当会使Fe3+沉淀，pH4时，溶液

25、中c(Fe3+) 。（常温下KspFe(OH)32.61039）。FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定：称取mg无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100mL容量瓶，用蒸馏水定容；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入某一指示剂并用c molL1 Na2S2O3溶液滴定用去V mL。（已知：I22S2O322IS4O62） 滴定终点的现象是： 。 求样品中氯化铁的质量分数（写出计算过程）。1、利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。 （一）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2，可以在碱性条件下加入铝粉除去（加热处理后的废水，会产生能使湿润的红色

26、石蕊试纸变蓝的气体）。除去NO2的离子方程式为 。（二）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+Fe2+Mg2+Al3+Cu2+Cr3+开始沉淀时的pH197047沉淀完全时的pH32901118679（9溶解）实验室用184 molL-1的浓硫酸配制250 mL 48 molL-1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 。酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是 （至少一条）

27、。加入H2O2的作用是 。钠离子交换树脂的原理为：Mn+nNaRMRn+nNa+，被交换的的杂质离子是 （选填：Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）。（三）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为010 molL-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤 过滤。（提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu）无机化学工艺流程作业二参考答案1、（1）2Fe2+ + ClO- + 2H+ 2Fe3+ + Cl+ H2O（2分）（2）Fe(OH)3 （2分）（3）取最后一次

28、洗涤液少量于试管中，加入AgNO3溶液，无白色沉淀生成，说明已洗干净（2分）（4）抑制Cu2+水解，防止晶体中结晶水失去（答出一点即可）（2分）（5）一次性加入过量的CuO将导致Fe3+和Cu2+同时生成沉淀（2分）2、3、（1）Y2O3FeO2BeO2SiO2（2分）（2）b（2分） BeO22 4 H = Be2 2H2O（2分）（3）3.76.0（2分） 取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+沉淀完全（2分）4、（1）HCl气 否 （2）2CuCl + 2e2Cu + 2Cl （3）2NH4+ + MgO Mg2+ + 2NH3+ H2O 抑制Mg2+水解，为了得到较纯的产品 能5、1）2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl（2分）（2）蒸发浓缩（2分） 冷却结晶