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1、领军高考化学清除易错点专题21化工流程模拟题训练易错点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

2、反应方程式：_（3）若“酸浸”时间过长，浸出液 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_.

3、【答案】 放热反应 1 Fe2O3+CO=FeO+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

4、为2 molL1时，铁的浸出率很低，原因是_。（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“

5、无氧”和“有氧”条件下将纳米线分别置于两份相同的水体中，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

6、列填空：（1）焙烧产生的SO2可以继续制备硫酸，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，

7、请从水解平衡移动原理解释原因_。【答案】 K 降温 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)=1.810-8PbCl

8、2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)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

9、法 B电解法 C热分解法（6）求25氯化铅沉淀转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）

10、已知红土镍矿煅烧后生成Ni2O3，而加压酸浸后浸出液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、Ks

11、p(FeS)=6.010-18溶液中的离子浓度10-5 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

12、兰尼镍的工艺流程如下所示。（1）形成Ni(CO)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

13、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 H2S+Ni2+=Ni+2H+S b 4%6% 7一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面：锂混杂于其中。(已知Co2O3的氧化性Cl2的氧化性)从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下：已知：CoCO3的

14、溶度积为：Ksp=1.010-13；溶液中离子浓度小于1.010-5mol/L时认为该离子沉淀完全。(1)“碱溶”前通常将废料粉碎，其目的是_。(2)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的A1，反应的离子方程式为_。(3)过程中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出含钻物质的反应化学方程式为 (产物中只有一种酸根) _。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请分析不用盐酸浸出钴的主要原因_。(4)过程III得到锂铝渣的主要成分是LiF和AI(OH)3，碳酸钠溶液在产生 Al(OH)3时起重要作用，请写出该反应的离子方程式_。(5)将2.010

15、-4 mol/LCoSO4与2.210-4mol/L的Na2CO3等体积混合，此时溶液中的Co2+的浓度为_，Co2+是否沉淀完全? _(填“是”或“否”)。(6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。如图是粉红色的CoCl26H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，物质B的化学式是_。【答案】 增大反应物接触面积，加快反应速率； 2A1+2OH+2H2O=2A1O2+3H2； 4Co2O3CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；

16、Co2O3CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境；2A13+3CO32+3H2O=2A1(OH)3+3CO2； 1.010-8mol/L；是； CoCl2H2O。8钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：（1）钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_。（2）过程中反应的离子方程式是： FeTiO3 + 4H+ 4Cl= Fe2+ + TiOCl42+ 2H2O、_。（3）过程中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_。（4）过程中固体Ti

17、O2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_。（5）在滤液B转化为FePO4沉淀过程中发生以下反应，请配平：Fe2+ +_ + H3PO4 =FePO4 + _ + _（6）过程中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_。【答案】 增大反应物接触面积，加快反应速率。 MgO+2H+=Mg2+H2O 100 3小时 温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降 2Fe2+ H2O2+ 2H3PO4 = 2FePO4 + 4H+ 2H2O 2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O

18、42LiFePO4+ 3CO2+ H2O【解析】（1）钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，以增大反应物接触面积，加快反应速率；（2）过程中铁钛矿中FeTiO3及MgO与盐酸反应，反应的离子方程式是： FeTiO3 + 4H+ 4Cl= Fe2+ + TiOCl42+ 2H2O、MgO+2H+=Mg2+H2O；（3）过程中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%9CoCO3是一种制造锂电池电极的原料。以含钴废渣（主要成分CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质）为原料制备CoCO3的一种工艺流程如下：下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度

19、为1.0 mol/L计算）(1)“酸浸”时通入SO2的目的是_。(2)“除铝”时调节溶液pH范围为_，该过程中主要反应的离子方程式为_。(3)“萃取”过程可表示为ZnSO4（水层）+2HX（有机层）ZnX2（有机层）+H2SO4（水层），由有机层获取ZnSO4溶液的操作是_。(4)“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加的原因是 _。(5)CoCO3隔绝空气灼烧可以生成Co2O3，该反应的化学方程式为_ 。【答案】 将Co3+还原为Co2+ 5.05.4 2Al3+3CO32-+3H2O=2Al(OH)3+3CO2 向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分液 防止加入过快而产生Co(OH)2

20、沉淀 2CoCO3Co2O3+CO+CO2【解析】(1)“酸浸”时通入SO2的目的是将Co3+还原为Co2+；(2)“除铝”时调节溶液pH范围使铝完全沉淀但锌没有开始沉淀，则范围为5.05.4，该过程中主要反应的离子方程式为2Al3+3CO32-+3H2O=2Al(OH)3+3CO2；(3)“萃取”过程可表示为ZnSO4（水层）+2HX（有机层）ZnX2（有机层）+H2SO4（水层），由有机层获取ZnSO4溶液的操作是向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分液；(4)“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加，防止加入过快而产生Co(OH)2沉淀；(5)CoCO3隔绝空气灼烧可以生成Co2O3

21、，同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为2CoCO3Co2O3+CO+CO2。10用混有硫酸亚铁和硫酸镁等杂质的锰矿(含MnO2、MnCO3)生产硫酸锰，实验室模拟生产过程如下:(完全沉淀离子的pH值:Fe3+为3.5，Fe2+为9.5，Mn2+为10.8，Mg2+为11.6)（1）酸浸中加入的酸是_(填化学式，下同)，提高酸浸速率的方法是_(任写一种)，从经济效益考虑,物料A可能是_。（2）反应器中发生氧化还原反应的离子方程式是_ 。（3）硫酸锰和硫酸镁的溶解度曲线如图所示:操作I为:在_下蒸发结晶、趁热过滤。其趁热过滤目的是_；为了得到更纯净的一水合硫酸锰，需将晶体置于过滤器中，用_进行洗涤

22、(本空格从以下选择)a.蒸馏水 b.稀硫酸 c.饱和硫酸锰溶液 d.氢氧化钠溶液（4）MnSO4H2O在1150高温下易分解，产物是Mn304、含硫化合物、水，在该条件下硫酸锰晶体分解反应的化学方程式是_。【答案】 H2SO4 粉碎、搅拌等 MnCO3等 MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O 60 防止MgSO4结晶析出，提高MnSO4的产率 c 3MnSO4H2OMn3O4+SO2+2SO3+3H2O11工业上可用铬铁矿(主要成分可表示为FeOCr2O3，还含有Al2O3、MgCO3、SiO2等杂质)为原料制备重铬酸钾晶体和绿矾的流程如下：已知：常见离子沉淀的pH范围Fe3

23、+Al3+Mg2+SiO32-AlO2-开始沉淀1.94.28.19.510.2沉淀完全3.25.39.48.08.5焙烧过程中主要发生反应：2FeOCr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2Cr2O4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2。（1）绿矾的化学式为_。（2）焙烧后的混合物中除含有Na2Cr2O4、NaNO2和过量的Na2CO3、NaNO3外，还含有NaAlO2和Na2SiO3等物质，则焙烧过程中NaAlO2的化学方程式为_。（3）固体Y的主要成分为_(填写化学式)。（4）酸化过程中用醋酸调节pH=5的目的为_；若pH调节的过低，NO2-可被氧化为NO3-，其离子方程式为_。

24、（5）调节pH=5后，加入KCl控制一定条件，可析出K2Cr2O7晶体，说明溶解度的大小：K2Cr2O7_Na2Cr2O7(填“大于”或“小于”)。（6）流程中的一系列操作为_。【答案】 FeSO47H2O Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2 H2SiO3和Al(OH)3 将CrO42-转化为Cr2O72- Cr2O72-+3NO2-+8H+=2Cr3+3NO3-+4H2O 小于 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤12钴酸锂(LiCoO2)电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下：已知：还原性：Cl-Co2+；Fe3+

25、和C2O42-结合生成较稳定的 Fe(C2O4)33-，在强酸性条件下分解重新生成Fe3+。回答下列问题：（1）废旧电池初步处理为粉末状的目的是_。（2）从含铝废液得到Al(OH)3的离子反应方程式为_。（3）滤液A中的溶质除HCl、LiCl外还有_（填化学式）。写出LiCoO2和盐酸反应的化学方程式_。（4）滤渣的主要成分为_（填化学式）。（5）在空气中加热一定质量的CoC2O42H2O固体样品时，其固体失重率数据见下表，请补充完整表中问题。已知：CoC2O4在空气中加热时的气体产物为CO2固体失重率=对应温度下样品失重的质量/样品的初始质量序号温度范围/化学方程式固体失重率120-220C

26、oC2O42H2OCoC2O4+2H2O19.67%300350_59.02%（6）已知Li2CO3的溶度积常数Ksp=8.6410-4，将浓度为0.02molL-1的Li2SO4和浓度为0.02 molL-1的Na2CO3溶液等体积混合，则溶液中的Li+浓度为_molL-1（7）从FeCl3溶液得到FeCl36H2O固体的操作关键是_。【答案】 增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3- FeCl3、CoCl2 2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+Cl2+4H2O+2LiCl C 2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2 0.02 加入适量盐酸（或通入适量氯化氢气体）13工业上常以铬铁矿(主要成分为亚铬酸亚铁FeCr2