專題11無機工藝流程題練習(xí)題

專題11無機工藝流程題一、非選擇題（本大題共7小題，共100.0分）1．（15分）MnCO3是制造電器材料軟磁鐵氧體的原料。實驗室利用菱錳礦(主要成分MnCO3，還含有Fe2O3、FeO、MgO、SiO2等雜質(zhì))得到高純碳酸錳產(chǎn)品。工藝流程如下：(1)將菱錳礦粉與氯化銨混合研磨再焙燒的目的是___________，X為NH3和CO2的混合氣體，寫出焙燒的化學(xué)方程式：___________。(2)為了降低生產(chǎn)成本，有些物質(zhì)可以循環(huán)利用，能循環(huán)利用的物質(zhì)為___________(填名稱)。(3)氧化劑MnO2能將浸出液中的Fe2＋轉(zhuǎn)變成Fe3＋，該反應(yīng)的離子方程式是___________。(4)物質(zhì)Y可以是___________(填字母)。a.MnCl2b.MnCO3c.NH3·H2Od.NaOH(5)氯化銨用量對錳浸出率的影響如圖所示，請分析，選擇氯化銨與錳礦粉的質(zhì)量比為___________適宜。(6)焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣NH3、CO2以及少量HCl會對設(shè)備有一定腐蝕作用，直接排放會造成一定污染，實驗中用如圖所示裝置進行尾氣處理：(已知冷凝管和洗氣瓶中有相同產(chǎn)物)①冷凝管的作用為___________。②請寫出洗氣瓶中的化學(xué)方程式：___________?！敬鸢浮?．(每空2分，標(biāo)注除外)增大接觸面積，加快反應(yīng)速率MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+H2O+CO2↑氯化銨（1分）MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2Obc1.1:1生成氯化銨，除去氯化氫MnCl2+2NH3+CO2+H2O=2NH4Cl+MnCO3↓【解析】(1)將菱錳礦粉與氯化銨混合研磨再焙燒的目的是增大物質(zhì)間的接觸面積，加快反應(yīng)速率；焙燒后，產(chǎn)生X氣體為NH3和CO2的混合氣體，焙燒的化學(xué)方程式：MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+H2O+CO2↑；(2)根據(jù)流程圖可知，結(jié)合以上分析可知，能循環(huán)利用的物質(zhì)為氯化銨；(3)氧化劑MnO2能將浸出液中的Fe2＋轉(zhuǎn)變成Fe3＋，該反應(yīng)的離子方程式是MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；(4)物質(zhì)Y是用來調(diào)節(jié)溶液的pH，既能消耗氫離子，又不能引入新雜質(zhì)，可以選用b.MnCO3和c.NH3·H2O；(5)根據(jù)氯化銨用量對錳浸出率的影響圖像進行分析，當(dāng)氯化銨與錳礦粉的質(zhì)量比在1.1:1以后，錳的浸出率基本上變化不大，因此選擇氯化銨與錳礦粉的質(zhì)量比為1.1:1適宜；(6)①氨氣和氯化氫遇冷后產(chǎn)生氯化銨，除去了氯化氫氣體，減少對設(shè)備的腐蝕作用；所以冷凝管的作用為生成氯化銨，除去氯化氫；②洗氣瓶中盛裝的溶液為氯化錳溶液，氨氣、二氧化碳混合氣體進入到該溶液中發(fā)生反應(yīng)生成了氯化銨和碳酸錳沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnCl2+2NH3+CO2+H2O=2NH4Cl+MnCO3↓。2.（14分）用蛇紋石(主要含及少量)制取MgO的工藝流程如圖：已知該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：金屬離子開始沉淀pH1.63.33.86.59.4沉淀完全pH3.25.26.89.712.4回答下列問題：（1）“酸浸”時，當(dāng)蛇紋石礦粉粒度一定、硫酸的濃度、活化劑用量及液固比一定時，提高浸取率還可采取的措施是____________(列舉1條)；與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________(生成產(chǎn)物之一為)。（2）“凈化”過程包括“氧化”和“沉出雜質(zhì)”兩步驟。①寫出“氧化”時反應(yīng)的離子方程式：_________。②“沉出雜質(zhì)”加氨水時，應(yīng)控制溶液pH的范圍是_______。③氨水“凈化”反應(yīng)的溫度對MgO純度和產(chǎn)率的影響如圖所示，在35～40℃，隨溫度升高，產(chǎn)率降低的主要原因是___________；在25～50℃，溫度越高，MgO純度隨溫度升高而提高的主要原因是________________。（3）用2.76t該蛇紋石(含量為80%)原料按以上流程制取MgO，制取過程中Mg的損失率為6%，可以制得MgO的質(zhì)量為___________kg?！敬鸢浮?．(每空2分，標(biāo)注除外)（1）適當(dāng)升高酸浸液溫度或適當(dāng)延長浸取時間或適當(dāng)加快攪拌速率等；（2）①②③氨水分解生成氨氣，受熱時氨氣快速揮發(fā)；升高溫度有利于雜質(zhì)金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去（3）902.4【解析】（1）蛇紋石加硫酸酸浸后，及少量都與硫酸反應(yīng)溶于硫酸，與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和不溶于酸的，過濾即可除去，經(jīng)過系列操作得到硫酸鎂粗品，加入雙氧水將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，加入氨水使完全沉淀，分離出硫酸鎂，將硫酸鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，加熱分解得到氧化鎂。適當(dāng)升高酸浸液溫度或適當(dāng)延長浸取時間或適當(dāng)加快攪拌速率等都可以提高浸取率；給出反應(yīng)物為和硫酸，其中一種生成物為，與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（2）①加入可以將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，“氧化”時反應(yīng)的離子方程式為。②“沉出雜質(zhì)”加氨水時，pH的選擇考慮的因素是其它離子沉淀完全但不影響，根據(jù)題日表格給出的數(shù)據(jù)可知應(yīng)控制溶液pH的范圍是。③溫度升高促進的水解，但是過高促使氨氣揮發(fā)，所以在35~40℃，隨溫度升高，MgO產(chǎn)率降低；溫度越高分解越徹底，的純度越高。（3）利用關(guān)系式求解：解得，Mg的損失率為6%，可以制得MgO的質(zhì)量為。3．（14分）鈀是一種稀有金屬，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域，也是重要的戰(zhàn)略物資。一種從失效的含鈀催化劑(含Pd、PdO、Al2O3和有機物)中提取Pd的工藝流程如圖：請回答下列問題：(1)“焙燒”的主要目的是①使Al2O3發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成難溶于酸的α—Al2O3，②___。(2)寫出在還原PdO步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___。(3)在浸出步驟中單質(zhì)Pd轉(zhuǎn)化H2PdCl6，不同浸出體系對鈀浸出率的影響如表所示：浸出體系對鈀浸出率的影響廢催化劑質(zhì)量(g)浸出體系現(xiàn)象鈀浸出率(%)10.02HCl+HNO3反應(yīng)劇烈、有黃煙98.4510.01HCl+H2O2反應(yīng)劇烈98.4810.12HCl+NaClO3反應(yīng)平穩(wěn)98.73選擇最佳的浸出體系為___，理由是___，寫出用該體系浸出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式___。(4)浸出步驟中，鹽酸濃度對鈀浸出率的影響如圖所示：由此確定最佳的鹽酸濃度為___，理由是___。【答案】3．(每空2分，標(biāo)注除外)(1)將有機物完全燃燒除去，同時將Pd完全轉(zhuǎn)化為Pd(2)(3)HCl+NaClO3反應(yīng)平穩(wěn)可控，且Pd的浸出率高(4)5mol/L鹽酸濃度為5mol/L時，鈀反應(yīng)浸出率較高且較節(jié)約HCl【解析】(1)雜質(zhì)中有有機物，且有Pd，在焙燒過程中可將有機物轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水蒸氣除去，同時能將Pd氧化成PdO，故答案為：將有機物完全燃燒除去，同時將Pd完全轉(zhuǎn)化為Pd；(2)PdO轉(zhuǎn)化成Pd，1molPdO轉(zhuǎn)移2mol電子，水合肼轉(zhuǎn)化為氮氣，1mol水合肼轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電子得失守恒及元素守恒可得反應(yīng)方程式：，故答案為：；(3)由表格信息可知在催化劑質(zhì)量相當(dāng)?shù)臈l件下，用HCl+NaClO3反應(yīng)相對平穩(wěn)且Pd的浸出率較高，反應(yīng)中1mol轉(zhuǎn)移6mol電子，1molPd轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)電子得失守恒可得反應(yīng)方程式為：，故答案為：HCl+NaClO3；反應(yīng)平穩(wěn)可控，且Pd的浸出率高；；(4)由圖中信息可知鹽酸濃度為5mol/L時，Pd的浸出率已達到99%，濃度再提高時轉(zhuǎn)化率提高不明顯，且造成鹽酸的浪費，故答案為：5mol/L；鹽酸濃度為5mol/L時，鈀反應(yīng)浸出率較高且較節(jié)約HCl。4．（15分）《中國錳業(yè)》一文提出用廢鐵屑還原軟錳礦，制取高純硫酸錳的工藝流程如下圖所示。某公司提供的軟錳礦，其主要成分是二氧化錳，其中還含有少量Fe、CaO、MgO、SiO2及重金屬等。(1)I中加鐵屑而不加鐵塊的原因是_______。(2)寫出I中鐵屑與軟錳礦發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式_______。(3)加CaCO3之前需要加雙氧水的作用_______，結(jié)合下表說明，加CaCO3控制溶液pH的范圍是_______。可能用到的數(shù)據(jù)如下：不同金屬離子沉淀的pH氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2開始沉淀pH1.56.57.7沉淀完全pH3.79.79.8(4)深度除雜中加入MnF2的作用_______。(5)從濾液中獲取MnSO4晶體的方法是_______、趁熱過濾。硫酸錳在不同溫度下的溶解度表溫度/℃508090100溶解度1(g/100g水)58484234(6)為探究稀硫酸介質(zhì)中濕法還原軟錳礦制備硫酸錳的最佳工藝條件，研究了n(Fe)/n(MnO2)對錳浸出率η的影響。如圖實驗條件為n(H2SO4)：n(MnO2)=2.1：1，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時間為80min。請結(jié)合圖像分析n(Fe)/n(MnO2)約為_______最合適，并說出理由_______。【答案】4．(每空2分，標(biāo)注除外)增大接觸面積，充分反應(yīng)(1分)3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O或MnO2+Fe+4H+=Mn2++Fe2++2H2O充分氧化Fe2+大于等于3.7小于7.7去除Ca2+、Mg2+蒸發(fā)濃縮或者濃縮結(jié)晶0.76-0.78均可錳浸出率達95%以后增大鐵的比例，錳的浸出率基本保持不變或變化不大，增加鐵粉會增加成本，并為后續(xù)凈化增加負擔(dān)【解析】(1)加鐵屑的原因是增大接觸面積，使反應(yīng)更充分；(2)I中鐵屑與軟錳礦發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O或MnO2+Fe+4H+=Mn2++Fe2++2H2O；(3)加CaCO3之前需要加雙氧水的作用為充分氧化Fe2+；為了除去Fe2+與Fe3+，并且不能使Mn2+沉淀，故加CaCO3控制溶液pH的范圍是大于3.7小于7.7；(4)軟錳礦中二氧化硅不溶于硫酸過濾除去，浸出液中加入碳酸鈣除去Fe3+、Al3+，加入BaS除去重金屬離子，加入MnF2生成CaF2、MgF2沉淀，除去Ca2+、Mg2+；(5)硫酸錳溶解度隨溫度升高而減小，為了從濾液中獲得硫酸錳晶體，加熱濾液濃縮結(jié)晶、趁熱過濾；(6)由于n(Fe)/n(MnO2)約為0.78時，錳浸出率達95%，以后增大鐵的比例，錳的浸出率基本保持不變或變化不大，增加鐵粉會增加成本，并為后續(xù)凈化增加負擔(dān)。5．（14分）以磷酸鈣為原料可制備緩沖試劑磷酸二氫鉀(KH2PO4)，其工藝流程如圖所示：已知：①Ca(H2PO4)2能溶于水，CaHPO4和Ca3(PO4)2均難溶于水。②萃取原理：KCl+H3PO4?KH2PO4+HCl，HCl易溶于有機萃取劑?；卮鹣铝袉栴}：(1)將磷酸鈣粉碎的目的是_______，“操作II”的名稱是_______。(2)“酸浸”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。“酸浸”利用了濃硫酸的下列性質(zhì)_______(填標(biāo)號)。A．氧化性b．還原性c．強酸性(3)水相中加入乙醇的作用是_______。(4)副產(chǎn)品N作肥料可使作物枝繁葉茂，提高產(chǎn)量，則溶液M是_______(填名稱)。(5)用電滲析法從含KH2PO4廢水中提取KOH和H3PO4，裝置如圖所示。①b物質(zhì)為_______。②陽極反應(yīng)式為_______?！敬鸢浮?．(每空2分，標(biāo)注除外)(1)增大磷酸鈣與濃硫酸反應(yīng)的接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率分液(1分)(2)Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4·2H2Oc(3)促進磷酸二氫鉀的析出(4)氨水(1分)(5)濃氫氧化鉀溶液2H2O-4e-=O2↑+4H+【解析】(1)將磷酸鈣粉碎的目的是增大磷酸鈣與濃硫酸反應(yīng)的接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速率；加入有機溶劑萃取后液體分層，所以“操作II”的名稱是分液。(2)由以上分析可知，“酸浸”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca3(PO4)2+3H2SO4+6H2O=2H3PO4+3CaSO4·2H2O。硫酸是強酸，磷酸是弱酸，“酸浸”利用了濃硫酸的強酸性。(3)水相中含有易溶于水的KH2PO4，加入有機溶劑乙醇，可以降低KH2PO4的溶解度，促進磷酸二氫鉀的析出。(4)氮肥可以使作物枝繁葉茂，在有機相中有HCl，所以加入的溶液M是氨水，和鹽酸反應(yīng)生成氯化銨，可以做氮肥。(5)用電滲析法從含KH2PO4廢水中提取KOH和H3PO4，裝置如圖所示。x為陰極，溶液中水電離出來的H+得到電子生成氫氣，同時促進水電離產(chǎn)生更多的OH-，為了增強溶液的導(dǎo)電性，同時不引入新雜質(zhì)，加入的a為稀KOH溶液，從b口流出的是濃KOH溶液。y為陽極，溶液中的水電離出來的OH-失去電子生成氧氣，電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+。6.（14分）鋯產(chǎn)品的主要原料是鋯英砂，全球90%的氧氯化鋯來源于中國。氧氯化鋯可溶于水，微溶于鹽酸，工業(yè)上以鋯英砂(含91.5%，雜質(zhì)不與NaOH溶液反應(yīng))為原料生產(chǎn)的一種工藝流程如圖所示。已知：堿金屬的鋯酸鹽在水中溶解度很小，可在酸性條件下水解。請回答下列問題：(1)鋯英砂在“堿燒”前粉碎的目的是______________，“堿燒”時生成了和另一種鈉鹽X，X的化學(xué)式為，X的用途是______________(寫一種)。(2)“轉(zhuǎn)型”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。(3)“酸化”過程需加入過量鹽酸，該操作中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。(4)“水溶過濾”操作后要對濾渣進行洗滌，洗滌液與濾液合并濃縮結(jié)晶，檢查濾渣已經(jīng)洗滌干凈的實驗是______________。(5)將鋯英砂和焦炭混合，再與反應(yīng)生成和一種可燃性氣體，水解也可得到。生成的反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______________。(6)某工廠用2t鋯英砂來制備，若這個過程中Zr的損耗率為15%，則最終制得的質(zhì)量為______________t。【答案】6．(每空2分，標(biāo)注除外)（1）增大接觸面積加快反應(yīng)速率；；制備硅膠（或作木材防火劑等）（2）（3）（4）取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的溶液，若沒有產(chǎn)生白色沉淀，證明濾渣已洗滌干凈（5）1:1（6）1.513【解析】（1）鋯英砂在“堿燒”前粉碎的目的昰增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，“堿燒”時生成了和另一種鈉高溫鹽X，高溫堿燒過程中發(fā)生了反應(yīng)，X為，硅酸鈉溶液加入鹽酸或通入二氧化碳生成硅酸，因此X的用途是制備硅膠（或作木材防火劑等）；（2）根據(jù)前面信息得到過濾后的物質(zhì)為，因此“轉(zhuǎn)型”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；（3）根據(jù)“酸化”過程前后的物質(zhì)可以得到加入過量鹽酸反應(yīng)生成，該操作中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是；（4）檢查濾渣已經(jīng)洗滌干凈，主要是檢驗濾液中是否還含有氯離子，其實驗方案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的溶液，若沒有產(chǎn)生白色沉淀，證明濾渣已洗滌干凈；（5）將鋯英砂和焦炭混合，再與反應(yīng)生成和一種可燃性氣體，生成的反應(yīng)方程式為，氧化劑為，還原劑為C，因此氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:1；（6）根據(jù)關(guān)系式，2t鋯英砂來制備，若這個過程中Zr的損耗率為15%，則最終制得的質(zhì)量為；故答案為：1.5137．（14分）五氟化銻()是非常強的路易斯酸其酸性是純硫酸的1500萬倍。以某礦(主要成分為，含有少量CuO、PbO、等雜質(zhì))為原料制備的工藝流程如圖。

已知：I.CuS、PbS的分別為、；Ⅱ.微溶于水、難溶于水，它們均為兩性氧化物；SbOCl難溶于水?；卮鹣铝袉栴}：(1)浸出時少量轉(zhuǎn)化為SbOCl，為“濾渣Ⅰ”的成分，加入氨水對其“除氯”轉(zhuǎn)化為，該反應(yīng)的離子方程式為___________，不宜用NaOH溶液代替氨水的原因為___________。(2)已知：浸出液中：、。在“沉淀”過程中，緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液，先產(chǎn)生的沉淀是___________(填化學(xué)式)；當(dāng)CuS、PbS共沉?xí)r，___________。(3)“除砷”時，轉(zhuǎn)化為，該反應(yīng)的離子方程式為___________(4)在“電解”過程中，以惰性材料