压轴题二　化学工艺流程题 1．聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝，其工艺流程如下：
已知：高岭土：Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)及少量杂质和水。Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH为5.2。根据流程图回答下列问题： (1)写出溶解过程中反应的离子方程式____________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)加适量铝粉的主要目的是____________________________________________。 (3)溶液的pH需控制在4.2～4.5的原因是_________________________________ _____________________________________________________________________， 具体操作中除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)“蒸发浓缩”需保持温度在90～100 ℃，控制该温度的操作名称是____________，写出该过程反应的化学方程式___________________________________________。 2．以氯化钾和硫酸亚铁为原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下：
已知：NH4HCO3溶液呈碱性，30 ℃以上NH4HCO3大量分解。 (1)NH4HCO3溶液呈碱性的原因是______________________________________。 (2)写出沉淀池Ⅰ中反应的化学方程式___________________________________ ____________________________________________________________________， 该反应必须控制的反应条件是_________________________________________。 (3)检验沉淀池Ⅰ中Fe2＋沉淀是否完全的方法是___________________________ _____________________________________________________________________。 (4)酸化的目的是_____________________________________________________。 (5)在沉淀池Ⅱ的反应中，为使反应物尽可能多地转化为生成物，可在反应过程中加入________。 a．(NH4)2SO4 b．KCl c．丙醇 d．水 (6)N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。滤液A可做复合肥料，因为其中含有______________等元素。 3．某同学设计了以下操作流程来除去混在氯化钠固体中的少量硫酸钠和氯化钙。
(1)试剂A是________________，试剂A需要过量的原因是___________________。 (2)操作a得到的滤渣的成分是____________________，在实验室中进行操作a需要的仪器是铁架台(带铁圈)、滤纸、烧杯、________、________。 (3)加入试剂C调节滤液pH的离子反应方程式是____________________________ ______________________。 (4)该同学想利用上述得到的氯化钠设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并检验氯气的氧化性和测定所产生的氢气的体积，部分装置如下图：
①碳棒接直流电源的______极；铁棒上发生的电极反应为____________________。 ②说明氯气具有氧化性的实验现象是______________________________________。 ③将上图中的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是B接____，____接____。 4．镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：
已知：①NiCl2易溶于水，Fe3＋不能氧化Ni2＋。 ②已知实验温度时的溶解度：NiC2O4>NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O 回答下列问题： (1)用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为____________________(填化学式)。 (2)写出加入Na2C2O4溶液的反应的化学方程式_____________________________ _____________________________________________________________________。 (3)电解滤液时的化学方程式为__________________________________________ ________________；检验电解滤液时阳极产生的气体的方法________________ _____________________________________________________________________。 (4)写出氧化反应的离子方程式_________________________________________ __________________________。 (5)如何检验Ni(OH)3已洗涤干净？______________________________________ _____________________________________________________________________。 5．一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
注：反应Ⅰ的化学方程式为CuFeS2＋S===FeS2＋CuS，CuFeS2中的S化合价为－2价。反应Ⅱ滤液的主要成分为CuCl。 (1)为使反应Ⅰ充分进行，工业上可采取的措施是____________________；反应Ⅰ生成12 g FeS2转移的电子数为________________。 (2)反应Ⅱ的离子方程式为____________________________________________。 (3)反应Ⅲ通入空气的目的是__________________________________________ ________________________。 一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，其原因是_____________________________________________________________________。 (4)以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备铜，也可以采用“火法熔炼工艺”。“火法熔炼工艺”中的“焙烧”程序，是在通入少量空气的情况下使黄铜矿部分脱硫生成焙砂(主要成分是Cu2S和FeO)和SO2，该反应的化学方程式为_______________。 6．为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
部分含钒物质在水中的溶解性如下： 物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO2)2SO4  溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶  回答下列问题： (1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，该反应的氧化剂为________________。 (2)滤液中含钒的主要成分为________(填化学式)。 (3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式_________________________________________________________________； 沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为________________、__________。
(4)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，反应方程式为2VO＋H2C2O4＋2H＋===2VOn＋＋2CO2↑＋mH2O，其中n、m分别为________、________。 (5)全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO＋V2＋＋2H＋
VO2＋＋H2O＋V3＋，电池放电时正极的电极反应式为____________________ ____________________。 答案 1．(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (2)除去溶液中的铁离子 (3)pH超过4.5，Al3＋会形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3＋水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n] pH计(或精密pH试纸) (4)水浴加热　2AlCl3＋nH2O===Al2(OH)nCl6－n＋nHCl 2．(1)NH的水解程度小于HCO的水解程度　(2)2NH4HCO3＋FeSO4===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O　反应温度低于30 ℃　(3)取沉淀池Ⅰ的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无血红色出现，说明沉淀完全(合理即可) (4)除去溶液中的HCO　(5)c　(6)N、S、K 3．(1)BaCl2[或Ba(OH)2]　使硫酸根沉淀完全 (2)CaCO3、BaCO3和BaSO4　漏斗　玻璃棒 (3)CO＋2H＋===H2O＋CO2↑ (4)①正　2H＋＋2e－===H2↑ ②淀粉-KI溶液变蓝　③D　E　C 4．(1)Fe(OH)3、Al(OH)3　(2)NiCl2＋Na2C2O4＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl (3)2NaCl＋2H2O电解,H2↑＋Cl2↑＋2NaOH　用湿润的淀粉-KI试纸检验，试纸变蓝色(其他合理答案均可) (4)2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2===2Ni(OH)3＋2Cl－ (5)取最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液，如有白色沉淀生成，再加入稀硝酸，若沉淀不溶解，证明沉淀已洗涤干净 5．(1)粉碎固体等　0.1NA (2)CuS＋4Cl－＋Cu2＋===S＋2CuCl (3)使反应Ⅱ生成的一价铜离子被氧化成二价铜离子　硫酸铜的溶解度小于氯化铜的溶解度 (4)2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO 6．(1)V2O5　(2)VOSO4　(3)NH＋VO===NH4VO3↓　4　80 ℃　(4)2　2　(5)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O

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