1、非选择题规范练(四)无机化学工艺流程综合题(建议用时：45分钟)1硫酸锰在锰系产品中具有重要地位，一种由软锰矿(MnO2)和硫铁矿(FeS2)制备硫酸锰的流程如下：回答下列问题：(1)将软锰矿、硫铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热保温反应一定时间，其中搅拌、加热的目的是_；从“除质2”后的溶液中得到MnSO4固体的操作为_、降温结晶、过滤和干燥。(2)如图是在一定条件下，不同浓度的硫酸对各元素浸出率的影响，由此得出的相关结论是_；_。(3)除铁剂为H2SO5和氨水。H2SO5中S的化合价为6，其中过氧键的数目为_，加入其目的是_。写出Fe3生成沉淀黄铵铁矾NH4Fe3(SO4)2(O
2、H)6的离子方程式：_。2硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中常用的还原剂。一种制备工艺如下(部分条件和产物省略)：回答下列问题：(1)MgH2和NaBO2合成硼氢化钠的化学方程式为_。(2)难溶的Mg2B2O5与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_。(3)SOCl2溶于水能产生两种气体，其中一种气体能使品红溶液褪色，则灼烧时加入SOCl2的目的是_。(4)已知镁H2O2酸性燃料电池反应为MgH2O2H2SO4=MgSO42H2O。常温下，电解质溶液为200 mL 0.1 molL1硫酸溶液。写出正极的电极反应式：_。若电路转移0.038 mol电子时，溶液pH为_(忽略溶液体积变化，不考虑H2O
3、2电离)。(5)“有效氢含量”是衡量含氢还原剂的还原能力指标，定义为每克含氢还原剂的还原能力与多少克H2的还原能力相当。则NaBH4的“有效氢含量”为_(结果保留两位小数)。(6)工业上，也可以利用NaBO2、HCHO和生石灰在加热条件下制备NaBH4，并得到副产物CaCO3，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。3(2020山东等级考模拟)普通立德粉(BaSO4ZnS)广泛用于工业生产中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下：(1)生产ZnSO4的过程中，反应器要保持强制通风，原因是_。(2)加入锌粉的
4、主要目的是_(用离子方程式表示)。(3)已知KMnO4在酸性溶液中被还原为Mn2，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性溶液中被还原为MnO。据流程判断，加入KMnO4时溶液的pH应调至_；a2.22.4 b5.25.4c12.212.4滤渣的成分为_。(4)制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于12，目的是_；生产过程中会有少量氧气进入反应器，反应器中产生的尾气需用碱液吸收，原因是_。(5)普通立德粉(BaSO4ZnS)中ZnS含量为29.4%，高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中选取三种试剂制备银印级立
5、德粉，所选试剂为_，反应的化学方程式为_(已知BaSO4相对分子质量为233, ZnS相对分子质量为97)。4TiO2和CaTiO3都是光电转化材料，某研究小组利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量SiO2等杂质)来制备，并利用黄钾矾KFe3(SO4)2(OH)6回收铁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“氧化酸解”的实验中，控制反应温度为150 ，不同氧化剂对钛铁矿酸解率的影响如图所示。50 min时，要求酸解率大于85%，所选氧化剂应为_；采用H2O2做氧化剂时，其效率低的原因可能是_。(2)“氧化酸解”的滤液中加入尿素CO(NH2)2，TiO2转化为TiO2，写出相应的离子方程式
6、：_，使用尿素而不直接通入NH3的原因是_。(3)写出“高温煅烧”时由TiO2制备CaTiO3的化学方程式：_。(4)黄钾矾沉淀为晶体，含水量很少。回收Fe3时，不采用加入氨水调节pH制得Fe(OH)3的原因是_。5碲(Te)常用于冶金工业，也是石油裂解的催化剂。工业上用精炼铜的阳极泥(主要含有TeO2，还含有少量Ag、Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如下：已知TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。(1)从滤渣A中分离出Au的方法是_。(2)“沉碲”时控制溶液的pH为4.55.0，生成TeO2沉淀。防止溶液局部酸性过强的操作是_。(3)写出“碱浸”时发生反应的离子方程式：_。滤液B经过
7、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到的副产品是_(填化学式)。(4)为了提高“碱浸”的浸出率，宜采取的措施有_(写两条即可)。“酸溶”时要控制温度，温度不宜过高，原因是_。(5)写出“还原”中发生反应的化学方程式：_。参考答案与解析1解析：(1)从“除质2”后的溶液中得到MnSO4固体，是由溶液得到固体的过程，实验操作为蒸发浓缩、降温结晶、过滤和干燥。(2)根据图示，pH越大，即硫酸浓度越小，各元素的浸出率越低，但锰元素有反常，即硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致。(3)根据化合物中各元素的正负化合价的代数和为0可知，H2SO5中5个O总化合价为8。设2价氧个数为x，1价氧个数为y，则
8、xy5，2xy8，解得x3，y2。2个1价氧形成一个过氧键。H2SO5含有过氧键，具有强氧化性，加入的目的是氧化亚铁离子，便于之后除去。向溶液中加入氨水生成沉淀黄铵铁矾，离子方程式为6NH3H2O3Fe32SO=NH4Fe3(SO4)2(OH)65NH。答案：(1)使反应物充分接触，加快反应速率蒸发浓缩(2)除锰外，硫酸浓度越低(高)，浸出率越低(高)硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致(3)1氧化亚铁离子，便于之后除去6NH3H2O3Fe32SO=NH4Fe3(SO4)2(OH)65NH2解析：(1)根据原子守恒，配平MgH2和NaBO2合成硼氢化钠的化学方程式：2MgH2NaBO2NaBH
9、42MgO。(2)滤液最终提取出溶质NaBO2，碱性条件下Mg2形成滤渣氢氧化镁。(3)依题意，其中一种气体为SO2，结合原子守恒以及Mg2水解的特性，可推测另一产物为HCl，反应为SOCl2H2O=SO22HCl，产生的氯化氢可抑制氯化镁水解。(4)根据电池反应可知，电池正极发生H2O2的还原反应：H2O22e2H=2H2O。n(H)0.04 mol，由电极反应式知，转移1 mol电子消耗1 mol H，转移0.038 mol电子时溶液中c(H)0.01 molL1，pH2。(5)1 mol(即38 g)NaBH4做还原剂时，H元素由1价被氧化为1价，失去8 mol电子，与4 mol(即8
10、g)H2做还原剂时转移电子数相等，故NaBH4的“有效氢含量”为0.21。(6)该反应的化学方程式为NaBO22HCHO2CaONaBH42CaCO3，甲醛中的C为0价，被氧化为CaCO3中的4价，CaCO3为氧化产物，甲醛中的H为1价，被还原为NaBH4中的1价，NaBH4为还原产物，故氧化产物与还原产物的物质的量之比为21。答案：(1)2MgH2NaBO2NaBH42MgO(2)Mg2B2O5H2O2OH=2Mg(OH)22BO(3)提供HCl抑制MgCl2水解(4)H2O22e2H=2H2O2(5)0.21(6)213解析：反应器中粗氧化锌中所含ZnO以及Zn、CuO、FeO杂质与硫酸反
11、应，不溶性杂质以滤渣的形式过滤分离；反应器中用Zn置换溶液中Cu2；反应器中用KMnO4氧化Fe2，同时控制pH，在弱酸性、弱碱性环境中，产生MnO2和Fe(OH)3沉淀，过滤得到净化的ZnSO4溶液；反应器中制备BaS：BaSO42C=BaS2CO2；反应器用ZnSO4和BaS共沉淀制备立德粉。反应器中Zn与硫酸反应产生氢气，应保持强制通风，避免氢气浓度过大而发生爆炸，出现危险。反应器除Cu2：ZnCu2=Zn2Cu。反应器除Fe2，同时在弱酸性环境中KMnO4被还原为MnO2，以滤渣形式分离。反应器中发生反应BaSO42C=BaS2CO2(可能的副反应BaSO44C=BaS4CO)，则投料
12、比要大于12，避免产生CO等有毒气体；生产过程中会有少量氧气进入反应器，将BaS氧化产生SO2等有毒气体，需用碱液吸收。已知BaSO4的相对分子质量为233，ZnS的相对分子质量为97，ZnS含量为29.4%，立德粉为BaSO4ZnS；ZnS含量为62.5%，立德粉为BaSO44ZnS；则需选用的三种试剂为ZnSO4、BaS和Na2S；故反应的化学方程式为4ZnSO4BaS3Na2S=BaSO44ZnS3Na2SO4。答案：(1)反应中产生氢气，达到一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风(2)ZnCu2=Zn2Cu(3)bMnO2和Fe(OH)3(4)避免产生CO等有毒气体尾气中含有SO2等有毒
13、气体(5)ZnSO4、BaS、Na2S4ZnSO4BaS3Na2S=BaSO44ZnS3Na2SO44解析：(1)根据题目要求，结合图像在50 min时酸解率大于85%的氧化剂有KMnO4和KClO3，但KMnO4做氧化剂引入Mn2，对后续的物质分离造成干扰，故选用KClO3做氧化剂。产物中的Fe3可以催化H2O2的分解，所以采用H2O2做氧化剂时效率低。(2)由题中信息可知，Ti元素的化合价并没有发生改变，该反应为非氧化还原反应，在酸性环境中，C、N元素的产物为CO2、NH，反应的离子方程式是TiO2CO(NH2)22H2OTiO2CO22NH。由于Fe3开始沉淀需要的溶液pH很小，直接通入
14、NH3会使溶液pH快速增大，容易使Fe3沉淀，所以使用尿素而不直接通入NH3。(3)由题中信息可知，制备CaTiO3为非氧化还原反应，根据元素守恒，剩余产物为HCl、H2O，反应的化学方程式是TiO2CaCl22H2OCaTiO32HClH2O。(4)氢氧化铁为絮状沉淀不易从溶液中分离，所以不采用加入氨水调节pH制得Fe(OH)3。答案：(1)KClO3在温度较高时H2O2易分解(或产物中的Fe3可以催化H2O2的分解或H2O2氧化能力弱，其他答案合理也可)(2)TiO2CO(NH2)22H2OTiO2CO22NH避免将溶液中的Fe3沉淀(3)TiO2CaCl22H2OCaTiO32HClH2
15、O(4)Fe(OH)3絮状沉淀不容易分离5解析：(1)滤渣A的主要成分是金、银，金不溶于硝酸。(2)为了避免溶液局部酸性过强，应缓慢加入稀硫酸，同时搅拌，并检测溶液的pH。(3)二氧化碲类似SO2，与氢氧化钠反应生成亚碲酸钠。“碱浸”时加入NaOH溶液，“沉碲”时加入稀硫酸，故滤液B经一系列操作后所得副产品是Na2SO4。(4)从影响化学反应速率的因素角度考虑，即从增大接触面积、升温、增大浓度等角度分析。“酸溶”时用到盐酸，温度高，盐酸挥发快。(5)二氧化硫是还原剂，还原四氯化碲生成碲、硫酸和盐酸。答案：(1)加稀硝酸充分反应，过滤、洗涤、干燥(2)缓慢加入稀硫酸，同时搅拌，并检测溶液的pH(3)TeO22OH=TeOH2ONa2SO4(4)粉碎阳极泥、加热、增大氢氧化钠溶液的浓度、搅拌等(任选两条)温度过高，加快盐酸挥发，降低原料的利用率(5)TeCl42SO24H2O=Te2H2SO44HCl
