1、题型四制备类工艺流程题1钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：请回答下列问题：(1)铁在元素周期表中的位置为_。(2)写出TiO2水解的离子方程式：_。加入过量铁粉的作用是_；_。(3)操作1的实验步骤为_、_、过滤。(4)副产品主要成分的化学式为_。(5)写出TiO2转化成TiCl4的化学方程式：_。解析：(1)Fe在元素周期表中位于第4周期第族。(2)根据题意可知，TiO2水解时，结合水电离出的OH生成H2TiO3。由于Fe2易被氧化，故加入过量铁粉可以防止Fe2被氧化为Fe3；加入的过量铁粉还可以消耗溶解钛铁矿时多余的硫酸。(3)经过操作1得到含TiO2的滤
2、液和副产品，则操作1为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(4)依据流程图及原子守恒可知副产品为硫酸亚铁晶体。(5)该反应中氯气作氧化剂，焦炭作还原剂，根据焦炭过量可以确定产物中有CO，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式即可。答案：(1)第4周期第族(2)TiO22H2OH2TiO32H防止Fe2被氧化为Fe3消耗多余的硫酸(3)蒸发浓缩冷却结晶(4)FeSO47H2O(写成FeSO4也可)(5)2Cl2TiO22CTiCl42CO2(2015浙江杭州第一次质量检测)高锰酸钾是常用的氧化剂。工业上以软锰矿(主要成分是MnO2)为原料制备高锰酸钾晶体。如图是实验室制备KMnO4的操作流程：上述反应的
3、化学方程式：3K2MnO42CO2=2KMnO4MnO22K2CO3。已知：物质K2CO3KHCO3K2SO4CH3COOK293 K溶解度(g)11133.711.1217(1)反应的化学方程式为_。(2)从滤液中得到KMnO4晶体的实验操作依次是_(选填字母代号，下同)。a蒸馏 b蒸发 c灼烧 d抽滤 e冷却结晶(3)制备过程中需要用到纯净的CO2气体。制取纯净CO2最好选择下列试剂中_。a石灰石b浓盐酸c稀硫酸d纯碱(4)实验时，若CO2过量会生成KHCO3，导致得到的KMnO4产品的纯度降低。原因是_。(5)由于CO2的通入量很难控制，因此对上述实验方案进行了改进，即把实验中通CO2改
4、为加其他的酸。从理论上分析，选用下列酸中_，得到的产品纯度更高。a醋酸b浓盐酸c稀硫酸解析：(3)因为盐酸有挥发性，稀硫酸和石灰石反应生成的硫酸钙会覆盖在石灰石上阻碍反应的进行，所以要制取纯净的二氧化碳气体，可选择纯碱和稀硫酸。(5)因为盐酸具有还原性，醋酸钾的溶解度比硫酸钾大很多，蒸发浓缩时基本上都会留在母液中，故选用醋酸，得到产品的纯度更高。答案：(1)3MnO2KClO36KOH3K2MnO4KCl3H2O(2)bed(3)cd(4)KHCO3的溶解度比K2CO3小很多，滤液蒸发浓缩时KHCO3会随KMnO4一起结晶析出(5)a3(2015浙江温州三月考)铁及其化合物在生产和生活中有着广
5、泛的应用。(1)氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：操作、的名称分别是_、_。写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式：_。煅烧如果不充分，产品中将有Fe2存在，试设计实验检验产品中有无Fe2：_。(2)有些同学认为KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定。a称取2.850 g绿矾(FeSO47H2O)产品，配成250 mL溶液；b量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c用硫酸酸化的0.010 00 molL1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。写出酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式：_。计算上述样品中FeS
6、O47H2O的质量分数为_已知M(FeSO47H2O)278 gmol1。滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色变化为_。下列操作会导致样品中FeSO47H2O的质量分数的测定结果偏高的有_。a未干燥锥形瓶b盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗c滴定结束时仰视刻度线读数d量取待测液的滴定管没有润洗解析：(1)分析流程可知操作、的名称分别是过滤、洗涤。在空气中煅烧FeCO3的化学方程式为4FeCO3O22Fe2O34CO2。Fe3中存在Fe2，检验方法为取固体样品少许放置试管中，加入足量稀硫酸，振荡试管，再加入几滴KMnO4溶液。如果KMnO4溶液褪色，则有Fe2。(2)根据反应关系式KMnO45FeSO
7、47H2O0.010 00 molL120103 L 1103 mol则样品中FeSO47H2O的质量分数为100%97.54%。滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色变化为滴加最后一滴溶液，溶液刚好由黄色变成紫红色，且半分钟内不变色。a.未干燥锥形瓶对结果没有影响；b.盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，造成标准液浓度偏低，消耗标准液体积偏大，结果偏高；c.滴定结束时仰视刻度线读数，标准液体积读数偏大，结果偏高；d.量取待测液的滴定管没有润洗，待测液的量偏小，结果偏低。答案：(1)过滤洗涤4FeCO3O2高温,2Fe2O34CO2取固体样品少许放置试管中，加入足量稀硫酸，振荡试管，再加入几滴KMnO
8、4溶液。如果KMnO4溶液褪色，则有Fe2(2)5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O97.54%滴加最后一滴溶液，溶液刚好由黄色变成紫红色，且半分钟内不变色bc题型五产品提纯类工艺流程题1(2015浙江杭州六校第三次联考)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。请回答下列问题：(1)上述流程中多次涉及过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的含硅酸盐的仪器有：玻璃棒、_、_；其中玻璃棒的作用是_。
9、(2)用MnCO3能除去溶液中的Al3和Fe3，其原理是_。(3)已知Ksp(CuS)8.41045，Ksp(NiS)1.41024；在除铜、镍的过程中，当Ni2恰好完全沉淀时此时溶液中c(Ni2)1.0105molL1，溶液中Cu2的浓度是_molL1。(4)工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4，其中惰性电极作阳极，铁作阴极，请写出阳极的电极反应式：_。(5)下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气SO2含量的是_。(填编号)aNaOH溶液、酚酞试液b稀H2SO4酸化的KMnO4溶液c碘水、淀粉溶液d氨水、酚酞试液(6)除杂后得到的MnSO4溶液可以通过_(填操作名称)制
10、得硫酸锰晶体(MnSO4H2O，相对分子质量为169)。已知废气中SO2浓度为8.4 gm3，软锰矿浆对SO2的吸收率可达90%，则处理1 000 m3燃煤尾气，可得到硫酸锰晶体的质量为_kg(结果保留3位有效数字)。解析：(1)玻璃仪器属于含硅酸盐的仪器，过滤操作需要用到玻璃棒、烧杯、漏斗；玻璃棒的作用是引流。(2)Al3和Fe3都能水解，生成H和对应的氢氧化物，H与MnCO3反应，H被消耗，促进Al3和Fe3进一步水解，最后Al3和Fe3形成氢氧化物沉淀。(3)Ksp(NiS)c(Ni2)c(S2)，即1.410241.0105c(S2)，c(S2)1.41019molL1；Ksp(CuS
11、)c(Cu2)c(S2)，即8.410451.41019c(Cu2)，c(Cu2)6.01026molL1。(4)阳极发生氧化反应，MnO失电子转化成MnO：MnOe=MnO。(5)a、d项溶液颜色变化时不能确定溶质的成分，b、c项试剂可以准确测定SO2的含量。(6)由溶液得到晶体需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作步骤。1 000 m3燃煤尾气中含有SO2的质量为8 400 g，得到硫酸锰晶体的质量为169103 kg20.0 kg。答案：(1)烧杯漏斗引流，防止液体溅出(2)MnCO3消耗溶液中的H，促进Al3和Fe3水解，生成氢氧化物沉淀 (3)6.01026(4)MnOe=MnO(5
12、)bc(6)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤20.02(2015浙江台州第一次质量预测)平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末，其中含有SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量不溶于稀盐酸的物质。二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：(1)第步反应的化学方程式是_，检验滤渣A是否洗净的方法是_。(2)第步反应的离子方程式是_。(3)取上述流程中得到的Ce(OH)4MCe(OH)4208gmol1产品0.5g，加硫酸溶解后，用0.100 0 molL1 FeSO4标准溶液滴定到终点时(Ce4被还原为Ce3)，消耗20.00 mL标准溶液，该产
13、品中Ce(OH)4的质量分数为_(保留小数点后一位)。解析：(1)结合流程可知CeO2不溶于盐酸而进入滤渣，因此在第步反应中只有Fe2O3与HCl反应；检验滤渣A是否洗净，可通过取最后一次洗涤液来检验是否含有Fe3来判断。(2)在第步中，CeO2与H2O2在酸性环境中发生氧化还原反应，CeO2被还原，则H2O2一定被氧化，氧化产物应为O2，因此可写出反应的离子方程式。(3)利用电子得失守恒可得关系式：Ce4Fe2，因此可知所取0.5g Ce(OH)4样品中含有mCe(OH)40.100 0 molL10.020 L208 gmol10.416 g，故产品中Ce(OH)4的质量分数为0.416
14、g0.5 g100%83.2%。答案：(1)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O取最后一次洗涤液，滴加KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净，反之，则未洗净(2)2CeO2H2O26H=2Ce3O24H2O(3)83.2%3(2015浙江温州高三模拟)锌焙砂主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物。下图是工业上利用锌焙砂制取金属锌的流程图。(1)酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，该反应的化学方程式为_。(2)净化操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe2氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀。写出酸性条件下H2O2与Fe2反应的离子
15、方程式：_。25 时，pH3的溶液中，c(Fe3)_ molL1(已知25 ，KspFe(OH)34.01038)。净化生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_。(3)本流程中可以循环利用的物质除硫酸锌外还有_。(4)若没有净化操作，则对锌的制备带来的影响是_。解析：(1)根据信息，酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe2O4与硫酸反应的化学方程式为ZnFe2O44H2SO4=ZnSO4Fe2(SO4)34H2O。(2)亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，反应的离子方程式为H2O22Fe22H=2Fe32H2O；氢氧化铁的溶度积Ks
16、pFe(OH)34.01038，pH3的溶液中，氢氧根离子的浓度为11011 molL1，c(Fe3) molL14.0105 molL1。(3)通过制取金属锌的流程图可知，可以循环利用的物质除硫酸锌外，还有硫酸、锌。(4)由于锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，酸浸后溶液中存在钙离子、亚铁离子、铜离子、镍离子，如果没有净化操作，则电解制取的锌中会含有铜、镍等杂质。答案：(1)ZnFe2O44H2SO4=ZnSO4Fe2(SO4)34H2O(2)H2O22Fe22H=2Fe32H2O4.0105Fe(OH)3胶体具有吸附性(3)H2SO4、Zn(4)制取的锌含铜、镍等杂质4(2
17、015浙江舟山高三二模)工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下(软锰矿的主要成分是MnO2，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质)：(1)一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO4，该反应的化学方程式为_。(2)“滤渣2”中主要成分的化学式为_。(3)“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是_。(4)“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为_。(5)“50 碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为_。“50 碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因：使MnSO4充分转化为MnCO3；_；_。解析：(1)从
18、流程中的“脱硫浸锰”知，反应物有软锰矿浆(主要成分是MnO2)和SO2，产物是MnSO4，滤渣1为不溶性的SiO2。(2)加入H2O2氧化的目的是将Fe2氧化成Fe3，便于除杂，加入NH3H2O是将Fe3和Al3转化成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。(3)S2可以与重金属盐生成沉淀而除去，本题要求回收(NH4)2SO4，若用Na2S会引入Na2SO4杂质。(4)电解MnSO4溶液，阳极为OH放电，生成H2O和O2。(5)从流程图“50 碳化”知，加入NH4HCO3，生成CO2和(NH4)2SO4以及MnCO3，反应实质为HCO与Mn2反应生成MnCO3和CO2。电解MnSO4后的溶液显酸性，加入NH4HCO3与H反应，可避免H溶解MnCO3；在50 时，NH4HCO3可以分解。答案：(1)MnO2SO2=MnSO4(或H2OSO2H2SO3、MnO2H2SO3=MnSO4H2O)(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na含量(4)4OH4e=O22H2O(5)Mn22HCOMnCO3CO2H2O使NH4HCO3与H反应，防止MnCO3沉淀溶解损失NH4HCO3受热可分解