1、微题型37 化学工艺流程题（二）核心反应与条件的控制1(2020北京质检)碳酸锂(相对分子质量为74)广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。制备流程如下：已知：碳酸锂的溶解度(gL1)见下表。温度/010203040506080100Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72(1)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250300，主要原因是_；同时，硫酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则_(填字母)。A增加酸耗量B增加后续杂质的处理量C增加后续中和酸的负担(2)水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是_。(3)“沉锂
2、”需要在95以上进行，主要原因是_。过滤碳酸锂所得母液中主要含有Na2SO4，还可能含有_。2利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：已知：浸出液中含有的阳离子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Al3、Mg2、Ca2等。沉淀中只含有两种沉淀。流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8(1)浸出过程中
3、Co2O3发生反应的离子方程式为_。(2)加入NaClO3的作用是_。(3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是_；萃取剂层含锰元素，则沉淀的主要成分为_。(4)操作包括：将水层加入浓盐酸调整pH为23，_、_、过滤、洗涤、减压烘干等过程。3(2019长春实验中学模拟)从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。(1)古代中国四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是_(填字母)。aFebFeOcFe3O4dFe2O3(2)硫酸渣的主要化学成分为SiO2约45%、Fe2O3约40%、Al2O3约10%、MgO约5%。用该废渣制取药用材料红氧化铁的工艺流程如图(部分操
4、作和条件略)：在步骤中产生的气体可能有_。在步骤操作中，要除去的离子之一为Al3。若常温时KspAl(OH)31.01032，此时理论上将Al3沉淀完全(Al3的浓度为105molL1)，则溶液的pH为_。步骤中，生成FeCO3的离子方程式是_。(3)氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”，向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀，写出该沉淀的化学式：_。请用平衡移动的原理，结合必要的离子方程式，对此现象作出解释：_。(4)古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如图：反应的离子方程式是_。如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN，方案如图：若试纸变蓝则证明食品中含有CN，请解释检
5、测时试纸中FeSO4的作用：_。4四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti的最高化合价为4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如图：(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。(2)向滤液中加入铁粉，发生反应的离子方程式为_、_。(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。书写水解的离子方程式：_。(4)水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_。(5)过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液
6、中的钛盐、_(填化学式)，减少废物排放。(6)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其实验方法是：a5.56akgA(摩尔质量为278gmol1)溶于水中，加入适量氢氧化钾溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；b再向红褐色胶体中加入33.36bkgA和1.12ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；c过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶液只有硫酸钾和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_kg。5(2019银川月考)铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量F
7、e2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示。回答下列问题：(1)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35以下，其原因是_，该反应的离子方程式是_。(2)TiO2转化为TiO(OH)2需要加热，加热的目的是_，该反应的离子方程式为_。(3)常温时，在生成的FeCO3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c(CO)3.0106molL1，pH为8.5，则所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2？(列式计算)已知Ksp(FeCO3)3.01011，KspFe(OH)28.01016答案精析1(1)温度低于250，反应速率较慢；温度高于300，硫酸挥发较多ABC(2)除去多余的硫酸，
8、同时调整pH，除去大部分杂质(3)温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率Na2CO3、Li2CO3解析(1)若温度过低，反应速率慢，若温度过高，则浓H2SO4沸腾，挥发较多。(2)加入CaCO3一是和多余的H2SO4反应，二是调节pH除去大部分杂质。(3)由表格中数据可知，温度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉锂在95以上进行可增加产率。过滤后的母液中除含Na2SO4外还可能有Na2CO3、Li2CO3。2(1)Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O(2)将Fe2氧化为Fe3，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去(3)使Fe3和Al3沉淀完全CaF2和MgF2(4)蒸发浓缩冷却结
9、晶3(1)c(2)CO、SO25Fe22HCO=FeCO3CO2H2O(3)Fe(OH)3Fe33H2OFe(OH)33H，加入CuO与H反应生成Cu2和H2O，降低了H浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀(4)3Fe(CN)644Fe3=Fe4Fe(CN)63碱性条件下，Fe2与CN结合生成Fe(CN)64，Fe2被空气中O2氧化生成Fe3，Fe(CN)64与Fe3反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色解析(2)由分析可知，“焙烧”中产生的气体可能有CO、SO2等；常温时KspAl(OH)31.01032，理论上将Al3沉淀完全时，c(OH)109molL1，则c(H)105molL1，
10、pH5；生成FeCO3的离子方程式是Fe22HCO=FeCO3CO2H2O。(3)因为Fe3会水解产生H：Fe33H2OFe(OH)33H，加入CuO与H反应生成Cu2和H2O，降低了H浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀。4(1)TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O(或TiO2H2SO4=TiOSO4H2O)(2)2Fe3Fe=3Fe2Fe2H=H2Fe2(3)Ti44H2OTiO22H2O4H(或TiO23H2OTiO22H2O2H)(4)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H浓度促进钛盐水解(5)H2O、FeSO4、H2SO4(6)(1.60a3.20b1.6
11、0c)解析(2)浓硫酸有强氧化性，加入钛铁矿渣中能生成Fe3，加入铁粉，发生Fe2Fe3=3Fe2；铁粉还可以与溶液中过量的H反应，离子方程式为Fe2H=Fe2H2。(3)钛盐水解的离子方程式：Ti44H2OTiO22H2O4H或TiO23H2OTiO22H2O2H。(4)影响钛盐水解的因素有浓度、温度等，高温水蒸气使水解平衡移动的作用是加水、加热、降低H浓度均可促进钛盐水解。(5)根据该工艺流程知滤液的主要成分为大量的钛盐、溶解的硫酸亚铁、少量的硫酸(混合液pH达0.5)等，钛盐水解后过滤分离出水合二氧化钛，得到的滤液中含有未水解的钛盐及FeSO4、H2SO4、H2O等。(6)依题意A与适量
12、氢氧化钾溶液恰好完全反应，FeSO42KOH=K2SO4Fe(OH)2，根据开始加入A为20amol，可知加入KOH为40amol；后来又加入120bmol的A和20cmol的铁，由K2SO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、Fe2O3等化学式的定量组成和守恒思想分别可求得以下各量：利用K守恒，n(KOH)2n(K2SO4)，可知K2SO4物质的量为20amol；利用SO守恒，n(FeSO4)n(K2SO4)3nFe2(SO4)3，可知Fe2(SO4)3物质的量为(20a120b20a)mol40bmol；利用Fe原子守恒，n(FeSO4)n(Fe)2nFe2(SO4)32n(Fe2O3)，可
13、知n(Fe2O3)(20a120b20c40b2) mol(10a20b10c)mol，计算得m(Fe2O3)(1.60a3.20b1.60c)kg。5(1)减少NH4HCO3分解、减少Fe2水解Fe22HCO=FeCO3CO2H2O(2)促进TiO2水解，加快反应速率TiO22H2O,TiO(OH)22H(3)Ksp(FeCO3)c(Fe2)c(CO)，故c(Fe2)1.0105molL1，pH8.5，则c(OH)105.5molL1，故c(Fe2)c2(OH)1016KspFe(OH)28.01016，故所得的FeCO3中无Fe(OH)2。解析(1)温度太高，则NH4HCO3易分解，且降低温度可减少Fe2的水解。根据题图可知该反应的离子方程式为Fe22HCO=FeCO3CO2H2O。(2)TiO2水解生成TiO(OH)2，加热可以促进水解，加快水解反应速率。
