除杂提纯类化工流程题押题专练参考答案

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(3)根据分析,“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Fe3+、Al3+,故答案为:Mn2+,Fe3+、Al3+;

(4)根据分析,滤渣③的主要成分是Fe(OH)3,故答案为:Fe(OH)3;

(5)“调pH”中有沉淀生成,是NaAlO2与HCl反应生成Al(OH)3沉淀,生成沉淀反应的化学方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=NaCl+Al(OH)3↓+H2O,故答案为:NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=NaCl+Al(OH)3↓+H2O。

(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是:增大NH4+离子浓度,利用同离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全,故答案为:利用同离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全。

本题以黏土钒矿制备NH4VO3的工艺流程为载体,考查流程的分析、物质的分离和提纯、反应方程式的书写等,解题的关键是根据物质的流向分析每一步骤的作用和目的。

2.(1)D

②根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,由强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中水、二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体。

③硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可电离,写出离子方程式。

(3)碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题。

(1)焰色反应不是化学变化,常用来检验金属元素存在,常见金属元素焰色:A.钠的焰色为黄色,故A错误;B.钙的焰色为红色,故B错误;C.钾的焰色为紫色,故C错误;D.钡的焰色为绿色,故D正确;故选D。

(2)将Fe2+氧化为Fe3+

(3)4.7

(4)NiS和ZnS

高铁锰矿(含MnO2、Fe2O3及少量FeO、CaO、K2O、Na2O)研磨后加入足量碳粉焙烧还原,MnO2被还原为MnO,Fe2O3及少量FeO被还原为Fe单质,之后加入硫酸浸取,CaSO4微溶,成为滤渣,其余金属元素以阳离子的形式进入滤液,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,调节pH值形成Fe(OH)3沉淀,同时Fe3+与Na+、K+形成络合物沉淀,净化除杂后得到MnSO4溶液,加入SeO2电解得到Mn单质。

(1)①Fe3+和Fe2+有较强氧化性,可以被碳粉还原得到Fe单质;

②高价锰难溶于稀硫酸,所以焙烧时应将Mn元素尽可能多的转化为低价锰,根据所给数据可知在℃焙烧时低价锰的含量最高,所以焙烧时应选择的温度为℃;

(3)除杂时MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,根据电子守恒可知MnO2和Fe2+的系数比为1:2,再结合元素守恒可得离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;

(4)①溶液中存在的阳离子为Mn2+和H+(酸性溶液),Mn2+放电生成Mn,H+也可能放电生成H2;

②根据题意可知H2SeO3(二元弱酸)在阴极放电生成Se单质,根据电子守恒和元素守恒可得电极反应时为H2SeO3+4e-+4H+=Se+3H2O;

③电解MnSO4的酸性溶液时阳极主要为水电离出的氢氧根放电生成氧气,阴极主要为锰离子放电生成Mn,所以电解废液中主要含有H2SO4,可以在“浸出”步骤中循环使用。

1.(1)除去Al除去C、S元素,将金属转化为相应的氧化物

(2)浓硫酸在稀释过程中会放热,加快溶解速率

(2)ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O

(3)5.6~6.4C

(4)Ni2(OH)2SO4+4RCOOH+2NH3·H2O=2(RCOO)2Ni+(NH4)2SO4+4H2O

(5)分液、蒸馏

废镍催化剂(含Ni、Al、Cr、FeS、C及难溶物)用NaOH溶液进行碱浸,Al溶解,过滤取滤渣,干燥后通入空气灼烧,C元素转化为CO2、S元素转化为SO2从而除去,金属元素转化为相应的氧化物,之后加入硫酸溶解过滤,得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+、Cr3+等阳离子的溶液,加入NaClO将Fe2+氧化为Fe3+,之后加入X调节pH使Fe、Cr元素转化为沉淀,过滤后结晶得到硫酸镍,加入氨水、汽油进行氨化,得到Ni2(OH)2SO4、NH3·H2O、汽油的混合物,加入环烷酸合成环烷酸镍,汽油可以萃取环烷酸镍,分液分离有机层,再蒸馏分离得到产品。

(1)Al可以和NaOH溶液反应,所以碱浸的目的是可以除去Al;灼烧过程中C元素转化为CO2、S元素转化为SO2从而除去,金属元素转化为相应的氧化物;

(2)浓硫酸在稀释过程中会放热,放出的热量可以加快溶解速率;

(3)NaClO将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原成Cl-,根据电子守恒可知NaClO和Fe2+的系数比为1:2,再结合元素守恒可知离子方程式为ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O;

(4)调节pH的目的是使Fe3+、Cr3+完全沉淀,而Ni2+不沉淀,根据题目所给数据可知pH的范围为5.6~6.4;试剂X应可以和H+反应,且不生成新的杂质,所以应选用Ni(OH)2,故选C;

(5)根据流程可知合成过程中应是Ni2(OH)2SO4、NH3·H2O和RCOOH的反应,根据元素守恒可知化学方程式为Ni2(OH)2SO4+4RCOOH+2NH3·H2O=2(RCOO)2Ni+(NH4)2SO4+4H2O;

(6)环烷酸镍易溶于汽油,所以汽油可以萃取环烷酸镍,分液得到有机层,再蒸馏分离得到产品。

根据流程图,空气、纯碱(Na2CO3)和铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2或FeO·Cr2O3,还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质]充分煅烧,高温下,Fe(CrO2)2与O2、Na2CO3反应生成Na2CrO4、Fe2O3和CO2,SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2,Al2O3与Na2CO3在高温下反应生成NaAlO2和CO2,加水充分溶解,过滤得到滤渣Fe2O3,浸出液中主要含有Na2CO3、Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3,由于浸出液显碱性,不利于除去杂质,加稀硫酸调节溶液pH值,使NaAlO2、Na2SiO3转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀,再次过滤,得到主要含有Na2CrO4、Na2SO4的滤液,向滤液中加入硫酸化,得到Na2Cr2O7、Na2SO4的混合溶液,向滤液中加入Na2S,Na2CrO4与Na2S发生氧化还原反应生成Cr(OH)3和Na2S2O3,则溶液b为Na2S2O3溶液,据此分析解答。

(1)①根据分析,高温下,Fe(CrO2)2与O2、Na2CO3反应生成Na2CrO4、Fe2O3和CO2,根据氧化还原反应得失电子守恒和原子守恒规律,化学方程式为

4.(1)2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O

(2)Fe2(SO4)3(或硫酸铁)

(3)Fe2+、Ag+

(4)4HCl+HNO3+Au=HAuCl4+NO↑+2H2ONaOH

(5)尿素尿素无毒,生成的产物无毒,甲醛有毒,生成的NO为有毒气体

(6)(a+0.04b)

经过第①步,部分Cu与O2、稀硫酸反应生成CuSO4,经过第②步,Zn、Cu、Ag被Fe2(SO4)3氧化生成ZnSO4、CuSO4、Ag2SO4,Fe2(SO4)3自身被还原为FeSO4,Au不溶解,故滤液A中主要含ZnSO4、CuSO4、Ag2SO4、FeSO4,滤渣中的粗金经王水溶解后生成HAuCl4(滤液B),滤液B经过脱销操作除去硝酸根,再经过草酸还原获得纯金。

(1)Cu与稀硫酸、O2反应生成CuSO4和水,结合得失电子守恒和元素守恒配平得方程式为:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O,对应离子方程式为:2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O;

(2)由分析知,步骤②中Fe2(SO4)3对应还原产物FeSO4,故该步氧化剂为Fe2(SO4)3;

(3)由分析知,滤液A中主要含ZnSO4、CuSO4、Ag2SO4、FeSO4,故此处填Ag+、Fe2+;

(4)初步确定方程式为:Au+HCl+HNO3→HAuCl4+NO↑+H2O,根据得失电子守恒结合元素守恒配平得完整方程式为:Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO↑+2H2O;尾气中NO与空气中O2反应生成NO2,NO2与NaOH溶液反应生成NaNO2和NaNO3,可用NaOH溶液吸收生成的NO2,故此处填NaOH;

(5)由于尿素无毒且产物也无毒,而甲醛有毒且产物中NO为有毒气体,故工业上应选择尿素脱硝,故依次填:尿素;尿素无毒且产物也无毒,而甲醛有毒且产物中NO为有毒气体;

(6)滤液C中含剩余的H2C2O4,与NaOH反应转化为Na2C2O4,再与CaCl2反应生成CaC2O4沉淀,

5.(1)SO22∶1

(2)粉碎固体,升温,适当增加稀硫酸浓度等(答一点即可)

(3)不行,因为要使用调pH沉淀Fe2+的话Cu2+也会沉淀去除

(4)3.2

(5)4CuSO4+N2H4+8KOH=2Cu2O↓+4K2SO4+N2↑+6H2O

(5)不低于90度为了尽可能加快反应速率,温度太高又容易使N2H4挥发

硫化铜矿石(含CuFeS2、Cu2S等)预处理后与氧气焙烧,得到Fe2O3、FeO、CuO等的混合物,S元素被氧化为SO2;加入稀硫酸溶解金属氧化物,得到含有Cu2+、Fe2+、Fe3+的酸性溶液,加入试剂X将Fe2+氧化为Fe3+,加入试剂Y调节pH沉淀Fe3+,过滤分离出料渣Ⅱ为Fe(OH)3,滤液中主要阳离子为Cu2+,将滤液用KOH、N2H4还原得到Cu2O,过滤,洗涤、隔绝空气烘干,制得Cu2O,以此解答该题。

(1)因为矿石含硫元素,所以通入氧气焙烧后会产生二氧化硫。每摩尔Cu2S升高8价,每摩尔氧气降4价,所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1;

(2)粉碎固体,升温,适当增加稀硫酸浓度等都可以提高酸浸的速率;

(3)从题目给出的Ksp可以看出铜离子先于亚铁离子沉淀,所以要使用调pH的方法除掉铁元素必须氧化为3价铁离子才可以;

(4)试剂Y调pH时要是Fe3+完全沉淀,所以有1×.4=1××c3(OH),解得c(OH)=10-10.8mol/L,则c(H+)=10-3.2mol/L,所以pH=3.2;

(5)酸浸时用的是稀硫酸,所以反应物为CuSO4、N2H4、KOH,产物有Cu2O和N2,说明该过程中Cu2+将N2H4氧化为N2,根据电子守恒可知CuSO4和N2H4的系数比应为4:1,再结合元素守恒可得化学方程式为4CuSO4+N2H4+8KOH=2Cu2O↓+4K2SO4+N2↑+6H2O;

(6)工业生产往往要考虑反应速率,所以温度高一些速率会更快,但根据题目信息N2H4的熔点为1.4℃,沸点为.5℃,温度过高N2H4容易挥发影响产率。

6.(1)+2(2)CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl+2SCuFeS2、FeCl3

(3)Cl-+CuCl=[CuCl2]-(4)Ⅱ、Ⅳ(5)CuCl2、NaCl

氯化铁具有氧化性,能氧化黄铜矿,根据产物知反应I为CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl↓+2S↓,然后过滤得到固体CuCl和S和滤液,向滤液中加入碳酸钠发生反应II,发生的离子反应方程式为Fe2++CO32-=FeCO3↓,过滤得到FeCO3,在空气中灼烧FeCO3得到氧化铁,反应III为

向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液,发生反应IV为Cl-+CuCl=[CuCl2]-,过滤得到Na[CuCl2],再加入水发生反应V生成Cu和溶液A,Cu+在反应V中发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu,则A为CuCl2、NaCl,结合题目分析解答。

(1)CuFeS2中,S为-2价,Cu为+2价,Fe为+2价,故答案为:+2;

(2)由框图信息可知,反应Ⅰ的反应物为CuFeS2、FeCl3,部分生成物为CuCl和S,由反应Ⅱ的产物FeCO3可推知FeCl2也是反应Ⅰ的产物,故反应Ⅰ的离子方程式为CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl+2S,该反应中化合价降低的元素是FeCl3中的Fe和CuFeS2中的Cu,故氧化剂是CuFeS2和FeCl3,故答案为:CuFeS2+3Fe3++Cl-=4Fe2++CuCl+2S;CuFeS2和FeCl3;

(3)结合信息提示可写出该反应的离子方程式:Cl-+CuCl=[CuCl2]-,故答案为:Cl-+CuCl=[CuCl2]-;

(4)反应Ⅱ是FeCl2和Na2CO3生成FeCO3和NaCl的反应,属于复分解反应,即非氧化还原反应;由(3)中书写的离子方程式可知反应Ⅳ为非氧化还原反应,故答案为:Ⅱ、Ⅳ;

Cu化合价既有降低,又有升高,故生成物中有CuCl2,另外一种生成物为NaCl,故答案为:CuCl2、NaCl。

7.(1)PbSO4Cu(2)1;1;2;2;4;

(3)4NH4HCO3+2ZnSO4=Zn(OH)2ZnCO3+3CO2↑+2H2O+2(NH4)2SO4;取最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,若无沉淀产生,则沉淀已洗涤干净,反之则没有;

(4)H2SO4浸出

(5)8.1

含锌废料(主要含ZnO、PbO、CuO及少量FeO、MnO),加入硫酸浸出,反应生成ZnSO4、PbSO4、CuSO4、FeSO4、MnSO4,且PbSO4难溶于水形成浸出渣,加入(NH4)2S2O8可将Mn2+、Fe2+氧化为MnO2、Fe(OH)3,加入适量Zn粉,置换出Cu,形成硫酸锌溶液,电解可得Zn,加入NH4HCO3发生反应4NH4HCO3+2ZnSO4=Zn(OH)2ZnCO3+3CO2↑+2H2O+2(NH4)2SO4,Zn(OH)2ZnCO3沉淀经过洗涤干燥,煅烧分解得ZnO。

(1)由分析可知浸出渣为PbSO4,沉淀渣2为Cu,故答案为:PbSO4;Cu。

(2)Mn2+转化为MnO2化合价升高,S2O82-转化为SO42-化合价降低,根据电子转移守恒、电荷守恒配平得



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