新高考微专题35 核心工艺流程题三--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(g·L－1)见下表。
温度/℃0 10 20 30 40 50 60 80 100 Li2CO3 1.54 1.43 1.33 1.25 1.17 1.08 1.01 0.85 0.72(1)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250～300℃，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”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：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。
②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③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 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为______________________________________。
(2)加入NaClO3的作用是________________________________________________________。
(3)加入Na 2CO 3调pH 至5.2，目的是______________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为________________________________________________________________________。
(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH 为2～3，________、________、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)。
a ．Fe b ．FeO c ．Fe 3O 4d ．Fe 2O 3(2)硫酸渣的主要化学成分为SiO 2约45%、Fe 2O 3约40%、Al 2O 3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(部分操作和条件略)：①在步骤Ⅰ中产生的气体可能有________。
②在步骤Ⅲ操作中，要除去的离子之一为Al 3＋。
若常温时K sp [Al(OH)3]＝1.0×10－32，此时理论上将Al 3＋沉淀完全(Al 3＋的浓度为10－5mol·L －1)，则溶液的pH 为________。
③步骤Ⅳ中，生成FeCO 3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)①古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如图：反应Ⅱ的离子方程式是__________________________________________________________。
②如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN －，方案如图： 食品待测液―――→加热煮沸HCN 气体――――――→FeSO 4碱性试纸试纸变蓝若试纸变蓝则证明食品中含有CN －，请解释检测时试纸中FeSO 4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TiO 2、FeO 、Fe 2O 3，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Ⅰ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Ⅲ，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：a．5.56a kgA(摩尔质量为278g·mol－1)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33.36b kgA和1.12c kg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Fe2O3)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(CO2－3)＝3.0×10－6mol·L－1，pH为8.5，则所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2？(列式计算){已知K sp(FeCO3)＝3.0×10－11，K sp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16}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，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、Li2CO32．(1)Co2O3＋SO2－3＋4H＋===2Co2＋＋SO2－4＋2H2O(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)蒸发浓缩冷却结晶3．(1)c(2)①CO、SO2②5③Fe2＋＋2HCO－3===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(3)Fe(OH)3 Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，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)①3[Fe(CN)6]4－＋4Fe3＋===Fe4[Fe(CN)6]3↓②碱性条件下，Fe2＋与CN－结合生成[Fe(CN)6]4－，Fe2＋被空气中O2氧化生成Fe3＋，[Fe(CN)6]4－与Fe3＋反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色解析(2)①由分析可知，“焙烧”中产生的气体可能有CO、SO2等；②常温时K sp[Al(OH)3]＝1.0×10－32，理论上将Al3＋沉淀完全时，c(OH－)＝3Kspc(Al3＋)＝310－3210－5＝10－9mol·L－1，则c(H＋)＝10－1410－9＝10－5mol·L－1，pH＝5；③生成FeCO3的离子方程式是Fe2＋＋2HCO－3===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
(3)因为Fe3＋会水解产生H＋：Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，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)TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O(或TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O)(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋(3)Ti4＋＋4H2O TiO2·2H2O＋4H＋(或TiO2＋＋3H2O TiO2·2H2O＋2H＋)(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)(1.60a＋3.20b＋1.60c)解析(6)依题意A与适量氢氧化钾溶液恰好完全反应，FeSO4＋2KOH===K2SO4＋Fe(OH)2↓，根据开始加入A为20a mol，可知加入KOH为40a mol；后来又加入120b mol 的A和20c mol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20a mol；利用SO 2－4守恒，n (FeSO 4)＝n (K 2SO 4)＋3n [Fe 2(SO 4)3]，可知Fe 2(SO 4)3物质的量为(20a ＋120b －20a )mol ×13＝40b mol ；利用Fe 原子守恒，n (FeSO 4)＋n (Fe)＝2n [Fe 2(SO 4)3]＋2n (Fe 2O 3)，可知n (Fe 2O 3)＝(20a ＋120b ＋20c －40b ×2) mol ×12＝(10a ＋20b ＋10c )mol ，计算得m (Fe 2O 3)＝(1.60a ＋3.20b ＋1.60c )kg 。