题型检测（十） 工艺流程题1．（2019·西安五校联考）金属钛（Ti ）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料。

以钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如图所示。

请回答下列问题:（1）钛酸亚铁（用R 表示）与碳在高温下反应的化学方程式为2R ＋C=====高温2Fe ＋2TiO 2＋CO 2↑，钛酸亚铁的化学式为______________________；钛酸亚铁和浓H 2SO 4反应的产物之一是TiOSO 4，反应中无气体生成，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是__________________________。

此时溶液Ⅰ中含有Fe 2＋、TiO 2＋和少量Mg 2＋等阳离子，常温下，其对应氢氧化物的K sp 如表所示。

氢氧化物Fe(OH)2 TiO(OH)2 Mg(OH)2 K sp 8.0×10－16 1.0×10－29 1.8×10－11 ①常温下，若所得溶液中Mg 2＋的物质的量浓度为0.001 8 mol ·L －1，当溶液的pH 等于______时，Mg(OH)2开始沉淀。

②若将含有Fe 2＋、TiO 2＋和Mg 2＋的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl 4的化学方程式为____________________________。

Mg 还原TiCl 4过程必须在1 070 K 的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是______________，除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是________。

解析：(1)由2R ＋C=====高温2Fe ＋2TiO 2＋CO 2↑，根据原子守恒，可推知钛酸亚铁的化学式为FeTiO 3。

钛酸亚铁和浓H 2SO 4反应，生成TiOSO 4，无气体生成，元素Ti 的化合价不变，说明发生非氧化还原反应，则产物中还有FeSO 4，故该反应的化学方程式为FeTiO 3＋2H 2SO 4(浓)===TiOSO 4＋FeSO 4＋2H 2O 。

(2)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是FeSO 4，加入铁屑，可防止Fe 2＋被氧化。

①根据K sp [Mg(OH)2]＝c (Mg 2＋)·c 2(OH －)＝1.8×10－11，c (OH －)＝K sp [Mg （OH ）2]c （Mg 2＋）＝ 1.8×10－110.001 8 mol ·L －1＝10－4mol ·L －1，则c (H ＋)＝K W c （OH －）＝10－1410－4 mol ·L －1＝10－10 mol ·L －1，pH ＝－lg10－10＝10。

②根据题表提供的K sp 数据知，三种物质组成类型相同且TiO(OH)2的溶度积常数最小，则加水稀释，立即析出的白色沉淀为TiO(OH)2，TiO 2＋的水解方程式为TiO 2＋＋2H 2O===TiO(OH)2↓＋2H ＋或TiO 2＋＋2H 2O===H 2TiO 3↓＋2H ＋。

(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl 4的化学方程式为TiO 2＋2C ＋2Cl 2=====高温TiCl 4＋2CO ；为防止空气中的氧气与反应物发生反应，应隔绝空气加热。

可用稀盐酸除去钛中混有的镁。

答案：(1)FeTiO 3 FeTiO 3＋2H 2SO 4(浓)===TiOSO 4＋FeSO 4＋2H 2O(2)防止Fe 2＋被氧化 ①10 ②TiO 2＋＋2H 2O===TiO(OH)2↓＋2H ＋(或TiO 2＋＋2H 2O===H 2TiO 3↓＋2H ＋)(3)TiO 2＋2C ＋2Cl 2=====高温TiCl 4＋2CO 隔绝空气 稀盐酸2．(2019·山西六校检测)某化工厂用含NiO 的废料(杂质为Fe 2O 3、CaO 、CuO 等)制备羟基氧化镍(2NiOOH·H 2O)的工艺流程如下：已知：相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下。

离子Fe 3＋ Fe 2＋ Ni 2＋开始沉淀的pH2.7 7.6 7.1 沉淀完全的pH3.7 9.6 9.2 请回答下列问题：(1)①滤渣1的主要成分是________。

②如图是酸浸时镍的浸出率与温度的关系，则酸浸时合适的浸出温度是________℃，若酸浸时将温度控制在80 ℃左右，则滤渣1中会含有一定量的Ni(OH)2，其原因可能是________________________________。

(2)操作A中生成S的反应的化学方程式为________________________________，试剂X是一种常见的绿色氧化剂，X参与的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为________，试剂Y用于调节溶液的pH，则调控pH的范围是____________。

(3)写出氧化过程中反应的离子方程式______________________________________，沉钙时，当溶液中c(F－)＝3.0×10－3mol·L－1时，通过计算确定溶液中Ca2＋是否沉淀完全_______________________________________________________________________________ [常温时，K sp(CaF2)＝2.7×10－11]。

解析：(1)①由流程知滤渣1的主要成分是CaSO4。

②由图知当温度在70 ℃左右时镍的浸出率较高，故酸浸时适宜的温度为70 ℃。

Ni2＋能水解生成Ni(OH)2，而升温能促进水解。

(2)酸浸后溶液中的金属离子有Fe3＋、Cu2＋、Ni2＋、Ca2＋等，将H2S氧化为S的是Fe2(SO4)3，由此可写出相应的化学方程式。

常见的绿色氧化剂X的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，则它是H2O2，反应中n(H2O2)∶n(FeSO4)＝1∶2。

由表中数据及此时溶液中金属离子成分(Fe3＋、Ni2＋、Ca2＋等)知，欲沉淀Fe3＋，而Ni2＋不受影响，则应调控pH的范围是3.7≤pH<7.1。

(3)该反应中Ni2＋被氧化为2NiOOH·H2O，ClO－被还原为Cl－，相应的离子方程式为ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH·H2O↓＋Cl－。

c(Ca2＋)＝K sp（CaF2）c2（F－）＝2.7×10－11（3.0×10－3）2mol·L－1＝3.0×10－6 mol·L－1<1.0×10－5 mol·L－1，Ca2＋已沉淀完全。

答案：(1)①CaSO4②70随着温度升高，Ni2＋的水解程度增大，从而形成一定量的Ni(OH)2沉淀(2)Fe2(SO4)3＋H2S===2FeSO4＋H2SO4＋S↓1∶2 3.7≤pH<7.1(3)ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH·H2O↓＋Cl－c(Ca2＋)＝2.7×10－11（3.0×10－3）2mol·L－1＝3.0×10－6 mol·L－1<1.0×10－5 mol·L－1，Ca2＋已沉淀完全3．(2019·深圳红岭中学测试)K2Cr2O7是一种重要的化工原料。

以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3等杂质)为原料制备K2Cr2O7的一种工艺流程如下：已知：(a)Cr2O2－7＋H2O2CrO2－4＋2H＋(b)不同温度下各物质的溶解度：物质KCl NaCl K2Cr2O7Na2Cr2O7溶解度(g/100gH2O)0 ℃28 35.7 4.7 16340 ℃40.1 36.4 26.3 21580 ℃51.3 38 70 376(c)步骤①的主要反应为2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3=====高温4Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋7NaNO2。

(1)“滤渣1”和“滤渣2”的主要成分分别是________、________(填化学式)。

写出步骤③的离子反应方程式____________________________；步骤④中调pH，以下试剂可选用________(填标号)。

A．NH3B．KOHC．CH3COOH D．HCl(2)在步骤⑤中加入适量KCl，__________，过滤得到K2Cr2O7固体。

(3)某工厂用a kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制K2Cr2O7，最终得到产品b kg，产率为________×100%(列计算式)。

(4)化学还原法可除去废水中的Cr2O2－7，取含Cr2O2－7的模拟水样在不同pH条件下，分别向每个水样中加一定量的FeSO4、NaHSO3，搅拌，充分反应，然后滴加Ca(OH)2悬浊液，静置沉淀，测定＋6价Cr的去除率，实验结果如图所示。

①在酸性条件下，NaHSO3使Cr2O2－7还原为Cr3＋，请写出NaHSO3与Cr2O2－7反应的离子方程式：________________________________。

②pH>8时，亚铁盐对＋6价Cr的去除效果反而下降，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________。

解析：(1)步骤①发生的反应有2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3=====高温4Na2CrO4＋Fe 2O 3＋4CO 2↑＋7NaNO 2，Al 2O 3＋Na 2CO 3=====高温2NaAlO 2＋CO 2↑，在步骤④中调节pH是增大溶液中H ＋浓度，使较多的CrO 2－4转化为Cr 2O 2－7而盐酸易被氧化，只能用CH 3COOH ；(2)因K 2Cr 2O 7的溶解度随温度降低而减小，则在步骤⑤中加入适量KCl 后，应通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到K 2Cr 2O 7固体；(3)根据铬元素的质量守恒可得关系式：Cr 2O 3～K 2Cr 2O 7，a kg 铬铁矿粉(含Cr 2O 3 40%)理论上可制得K 2Cr 2O 7质量为0.4×a ×294152g ，产率为⎝⎛⎭⎫b ÷0.4×a ×294152×100%＝152×b 0.4×a ×294×100%；(4)①由氧化还原反应得失电子守恒可得NaHSO 3与Cr 2O 2－7反应的离子方程式为3HSO －3＋Cr 2O 2－7＋5H ＋===2Cr 3＋＋3SO 2－4＋4H 2O ；②pH>8时，Fe 2＋转化为Fe(OH)2后易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，从而使＋6价Cr 的去除率降低。