工艺流程练习题（一）1．锰的用途非常广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90%的锰消耗于钢铁工业，10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。
以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下：已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：物质Mn(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2MnS CoS NiSK sp 2.1×10－13 3.0×10－16 5.0×10－16 1.0×10-11 5.0×10－22 1.0×10－22(1)步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是_______________________；(2)步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：①使矿物中的物质充分反应；②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境；③________________；(3)步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，该反应的离子方程式是__________________；加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，以除去Fe3+。
(4)步骤Ⅲ中，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还有_________；滤渣2的主要成分是_________；(5)电解后的废水中还含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降．欲使溶液中c(Mn2+)≤1.0×10－5mol•L-1，则应保持溶液中c(S2－)≥ _____ mol•L-1。
【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；（2）抑制Mn2+的水解；（3）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；（4）烧杯；CoS和NiS；（5）1.0×10﹣6．【解析】试题分析：（1）加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水；（2）Mn2+离子易水解；（3）据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+﹣﹣Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+﹣﹣Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；（4）根据操作方法判断缺少的仪器；由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成；（5）由于将一级沉降根据MnS的Ksp=c（Mn2+）•c（S2﹣）进行计算即可．解：向碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）中加入硫酸，可以发生反应生成硫酸盐，向其中就如具有氧化性的二氧化锰，可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，可以将镍离子、钴离子形成硫化物沉淀下来，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰．（1）加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水，步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O，故答案为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；（2）Mn2+离子易水解．加入过量硫酸，还可以抑制Mn2+的水解，故答案为：抑制Mn2+的水解；（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+﹣Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+﹣Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得，MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；（4）步骤Ⅲ为过滤操作，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还需要烧杯；由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成，故答案为：烧杯；CoS和NiS；（5）MnS的Ksp=c（Mn2+）•c（S2﹣）=1.0×10﹣11，为了将Mn2+降到1.0×10﹣5mol/L，则c（S2﹣）===1.0×10﹣6mol/L，即硫化钠的浓度是1.0×10﹣6mol/L，故答案为：1.0×10﹣6．2．高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。
湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如图所示：①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：。
②反应II的离子方程式为。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为它能净水的原因是。
④已知25℃时Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,则需要调整时，开始生成Fe(OH)3（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①加入饱和KOH溶液的目的是：。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠（填“大”或“小”）。
湿法强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定，放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式：。
【答案】（1）①减少高铁酸钾的溶解损失(2分)②3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O(2分)③高铁酸钾（K2FeO4）有强氧化性(1分)高铁酸钾的还原产物水解产生的Fe（OH）3胶体，有吸附性（有絮凝作用），使水澄清起净水作用(1分) ④3 (2分)（2）①增大K＋浓度，促进K2FeO4晶体析出(1分) ②小(1分)（3）3：1 (2分)（4）2FeO42－+6e－+8SO32Fe3＋+8SO42-(2分)【解析】试题分析：(14分)（1）①为防止K2FeO4的溶解，可用异丙醇洗涤，所以答案是减少高铁酸钾的溶解损失。
②ClO－在碱性条件下可将Fe3＋氧化为FeO42－，据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe3＋、ClO－，生成物：FeO42－、Cl－，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，反应II的离子方程式为3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O。
③高铁酸钾（K2FeO4）在水中能消毒杀菌是因为有强氧化性，净水的原因是高铁酸钾的还原产物水解产生的Fe(OH)3胶体，有吸附性，使水澄清起净水作用。
④Ksp ＝c(Fe3＋)·c3(OH－)= 4.0×10-38，所以＝，c(OH－)＝1.0×10-11，c(H＋)＝1.0×10-3，pH= 3；（2）①加入饱和KOH溶液的目的是增大K＋浓度，促进K2FeO4晶体析出；②溶解度小的沉淀先析出来，所以高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠；（3）干法制备K2FeO4的反应的方程式为：Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O，N元素化合价降低，是氧化剂，铁的化合价降低，是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3﹕1，（4）高铁酸钾得电子，做氧化剂，所以在正极反应的是FeO42－，电极反应式：2FeO42－+6e－+8SO32Fe3＋+8SO42-。
考点：考查考查氧化还原反应，离子方程式的书写等。
3．亚氯酸钠( NaCl02)是一种高效氧化剂和漂白剂，主要用于棉纺、纸张漂白、食品消毒、水处理等。
已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO 23H2O，高于38 ℃时析出晶体是NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
纯ClO2易分解爆炸。
一种制备亚氯酸钠粗产品的工艺流程如下：（1）ClO2发生器中的离子方程式为，发生器中鼓人空气的作用可能是__________（选填序号）。
a．将SO2氧化成SO3，增强酸性b．稀释ClO2以防止爆炸c．将NaClO3还原为ClO2（2）吸收塔内反应的化学方程式为，吸收塔的温度不能超过20℃，其原因是_____________。
（3）从“母液”中可回收的主要物质是。
（4）从吸收塔中可获得NaCl02溶液，从NaCl02溶液到粗产品(NaClO2)经过的操作步骤依次为：①减压，55℃蒸发结晶；②；③；④低于60℃干燥，得到成品。
（5）为测定粗品中NaCl02的质量分数，做如下实验：准确称取所得亚氯酸钠样品10.00 g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴人适量的稀硫酸，充分反应（ClO2-+ 4I-+ 4H+= 2H2O+ 2I2+ Cl-）。
将所得混合液配成250mL待测溶液，取25.00 mL待测液，用2.000 mol．L-l Na2S203标准液滴定（I2+2S2O32-= 2I-+S4O62-），测得消耗Na2S2O3溶液平均值为16.40mL。
该样品中NaClO2的质量分数为。
【答案】（1）2ClO3-＋SO2＝2ClO2↑＋SO42- b；（2）2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑，防止H2O2分解（3）Na2SO4（4）过滤；38-60℃温水洗涤（5）74.21%【解析】试题分析：（1）ClO2发生器中氯酸钠、二氧化硫发生氧化还原反应生成二氧化氯，离子方程式为2ClO3-＋SO2＝2ClO2↑＋SO42-，纯ClO2易分解爆炸，发生器中鼓人空气的作用是稀释ClO2以防止爆炸。
（2）吸收塔内ClO2与过氧化氢、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠的化学方程式为2NaOH + 2ClO2 + H2O2 = 2NaClO2 + 2H2O + O2↑，为防止H2O2分解，吸收塔的温度不能超过20℃。
（3）ClO2发生器中反应生成二氧化氯、硫酸钠，从“母液”中可回收的主要物质是Na2SO4。
（4）从吸收塔中可获得NaCl O 2溶液，从NaCl O 2溶液到粗产品(NaClO2)经过的操作步骤依次为：①减压，55℃蒸发结晶；②过滤；③38-60℃温水洗涤；④低于60℃干燥，得到成品。