专题八 无机化工流程1、工业上采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰，其工艺流程如下：已知:①菱锰矿的主要成分是3MnCO ,还含有少量的Fe 、Al 、Ca 、Mg 等元素。

②氢氧化物沉淀的条件:3Al +、3+Fe 完全沉淀的pH 分别为4.7、3.2;2+Mn 、2Mg +开始沉淀的pH 分别为8.1、9.1。

③“焙烧”过程的主要反应：34MnCO +2NH Cl 2322MnCl +2NH +CO +H O ↑↑。

④常温下，几种难溶物的sp K 如下表所示: 难溶物2Mn(OH) 3MnCO 2CaF 2MgFsp K132.010-⨯ 112.010-⨯ 102.010-⨯ 117.010-⨯回答下列问题：1.分析图1、图2、图3,推测最佳的焙烧温度、焙烧时间、4(NH Cl)()m m 菱锰矿粉分别为__________、__________、__________。

2.“除杂”过程如下:①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为3+42282222(NH )S O >H O >Cl >MnO >Fe ,则氧化剂X 宜选择___________(填字母序号)。

A.4228(NH )S OB.2MnOC.22H OD.2Cl②调pH 时，pH 可取的最低值为 _____________。

③当2CaF 、2MgF 两种沉淀共存时，若溶液中2+5(Ca ) 1.010mol/L c -=⨯，则2+(Mg )c =___________mol/L 。

3.“沉锰”过程中，不能用碳酸钠溶液代替43NH HCO 溶液的可能原因是__________。

4.测定碳酸锰粗产品的纯度。

实验步骤如下：①称取0.5000g 碳酸锰粗产品于300mL 锥形瓶中，加少量水润湿。

再加入25mL 磷酸，移到通风橱内加热至240℃。

②将上述锥形瓶中的溶液加水稀释至100mL,滴加2~3滴指示剂，然后用浓度为0.2000mol/L 的硫酸亚铁铵4242[(NH )Fe(SO )]标准溶液滴定，发生的反应为3-2+2+3+3-424[Mn(PO )]+Fe =Mn +Fe +2PO 。

到达滴定终点时，消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积为20.00mL 。

通过计算，可得碳酸锰粗产品的纯度=_________。

若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳酸锰粗产品的纯度将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

2、镍是制取各种高强度合金、耐热材料的重要金属之一。

以粗氧化镍（主要含NiO 、CoO 、23Fe O 等）为原料制备纯镍的流程示意图如下 :回答下列问题：(1)已知:()()()-1221C s +O g ==CO g H =+393. 5 kJ mol ⋅△ ()()()-12221C g +O ==C g H =-283.0 kJ m O O 2g ol ⋅△反应a 的化学方程式为 ，既有利于提高反应a 的速率，又有利于提高原料2CO 平衡转化率的措施是 。

(2)用离子方程式表示碱洗过程发生的反应 。

(3)镍的羰化反应为：()4Ni(s)+4CO(g)CO (g H Ni )垐?噲?△①一定温度下，将一定量的粗镍和CO 加人到1 L 的恒容密闭容器中反应，3 s 后测得()4Ni CO 的物质的量为0. 6 mol ，则0〜3 s 内平均反应速率()v=CO = mol • L -1• s -1。

②镍的羰化反应平衡常数表达式为K= ，当温度升高时，K 减小，则该反应的H △ 0(填“>”或“<”或“ = ”）(4)羰化后的产物为()5Fe CO ，()28Co CO 、()4Ni CO ，有关性质如下：物质 ()5Fe CO()4Ni CO()28Co CO沸点/°C 106 43. 2 52 熔点/°c -20 —19. 3 31 分解温度/°c>160 ：135,蒸馏提取()4Ni CO 应选择的适宜温度范围是。

(5)采用230 °C 分解()4Ni CO (g)制取金属铸，所获金属镍中常常含有碳，原因是_ (运用化学平衡移动原理解释)。

3、碱式硫酸铁[Fe(OH)SO 4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:已知:部分金属离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 见下表:氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀的pH 2.3 7.5 3.4 沉淀完全的pH3.29.74.4回答下列问题:1.加入少量NaHCO 3的目的是调节pH 在__________范围内.2.反应Ⅱ中加入NaNO 2的目的是氧化Fe 2+,写出该反应的离子方程式为__________.3.碱式硫酸铁溶于水后生成的[Fe(OH)]2+可部分水解生成[Fe 2(OH)4]2+聚合离子,该水解反应的离子方程式为__________.4. 在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。

根据我国质量标准,产品中不得含有Fe 2+及3NO -。

为检验所得产品中是否含有Fe 2+,应使用的试剂为( ) A.氯水B.KSCN 溶液C.NaOH 溶液D.酸性KMnO 4溶液5. 为测定含Fe 2+和Fe 3+溶液中铁元素的总含量,实验操作如下:准确量取20.00mL 溶液于带塞锥形瓶中,加入足量H 2O 2,调节pH<2,加热除去过量H 2O 2;加入过量KI 充分反应后,再用0.1000mol·L -1Na 2S 2O 3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL 。

已知:2Fe 3++2I -=2Fe 2++I 2,I 2+2232S O -=2I -+246S O -。

则溶液中铁元素的总含量为__________g·L -1。

若滴定前溶液中H 2O 2没有除尽,所测定的铁元素含量将会__________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

4、一种利用钢铁厂烟灰（含Fe 、Mn 、2SiO ，少量的23Al O 、CaO 及 MgO)制备3MnCO 的工艺流程如下：已知25℃时，下列难溶物的溶度积常数： 难溶物 2CaF 2MgF3MnCO ()2Mn OHK SP114.010-⨯96.410-⨯ 112. 210-⨯131. 910-⨯回答下列问题：(1)步骤(Ⅰ)浸渣的主要成分是 (填化学式）。

(2)步骤（II )加22H O 溶液时反应的离子方程式为 .加氨水调节pH 沉铁铝时，步骤（Ⅲ）应调节的pH 适宜范围为(部分金 属离子开始沉淀与沉淀完全的pH 范围如下） 金属离子 2+Fe3+Fe3+Al2+Mn2+Mg沉淀pH 范围7, 6〜9. 6 2. 7〜3. 7 3. 4〜5. 2 8. 3〜9. 3 9. 6〜11. 1（3）步骤（Ⅳ）用KF 溶液沉钙镁时，要使()2+c Ca 、()2+c Mg 均小于61110mol L --⨯⋅，则应控制反应液 中()-c F > -1mol L ⋅ ;反应2+2+22MgF (s)+Ca CaF (s)+Mg 垐?噲?的平衡常数K= .(4)步骤V 沉锰时，在60℃按投料比()2+423[()]n NH CO n Mn / = 2,溶液的pH 对3MnCO 产率的影响如图（a)所示pH=7，,按技料比()2+423[()]n NH CO n Mn / = 2，反应温度对3MnCO 产率的影响如图（b ）所示① 图(a)中，在pH<7.0时，pH 越小产 （填“越高”或“越低”）;在pH>7. 0时，pH 越大产率越低且纯度也降低，其原因是 。

②图（b)中，温度高于60 °C 时.温度越高产率越低且纯度也越低.主要原因是 。

5、工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(3FeTiO ),含有MgO 、2SiO 等杂质]为原料制备金属钛和铁红的工艺流程如下：已知：①“酸溶”时，3FeTiO 转化为2+Fe 和2+TiO ; ②实验温度下，11sp 2[Mg(OH)] 1.010K -=⨯;③溶液中离子浓度51.010mol/L -≤⨯时，认为该离子沉淀完全。

请回答下列问题:1. 3FeTiO 中Ti 元素的化合价为________价，铁红的用途为__________(任写一种)。

2.“水解”时，发生反应的离子方程式为_______________。

3.“沉铁”时，气态产物的电子式为____________;该过程需控制反应温度低于35℃，原因为____________。

4. 3FeCO 转化为铁红时，发生反应的化学方程式为____________。

5.滤液3可用于制备2Mg(OH)。

若滤液3中2+3(Mg ) 1.210mol/L c -=⨯，向其中加入等体积的NaOH 溶液的浓度为__________mol/L 时，可使2+Mg 恰好沉淀完全(溶液体积变化忽略不计)。

6.“电解”时，电解质为熔融的CaO,则阴极反应式为____________，制得1mol Ti 单质，理论上导线中通过的电量为____________(保留三位有效数字。

已知1个电子的电量为-191.610C ⨯)。

6、以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO 2)2,还含有Al 2O 3、Fe 2O 3、SiO 2等杂质]为主要原料生产重格酸钠晶体(Na 2Cr 2O 7·2H 2O,Na 2Cr 2O 7是一种强氧化剂)的主要工艺流程如下:1.亚铬酸亚铁[Fe(CrO 2)2]中Cr 的化合价是__________2.煅烧生成Na 2CrO 4的化学方程式为__________3.酸化滤液Na 2CrO 4时,不选用盐酸的原因是__________,从平衡角度分析酸化的原理__________4.该工艺中某种产物可以再利用,该物质的化学式为__________5.采用石墨电极电解Na 2CrO 4溶液,可实现Na 2CrO 4→Na 2Cr 2O 7的转化,其原理如图所示。

①写出I 电极的电极反应式:__________。

②当Na 2CrO 4转化为1mol Na 2Cr 2O 7时,理论上II 电极上转移电子的物质的量为__________ 6.称取2.500g 重铬酸钠晶体试样,加入蒸馏水配制成250mL 溶液,从中取出25.00mL 于碘量瓶中,向其中加入10mL2mol/LH 2SO 4溶液和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr 3+),放于暗处5min 。

然后加入100mL.水,加入3mL 淀粉指示剂,用0.120mol/L 的Na 2S 2O 3标准溶液进行滴定(发生反应:I 2+2S 2O 32-=2I - +S 4O 62-)①判断达到清定终点的依据是__________②若实验中共用去40.00mL Na 2S 2O 3标准溶液,则所得产品的纯度为__________(设整个过程中其他杂质不参加反应)(保留3位有效数字)7、聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点,一种用钢管厂的废铁渣(主要成分为Fe 3O 4、少量C 及SiO 2)为原料制备的流程如下:已知:在一定温度下酸浸时,Fe3+在pH=2开始沉淀,pH=3.7沉淀完全1.废铁渣进行“粉碎”的目的是__________2.“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等,其中酸设温度对铁浸取率的影响如下表所示:温度/℃40 60 80 100 120铁浸取率50 62 80 95 85①请写出酸浸过程中Fe3O4发生的离子反应方程式:__________②硫酸酸浸时应控制溶液的pH__________,其原因是__________③当酸浸温度超过100℃时,铁浸取率反而减小,其原因是__________3.上述过滤步骤的滤液的主要成分为__________(填化学式)4.Fe3+浓度定量检测是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+,在酸性条件下,在用K2Cr2O7标准溶液滴定Cr O 被还原为Cr3+),滴定反应的离子方程式为__________Fe2+(227答案以及解析1答案及解析：答案：1.500℃；60min ；1.1；2.①B;②4.7；③63.510-⨯；3.碳酸钠溶液中的-(OH )c 较大，会产生2Mn(OH)沉淀；4.92.00%；偏低解析：菱锰矿的主要成分是3MnCO ，还含有少量的Fe 、Al 、Ca 、Mg 等元素，故与氯化铵混合研磨后“焙烧”的固体中含有氯化锰、四氧化三铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁，加入盐酸，浸出液中主要含有3+Al 、3Fe +、2+Fe 、2Mn +、2+Ca、2Mg +，经过除杂后，在净化液中加入碳酸氢铵，使2Mn +沉淀，生成3MnCO ，最后得到高纯度3MnCO 。