易错点21 化工流程模拟题训练1．聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。
某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。
（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。
下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相组成和温度的关系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 稳定存在的区域。
a属于__________（填“吸热反应”或“放热反应”）；570℃时，d 反应的平衡常数K=___________________。
（2）800℃，混合气体中CO2的体积分数为40％时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：________________________________________________（3）若“酸浸”时间过长，浸出液 Fe2+含量反而降低，主要原因是___________________。
（4）已知：25℃时，K sp[Fe(OH)2]=1.0×10-17，K sp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。
若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8mol·L-1，为避免“催化氧化”过程中产生副产物 Fe(OH)3，应调节浸出液的pH≤___________。
（5）FeSO4溶液在空气中会缓慢氧化生成难溶的Fe(OH)SO4，该反应的离子方程式___________________. （6）“催化氧化”过程中，用 NaNO2作催化剂（NO 起实质上的催化作用）时，温度与Fe2+转化率的关系如右图所示（反应时间相同），Fe2+转化率随温度的升高先上升后下降的原因是___________________________________________.【答案】放热反应 1 Fe2O3+CO=FeO+CO2Fe2+易被空气中的O2氧化成Fe3+ 1.6 4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓ 温度升高，反应速率增大；温度过高，NO 气体逸出，转化率下降2．FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料，在催化、生物医药、环境科学等领域具有广阔应用前景。
某研究小组以赤泥（铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3）为原料，设计下列流程制备FeFe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。
回答下列问题：（1）“浸出”实验中，盐酸起始浓度对铁、铝浸出率的影响如图所示：①盐酸的合适浓度为______________。
②盐酸起始浓度为2 mol·L﹣1时，铁的浸出率很低，原因是______________。
（2）已知：25℃时，Al(OH)3(s)AlO2－+ H++ H2O K=4×10－13。
若浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L－1，“调节pH”时，pH最小应为______________（设调节pH过程中溶液体积不变）。
（3）FeFe2O3纳米线为壳层结构（核是Fe、壳是Fe2O3），壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。
①“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生，滤液Ⅱ中含B(OH)3，合成铁核的离子方程式为____________________________。
②“合成”后，经过滤、______________、______________获得FeFe2O3纳米线。
（4）FeFe2O3纳米线去除水体中Cr2O72－的机理是，纳米线将Cr2O72－吸附在表面并还原。
在“无氧”和“有氧”条件下将纳米线分别置于两份相同的水体中，80 min后回收该纳米线，测得其表面元素的原子个数比如下表：①在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是____________________________。
②样本2的实验条件是______________（填“有氧”或“无氧”）。
③已知水体中检测不到Cr(Ⅲ)，样本1中FeFe2O3纳米线的表面Cr(Ⅵ)的去除率为____________________________。
【答案】 6 mol·L－1盐酸起始浓度为2mol·L－1时，Fe3+发生了水解 11 9H2O + 4Fe3+ + 3BH4－ = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3+ 9H+洗涤烘干胶体有氧 46.8%3．以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：完成下列填空：（1）焙烧产生的SO2可以继续制备硫酸，其中的反应之一为：2SO2+O2 2SO3+Q(Q>0)，该反应的平衡常数表达式为K=___________；欲使K值增大，可采取的措施是______________。
若经一段时间后SO3的浓度增加了4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.4 mol/(L∙s)，则这段时间为_______（选填编号）。
a．1s b．5s c．10s d．50s（2）硫铁矿焙烧后的烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4等。
酸溶后溶液中主要存在的阳离子有______________，不能用硫酸代替盐酸的原因是____________________________。
（3）通入氯气时，主要反应的离子方程式为________________________。
从氧化后的溶液中得到氯化铁晶体的实验步骤为_______________、_______________、过滤洗涤。
（4）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，请从水解平衡移动原理解释原因________________。
【答案】K 降温 b Fe2+、Fe3+、H+(H+不写不扣分) 会引入SO42-离子，影响产品的纯度2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl-蒸发浓缩冷却结晶 Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+，盐酸过量，使[H+]增大，平衡朝逆向移动，抑制Fe3+的水解，增大了氯化铁晶体的产量4．用方铅矿精矿( 主要为PbS)和软锰矿(主要为MnO2,还有少量Fe2O3，Al2O3等杂质) 制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程如下：已知：①PbS+MnO2+ 4 H+= Mn2++Pb2++S+2H2O②25℃时，K sp(PbCl2)=1.6×10-5，K sp(PbSO4)=1.8×10-8③PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq) △H>0（1）80℃用盐酸处理两种矿石，为加快酸浸速率，还可采用的方法是_______________(任写一种)。
（2）向酸浸液中加入饱和食盐水的目的是_________________；加入物质X可用于调节酸浸液的pH值，物质X可以是___________(填字母)。
A．MnCO3 B．NaOH C．ZnO D．PbO（3）滤渣中含有两种金属杂质形成的化合物，其成分为_____________(写化学式);请设计分离两种金属化合物的路线图(用化学式表示物质，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和分离方法)。
_________________。
（4）向滤液2中通入NH3和O2发生反应，写出总反应的离子方程式。
_______。
（5）用Mn3O4为原料可以获得金属锰，选择合适的冶炼方法为___________ (填字母)。
A．热还原法 B．电解法 C．热分解法（6）求25℃氯化铅沉淀转化为硫酸铅沉淀反应的平衡常数K=___________(保留到整数位)。
【答案】粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度增大PbCl2的溶解度AD Al(OH)3、Fe (OH)36Mn2++12NH3+6H2O+O2=2Mn3O4+12NH4+ A 889淀反应PbCl2(s)+SO42-(aq) 2Cl-(aq) +PbSO4(s)的平衡常数K==。
5．兰尼镍是一种带有多孔结构的细小晶粒组成的镍铝合金，被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。
以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如下图所示：（1）浸出渣A的主要成分是_______________（填化学式）。
（2）已知红土镍矿煅烧后生成Ni2O3，而加压酸浸后浸出液A中含有大量Ni2＋，写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式_______________________________。
（3）向浸出液A中通入H2S气体，①还原过程中所涉及主要反应的离子方程式是_____________________。
（4）在形成Ni(CO)4的过程中，碳元素的化合价没有变化，则Ni(CO)4中的Ni的化合价为________。
（5）“碱浸”的目的是使镍产生多孔结构，从而增强对氢气的强吸附性，此过程中发生反应的离子方程式为__________________________。
（6）常温时，向浓度均为1.0mol·L-1的FeSO4、NiSO4的混合溶液中滴加Na2S 固体，当Ni2+恰好沉淀完全时，所得溶液中c(Fe2+)=______________。
（已知：①25℃，Ksp(NiS)=2.0×10-21、Ksp(FeS)=6.0×10-18②溶液中的离子浓度≤10-5mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。
）（7）浸出液B可以回收，重新生成铝以便循环利用。
请设计简单的回收流程：浸出液B→___________________________________________________________。
（箭头上注明外加反应物的化学式和反应条件）。
(示例：)【答案】 SiO2 2Ni2O3+4H2SO4==4NiSO4+O2↑+4H2O H2S+2Fe3+==2Fe2++2H++S↓ 0 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑0.03mol/L【解析】红土镍矿（主要成分为NiS、FeS和SiO2等）煅烧发生氧化还原反应得到Ni2O3、Fe2O3（SiO2不6．以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2等) 为原料制备兰尼镍的工艺流程如下所示。
（1）形成Ni(CO)4时碳元素的化合价没有变化，则Ni(CO)4中的Ni的化合价为___________。
（2）Ni2O3有强氧化性，加压酸浸时有气体产生且镍被还原为Ni2+，则产生的气体为______(填化学式)。
（3）滤渣D为单质镍、硫的混合物，请写出向浸出液B中通入H2S气体时所有反应的离子方程式:__________________________，_________________________。
（4）已知: 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-==Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)；4Fe3++3[Fe(CN)6]4-==Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)。