化学工业流程4题及答案（第8章微题型76原料的预处理与反应条件的控制工艺流程）

命题角度1　原料的预处理

1．[2015·全国卷Ⅰ，27(1)]硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程图如下所示：

回答下列问题：

写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：___________________________________

____________________________________________________________________________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有______________________

___________________________________________________________________(写出两条)。

2．稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如图：

已知：废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出)

成分含量/%	Y2O3	ZnO	Al2O3	PbO2	MgO
预处理前	24.28	41.82	7.81	1.67	0.19
预处理后	68.51	5.42	4.33	5.43	0.50

试回答步骤Ⅰ中进行原料处理的目的为_________________________________________。

3．(2020·威海调研)碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族，由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂，玻璃的着色材料，合金材料的添加剂等。碲化铜渣是电解精炼铜时产生的一种矿渣，其主要含Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工艺流程可回收碲：

已知：TeO2的熔点为733 ℃，微溶于水，可溶于强酸和强碱。

(1)“酸浸1”需加热，加热的目的是__________________，“酸浸1”发生反应的氧化产物是________________(写化学式)。

(2)“水浸”后“滤液1”的颜色是_________________________________________________。

(3)从可持续发展意识和绿色化学观念来看，“滤渣2”进行酸浸的意义是________________________________________________________________________。

4．电解精炼铜的阳极泥中主要含Ag、Au等贵重金属。以下是从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程图：

(1)铜阳极泥氧化时，采用低温焙烧而不采用高温焙烧的原因是________________________________________________________________________。

(2)“②浸金”反应中，H2SO4的作用为______________，该步骤的分离操作中，需要对所得的AgCl进行水洗。简述如何判断AgCl已经洗涤干净？

________________________________________________________________________。

命题角度2　核心反应与条件的控制

5．(2021·天津质检)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________________。

6．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)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(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Na2CO3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。

7．(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．Fe3O4 d．Fe2O3

(2)硫酸渣的主要化学成分为SiO2约45%、Fe2O3约40%、Al2O3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Al3＋。若常温时Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－32，此时理论上将Al3＋沉淀完全(Al3＋的浓度为10－5 mol·L－1)，则溶液的pH为________。

③步骤Ⅳ中，生成FeCO3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：

若试纸变蓝则证明食品中含有CN－，请解释检测时试纸中FeSO4的作用：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

8．四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，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 kg A(摩尔质量为278 g·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 kg A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。

9．(2021·重庆月考)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(CO)＝3.0×10－6 mol·L－1，pH为8.5，则所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2？(列式计算)

{已知KspFeCO3＝3.0×10－11，Ksp[FeOH2]＝8.0×10－16}

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