2019年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 考點掃描 專題10 化學(xué)工藝流程題與金屬冶煉學(xué)案.doc

專題10 化學(xué)工藝流程題與金屬冶煉【考情分析】化學(xué)工藝流程題是高考的必考題型，題目綜合性強，難度大，通常以化工生產(chǎn)中流程圖的形式，以陌生元素或陌生化合物知識為載體，綜合考查元素化合物知識、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、實驗基本操作、實驗步驟的分析、實驗方案的評價、產(chǎn)率的計算、Ksp的應(yīng)用、綠色化學(xué)思想的體現(xiàn)等，可以說是真正的學(xué)科內(nèi)綜合題，無所不考。金屬冶煉的化學(xué)工藝流程就是將金屬制備的生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段以框圖的形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。中學(xué)階段涉及的金屬冶煉主要包括從鋁土礦中冶煉鋁、從海水中提取鎂、從黃銅礦中冶煉銅?！究键c過關(guān)】1.金屬冶煉的工藝流程示意圖：箭頭進入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)；出線和進線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)使用。從鋁土礦中冶煉鋁從海水中提取鎂由黃銅礦冶煉銅【過關(guān)演練】鈷(Co)及其化合物在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用。為從某工業(yè)廢料中回收鈷，某學(xué)生設(shè)計流程如下(廢料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物質(zhì))：已知：物質(zhì)的溶解性：LiF難溶于水，Li2CO3微溶于水。部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見下表：Fe3Co2Co3Al3pH(開始沉淀)1.97.150.233.4pH(完全沉淀)3.29.151.094.7(1)步驟中得到含鋁溶液的反應(yīng)的離子方程式為_。(2)步驟中Co2O3與鹽酸反應(yīng)生成氣體，此反應(yīng)的離子方程式為_，在實驗室檢驗步驟中生成的氣體最常用的方法是_。(3)步驟中Na2CO3溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為_；廢渣中的主要成分是_、_(填化學(xué)式)。(4)NaF與溶液中的Li形成LiF沉淀，此反應(yīng)對步驟所起的作用是_。答案：(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)Co2O36H2Cl=2Co2Cl23H2O 用濕潤的淀粉KI試紙檢驗，試紙變藍(其他合理答案也可以)(3)3.2pH<7.15LiFFe(OH)3(4)降低溶液中Li的濃度，避免步驟中產(chǎn)生Li2CO3沉淀2.化工流程涉及的問題：解決將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的生產(chǎn)原理；除去所有雜質(zhì)并分離提純產(chǎn)品；提高產(chǎn)量與產(chǎn)率；減少污染，實施“綠色化學(xué)”生產(chǎn)；原料的來源既要豐富，還要考慮成本問題；生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)工藝簡便可行等工藝生產(chǎn)問題?！具^關(guān)演練】硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成分是MgO(占40%)，還有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)，以此為原料制取的硫酸鎂，可用于印染、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。從硼鎂泥中提取MgSO47H2O的流程如圖所示。已知，某些氫氧化物沉淀的pH如表所示。氫氧化物開始沉淀時的pH完全沉淀時的pHMg(OH)29.310.8Fe(OH)27.69.6Fe(OH)32.73.7Al(OH)33.74.7請回答下列問題：(1)在“酸解”過程中，欲加快“酸解”時的化學(xué)反應(yīng)速率，請?zhí)岢鰞煞N可行的措施：_。(2)加入的NaClO可與Mn2反應(yīng)：Mn2ClOH2O=MnO22HCl，還有一種離子也會被NaClO氧化，并發(fā)生水解，該反應(yīng)的離子方程式為_。(3)“濾渣”的主要成分除Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2外，還有_。(4)已知不同溫度下MgSO4、CaSO4的溶解度如表所示。溫度/40506070MgSO4的溶解度/g30.933.435.636.9CaSO4的溶解度/g0.2100.2070.2010.193“除鈣”是將MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，簡要說明操作步驟：蒸發(fā)濃縮、_?！安僮鳌笔菍V液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、_，便可得到MgSO47H2O。(5)實驗中提供的硼鎂泥共100 g，得到的MgSO47H2O為172.2 g，計算MgSO47H2O的產(chǎn)率：_。(6)金屬鎂可用于自然水體中鐵件的電化學(xué)防腐，完成防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。答案：(1)適當(dāng)升高溫度、把硼鎂泥粉碎(或攪拌、適當(dāng)增大硫酸濃度)(2)2Fe2ClO5H2O=2Fe(OH)3Cl4H(3)SiO2(4)趁熱過濾過濾洗滌(或過濾)(5)70%(6)或3.化學(xué)工藝流程題答題策略：粗讀題干，挖掘圖示圖示中一般會呈現(xiàn)超出教材范圍的知識，但題目中往往會有提示或者問題中不涉及，所以一定要關(guān)注題目的每一個關(guān)鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出，只需問什么推什么。如制備類無機化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等攜帶問題，精讀信息這里信息包括三個方面：一是主干，二是流程圖示，三是設(shè)置問題。讀主干抓住關(guān)鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質(zhì)流向(“進入”與“流出”)、實驗操作方法等。跳躍思維，規(guī)范答題答題時應(yīng)注意前后問題往往沒有“相關(guān)性”，即前一問未答出，不會影響后面答題。對反應(yīng)條件的分析可以從以下幾個方面著手：對反應(yīng)速率有何影響，對平衡轉(zhuǎn)化率有何影響，對綜合生產(chǎn)效益有何影響(原料是否價廉易得，是否可再生，能源消耗的多少，設(shè)備能否滿足生產(chǎn)條件的要求，對環(huán)境的影響如何)；要求用化學(xué)理論回答的問題一般采用“四段論法”：本題“改變了什么條件”(或“是什么條件”)根據(jù)什么理論所以有什么變化結(jié)論 【過關(guān)演練】以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分數(shù)/%2.22.92.83.122286065121以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：(1)“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO，反應(yīng)的離子方程式為_，同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2?！皬U渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2變?yōu)閂O，則需要氧化劑KClO3至少為_ mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有_。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROHV4OR4V4O124OH(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈_性(填“酸”“堿”或“中”)。(5)“流出液”中陽離子最多的是_。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。轉(zhuǎn)化為V2O5，V的化合價未發(fā)生變化，該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，所以N的化合價仍為3，一種生成物是NH3，另一種生成物必定是H2O。答案：(1)V2O52H=2VOH2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)堿(5)K(6)2NH4VO3V2O52NH3H2O 【過關(guān)練習(xí)】1. (永州2016屆二次模擬)鑭(La)是重要的稀土元素。工業(yè)上制鑭的主要流程如下：已知：鑭是較活潑金屬；氫氧化鑭是難溶于水的弱堿。(1)操作1、3相同，其名稱是_。(2)操作2要在HCl氣體氛圍中加熱的原因是_。(3)電解制鑭的尾氣可用NaOH溶液吸收，反應(yīng)的離子方程式為_。(4)真空、高溫過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)鈣熱還原法可制得純度更高的金屬鑭，已知稀土精礦中鑭的質(zhì)量分數(shù)為w，提煉過程中利用率為b，欲用a kJ稀土精礦制得分析純金屬鑭，則產(chǎn)品中雜質(zhì)允許含量的最大值的數(shù)學(xué)表達式為_kg(化工產(chǎn)品等級標(biāo)準：優(yōu)級純99.8%，分析純99.7%，化學(xué)純99.5%)。答案(1)過濾(2)抑制LaCl3水解(3)Cl22OH=ClClOH2O(4)3Ca2LaF33CaF22La(5)2. (洛陽2016屆期末)鈦及其化合物被廣泛用于航天航空、艦艇、機械制造、涂料、以及光催化觸媒等領(lǐng)域。工業(yè)上以金紅石(主要成分是TiO2)為原料生產(chǎn)金屬鈦，其工藝流程如下：(1)反應(yīng)中氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為_。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)室溫下，四氯化鈦為無色液體，利用TiCl4的水解反應(yīng)可以制造鈦白顏料(TiO2)，水解生成TiO2xH2O，經(jīng)焙燒得TiO2。在TiCl4水解時需要加入大量的水，并同時加熱的原因是_。(4)納米TiO2具有廣闊的應(yīng)用前景，利用鈦酸四丁酯Ti(OC4H9)4在酸性條件下，在乙醇介質(zhì)中水解生成Ti(OH)4溶膠，溶膠凝化處理后得到凝膠，再經(jīng)干燥和煅燒即得到超細納米TiO2。請寫出鈦酸四丁酯Ti(OC4H9)4水解生成Ti(OH)4的化學(xué)方程式_，制備納米TiO2過程中溶液混合時必須緩慢滴加的原因是_。答案：(1)7112(2)TiCl42MgTi2MgCl2(3)促進水解趨于完全(4)Ti(OC4H9)44H2O Ti(OH)44C4H9OH 防止鈦酸四丁酯的水解速率過快，生成絮凝物或沉淀 3.某礦渣所含各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)如表所示：成分SiO2MgOFe2O3Al2O3CuO質(zhì)量分數(shù)(%)？4.03210.216已知常溫下，幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：Cu(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3開始沉淀的pH4.89.32.73.8完全沉淀的pH6.410.83.74.7某課題組擬用上述礦渣為原料制備金屬鎂、鋁、銅、鐵，其部分工藝流程如下：請回答下列問題：(1)沉淀的主要用途是_(列一種即可)，步驟中調(diào)節(jié)pH范圍為_。(2)由濾液經(jīng)幾步反應(yīng)可得到需要制備的一種金屬的氧化物，濾液中需要通入氣體的化學(xué)式為_。(3)寫出由濾液得到濾液的離子方程式_。(4)濾液中含有的金屬陽離子是_，分離金屬陽離子的操作是_。(5)工業(yè)上，冶煉鋁、鐵、銅、鎂的方法依次是_。(填代號)A電解法、熱還原法、分解法、分解法B電解法、熱還原法、熱還原法、電解法C熱還原法、分解法、電解法、電解法D熱還原法、熱還原法、熱還原法、電解法根據(jù)上述流程圖，冶煉金屬時選擇的相應(yīng)物質(zhì)是_(填代號)。AAl2O3、Fe2O3、CuO、MgO BAl2O3、Fe2O3、CuCl2、MgCl2CAlCl3、FeCl3、CuO、MgCl2 DAl2O3、Fe2O3、CuO、MgCl2(6)現(xiàn)有10 t上述礦渣，理論上，可以冶煉鐵_t。答案：(1)作光導(dǎo)纖維、制石英坩堝等3.7pH<4.8(2)CO2(3)Al34OH=AlO2H2O(4)Cu2、Mg2加入過量氧化鎂或碳酸鎂，過濾(或加入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為6.49.3，過濾)(5)BD(6)2.244.用磁鐵礦(主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等雜質(zhì))制取高純鐵紅的工藝流程如下已知：KspFe(OH)281016；KspAl(OH)31.31033。(1)酸浸時，硫酸與四氧化三鐵生成兩種硫酸鹽的化學(xué)方程式是_；鐵粉的作用是_。(2)滴加氨水產(chǎn)生氫氧化鋁的離子方程式為_。(3)圖中“濾液”中主要陽離子是_。(4)采用圖示裝置(加熱儀器已略去)在約600650 煅燒30 min，通入的氣體A是_。圖中使用石英玻璃反應(yīng)管，而不使用普通玻璃反應(yīng)管的原因是_。答案：(1)Fe3O44H2SO4Fe2(SO4)3FeSO44H2O將Fe3還原為Fe2(或作還原劑)(2)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(3)NH(4)氧氣(或空氣)普通玻璃高溫下容易軟化5.實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO47H2O)，主要工藝流程如下。(1)將過程產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是_(填字母序號)。A品紅溶液 B紫色石蕊試液 C酸性KMnO4溶液 D溴水(2)過程中，F(xiàn)eS、O2和H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)過程中需加入的物質(zhì)是_。(4)過程中，蒸發(fā)結(jié)晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要_。(5)過程調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的_(填序號)。A稀硫酸 BCaCO3 CNaOH溶液5.解析：(1)SO2具有漂白性，能使品紅褪色，SO2有還原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它們褪色。(3)溶液X為Fe2(SO4)3，需加入還原劑將Fe3還原為Fe2，又不帶入雜質(zhì)離子，故需加入鐵粉。(5)過程中需將酸消耗而調(diào)高pH，而CaCO3跟硫酸反應(yīng)會生成微溶于水的CaSO4，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行。答案：(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)鐵粉(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)C6. (福州2016屆質(zhì)檢)稀土是我國戰(zhàn)略性資源。氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO3，它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。關(guān)于氟碳鈰礦的冶煉處理工藝已經(jīng)發(fā)展到十?dāng)?shù)種，其中一種提取鈰的工藝流程如下：請回答下列問題(1)為增大反應(yīng)速率，提高原料的利用率，焙燒前可將礦石_處理。(2)焙燒過程中產(chǎn)生的SO3尾氣常采用噴淋法凈化，再用石灰乳中和；操作I中濾渣的主要成分是_。(3)操作若在實驗室中進行，需要的主要玻璃儀器有_、燒杯、玻璃棒等；所用萃取劑HT需具備的條件是_。HT不溶于水，也不和水反應(yīng)Ce3不和萃取劑HT發(fā)生反應(yīng)Ce3在萃取劑HT中溶解度大于水萃取劑HT的密度一定大于水(4)已知有機物HT能將Ce3從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3 (水層) 6HT(有機層) 2CeT3(有機層) 6H(水層) 從平衡角度解釋：向CeT3 (有機層)加入稀硫酸獲得較純的含Ce3的水溶液的原因是_。(5)常溫下，含Ce3溶液加堿調(diào)至pH8時，c(Ce3)b molL1，已知Ce(OH)3的溶度積a，則a和b的關(guān)系是_。(6)寫出Ce(OH)3懸濁液通入氧氣得到產(chǎn)品的化學(xué)方程式：_。(7)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.545 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 molL1 FeSO4標(biāo)準溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3)，消耗25.00 mL標(biāo)準溶液。該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分數(shù)為_Ce(OH)4的相對分子質(zhì)量為208，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。于2Ce3 (水層)6HT(有機層) 2CeT3(有機層)6H(水層)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，從而獲得較純的含Ce3的水溶液；(5)常溫下，溶液的pH8，即c(H)108 molL1，故c(OH)106 molL1，已知Ce(OH)3的溶度積a，即c(Ce3)c3(OH)a，b(106)3a，所以a1018b；(6)O2將Ce(OH)3氧化為Ce(OH)4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ce(OH)3O22H2O=4Ce(OH)4 ；(7)n(Fe2)0.100 0 molL10.025 L0.002 5 mol，根據(jù)電子守恒，n(Ce(OH)4)n(Ce4)0.002 5 mol，mCe(OH)40.002 5 mol208 gmol10.52 g，產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分數(shù)為0.52 g/0.545 g100%95%。答案： (1)粉碎成細顆粒(2)CaF2、CaSO4(3)分液漏斗(4)混合液中加入H2SO4使c(H)增大，平衡向形成Ce3水溶液方向移動(5)a1018b(6)4Ce(OH)3O22H2O=4Ce(OH)4(7)95% 7.(邢臺2016屆上學(xué)期期末)以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸產(chǎn)生的硫酸渣中含F(xiàn)e2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)的過程如下：回答下列問題：(1)酸溶時，粉碎硫酸渣的目的是_。(2)還原過程中加入FeS2粉增大溶液中Fe2的含量，同時有H2SO4生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_。(3)濾渣A的主要成分為_。(4)為得到純凈的Fe(OH)3固體，需要對沉淀進行洗滌，判斷沉淀Fe(OH)3是否洗凈的方法是_ 。(5)當(dāng)離子濃度1105 mol/L時可認為其沉淀完全。若要使Mg2完全沉淀則要保持c(OH)_。已知KspMg(OH)25.61012，7.5 答案：(1)增大接觸面積，加快溶解速率(2)FeS214Fe38H2O=15Fe22SO16H(3)SiO2(4)取少量最后一次洗滌液于潔凈的試管中，滴加少量BaCl2溶液，若無明顯現(xiàn)象，則沉淀已洗凈(5)7.5104 mol/L 8. 工業(yè)上用菱錳礦(MnCO3)含F(xiàn)eCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等雜質(zhì)為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如下：已知生成氫氧化物沉淀的pH：Mn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2開始沉淀時8.36.32.74.7完全沉淀時9.88.33.76.7注：金屬離子的起始濃度為0.1 molL1回答下列問題：(1)含雜質(zhì)的菱錳礦使用前需將其粉碎，主要目的是_；鹽酸溶解MnCO3的化學(xué)方程式是_。(2)向溶液1中加入雙氧水時，反應(yīng)的離子方程式是_。(3)濾液2中加入稍過量的難溶電解質(zhì)MnS，以除去Cu2，反應(yīng)的離子方程式是_。(4)將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的一種方法是氧化法。其具體做法是用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化，該反應(yīng)的離子方程式：5Mn22ClO_=_。(5)將MnCl2轉(zhuǎn)化為MnO2的另一種方法是電解法。生成MnO2的電極反應(yīng)式是_；若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，則無Cl2產(chǎn)生。其原因是_。 (2)加入過氧化氫將溶液中Fe2氧化為Fe3，在pH4時氧化得到的Fe3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成，反應(yīng)的離子方程式：2Fe2H2O24H2O=2Fe(OH)34H。(4)用酸化的NaClO3溶液將MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl2，由于在酸性條件下反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒可知，生成物中有H生成，根據(jù)H元素守恒，可知反應(yīng)物中缺項物質(zhì)為H2O，配平后離子方程式：5Mn22ClO4H2O=Cl25MnO28H。(5)由題意可知，Mn2轉(zhuǎn)化為MnO2，發(fā)生氧化反應(yīng)，由氧元素守恒可知有水參加反應(yīng)，由電荷守恒可知應(yīng)有H生成，電極反應(yīng)式：Mn22e2H2O=MnO24H；Mn2、Cl都在陽極放電，二者為競爭關(guān)系，增大Mn2濃度或增大c(Mn2)/c(Cl)，有利于Mn2放電(不利于Cl放電)。答案：(1)增大接觸面積，提高反應(yīng)速率MnCO32HCl=MnCl2CO2H2O(2)2Fe2H2O24H2O=2Fe(OH)34H(3)MnSCu2=Mn2CuS(4)4H2OCl25MnO28H(5)Mn22e2H2O=MnO24H其他條件不變，增大Mn2濃度或增大c(Mn2)/c(Cl，有利于Mn2放電(不利于Cl放電)9.(江西師大附中2017屆月考一)氯化亞銅(CuCl)常用作有機合成工業(yè)中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸；在空氣中迅速被氧化成綠色；見光則分解，變成褐色。如圖是工業(yè)上以制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3、Cu2、Fe2、Cl)生產(chǎn)CuCl的流程：根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)寫出生產(chǎn)過程中所加試劑：X_，Y_。(填試劑名稱)(2)生產(chǎn)中為了提高CuCl產(chǎn)品的質(zhì)量，采用抽濾法快速過濾，析出的CuCl晶體不用水而用無水乙醇洗滌的目的是_；生產(chǎn)過程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過大的原因是_。(3)寫出產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式：_。(4)在CuCl的生成過程中除環(huán)境問題、安全問題外，還應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題是_。答案：(1)鐵粉稀鹽酸(2)減少產(chǎn)品CuCl的損失防止CuCl水解(3)CuCl2CuSO4SO22H2O=2CuCl2H2SO4(4)生產(chǎn)中應(yīng)防止CuCl的氧化和見光分解10.(安徽師大附中2017屆月考)用鋁土礦(含30%SiO2、40.8%Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法，其中干法制備的工藝流程如下：(1)若濕法處理鋁土礦，用強酸浸取時，所得溶液中陽離子有_。(2)焙燒除鐵的反應(yīng)為4(NH4)2SO4Fe2O32NH4Fe(SO4)23H2O6NH3(Al2O3部分發(fā)生類似反應(yīng))。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖，最適宜的焙燒溫度為_。(3)操作包括加水溶解、_。(4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫出高溫下Al4C3與Al2O3，反應(yīng)生成鋁單質(zhì)的化學(xué)方程式：_。(5)鋁硅合金材料中若含鐵，會影響其抗腐蝕性，原因是_。(6)不計損失，投入1 t鋁土礦，當(dāng)加入54 kg純鋁后，鋁硅合金中mn_。答案：(1)Al3、Fe3、H(2)300 (3)過濾(4)Al4C3Al2O36Al3CO(5)鐵與鋁形成原電池，加快了鋁的腐蝕(6)2111.電鍍工業(yè)會產(chǎn)生大量的電鍍污水,處理電鍍污水時會產(chǎn)生大量的電鍍污泥。電鍍污泥含有多種金屬氫氧化物和雜質(zhì)。下面是處理某種電鍍污泥回收銅、鎳元素的一種工業(yè)流程。電鍍污泥用硫酸浸出后得到的浸出液中各金屬離子濃度見下表。金屬離子Cu2+Ni2+Fe2+Al3+Cr3+濃度/mgL-17 0007 0002 5004 2003 500(1) 硫酸浸出過程中,為提高浸出速率,可以采取的措施有(寫出兩條)。(2) 在電解回收銅的過程中,為提高下一步的除雜效果,需控制電解電壓稍大一些使Fe2+氧化,則磷酸鹽沉淀中含有的物質(zhì)為。(3) 假設(shè)電解前后Ni2+濃度基本不變,若使Ni2+在除雜過程不損失,則溶液中P濃度不能超過molL-1(列出計算表達式,KspNi3(PO4)2=510-31)。(4) 濾液中的可回收循環(huán)使用;研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)NaOH溶液濃度過大時,部分鋁元素和鉻元素會在濾液中出現(xiàn),濾液中出現(xiàn)鋁元素的原因為(用離子方程式解釋)。(5) Ni(OH)2是鎳氫蓄電池的正極材料,在堿性電解質(zhì)中,電池充電時Ni(OH)2變?yōu)镹iOOH,則電池放電時正極的電極反應(yīng)式為。(6) 電鍍污水中的Cr元素也可以用鐵氧體法處理,原理為在廢水中加入過量的FeSO4,在酸性條件下Cr2被還原為Cr3+,同時生成Fe3+;再加入過量的強堿生成鐵鉻氧體(CrxFe3-xO4) 沉淀。寫出加入過量強堿生成鐵鉻氧體(CrxFe3-xO4)沉淀的離子方程式:。答案：(1) 加熱、增大硫酸濃度、攪拌(任寫兩條)(2) FePO4、CrPO4、AlPO4(3) (4) Na3PO4Al(OH)3 + OH-=Al+2H2O(5) NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-(6) xCr3+Fe2+(2-x)Fe3+8OH- =CrxFe3-xO4+4H2O12.金屬鈦(Ti)因其硬度大、熔點高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料,被譽為“未來金屬”。以鈦鐵礦(主要成分鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如下:(1) 鈦酸亞鐵(用R表示)與碳在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為2R+C2Fe+2TiO2+CO2,鈦酸亞鐵的化學(xué)式為;鈦酸亞鐵和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2) 上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑的目的是。此時溶液中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等陽離子。常溫下,其對應(yīng)氫氧化物的Ksp如下表所示。氫氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.010-161.010-291.810-11常溫下,若所得溶液中Mg2+的物質(zhì)的量濃度為0.001 8 molL-1,當(dāng)溶液的pH等于 時,Mg(OH)2開始沉淀。若將含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀釋,立即析出大量白色沉淀,該反應(yīng)的離子方程式為。(3) 中間產(chǎn)品乙與焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)制取TiCl4的化學(xué)方程式為。Mg還原TiCl4過程中必須在1 070 K的溫度下進行,你認為還應(yīng)該控制的反應(yīng)條件是。除去所得金屬鈦中少量的金屬鎂可用的試劑是。(4) 在8001 000 時電解TiO2也可制得海綿鈦,裝置如右圖所示。圖中b是電源的極,陰極的電極反應(yīng)式為。答案：(1) FeTiO3 FeTiO3+2H2SO4(濃)=TiOSO4+FeSO4+2H2O(2) 防止Fe2+氧化10TiO2+2H2O=TiO(OH)2+2H+(3) TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO隔絕空氣(或惰性氣體中)稀鹽酸(4) 正TiO2+4e-=Ti+2O2-