题组31化工流程中重要物质的确定专练1.用铬铁矿(FeO·Cr2O3,含Al2O3杂质)为原料制备重铬酸钾的工艺如下:已知:ⅰ.2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O;ⅱ.Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33。(1)上述工艺流程图中的操作Ⅰ的主要反应为2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,另外一个反应的化学方程式是。(2)滤渣2的成分是(写化学式),常温时,其滤液中,c(Al3+)=mol·L-1答案(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑(2)Al(OH)31.3×10-12解析(1)由铬铁矿中含杂质Al2O3可知,在高温条件下,Al2O3与Na2CO3反应生成NaAlO2,故操作Ⅰ另外一个反应为Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑。(2)向反应Ⅰ所得固体中加水,Fe2O3不溶于水,滤渣1为Fe2O3;向滤液中加入酸调节溶液的pH为7,使偏铝酸盐完全转化为Al(OH)3沉淀,滤渣2为Al(OH)3;常温时,pH为7的溶液中c(OH-)=1×10-7mol·L-1,由Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33可得,c(Al3+)=1.3×10-33(1×10-7)3mol·L-1=1.3×10-12mol·L-1。2.硫酸锰是一种重要的化工中间体,是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,“氟化除杂”时可除去Mg元素。②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25℃)。③此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54;离子浓度≤10-5mol·L-1时,离子沉淀完全。“中和除杂”时,生成沉淀的主要成分为(填化学式)。答案Fe(OH)3、Al(OH)3解析“中和除杂”时,铁离子、铝离子分别与加入的碳酸根离子之间发生互相促进的水解反应得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。3.三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的化学材料。工业上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4),再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。(已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。)工艺流程如图所示:请回答下列问题:(1)操作Ⅰ为。加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为;加入碳酸钠溶液调节pH至4.0~5.0,其目的是。(2)若加入NH4F时滤液中c(Mg2+)=0.02mol/L,设溶液体积不变,使滤液中Ca2+恰好沉淀完全,即溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol/L,判断此时是否有MgF2沉淀生成并加以解释:。(已知CaF2、MgF2的Ksp分别为2.5×10-12、7.4×10-11)(3)草酸镍高温煅烧,可制得Ni2O3,同时获得混合气体,该混合气体的主要成分为。答案(1)加酸溶解,过滤2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O促进铁离子水解,使其沉淀完全(2)有沉淀生成;溶液中Ca2+恰好完全沉淀,由Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-)可得c(F-)=√Ksp(CaF2)c(Ca2+¿)¿=√2.5×10-121×10-5mol/L=5×10-4mol/L;Qc(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-)=0.02mol/L×(5×10-4mol/L)2=5×10-9>Ksp(MgF2)(3)CO、CO2解析(1)分析工艺流程图可知,含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)要变成离子,应该加酸溶解金属,再除去不溶物,所以操作Ⅰ为加酸溶解,过滤;加H2O2的目的是氧化Fe2+生成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O;加入碳酸钠溶液的作用是调节pH,促进铁离子水解,使其沉淀完全。(3)草酸镍高温煅烧制备Ni2O3发生氧化还原反应,Ni由+2价升高到+3价,则C由+3价降低到+2价,因为生成了混合气体,则另一种气体为CO2,故该混合气体的主要成分为CO、CO2。4.以生产硼砂晶体的废渣为原料制取七水合硫酸镁的工艺流程如下:资料:①生产硼砂晶体的废渣主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等杂质。②滤渣C的成分为CaSO4·2H2O回答下列问题:(1)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于热的浓盐酸的黑色固体,写出生成该黑色固体的离子方程式:。(2)流程中加入的物质A是。答案(1)ClO-+Mn2++H2OMnO2↓+Cl-+2H+(2)MgO[或Ca(OH)2、CaCO3等合理答案均可]解析(1)滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体,根据流程分析,应为MnO2,则生成黑色固体的离子方程式为:ClO-+Mn2++H2OMnO2↓+Cl-+2H+。(2)流程中加入物质A的目的是消耗溶液中的H+,促进溶液中的Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,结合不引入新的杂质的前提下,物质A可选择MgO[或Ca(OH)2、CaCO3等]。5.某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了如图所示的工艺流程,利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,从废水中回收金,并...
