高考名师推荐化学工业流程图分析

亚氯酸钠（NaClO₂）主要用于棉纺、造纸业的漂白剂，也用于食品消毒、水处理等，亚氯酸钠受热易分解。以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下：

（1）提高“反应l”反应速率的措施有______________（写出一条即可）。
（2）“反应2”的氧化剂是________，该反应的化学方程式为__________。
（3）采取“减压蒸发”而不用“常压蒸发”，原因是__________________。
（4）从 “母液”中可回收的主要物质是__________________________。
（5）“冷却结晶”后经_____________（填操作名称）即可获得粗产品。

以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃），过程如下：

（1）硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是       ，写出酸溶过程Fe₂O₃与稀硫酸反应的离子反应方程式                ；
（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是           （部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）

 
（3）滤渣A的主要成分为      ，滤液B可以回收的物质有____________；
（4）简述洗涤过程的实验操作                                    ；
（5）已知硫酸渣质量为w kg，假设铁红制备过程中，铁元素损耗25%，最终得到铁红的质量为m kg，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为        （用最简分数表达式表示）。

氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

（1）溶液A的溶质是                  ；
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是                          ；
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用                  ；
（4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca^2＋、Mg^2＋、NH₄^＋、SO₄^2－[c(SO₄^2－＞c(Ca^2＋)]。精致流程如下（淡盐水和溶液A来自电解池）：
①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是              。
②过程Ⅰ中将NH₄^＋转化为N₂的离子方程式是                     。 ③BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，过程Ⅱ中除去的离子有                 。

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如图所示：

①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是               。
②反应II的离子方程式为                              。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂，它能消毒杀菌是因为               它能净水的原因是                 。
④已知25℃时Fe(OH)₃的Ksp = 4.0×10^-38，反应II后的溶液c(Fe³⁺)=4.0×10^-5mol/L,则需要调整到       时，开始生成Fe(OH)₃（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。
①加入饱和KOH溶液的目的是         。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠     （填“大”或“小”）。

 
（3）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为       。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定，放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式    。

黄铜矿主要成分是二硫化亚铁铜（CuFeS₂）。黄铜矿经熔炼、煅烧后得到粗铜和炉渣，冶炼过程的主要反应有：

（1）二硫化亚铁铜也可以表示为CuS·FeS，其中硫元素的化合价是    。
（2）反应②中还原剂是        。
（3）某校学习小组用炼铜产生的炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃等）制备铁红，进行如下实验。

① 炉渣碱浸时反应的离子方程式是     、     。
② 滤渣1中加入硫酸并通入氧气可使FeO转化为Fe³⁺，该反应的离子方程式是        ；为检验铁元素是否被氧化完全，应进行的实验是：取少量滤液2于试管中         。

某工厂用软锰矿（含MnO₂约70％及Al₂O₃）和闪锌矿（含ZnS约80％及FeS），共同生产MnO₂和Zn（干电池原料）。
已知：①A是MnSO₄、ZnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、Al₂(SO₄)₃的混合液。
②IV中的电解反应式为MnSO₄+ZnSO₄+2H₂OMnO₂+Zn+2H₂SO₄。

（1）A中属于还原产物的是         。
（2）MnCO₃、Zn₂(OH)₂CO₃的作用是     ；Ⅱ需要加热的原因是     ；C的化学式是     。
（3）Ⅲ中发生的离子方程式为        ，         ；
（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是       。

工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

 
请问答下列问题：
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是                  。
（2）酸浸后的溶液中含有Mn²⁺、 SO₄^2-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等，其除杂过程如下：
①加入MnO₂将Fe²⁺氧化，其离子反应方程式为                     。 ②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是               。
③加入BaS，除去Cu²⁺、Pb²⁺后，再加入NaF溶液，除去                    。
（3）从溶液A中回收的主要物质是           ，该物质常用作化肥。（4）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn²⁺转化为MnO₂，制得优质MnO₂，写出Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式                     。

工业上由铝土矿（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制备无水AlCl₃的流程如下：

已知：AlCl₃，FeCl₃，分别在183℃、315℃升华
（1）在焙烧炉中发生反应：
①Fe₂O₃(s)＋3C(s）2Fe(s)＋3CO(g） △H＝－492.7kJ/mol
②3CO(g)+ Fe₂O₃(s)2Fe(s)＋3CO₂(g） △H＝＋25.2kJ/mol
反应2Fe₂O₃(s)＋3C(s)4Fe(s)＋3CO₂(g） △H＝___________kJ/mol。
（2）①Al₂O₃，Cl₂和C在氯化炉中高温下发生反应，当生成1molAlCl₃时转移______mol电子；炉气中含有大量CO和少量Cl₂，可用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，其离子方程式为_______。在温度约为700℃向升华器中加入铝粉，发生反应的化学方程式为         。充分反应后温度降至_____以下（填“183℃、315℃之一），开始分离收集AlCl₃。
②将AlCl₃· 6H₂O溶于浓硫酸进行蒸馏，也能得到一定量的无水AlCl₃，此原理是利用浓硫酸下列性质中的       （填字母序号）。
①氧化性  ②吸水性  ③难挥发性  ④脱水性
a．只有①    b．只有②    c．只有②③    d．只有②③④
（3）海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料，海水为电解质溶液，构成电池的其正极反应式________，与铅蓄电池相比．释放相同电量时，所消耗金属电极材料的质量比m（Al）: m（Pb）=__________________。

TiO₂既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。
（1）实验室利用反应TiO₂（s）+2CCl₄（g）＝TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下，制取TiCl₄实验装置示意图如下：

有关性质如下表

仪器A的名称是      ，装置E中的试剂是        。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、       、加装药品、通N₂一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：①停止通氮气②熄灭酒精灯③冷却至室温。正确的顺序为    （填序号）。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是      。
（2）工业上由钛铁矿（FeTiO₃）（含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备TiO₂的有关反应包括：
酸溶FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）＝FeSO₄（aq）+ TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）
水解TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）H₂TiO₃（s）+H₂SO₄（aq）
简要工艺流程如下：

①试剂A为        。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品收率降低，原因是              。
②取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是    。这种H₂TiO₃即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO₂也会发黄，发黄的杂质是    （填化学式）。

氯气是重要的化工原料。
（1）氯气溶于水得到氯水，氯水中存在下列反应：Cl₂ + H₂O H＋+Cl^－+ HClO，其平衡常数表达式为K＝                。
（2）工业上常用熟石灰和氯气反应制取漂白粉，化学反应方程式是         。流程如下图所示，其主要设备是氯化塔，塔从上到下分四层。

将含有3%～6%水分的熟石灰从塔顶喷洒而入，氯气从塔的最底层通入。这样加料的目的是       ，处理从氯化塔中逸出气体的方法是         。
（3）某科研小组在实验室用较浓的KOH溶液直接吸收氯气，研究发现反应进行一段时间后开始出现KClO₃并逐渐增多，产生KClO₃的离子方程式是      ，其原因可能是        ，由此可知（2）中氯化塔设计为四层是为了减少生产中类似副反应的发生。

垃圾焚烧发电产生的烟气中含烟尘、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等有害物质，处理流程如下：

（1）麻石洗涤塔中设置多层格栅，上面放置大量耐酸碱塑料小球，塔内设置多层上喷下淋水嘴，“烟气”从塔底进入，目的是               。
（2）若NO₂和NO气体以物质的量之比1:1混合通入石灰水中，发生氧化还原反应生成一种正盐和水，请写出反应的化学方程式            ；已知此正盐的水溶液呈碱性，用离子方程式表示                 。
（3）废液在沉淀池中慢慢沉降，沉淀主要含                ；在回收再生池中加入NaOH固体的作用是                      。
（4）环境检测部门测量处理前后烟气中烟尘的含量见下表：

 
其获得监测结果中的数据使用的测定方法为                  。

实验室模拟回收某废旧含镍催化剂（主要成分为NiO，另含Fe₂O₃、CaO、CuO、BaO等）生产Ni₂O₃。其工艺流程为：

（1）根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱，可知浸出渣含有三种主要成分，其中“物质X”为            。图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系，当浸出温度高于70℃时，镍的浸出率降低，浸出渣中Ni(OH)₂含量增大，其原因是        。
（2）工艺流程中“副产品”的化学式为            。
（3）已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

操作B是为了除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下��验方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH为3.7～7.7，静置，过滤。请对该实验方案进行评价        （若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）。
（4）操作C是为了除去溶液中的Ca²⁺，若控制溶液中F^－浓度为3×10^－3mol·L^－1，则Ca²⁺的浓度为        mol·L^－1。（常温时CaF₂的溶度积常数为2.7×10^－11）
（5）电解产生2NiOOH·H₂O的原理分两步：
①碱性条件下Cl^－在阳极被氧化为ClO^－；
②Ni²⁺被ClO^－氧化产生2NiOOH·H₂O沉淀。
第②步反应的离子方程式为                      。