第32题 化工流程题1．无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业制备无水AlCl3的流程如下：(1)氯化炉中通入O2的目的是__________________。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式是__________________。(3)氯化炉中导出的气体，通常用亚硫酸钠溶液来吸收，请写出用Na2SO3溶液处理尾气时发生反应的离子方程式_________________________________________________________。(4)在升华器中加入铝粉的目的是________________________________________________________________________。(5)用氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)在HCl气中加热也能进行无水氯化铝的制备。但若实验条件控制不当，最终得到的物质是碱式氯化铝[化学式为Al2(OH)nCl(6－n)]，且质量是原氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)的40%，则可推算n的值为________。(6)镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl形式存在，则阳极的电极反应式为______________。答案 (1)与C反应，提供反应所需的热量(2)Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO(3)SO＋Cl2＋H2O===SO＋2H＋＋2Cl－(4)将FeCl3杂质还原成Fe除去 (5)4(6)Al－3e－＋4Cl－===AlCl2．欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O转化为Cr(OH)3沉淀除去。已知：氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe2＋7.09.0Fe3＋1.93.2Cr3＋6.08.0(1)某含铬废水处理的主要流程如下图所示：5\n①初沉池中加入明矾作沉降剂，其作用的原理是______________________________(用离子方程式表示)。②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式：________Cr2O＋________HSO＋______===Cr3＋＋______SO＋______H2O。③根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生的主要反应的离子方程式是：H＋＋OH－===H2O和______________。证明Cr3＋沉淀完全的方法是______________。(2)工业可用电解法来处理含Cr2O废水。实验室利用如图装置模拟处理含Cr2O的废水，阳极反应是Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。①Fe2＋与酸性溶液中的Cr2O反应的离子方程式是_______________________________。②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从其对水的电离平衡角度解释其原因________________。③若溶液中含有0.01molCr2O，则阳离子全部生成沉淀的物质的量是________mol。答案 (1)①Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋②__1__Cr2O＋__3__HSO＋5H＋===__2__Cr3＋＋__3__SO＋__4__H2O③Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓ 取沉淀后的上层清液测定其pH，若pH≥8，则沉淀完全(2)①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ②水中的H＋在阴极区放电，H＋浓度减小促使水的电离平衡H2OH＋＋OH－向右移动，阴极区OH－浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全 ③0.083．ZnO是电镀、涂料、有机合成等化学工业的重要原料。某课题组设计由含锌工业废料(含Fe、Cu、Mn等杂质)生产ZnO的工艺流程如下：5\n已知：黄钠铁矾在pH为1.5，温度为90℃时完全沉淀，且易于过滤。(1)步骤①的浸取液里除含有Zn2＋、Mn2＋以外，还含有的金属离子有________、________，所加试剂X为Na2SO4和________的混合液。(2)步骤②可进一步氧化除铁，还氧化除去了Mn2＋，试写出相应的除去Mn2＋的离子方程式______________，步骤③加入的试剂是__________，整个工艺流程中可以循环使用的试剂是____________。(3)步骤⑤中检验沉淀是否洗涤干净的操作方法是__________________。(4)步骤④碳化实际得到的是一种碱式碳酸锌[ZnCO3·xZn(OH)2·yH2O]，取该样品6.82g，充分灼烧后测得残留物质量为4.86g，将所得气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是____________。答案 (1)Fe3＋ Cu2＋ H2SO4(2)Mn2＋＋H2O2＋H2O===MnO(OH)2↓＋2H＋ Zn Na2SO4(3)取最后一次洗涤滤液1～2mL于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净(答案合理即可)(4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O[或Zn3(OH)4CO3·H2O]4．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种流程如下：请回答下列问题：(1)给滤液E中通入过量的NH3，其反应的离子方程式是____________________________。(2)流程Ⅱ中加入烧碱溶液后，生成SiO的离子方程式是___________________________。(3)验证滤液A中含Fe3＋，可取少量滤液并加入__________________(填写试剂名称)。(4)滤液C中溶质的主要成分是________________(填化学式)，写出该溶质的一种用途_______5\n_________________________________________________________________。(5)滤液F中离子电荷守恒的关系式为____________________________________________。(6)滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500mL0.1mol·L－1的G溶液，若阳极得到56mL气体(标准状况)，则所得溶液在常温下的pH为____________(忽略电解前后溶液体积的变化)。(7)已知25℃时Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝1.8×10－11。取适量的滤液A，加入一定量的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH＝13.00，则25℃时残留在溶液中的c(Mg2＋)＝________mol·L－1。答案 (1)H＋＋NH3·H2O===NH＋H2O、Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O(3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚等)(4)NaHCO3、NaCl 制纯碱(或作发酵粉、食用盐等)(5)c(NH)＋c(Na＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)(6)12(7)1.8×10－9解析 (1)滤液E为NaCl、AlCl3和HCl的混合溶液，通入过量NH3，离子反应有：H＋＋NH3·H2O===NH＋H2O、Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。(2)生成SiO的离子反应为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。(3)滤液A为FeCl3、MgCl2、AlCl3和HCl的混合溶液，可以利用KSCN溶液或苯酚溶液检验Fe3＋的存在。(5)滤液F为NaCl、NH4Cl和NH3·H2O的混合溶液，其中电荷守恒关系式为c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)。(6)G为NaCl，根据2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极得到标准状况下的56mLCl2时，电解质溶液中n(OH－)＝×2＝0.005mol，c(OH－)＝＝0.01mol·L－1，常温下溶液的pH＝12。(7)pH＝13，则c(OH－)＝0.1mol·L－1，c(Mg2＋)＝＝1.8×10－9mol·L－1。5．硫酸铁铵[aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵。5\n请回答下列问题：(1)硫酸亚铁溶液加H2SO4酸化的主要目的是____________________________________。(2)下列物质中最适合的氧化剂B是________；反应的离子方程式__________。a．NaClOb．H2O2c．KMnO4d．K2Cr2O7(3)操作甲、乙的名称分别是：甲________，乙________。操作甲时，当出现下列现象________时，停止加热。(填字母)A．蒸发皿液面上出现极薄晶膜B．蒸发皿底部刚出现细小晶粒C．蒸发皿底部出现大量的晶体D．蒸发皿中溶液全部蒸干(4)上述流程中，氧化之后和加热蒸发之前，需取少量检验Fe2＋是否已全部被氧化，所加试剂为________(写名称)，________(填“能”或“不能”)用酸性的KMnO4溶液。(如果能，下问忽略)理由是：______________。(可用语言或方程式说明)(5)称取14.00g样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05molBa(NO3)2溶液，恰好完全反应。下列有关用移液管移取50.00mL溶液的正确操作是______________。该硫酸铁铵的化学式为____________。答案 (1)增大溶液中SO浓度，将Ca2＋转化为沉淀(同时抑制Fe2＋水解或抑制Fe2＋、Fe3＋水解)(2)b H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(3)冷却结晶 常温晾干或用干净的滤纸吸干 A(4)铁氰化钾溶液 不能 因为H2O2和Fe2＋均能使酸性KMnO4溶液褪色。(5)AD Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O5
