题型专练3 工艺流程题

吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换，因为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}} $ 在水中溶解度较小，澄清石灰水中溶质太少，不能很好地吸收尾气， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。尾气与石灰乳采用气液逆流接触吸收，可以增大反应物的接触面积，有利于尾气被充分吸收， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确。若尾气中 $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}):n(\mathrm{N}\mathrm{O}) < 1:1} $ ，说明一氧化氮比二氧化氮多，发生反应 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}+{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})_{2}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，多余的 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 无法被 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}} $ 吸收，造成排放气体中 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 含量升高；若 $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}):n(\mathrm{N}\mathrm{O}) > 1:1} $ ，二氧化氮过量，先后发生反应 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}+{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})_{2}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm 4{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}+2\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}\xlongequal{}\mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3})_{2}+\mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，导致 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})_{2}} $ 产品中 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3})_{2}} $ 含量升高， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误。 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})_{2}} $ 在酸性溶液中分解，亚硝酸根离子发生自身的氧化还原反应，即歧化反应，离子方程式为 $ {\rm 3{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}^{-}+2{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{3}^{-}+2\mathrm{N}\mathrm{O}↑+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

步骤Ⅱ中，石灰乳 $ {\rm [\mathrm{C}\mathrm{a} (\mathrm{O}\mathrm{H})_{2} ]} $ 和卤水（含 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ ）反应生成 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}} $ 沉淀和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ ，反应的离子方程式为 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}+{\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}\xlongequal{}\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}+{\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；由题给信息可知，纳米 $ {\rm \mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}} $ 的分散质粒子直径大于 $ 100\mathrm{n}\mathrm{m} $ ，溶于水后形成的分散系不是胶体，不能产生丁达尔效应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；操作 $ \mathrm{a} $ 为固液分离的操作，故为过滤， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；滤液中的微粒主要为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ ，还含有少量 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}} $ 等， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

根据思路导引可知， $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{2}} $ 和硫酸不反应，“滤渣”的主要成分为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；实验室灼烧固体物质时需在坩埚中进行， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；“碱浸”后的“滤液”中含有四羟基合铝酸钠，向该滤液中通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，再煅烧可得到 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ ，故“碱浸”后的“滤液”经一系列操作可回收得到 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；“焙烧”时， $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}} $ 和碳酸钠、氧气反应生成 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{2}} $ ，反应的化学方程式为 $ {\rm 4{\mathrm{F}\mathrm{e}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}+6{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{焙烧}12{\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}}_{2}+6{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

（1） 步骤②中， $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 被氯气氧化生成 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ ，反应的离子方程式为 $ {\rm 2{\mathrm{I}}^{-}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}\xlongequal{}2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+{\mathrm{I}}_{2}} $ 。

（2） 步骤④加入亚硫酸钠是为了将吸附在高分子树脂上的 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 还原成 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ ，从而脱离高分子树脂，相应的离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}^{2-}+{\mathrm{I}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+2{\mathrm{I}}^{-}+2{\mathrm{H}}^{+}} $ 或 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+3{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}^{2-}+{\mathrm{I}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+2{\mathrm{I}}^{-}+2{\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}^{-}} $ 。

（3） 由分析可知，步骤③中碘得以富集，故 $ {\rm {\mathrm{I}}^{-}} $ 的浓度： $ ④ > ① $ 。

（4） 根据反应 $ {\rm ②{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}+2{\mathrm{I}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+{\mathrm{I}}_{2}} $ 和 $ {\rm ⑤{\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{3}^{-}+6{\mathrm{I}}^{-}+6{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}3{\mathrm{I}}_{2}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 可得如下计量关系： $ {\rm 3{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}\sim 3{\mathrm{I}}_{2}\sim {\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{3}^{-}} $ ，故②和⑤分别得到等量的 $ {\rm {\mathrm{I}}_{2}} $ 时，消耗的 $ {\rm n({\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}):n({\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}}_{3})=3:1} $ 。

（5） 碘的升华过程中，只是碘的状态发生了改变，并没有发生化学键的断裂和形成，属于物理变化。

（1） “浸出”前粉碎铍精矿可增大浸出时反应物接触面积，加快浸出速率；滤渣1的主要成分为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 。

（2） $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 将 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}} $ 氧化为 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}} $ ，离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{2+}+2{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}2{\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ； $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}} $ 能催化 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 分解，则 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 的实际用量远大于理论用量。

（3） “调 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ ”的目的是将 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}}^{3+}} $ 沉淀完全而 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{e}}^{2+}} $ 不沉淀，则 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 的范围是 $ {\rm 4.9⩽ \mathrm{p}\mathrm{H} < 5.2} $ 。

（4） “沉铍”时发生反应的离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{e}}^{2+}+2{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}\cdot {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}↓+2{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4}^{+}} $ ；可通过向静置后的上层清液中继续滴加氨水，观察有无沉淀生成来判断 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{e}}^{2+}} $ 是否已经沉淀完全。

（1） 已知 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{l}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 的性质相似，则 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}} $ 可与碱反应生成盐，则“碱浸”时氧化锌和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合锌酸钠，化学方程式为 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2} [\mathrm{Z}\mathrm{n} (\mathrm{O}\mathrm{H})_{4} ]} $ 。

（2） 二氧化硫具有还原性，“去铜”时，二氧化硫将二价铜还原为一价铜，本身被氧化为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ ，生成 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ ，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒得反应的离子方程式： $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}+2{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}2\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}↓+{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}+4{\mathrm{H}}^{+}} $ 。

（4） “熔融”时 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}} $ 在碱性条件下被空气中的氧气氧化生成 $ {\rm {\mathrm{K}}_{2}{\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ ，反应为 $ {\rm 2{\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{O}}_{2}+4\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\xlongequal{熔融}2{\mathrm{K}}_{2}{\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，该反应中每转移 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，消耗 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{2}} $ ，质量为 $ 43.5\mathrm{g} $ 。

（5） 可以替代 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的试剂应选稀醋酸，醋酸钾的溶解度远超过 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ ，而 $ {\rm {\mathrm{K}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 、 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 溶解度与 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 相差较少，容易与 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 一起析出，且弱酸便于控制溶液的 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 。

（6） 已知酸性条件下 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 反应，生成 $ {\rm {\mathrm{M}\mathrm{n}}^{2+}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，反应中锰元素化合价由 $ +7 $ 变为 $ +2 $ 、碳元素化合价由 $ +3 $ 变为 $ +4 $ ，根据得失电子守恒可得关系式： $ {\rm 2{\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}\sim 5{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ ， $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})=0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}×0.02\mathrm{L}=0.01\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，则 $ {\rm n({\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4})=\dfrac{2}{5}n({\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})=\dfrac{2}{5}×0.01\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=0.004\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ， $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 样品的纯度为 $ \dfrac{0.004\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×158\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}{m\mathrm{g}}×100\%=\dfrac{63.2}{m}\% $ 。

（1） “熔炼”过程中 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{2}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 反应生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{3}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，反应的化学方程式为 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{2}+{\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}\xlongequal{熔炼}{\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{3}+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}↑} $ 。

（2） 根据分析可知，滤渣1的成分为 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ；将“溶浸”“沉铁”工序所加试剂改为稀硫酸、过氧化氢和氨水会更好，这是由于浓硫酸和 $ {\rm \mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}} $ 发生氧化还原反应生成的 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 气体有毒且污染空气。

（3） “沉铁”时加入氨水将 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 控制在4左右的原因是 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 过低 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}} $ 沉淀不完全，在“沉铍”工序中与 $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{e}} $ 元素均形成沉淀，得到的 $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H})_{2}} $ 不纯； $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 过高 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{e}}^{2+}} $ 也沉淀， $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{e}} $ 产率降低。

（4） 在强碱性条件下， $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{e}} $ 元素以 $ {\rm [\mathrm{B}\mathrm{e} (\mathrm{O}\mathrm{H})_{4}{ ]}^{2-}} $ 形式存在，“沉铍”时，若使用 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液，将导致铍的产率降低，反应的离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{e}}^{2+}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{} [\mathrm{B}\mathrm{e} (\mathrm{O}\mathrm{H})_{4}{ ]}^{2-}} $ 。

（5） 氯化铍在熔融态时较难电离，故电解过程中加入一定量 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 的作用是增强熔融盐导电性，提高电解效率。

（6） 根据元素守恒可知，“沉铍”后的滤液中含有 $ {\rm ({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4})_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ，可在“沉铝”工序中利用，灼烧过程中会产生 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{F}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ ，可在“反应”工序中利用，故该流程中能循环使用的物质是 $ {\rm ({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4})_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 、 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{F}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 。