由硫酸亚铁制取硫酸钾和氧化铁红_刘晓红
人教版高一化学必修二基础知识常考试题：工艺流程综合题
人教版高一化学必修二基础知识常考试题：工艺流程综合题一、单项选择题：1、空气吹出法工艺(如图所示)是目前“海水提溴”的最主要方法之一。
下列说法错误的是（）A、步骤④、⑤是为了富集溴B、步骤③说明溴具有挥发性C、步骤④过程中，溶液的pH不断增大D、步骤⑧中的混合物可用分液漏斗分离2、海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。
从海带中提取碘的工业生产过程如下，下列说法错误．．的是（）A、过程①的分离方法是过滤，需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒及烧杯B、加入NaOH溶液的目的是使可溶性有机质形成沉淀C、在氧化过程中可以选用氯水作为氧化剂D、过程②在工业上常采用萃取分液的方法得到碘单质3、从海水中提取镁的工业生产流程如下:海水Mg(OH)2MgCl2·6H2O MgCl2Mg 下列说法错误的是（）A、此法的优点之一是原料来源丰富B、该提取镁的过程中涉及置换、分解、复分解和氧化还原反应C、步骤①②③的目的是从海水中提取无水MgCl2D、步骤②中加盐酸的离子方程式为Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O4、工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下。
下列说法不正确的是（）A、气体A中的大气污染物可用氨水吸收并回收利用B、由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为3Cu2O+2Al 高温Al2O3+6CuC、加入石英砂作为添加剂熔剂，生成更稳定、更容易分离的硅酸盐D、用过量稀H2SO4可全部溶解熔渣B二、非选择题：5、(11分)化学来源于生活又服务于生活，化工生产是指对原料进行化学加工，最终获得有价值的产品的生产过程。
某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红(氧化铁)和硫酸铵晶体。
流程如下：请回答下列问题：(1)操作I的名称________________，滤渣的成分为__________________。
(2)简述下列实验操作：①检验溶液A中金属阳离子的方法为______________________________；②检验固体B是否洗涤干净的方法是_______________________________。
化学工艺流程题汇总
19.碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料.工业碳酸钠（纯度约98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO等杂质,提纯工艺路线如下：碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下（1）滤渣的主要成分为。
(2）“趁热过滤”的原因是。
（3）在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是.（写一种）（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是.(5)Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)ΔH=+532.36 kJ·mol-1Na2CO3·10H2O（s)=Na2CO3·H2O(s）+9H2O（g)ΔH=+473.63 kJ·mol-1写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式.23.（1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。
三氯甲硅烷（SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式.②整个制备过程必须严格控制无水无氧。
SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式.H2还原SihCl3过程中若混02，可能引起的后果是。
（2)下列有头硅材料的详法正确的是（填字母）.A。
碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水混B。
氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的，其熔点很高D。
盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅（3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。
取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。
写出实验现象并给予解释.17．（10分）工业上制备BaCl2的工艺流程图如下:重晶石矿高温焙烧炭溶解盐酸气体吸收过滤结晶滤液产物某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO 4）对工业过程进行模拟实验。
查表得BaSO 4(s ） + 4C （s ）高温4CO(g ） + BaS(s) △H 1 = 571.2 kJ ·mol —1① BaSO 4(s) + 2C(s ）高温2CO 2（g) + BaS(s) △H 2= 226.2 kJ ·mol -1②⑴气体用过量NaOH 溶液吸收,得到硫化钠.Na 2S 水解的离子方程式为。
钛白粉副产品硫酸亚铁制备氧化铁红的研究
前言氧化铁红是一种无机颜料，广泛地用于建筑材料、涂料、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、油墨等工业中。
硫酸亚铁又称绿矾，是硫酸法钛白粉生产中的固体废弃物。
生产1t钛白粉，产生 3～3.2t的七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。
硫酸亚铁部分用于饲料添加剂、净水剂、农用化肥外，部分可生产氧化铁红颜料，但大部分作为废弃物无法有效加以利用。
利用钛白粉副产物硫酸亚铁生产铁红粉，有干法和湿法两种工艺。
干法生产工艺简单，但原料中杂质含量高，通过水洗处理后产品仍然难上档次，同时造成二次空气污染；湿法生产工艺经过沉淀转化，提高了铁红粉原料品质，但成本较高。
硫酸盐产品的有效回收、产品质量的提高，成了影响该工艺生产成本关键性因素。
采用硫酸法生产钛白时，每生产一吨钛白要副产硫酸亚铁(FeSO4·7H2O) 3.5～4吨。
据不完全统计，我国钛白工业副产硫酸亚铁超过100万吨/年。
副产的硫酸亚铁除了少量用做聚合硫酸铁净水剂外，大部分还未得到充分利用。
这不仅浪费硫、铁资源，而且还造成环境污染。
用钛白副产硫酸亚铁的铁原料来合成氧化铁颜料是一种解决钛白副产硫酸亚铁出路的有效途径。
但是，钛白副产硫酸亚铁除含有95 %左右的亚铁盐外，还含有Ti、Mn、Mg、Al、Si等多种杂质。
这些杂质若不加以处理，混杂在颜料成品中会影响颜料的色光与性能，尤其是 Ti、Mn的影响较为明显。
另外，如何利用钛白副产硫酸亚铁中的硫酸根离子，这也是一个值得考虑的问题。
近年来，利用钛白副产硫酸亚铁合成氧化铁颜料的研究较为活跃，但就其工业应用的实际价值来讲，还存在原料的预处理和副产硫酸盐的利用等问题。
近年来，我国氧化铁红需求量不断增加，年增长率高达107%，远远高于整个氧化铁颜料36.6%的增长率，是仅次于铁黑和铁黄的铁系颜料。
为此，我们提出了一条用氨水代替烧碱、利用钛白副产硫酸亚铁制备氧化铁红的新工艺，并较好地解决了原料预处理和副产硫酸盐的利用问题，所得产品质量符合国家标准。
广东省梅州市五华城镇中学高三化学下学期期末试题含解析
广东省梅州市五华城镇中学高三化学下学期期末试题含解析一、单选题（本大题共15个小题，每小题4分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，共60分。
）1.（08江苏卷）下列文字表述与反应方程式对应且正确的是（）A．溴乙烷中滴入AgNO3溶液检验其中的溴元素：Br-+Ag+==AgBr↓B．用醋酸除去水垢：CaCO3 + 2H+==Ca2+ + H2O + CO2↑C．利用腐蚀法制作印刷线路板：Fe3+ + Cu == Fe2+ + Cu2+D．实验室用液溴和苯在催化剂作用下制溴苯：参考答案：答案：D解析：选项A中要检验溴乙烷中的溴原子，必须先将溴乙烷在NaOH溶液中水解，然后用过量的HNO3综合NaOH溶液，再加入AgNO3。
选项B中CH3COOH为弱酸，在离子方程式中不能改写；选项C中离子方程式的得失电子不守恒和电荷不守恒。
2.肼N2H4空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解液是20%～30%的KOH 溶液。
电池总反应为：N2H4＋O2＝N2＋2H2O。
下列关于该电池工作时的说法正确的是A．负极的电极反应式是：N2H4＋4OH－－4e－＝4H2O＋N2↑B．正极的电极反应式是：O2＋4H＋＋4e－＝2H2OC．溶液中阴离子向正极移动D．溶液中阴离子物质的量基本不变参考答案：AD3. 有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X+与M2-具有相同的电子层结构；Z2-离子半径大于W阴离子半径；Y是一种重要的半导体材料。
下列说法中正确的是（）A.元素X、M组成的化合物中阴阳离子个数之比可能为1：2或1：1B.元素Y、Z、W、M的氢化物热稳定性依次增强C.Z和M的化合物ZM2及M的某种单质的漂白原理相同D.化合物X2M2与Z2W2含有完全相同的化学键参考答案：B略4. 用a、b两个质量相等的Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液[n（AlCl3）：n （CuSO4）=1：9]。
硫酸法钛白副产物硫酸亚铁的综合利用分析
的硫酸亚铁主要来源于硫酸法生产钛白粉的副产物。
钛铁矿与硫酸反应时制得 Ｔｉ（ ＳＯ４） ２ 和 ＴｉＯＳＯ４，
同时产生 ＦｅＳＯ４ 和 Ｆｅ２（ ＳＯ４） ３， 反应如下：
ＴｉＯ２＋Ｈ２ＳＯ４
ＴｉＯＳ４＋Ｈ２Ｏ
ＦｅＯ２＋Ｈ２ＳＯ４
ＦｅＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
ＦｅＯ２＋３Ｈ２ＳＯ４
Ｆｅ２（ ＳＯ４） ＋３Ｈ２Ｏ
硫酸厂用黄铁矿做原料时， 可以掺加一定比例 的硫酸亚铁生产硫酸。 ２．４ 利用其为动物体内的营 养 元 素 制 作 饲 料 及 添
加剂 将绿矾进行重结晶提纯， 可以得到 ＦｅＳＯ４＞９６ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，
ＭｇＳＯ４·Ｈ２Ｏ＜２％ 的标准饲料级一水硫酸亚铁产品。 王 建 森 等 ［ １２］ 用 酸 洗 废 液 析 出 的 硫 酸 亚 铁 晶 体 通
１．硫酸亚铁是一种具有较高价值 的 物 质 ， 通 过 适当物理、化学方法， 进行去杂提纯， 可对这些废弃 的硫酸亚铁加以利用， 提高硫酸亚铁资源利用的附 加价值。即具有较高的经济效益， 又有良好社会效益 和环境效益。
２．硫酸亚铁可作为农药、净化剂、消毒剂， 也 可 用作制造氧化铁红和华蓝等颜料的原料， 还可用于 生产肥料等。其中， 硫酸亚铁制取净化剂、絮凝剂、氧 化铁红颜料、华蓝颜料、云母氧化铁颜料、硫酸钾、优 质氧化铁等价值较高。
熊 国 宣 等 ［ １５］ 以 硫 酸 亚 铁 、氯 化 钾 和 氨 水 为 原 料 ， 采用硫酸钾铵法生产硫酸钾。该工艺流程简单， 操作 控制方便， 生产过程中产生的废水可以循环利用， 以 补充因加热而蒸发掉的水， 产品质量符合国标一级 品要求。该工艺是治理钛白副产硫酸亚铁的一种较 好方法。
３ 结论
硫酸亚铁是一种较好的工业原料， 它可作为农 ２．２ 用 Ｆｅ２＋的还原性 ／Ｆｅ３＋的氧化性及絮凝性作净水
从硫酸亚铁制硫酸钾的工艺研究
Z HENG Dian-m o, LIU Xiao -hong , SU N Ri-sheng, L U Fang-yi, JIANG Bo-quan
3 结论 研究所采用的工艺过程和国外 80 年代
末, 90 年代采用的萃取法和复分解法研究相 比, 产品结构, 档次相同, 均为一级品硫酸钾 和一级品三氯化铁, 但流程更为简单, 能耗及 辅助原料消耗更少, 因而制造成本更低。与目 前广泛采用的 曼海姆炉法制硫酸钾工 艺相 比, 操作条件温和, 设备要求不高, 能耗低, 具 有很大优越性。
ley P K . J M ater ials Sciቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1996, 31: 5651.
[ 2] A sakaw a T , Og ino K , J Collo id & Inter f Sci, 1984, 102: 348.
从硫酸亚铁制硫酸钾的工艺研究
郑典模, 刘晓红, 孙日圣, 卢芳仪, 蒋柏泉
第2期
化 学 世 界
·73 ·
1 实验部分
研究以七水硫酸亚铁和氯化钾为原料,
采用改良二步复分解法制硫酸钾, 副产品为
三氯化铁。
1. 1 原理
硫酸亚铁和氯化钾在水溶液中形成
K+
、F e2+
‖Cl-
、SO
24
—— H 2O
四 元交互 体
系, 该体系目前尚未见有成熟完整的相图。参
照类似 的 K+
图 3 反应( 1) 反应温度的影响
图 4 反应( 2) 反应温度的影响
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第16卷第3期 化学反应工程与工艺 Vo l 16,N o 32000年9月 Chemica l R ea ct ion Engineer ing and T echnolog y Sept, 2000文章编号:1001-7631(2000)03-0295-06研究简报收稿日期:1999-05-05;修订日期:1999-07-11作者简介:刘晓红(1963-),女,副教授。
由硫酸亚铁制取硫酸钾和氧化铁红刘晓红,卢芳仪,郑典模,孙日圣,蒋柏泉,秦伍根(南昌大学化工系,江西 南昌 330029)摘要: 以钛白厂副产硫酸亚铁为原料,加入工业品碳酸氢铵,得到碳酸亚铁结晶和硫酸铵溶液,实验研究各参数对过程的影响,得到了最佳工艺条件;用硫酸铵与氯化钾作用制取硫酸钾和氯化铵,确定了适宜的工艺参数;选择一种有机胺介质,它能降低硫酸钾在溶液中的溶解度,使钾的转化率提高到85%;最后将碳酸亚铁通入空气氧化制取铁红。
整个过程原料综合利用好,经济效益好。
关键词:硫酸亚铁;硫酸钾;氧化铁红;碳酸氢铵;氯化钾;氯化铵中图分类号:TQ110.6 文献标识码:A1 前 言硫酸亚铁又名绿矾。
硫酸法钛白厂每生产1吨钛白粉约副产4.5吨七水硫酸亚铁(FeSO 4・7H 2O),全国每年副产约为75万吨,大部分作废料弃去。
以硫酸亚铁为原料,充分利用其硫资源,开发生产市场较紧俏的硫酸钾产品是十分必要的。
用硫酸亚铁制取硫酸钾,国外文献介绍有复分解法和萃取法。
70年代,前苏联专利报道硫酸亚铁和氯化钠生成复盐后再与氯化钾反应制取硫酸钾,以及硫酸亚铁和氯化钾混合,脱水后经700～1000℃高温反应制取硫酸钾;80年代末以来,芬兰、波兰专利分别报道了硫酸亚铁和氯化钾用萃取法和二步复分解法制取硫酸钾[1,2]。
但迄今为止,尚未见有工业化装置的报道,其中有的是因为高温反应,对材质要求高;萃取法成本较高,经济上不合算;二步复分解法付产物FeCl 3用量极少。
本文提出以硫酸亚铁、碳酸氢铵和氯化钾为原料制备硫酸钾,同时副产氯化铵、氧化铁红,从查到的文献资料看均没有这类工艺的报道,这是一条新工艺。
整个过程原料综合利用好,无毒气、污水、废渣排放,硫酸钾、铁红等均是好销产品,过程的经济效益好。
2 基本原理由硫酸亚铁制取硫酸钾和铁红的主要反应:第一步是硫酸亚铁与碳酸氢铵反应生成硫酸铵和碳酸亚铁FeSO 4・7H 2O +2NH 4HCO 3FeCO 3↓+(NH 4)2SO 4+CO 2↑+H 2O (1)硫酸亚铁、碳酸氢铵易溶于水,而碳酸亚铁的溶度积很小(K sp =3.2×10-11),可看成是不可逆反应。
从反应动力学角度看,属气液固三相反应,CO 2气体不断逸出,造成液固表面滞流膜不断更新,使粒外传质阻力大大减小;化学反应本征速率大;且FeSO 4、NH 4HCO 3的溶解速度也大;所以反应的宏观速率很大,生成的固体粒子粒径很小。
第二步反应是将第一步生成物分离出碳酸亚铁后的硫酸铵母液与氯化钾反应(NH 4)2SO 4+KClK 2SO 4+2NH 4Cl(2)这是一个可逆反应,钾的转化率受K +,NH +4/Cl -,SO 2-4——H 2O 四元体系相图所决定。
在25～55℃下,反应的平衡常数几乎不变,钾的理论最大转化率约80%,实验最高75%[5]。
本研究在四元体系中添加有机胺介质(该介质与水互溶),它能降低硫酸钾的溶解度,使硫酸钾更多地结晶析出,从而提高了钾的转化率。
第三步反应是将第一步生成的碳酸亚铁用空气氧化 2FeCO 3+12O 2+nH 2O Fe 2O 3・nH 2O+2CO 2↑(3) 煅烧Fe 2O 3+nH 2O这是一个气液固三相不可逆反应。
常温下反应速率较慢,提高温度速率加快;颜料的色相还与空气通入量有关,空气过量会导致铁红呈浅棕色,使颜色变暗;煅烧温度过高或过低都影响铁红的色泽。
3 实验部分3.1 实验流程图1为硫酸亚铁制硫酸钾流程简图。
图1 硫酸亚铁制取硫酸钾实验流程F ig 1 T he flow diag ram o f the manufa ct ur e of pot assium sulfate and o x ida tio niro n r ed fro m ferr ous sulfates296 化学反应工程与工艺 2000年3.2 实验原料七水硫酸亚铁,取自江西赣东化工厂,含FeSO 452.5%。
碳酸氢铵:含NH 4HCO 392.9%,工业品。
氯化钾:含K 2O 57.8%,青海钾肥厂。
4 实验结果图2 温度对反应(1)的影响F ig 2 T he effect o f the temperatur e on thefirst r eactio nH 2O FeSO 4(重量比)=1.8;NH 4HCO 3FeSO 4(摩尔比)=2.04.1 第一步反应第一步反应是用七水硫酸亚铁与碳酸氢铵反应制得硫酸铵母液和碳酸亚铁。
笔者通过实验对影响反应(1)的反应温度、液固比、配料比等参数进行了研究,旨使生成的(NH 4)2SO 4重量浓度为31%～38%,这样浓度的(NH 4)2SO 4无需蒸发水可直接进入第二步反应;且使FeSO 4的转化率达95%以上。
图2,图3,图4为各参数对反应(1)的影响。
图2表明,反应温度高则反应速度快,所需反应时间短,但高温下氨挥发严重;25℃下反应50min,(NH 4)2SO 4达35%,选择常温反应无需耗能。
图3为液固重量比(H 2O /FeSO 4)的影响,H 2O /FeSO 4比值低,则生成的(NH 4)2SO 4浓度高,但生成物FeCO 3所吸附的(NH 4)2SO 4较难洗出,导致(NH 4)2SO 4收率下降。
图4,配料摩尔比(NH 4HCO 3/FeSO 4)值越大,FeSO 4转化越完全,生成的(NH 4)2SO 4浓度也高,但NH 4HCO 3消耗量大。
得到的最佳工艺条件如下: 温度:常温 反应时间:1～1.5h 配料摩尔比:NH 4HCO 3FeSO 4=2.0～2.1液固重量比:H 2OFeSO 4=1.8在上述的工艺条件下得到FeSO 4转化率>95%;母液中(NH 4)2SO 431%～38%。
图3 液固比对反应(1)的影响F ig 3 T he effect o f the pro po rt ion o f liquid tothe so lid o n the first r eactio n25℃图4 配料比对反应(1)的影响Fig 4 T he effect of t he pr opor tio n of ther eactants on the fir st reaction25℃重量比)=1.8297第3期刘晓红等. 由硫酸亚铁制取硫酸钾和氧化铁红4.2 第二步反应第二步反应是硫酸铵与氯化钾的转化反应,制得硫酸钾产品,副产含氯化铵的母液、研究了硫酸铵浓度、原料配比、反应时间等的影响,见图5、图6、图7。
图5 硫酸铵浓度对反应(2)的影响Fig 5 T he effect of t he co ncentr atio ns o f the ammo nium sulfate on the second reactionK +转化率%=产品K 2S O 4中K +质量原料KCl 中K +的质量×100%(30℃,反应1.5h)图6 配料比对反应(2)的影响Fig 6 T he effect of t he pr opor tio n of ther eactants on the second r eactio n(NH 4)2SO 4初始浓度:32%;加了有机胺图7 反应时间对反应(2)的影响Fig 7 T he effect of t he r eactio n timeo n t he second reaction影响第二步反应的关键因素是(NH 4)2SO 4的加入浓度,见图5。
随加入硫酸铵浓度的提高,产品K 2SO 4中的K 2O 含量下降。
(NH 4)2SO 4在28%～36%范围,所得K 2SO 4中的K 2O ≥45%,符合农用硫酸钾一级品的要求。
(NH 4)2SO 4从28%增至37%,K +转化率由80%增到90%。
K +转化率提高,同样的原料KCl 量,得到的K 2SO 4产品量多,则经济效益好。
另外,本研究为提高K +转化率,添加了一种有机胺溶剂,它能降低K 2SO 4在体系中的溶解度,使K 2SO 4更多地结晶析出,故使K +转化率由原来的(65～75)%增至(80～90)%。
图6显示,随KCl /(N H 4)2SO 4摩尔比增大,K+转化率提高,但硫酸钾中的Cl -也升高,配料摩尔比为2.2时,Cl ->2.5%,超过农用硫酸钾一级品氯含量的要求。
反应时间对反应过程的影响见图7,室温下反应20min,(NH 4)2SO 4转化了80%以上。
找到了第二步反应的适宜条件: (NH 4)2SO 4:(30～35)%; 反应时间:1.5h 配料摩尔比:KCl /(NH 4)2SO 4=2.1在适宜工艺条件下得到的硫酸钾产品为白色结晶状,K 2O ≥45%,Cl -≤2.5%,符合农用化肥一级品的要求。
氯化铵母液经蒸发浓缩后,NH 4Cl 结晶析出,其组成为含K 2O ～9%;N ～21%,是一种氮、钾二元复肥。
分离NH 4Cl 后的有机胺溶液循环使用。
298 化学反应工程与工艺 2000年4.3 第三步反应第三步反应是碳酸亚铁用空气氧化,高温煅烧成氧化铁红。
铁红中的杂质含量会影响铁红的颜色,其杂质含量主要取决于碳酸亚铁的纯度。
所以,在第一步反应分离时,要对碳酸亚铁充分洗涤、抽干。
第三步反应的快慢影响铁红的颜色,室温下,通气量适中,氧化速度慢,颜色好;温度高,空气量过大,氧化速度过快,颜色变暗,甚至变黑。
当反应进行到颜色接近标准样时即为反应终点。
由本工艺所制得的铁红Fe 2O 3含量均大于94%;粒径为0.1～0.2L m ,这些均符合国标氧化铁红一级品的要求。
确定铁红质量的另二个重要指标是吸油量及颜色,煅烧温度是重要的影响因素。
实验表明,500℃煅烧,所得产品吸油值(每100g 物质吸收的油量)为65g ,颜色偏黄相;750℃煅烧,产品吸油值23g ,颜色浅红相;800℃煅烧,其吸油值14g ,红相。
煅烧时效:煅烧开始半小时内,不断有水蒸汽等气雾冒出,煅烧1h 后,产品色相基本稳定。
第三步反应、煅烧的适宜条件为 反应温度:20～35℃ 反应时间:24～36h 煅烧温度:700～800℃煅烧时间:1～1.5h副产品氧化铁红符合国标GB 1863-89,H 001-04一级品的要求。