工业流程经典试题赏析

钛 硫酸 铁 353K 矿①
Fe3+ Fe2+ TiO2+ H+ SO42残渣
铁粉 ②
滤渣
Fe2+ TiO2+ H+ SO42-
冷却结晶 ③
FeSO4·7H2O
Fe2+ TiO2+ H+ SO42-
热水 ④
已知：TiOSO4 遇水会水解。 （1）步骤②中，用铁粉将 Fe3+转化为 Fe2+的反应的离子方程式为
应后得到 Mg、MgCl2、Ti 的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到 Ti，依据下表信
息，需加热的温度略高于
℃即可。
TiCl4 熔点/℃ －25.0 沸点/℃ 136.4
Mg 648.8 1090
MgCl2 714 1412
Ti 1667 3287
（5）用氧化还原滴定法测定 TiO2 的质量分数：一定条件下，将 TiO2 溶解并还原为 Ti3+ ， 再以 KSCN 溶液作指示剂，用 NH4Fe(SO4)2 标准溶液滴定 Ti3+至全部生成 Ti4+。滴定分 析时，称取 TiO2（摩尔质量为 M g/mol）试样 w g，消耗 c mol/L NH4Fe(SO4)2 标准溶液 V mL，则 TiO2 质量分数为___________________。（用代数式表示）
。
（5）由 A 生成 D 的实验现象是
。
（6）由 D 生产铁红的化学方程式是
。
7.重铬酸钠俗称红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程
如下：
请回答：
（1）已知 Fe(CrO2)2 中铬元素是+3 价，则 Fe(CrO2)2 中铁元素是
价。
（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如 Na2SiO3 可写成 Na2O·SiO2，则 Fe(CrO2)2
TiO2 煅烧 ⑤
H2TiO3 固体
废液（主 要含 Fe2+、 H+、SO42-）
。
（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的
（填字母序号）。
a. 熔沸点差异
b. 溶解性差异
c. 氧化性、还原性差异
（3）步骤②、③、④中，均需用到的操作是
（填操作名称）。
（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将 TiO2+转化为 H2TiO3 的原理： 。
专题 工业流程
一、考点分析 工业流程专题，是历年高考中难度较高，且涉及知识面较广的一个综合类大题。考查的
知识点： 考点 1、基础工业流程 考点 2、离子反应 考点 3、难溶电解质的溶解平衡 考点 4、物质分离与除杂 考点 5、电化学
二、经典例题 例 1.硫酸铝铵常用于水的净化以及工业水的处理。硫酸铝铵是白色透明结晶硬块，易溶
5.2
3.2
12.4
请回答下列问题：
（1）步骤③中调节 pH 使 Fe (OH)3 沉淀完全，检验 Fe3+是否沉淀完全的操作是
。
（2）若 X 为 NaOH ，步骤④中发生反应的离子方程式是
。
（3）用化学平衡移动原理解释步骤⑤中加入硫酸的作用
。
（4）硫酸铝铵水溶液呈酸性的原因是
（用离子方程式表示）。浓度均为 0.1 mol/L
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式
。
（3）制备 TiO2 的方法之一是利用 TiCl4 水解生成 TiO2·x H 2 O ，再 经 焙 烧 制 得 。 水 解
时 需 加 入 大 量 的 水 并 加 热 ，请 结合化学方程式和必要的文字说明原因：
（4）由 TiCl4→Ti 需要 在 Ar 气中进行的理由是_________________________________。反
C c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)
D c(OH-) - c(H+) == c(HCO3-) + 2c(H2CO3) （6）CoO 溶于盐酸可得粉红色的 CoCl2 溶液。CoCl2 含结晶水数目不同而呈现不同颜色， 利用蓝色的无水 CoCl2 吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的 CoCl2·6H2O 晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A 物质的化学式是______。
（6）由 CO 和 H2 合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。若不考虑生产过 程 中物质的任何损失，上述产业链中每合成 6mol 甲醇，至少需额外补充 H2 mol。
3.蛇纹石矿可以看作由 MgO、Fe2O3、Al2O3 和 SiO2 组成。某实验小组设计如下流程欲分别 制得单质 Al、Fe、Mg 和 Si。
2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O ;
3CrO42- + 4H+ = Cr3O102- + 2H2O
① 往混合溶液甲中加入硫酸必须适．量．的原因是
（2）将 CaO 投入含有大量的 NH4Cl 的母液中，能生成可循环使用的 NH3，该反应的
化学方程式是
。
（3）向饱和食盐水中首先通入的气体是
应的化学方程式是
。
，过程Ⅲ中生成 NaHCO3 晶体的反
（4）碳酸钠晶体失水的能量变化示意图如下：
Na2CO3·H2O (s) 脱水反应的热化学方程式是
。
（5）产品纯碱中常含有 NaCl。取 a g 混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、
a． NaOH 溶液 b．氨水 c． MgO d． Mg (OH)2
（4）从滤液 H 制取金属 Mg 的流程如下：
加热浓缩 冷却结晶
脱水
滤液H
MgCl2 6 H2O
MgCl2
。 。 。
Mg
流程中冶炼镁的方法是 无水氯化镁的原因是
。在干燥的 HCl 气流中加热 MgCl2·6H2O 制取 。
4.工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主 要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3 价。
于热水，水溶液呈酸性；随温度升高、脱去结晶水，产生晶变。工业用铝土矿（主要成分 Al2O3、少量 SiO2、Fe2O3、MgO 等）为原料制取硫酸铝铵的工艺流程示意图如下：
部分氢氧化物沉淀的 pH 如下表：
沉淀物 开始沉淀 pH
Al(OH)3 3.8
Fe (OH)3 2.7
Mg (OH)2 9.4
完全沉淀 pH
A
氢氧化钠溶液
D
搅拌
铁红
过量甲
工业废水 过程Ⅰ
金
稀硫酸 B
过程Ⅱ
C 乙溶液 过程Ⅲ
E
丙溶液 F
G
过程Ⅳ
（1）甲的化学式是
，乙的化学式是
， G 的化学式是
。
（2）过程Ⅰ中共发生了 个化学反应，写出其中不．属于置换反应的离．子．方程式
。
（3）过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中均进行的实验操作的名称是
。
（4）过程Ⅱ中加入稀硫酸的目的是
。
（2）过程 II 中加入稀 H2SO4 酸化后，再加入 Na2S2O3 溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应 方
程式为（产物中只有一种酸根）
。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸
浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因
_______________。
（3）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是 LiF 和 Al(OH)3，碳酸钠溶液在产生 Al(OH)3 时起重要 作用，请写出该反应的离子方程式____________________。
有关氢氧化物沉淀的 pH 见下表：
金属阳离子
氢氧化物开始沉淀时的 pH
Fe3+
1.9
Mg2+
9.4
Leabharlann Baidu
氢氧化物完全沉淀时的 pH 3.2 11.6
（1）溶液 A 中含有的阳离子有
。
（2）操作②中涉及的化学方程式为
操作④中生成沉淀 G 的离子方程式为
（3）操作⑤中调节 pH 到 5～6 时，可以用到的试剂(填序号)
（5）可以利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为 MnO2）反应生产硫酸锰
（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为
。
（6）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、
熔融 CaF2-CaO 作电解质，利用下
图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还
原二氧化钛制备金属钛。
①写出阳极所发生反应的电极反应
粗盐
D．工业上，电解熔融 Mg(OH)2 冶炼金属镁
H2SO4
Cl2
苦卤（K＋、Mg2＋、Br－等）
Br2 K+、Mg2＋等 试剂 1 Mg(OH)2
2. 海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如下图所示)：
下列有关说法正确的是 A． 第①步中除去粗盐中的 SO42-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质，加入药品的顺序为 Na2CO3、
硫酸铝和硫酸铝铵两种水溶液， c(Al3+) 较大的是
（填“硫酸铝铵”或“硫酸
铝 ”）溶液。
（5）步骤⑥中，要求温度控制在 90—100℃之间至硫酸铵全部溶解，其原因是
。
（6）步骤⑦的操作方法包括
。
【解析】（1）取少量溶液 C 于试管中，加入 2～3 滴 KSCN 溶液，若溶液变成红色，说明
Fe3+未沉淀完全；若溶液不变色，说明 Fe3+已沉淀完全。 （2）Al3+ ﹢3OH－＝ Al (OH)3↓ （3）由于
NaOH、BaCl2 和盐酸 B．第②步中结晶出的 MgCl2·6H2O 可在空气中受热分解制无水 MgCl2 C．在第③④⑤步中溴元素均被氧化 D．由海水提取的金属镁能与金属铝、氢氧化钠溶液在一定条件下形成原电池，金属
镁作该原电池正极 工业流程综合题
1.一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔 的形式存在；钴以 Co2O3·CoO 的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。
式：
。
②在制备金属钛前后，CaO 的总量不变，其原
因是（请结合化学用语解释）
。 5.工业上以粗食盐（含有少量Ca2+、Mg2+杂质）、氨、石灰石等为原料，可以制备Na2CO3。 其过程如下图所示。
请回答：
（1）在处理粗盐水的过程中，可加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，则所得滤渣的成分
除过量的沉淀剂外还有
。
灼烧，得 b g 固体。则该产品中 Na2CO3 的质量分数是
。
（6）熔融 Na2CO3 可作甲烷——空气燃料电池的电解质，该电池负极的反应式
是
。
6.某酸性工业废水中含有一定量的 Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。实验室用下图模拟工艺流程， 利用常用的酸、碱和废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
可写成
。
（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的 Fe(CrO2)2 生成可溶于水的 Na2CrO4，反应化学方程式 如下：
4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2 = 2Fe2O3+8Na2CO4+8CO2
为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是
。
（4）已知 CrO42-在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
（4）碳酸钠溶液在过程 III 和 IV 中所起作用有所不同，请写出在过程 IV 中起的作用是
__________。
（5）在 Na2CO3 溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______（填序号）。
A c(Na+) = 2c(CO32-)
B c(Na+) > c(CO32-) > c(HCO3-)
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：
废料 Ⅰ
碱溶
含铝溶液
含 Co2+及
Ⅱ 微量 Li+
Ⅲ
钴渣85～90℃ Al3+溶液 ①20%Na2CO3
加浸出剂
调 pH=4.5～5
②加 NaF
锂铝渣
滤液
Ⅳ 沉淀 30%Na2CO3 CoCO3
Ⅴ粗 600℃煅烧 CoO 粉
调 pH=8～8.5
（1）过程 I 中采用 NaOH 溶液溶出废料中的 Al，反应的离子方程式为
2.钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减 少环境污染。
食盐水
电解
烧碱
钛铁矿（FeTiO3） 焦炭
Cl2
H2
氯化
CO
合成
甲醇
请回答下列问题：
Mg，Ar FeCl3 TiCl4 800℃ Ti
（1）Ti 的原子序数为 22，Ti 位于元素周期表中第_______周期，第______族。
温度控制在 90—100℃之间。
（6）冷却，结晶、过滤、洗涤、干燥
三、专题训练 基础工业流程
1．海洋约占地球表面积的 71%，对其进行开发利用的部分流程如下图所示。下列说法
不．正．确．的是 A．可用 BaCl2 溶液除去粗盐中的 SO42B．从苦卤中提取 Br2 的反应的离子方
海水
程式为：2Br- + Cl2 == 2Cl- + Br2 C．试剂 1 可以选用石灰乳
硫酸电离出氢离子与 氢氧化铝电离出氢氧根离子反应生成水，使 Al (OH)3 溶解平衡右移，
至 Al (OH)3 溶解。
（4）Al3+﹢3H2O
Al (OH)3 ﹢3H+ ； NH4+ + H2O
NH3·H2O + H+ 硫酸铝铵
（5）因为硫酸铝铵易溶于热水，有利于生成；随温度升高、脱去结晶水，产生晶变。所以