2019年高考化学易错点(21)化工流程(模拟题训练含答案)

易错点21 化工流程

模拟题训练

1．聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3

和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。

（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相

组成和温度的关系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 稳定存在的区域。a属于__________（填

“吸热反应”或“放热反应”）；570℃时，d 反应的平衡常数K=___________________。

（2）800℃，混合气体中CO2的体积分数为40％时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：

________________________________________________

（3）若“酸浸”时间过长，浸出液 Fe2+含量反而降低，主要原因是___________________。

（4）已知：25℃时，K sp[Fe(OH)2]=1.0×10-17，K sp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8mol·L-1，

为避免“催化氧化”过程中产生副产物 Fe(OH)3，应调节浸出液的pH≤___________。

（5）FeSO4溶液在空气中会缓慢氧化生成难溶的Fe(OH)SO4，该反应的离子方程式___________________. （6）“催化氧化”过程中，用 NaNO2作催化剂（NO 起实质上的催化作用）时，温度与Fe2+转化率的关系如

右图所示（反应时间相同），Fe2+转化率随温度的升高先上升后下降的原因是___________________________________________.

【答案】放热反应 1 Fe2O3+CO=FeO+CO2Fe2+易被空气中的O2氧化成Fe3+ 1.6 4Fe2++O2+4SO42-+2H2O=4Fe(OH)SO4↓ 温度升高，反应速率增大；温度过高，NO 气体逸出，转化率下降

2．FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料，在催化、生物医药、环境科学等领域具有广阔应用前景。某研究小组以赤泥（铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3）为原料，设计下列流程制备FeFe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。

回答下列问题：

（1）“浸出”实验中，盐酸起始浓度对铁、铝浸出率的影响如图所示：

①盐酸的合适浓度为______________。

②盐酸起始浓度为2 mol·L﹣1时，铁的浸出率很低，原因是______________。

（2）已知：25℃时，Al(OH)3(s)AlO2－+ H++ H2O K=4×10－13。若浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L－1，“调节pH”时，pH最小应为______________（设调节pH过程中溶液体积不变）。

（3）FeFe2O3纳米线为壳层结构（核是Fe、壳是Fe2O3），壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。

①“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生，滤液Ⅱ中含B(OH)3，合成铁核的离子方程式为____________________________。

②“合成”后，经过滤、______________、______________获得FeFe2O3纳米线。

（4）FeFe2O3纳米线去除水体中Cr2O72－的机理是，纳米线将Cr2O72－吸附在表面并还原。在“无氧”和“有氧”条件下将纳米线分别置于两份相同的水体中，80 min后回收该纳米线，测得其表面元素的原子个数比如下表：

①在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是____________________________。

②样本2的实验条件是______________（填“有氧”或“无氧”）。

③已知水体中检测不到Cr(Ⅲ)，样本1中FeFe2O3纳米线的表面Cr(Ⅵ)的去除率为____________________________。

【答案】 6 mol·L－1盐酸起始浓度为2mol·L－1时，Fe3+发生了水解 11 9H2O + 4Fe3+ + 3BH4－ = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3+ 9H+洗涤烘干胶体有氧 46.8%

3

．以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：

完成下列填空：

（1）焙烧产生的SO2可以继续制备硫酸，其中的反应之一为：2SO2+O2 2SO3+Q(Q>0)，该反应的平衡常数

表达式为K=___________；欲使K值增大，可采取的措施是______________。若经一段时间后SO3的浓度增加

了4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.4 mol/(L∙s)，则这段时间为_______（选填编号）。a．1s b．5s c．10s d．50s

（2）硫铁矿焙烧后的烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4等。酸溶后溶液中主要存在的阳离子有______________，不能

用硫酸代替盐酸的原因是____________________________。

（3）通入氯气时，主要反应的离子方程式为________________________。从氧化后的溶液中得到氯化铁晶体

的实验步骤为_______________、_______________、过滤洗涤。

（4）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，请从水解平衡移动原理解释原因________________。

【答案】K 降温 b Fe2+、Fe3+、H+(H+不写不扣分) 会引入SO42-离子，影响产品的纯度

2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl-蒸发浓缩冷却结晶 Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+，盐酸过量，使[H+]增大，平衡朝逆向移

动，抑制Fe3+的水解，增大了氯化铁晶体的产量