工艺流程图分析——以“绿矾制取与应用”为例(杨砚宁)
利用钛白副产绿矾和废硫酸制备氧化铁颜料的工艺设计
第22卷第4期2011年8月中原工学院学报JOU R NA L OF ZH ON GY U A N U NI VERSIT Y O F T ECH NO L OG Y V ol.22 N o.4A ug.,2011收稿日期:2011-06-20基金项目:河南省基础与前沿技术研究计划项目(72300460060) 作者简介:郑明凯(1982-),女,河南温县人,硕士.文章编号:1671-6906(2011)04-0022-03利用钛白副产绿矾和废硫酸制备氧化铁颜料的工艺设计郑明凯1,杨国洲2,杨书申1,黄春晓1(1.中原工学院,郑州450007; 2.河南城建学院,河南平顶山467044)摘 要: 研究了以钛白副产绿矾和废硫酸为原料,采用氯酸钠氧化法制备普通氧化铁黄颜料的工艺流程,并通过实验确定了最佳工艺条件.经检测,在该工艺流程和工艺条件下得到的氧化铁黄基本可达一级品的标准.利用钛白副产绿矾和废硫酸制备氧化铁颜料,具有良好的社会效益、经济效益和环境效益.关 键 词: 绿矾;氯酸钠氧化法;氧化铁黄中图分类号: T Q622.1+5 文献标志码: A DO I:10.3969/j.issn.1671-6906.2011.04.005钛白(TiO 2)是当今国内外重要的化工原料之一,它是第一大无机颜料[1].在国内钛白生产几乎都是采用硫酸法.据统计,每生产1t 钛白粉要排出绿矾(FeSO 4#7H 2O)2.5~4t,废硫酸(含硫酸20%左右)8~10t [2-4],还有其他废水、废渣等.这些废弃物处置不当,会带来严重的环境污染.本文研究设计了以利用钛白副产绿矾和废硫酸为原料,采用氯酸钠氧化法制备普通氧化铁黄颜料的工艺流程.1 原料来源与特征本文以河南省某化学股份有限公司副产的绿矾和废硫酸为研究对象.该公司生产钛白过程中每年产生的绿矾达30万t,仅有少量部分卖给一些小饲料厂作为饲料添加剂,其余部分仍然堆积在厂区或附近山区,占用了大量的土地,还要支付不小的环保和管理费用;产生的废硫酸只是中和或稀释排放,并未加以利用.对该公司的副产绿矾和废硫酸进行取样分析.经分析,绿矾的成分如表1所示;废硫酸的外观为深绿色,密度为1.24g/cm 3,pH <1,其主要成分如表2所示.钛白副产绿矾中含有钛、锰、镁、钙、铝等杂质,不除去这些杂质,会影响氧化铁颜料的质量,如绿矾中含0.1%以上的TiO 2,就会影响铁黄的色相;如果锰含量表1 绿矾的成分成分含量/% F eSO 4#7H 2O 92.1 M g SO 4#7H 2O 3.54 M nSO 4#5H 2O 0.93 A l 2(SO 4)3#18H 2O 0.40 CaSO 4#2H 2O 0.18 T iOSO 40.3 水不溶物 2.24 其他0.31表2 废硫酸的主要成分成分含量/% H 2SO 421.4 F eSO 4 6.9 钛化合物4 Ca2+、M g 2+ 1.5 水66.2过高,会显著影响铁黄的色光和吸油量.工业化生产中的常见处理方法有钛离子水解法、硫化物沉淀法、氧化第4期郑明凯等:利用钛白副产绿矾和废硫酸制备氧化铁颜料的工艺设计絮凝法、铁粉还原法等.在本次实验中,将一定质量的绿矾溶于一定体积和温度的水中,振荡溶解,采取水解法去除Ti 4+,吸附共沉淀法除去M n 2+,经过滤后可得精制绿矾.经过上述去除杂质过程后,绿矾的主要杂质含量如表3所示.表3 绿矾净化前后杂质含量对比%杂质离子T i 4+M n 2+净化前0.090.21净化后未检出0.063由以上数据可知,钛白副产绿矾经过净化提纯后,完全符合制备氧化铁颜料的要求.钛白生产过程中产生的20%的废硫酸主要用来调节酸性,废硫酸中所含的硫酸亚铁也可以得到充分利用,还可以节省一部分水资源.2 氯酸钠氧化法制备氧化铁黄工艺氯酸钠氧化法制备氧化铁黄的原理是:在酸性条件下,以氯酸钠为氧化剂,将二价铁氧化成高铁,用氢氧化钠将高铁离子凝胶化,然后在高铁和废铁皮存在的条件下,使氢氧化铁胶体粒子重排转化为氧化铁黄.其中的关键步骤是Fe 2+的氧化、氢氧化铁胶体的制备、氢氧化铁胶体的转化.设计的实验过程和具体步骤如下:(1)Fe 2+的氧化.在三颈瓶中加入一定浓度的FeSO 4#7H 2O 溶液,振荡加入适量的废硫酸和氯酸钠进行氧化,反应温度保持在40e ,氧化至无Fe 2+,大约需40m in.氧化完成后升温至85e ,保温60min,去除过量的NaClO 3.该过程中氧化剂添加量、反应温度、反应时间等都对Fe 2+的转化有很大影响.溶液颜色的变化过程是蓝绿色y 灰绿色y 灰褐色y 红褐色.涉及到的主要反应如下:6FeSO 4+NaClO 3+3H 2SO 4=3Fe 2(SO 4)3+NaCl+3H 2O(1)(2)氢氧化铁胶体的制备.氢氧化铁胶体是制取水和氧化铁的中间产物,是决定颜料粒子大小的关键.控制温度在40e ,取一定量的上述溶液,用等体积去离子水稀释,强烈振荡下,缓慢滴加一定浓度的NaOH 溶液,至pH=6.8~7.2,此时产生棕褐色胶状沉淀.在这一工序中,加碱浓度和速度都比较重要.其反应式为:Fe 2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH )3+3Na 2SO 4(2)(3)氢氧化铁胶体向氧化铁黄的转化.将上述氢氧化铁胶体沉淀加水稀释至500ml,升温至85e ,加入一定体积的硫酸高铁溶液,再加适量铁皮,浆液的pH 值达到一定量时即为转化终点.在该步骤中,硫酸高铁的用量等对颜料晶型、粒度和色相等都有很大影响.其反应式如下:Fe(OH )3=FeOOH +H 2O (3)Fe 2(SO 4)3+3Fe+4H 2O=2FeOOH +3FeSO 4+6[H ](4)在该工艺过程中,过滤的滤液可循环用于溶解净化工段,所以该工艺流程基本上无三废产生,可避免二次污染.其工艺流程如图1所示.图1 制备氧化铁黄工艺流程图经过多次对比实验,确定了各阶段的最佳工艺参数:二价铁氧化阶段,反应温度为40e ,Fe2+浓度为1.0mo l/L,氯酸钠实际用量与理论用量的质量比为1.05,振荡速度为150r/min,反应时间为40min 时;氢氧化铁胶体制备阶段,反应温度为40e ,氢氧化钠浓度为1.0mo l/L 、氢氧化钠添加速度为10m L/min 、振荡速度为150r/m in;氢氧化铁胶体向氧化铁黄转化阶段,加入适量铁皮,铁胶与高铁加入量比为3B 5,转化温度为85e ,转化终点pH 值为3.6.3 实验产品的表征分析3.1 氧化铁黄产品的成分图2和图3所示分别为用浓硫酸和废硫酸制备氧化铁黄的XRD 图.在最佳工艺条件下,制备得到的氧化铁黄,在外观上与标样(取自河南克岭颜料厂,一级品)很接近,由分析结果可知其物相组成为FeOOH.3.2扫描电镜检测的氧化铁黄产品形貌在最佳制备条件下,用废硫酸制备得到的样品的扫描电镜图如图4所示.从图4可以看出,所制产品晶#23#型为针型,颗粒粒径均匀.图4 自制氧化铁黄的扫描电镜图(2000@)3.3 主要性状参数样品的主要性能检测结果如表4所示.从表4可以看出,105e 下的挥发物比一级品稍大,这可能是由于样品存放时间较长,样品潮湿引起的.因此所制氧化铁黄基本可达一级品的标准.表4样品的主要性能检测结果项目一级品自制废硫酸样品Fe 2O 3含量/%8686.2水萃pH 值/mL 2020吸油量/(g #100g -1)25~3527筛余物(45L m 筛孔)/%0.40.4105e 挥发物/% 1.0 1.1颜色(与标样相对比)近似~微近似物相组成-FeO OH 晶粒外形-针型注:颜色差异的评级分为近似、微、稍、较四级.近似即为没有可见的差别;微包括很轻微(即刚可见的差别)和轻微(有清晰可见的差别).4 结 语本文以河南省某化学股份有限公司副产的绿矾和废硫酸为原料,研究设计了氧化铁黄生产的工艺流程,包括绿矾的净化、Fe 2+的氧化、胶体氢氧化铁的制备、铁胶向铁黄的转化等4个阶段,并通过实验确定了最佳的工艺条件.经检测,在该工艺流程和工艺条件下得到的氧化铁黄基本可达一级品的标准.利用钛白副产绿矾和废硫酸制备氧化铁黄颜料,减缓了工业固废对环境的影响,并节约了资源,增加了产品的附加值,具有良好的社会效益、经济效益和环境效益.参考文献:[1] 毕胜.国内外颜料工业概况及发展趋势[J].涂料工业,2003,33(7):44-47.[2] 唐振宁.我国中小型硫酸法钛白粉工厂发展方向[J].中国涂料,1995(6):31-32,30.[3] 朱承章,单正菊.钛白粉生产中硫酸的流失去向及衡算[J].化工环保,1993,13(5):262-265.[4] 商志民.浅谈我省钛白粉行业的现状与技术改造[J].河南化工,1989(2):18-21.(下转第28页)Research on Grinding Wheel Piece Stress Distribution underRevolving ConditionYA N Peng-peng,YA NG Xiao-zhen,ZHANG Xue-song(Zho ng yuan U niv er sity o f Technolog y,Zhengzho u450007,China)Abstract:T his paper has o btained the stress distr ibution formula thro ug h theo retical analysis,and ana-lyzed the stress distr ibution using finite elem ent simulation softw are w hen the w heel piece w as under the idle operation conditio n.A fter co mparison,the pr oof result is co nsistent,nam ely:the g rinding wheel piece tangen-tial str ess is alw ays greater than the radial stress,the equivalent str ess is essentially equal to the tangential stress,the m ax imum value o f stress is in inside diam eter position,and the tendency o f destruction becom es more obv ious w ith the im pr ovement of the speed.T hus it has built the good foundatio n for the failure mecha-nism.s research o f the g rinding w heel piece.Key words:g rinding w heel piece;stress analysis;finite element metho d(上接第24页)The Technical Design of Preparing Ferric Oxide Pigments with By-product Copperas of Titanium White and Waste AcidZHENG M ing-kai1,Y ANG Guo-zhou2,YANG Shu-shen1,HU ANG Chun-xiao1(1.Zho ng yuan U niv ersity o f Technolog y,Zheng zhou45007;2.H enan U niversity of U rban Co nstr uctio n,Ping dingshan467044,China)Abstract:This paper adopt sodium chlorate method to make ordinary yellow ferric oxide pigments,which take by-product copperas of titanium white and waste sulfuric acid as raw materials.By the simulating experiment,the best prepar-ing condition is gotten.The capability of the product which made under the condition can reach the stair standard.To make ordinary yellow ferric oxide pigments has good social,economical and environmental effect,w hich takes by-product copper-as of titanium white and w aste sulfuric acid as raw materials.Key words:copper as;sodium chlorate metho d;y ellow fer ric oxide。
专题二选择题专攻5.无机化工微流程分析-2025届高考化学二轮复习课件
5.(2022·湖南，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法错误的是 A.不宜用陶瓷作吸收塔
内衬材料 B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
√C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
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烟气(含HF)通入吸收塔， 加入过量的碳酸钠，发 生反应：Na2CO3＋HF ===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入NaAlO2，发生反应：6NaF＋ NaAlO2 ＋ 4NaHCO3===Na3AlF6↓ ＋ 4Na2CO3 ＋ 2H2O ， 过 滤 得 到 Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与 HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确； 采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收 效率，故B正确；
典例剖析 (2023·河北邢台检测)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、 SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl，工艺流程 如图所示。焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，金属活动性：Fe＞(H)＞ Bi＞Cu。下列说法错误的是 A.通过“联合焙烧”Bi2S3和FeS2
净化Ⅱ得到的溶质主要 为ZnSO4，电解硫酸锌 溶液，阴极电极反应式 为Zn2＋＋2e－===Zn，阳 极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氧气具有强氧化性，能 将Fe2＋氧化成Fe3＋，因此氧气可以替换过氧化氢，故D正确。
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3.[2023·湖北省七市(州)高三联考]铼(Re)被称为“类锰元素”，与锰的价层 电子排布相同，可以与氧气反应。一种对废氧化铝载体铂铼催化剂中金属 元素综合回收利用的工艺如图： 下列说法正确的是 A.“第1次浸出”中可以用氢氧化钠溶
高考化学-工艺流程图-题型分类
化学工艺流程1．Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿〔主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质〕来制备，工艺流程如下：答复以下问题：〔1〕“酸浸〞实验中，铁的浸出率结果如以下图所示。
由图可知，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为___________________。
〔2〕“酸浸〞后，钛主要以TiOCl42－形式存在，写出相应反响的离子方程式__________________。
〔3〕TiO2·x H2O沉淀与双氧水、氨水反响40 min所得实验结果如下表所示：温度/℃30 35 40 45 50TiO2·xH2O转化率% 92 95 97 93 88分析40℃时TiO2·x H2O转化率最高的原因__________________。
〔4〕Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。
〔5〕假设“滤液②〞中c(Mg2+)=0.02 mol/L，参加双氧水和磷酸〔设溶液体积增加1倍〕，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5 mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？___________〔列式计算〕。
FePO4、Mg3(PO4)2的K sp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。
〔6〕写出“高温煅烧②〞中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。
【答案】〔1〕100℃、2h，90℃，5h〔2〕FeTiO3+ 4H++4Cl− = Fe2++ TiOCl42− + 2H2O〔3〕低于40℃，TiO2·x H2O转化反响速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·x H2O 转化反响速率下降〔4〕4〔5〕Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43－)=2251.3101.010--⨯⨯mol·L−1=1.3×10-17mol·L−1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40＜K sp [Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。
湿法炼锌赤铁矿渣制备绿矾工艺简介
湿法炼锌赤铁矿渣制备绿矾工艺简介赤铁矿渣中含有许多有价重金属和有毒金属，如不进行后续处理既浪费资源，又污染环境，因此，回收赤铁矿渣，经酸浸、还原、净化、结晶制成附加值较高的绿矾具有重要意义。
绿矾是一种重要的化工原料，在工业、农业上用途极为广泛，而且目前又有许多新型用途。
例如，用作催化剂、吸附剂等。
用赤铁矿渣制取绿矾不仅解决了赤铁矿渣的堆放、污染问题，而且成功的利用废渣制得用途广泛的绿矾，既节约了成本，又达到废物再利用的目的。
一研究背景在处理高铁锌精矿的湿法炼锌过程中，当浸出工艺流程采用热酸浸出流程时，浸出液中铁的含量可高达30g/L以上，必须进行沉铁作业。
目前，沉铁方法主要有黄钾铁矾法、针铁矿法以及赤铁矿法，其中以黄钾铁矾法居多，有二十多家，其它只在少数工厂采用。
虽然黄钾铁矾法与其它两种方法相比，具有诸多优点，但是稀贵金属的回收率低，生产成本高而且渣含铁低，30%左右，不便利用，渣量大且渣的堆存性能不好，不利于环境保护。
而相比较黄钾铁矾法，后两种方法对稀贵金属的回收较黄钾铁矾好，所产出的渣有更好的潜能被综合回收而加以利用，从而减少环境污染。
目前，关于沉铁渣的综合利用方面的研究比较少，主要是通过萃取的方法回收其中的有价金属，如镓和锢，而对渣中含量最大的铁的综合回收很少考虑，这主要是由于回收成本高，而产品附加值小，如果研究出一种工艺，采用湿法炼锌赤铁矿渣生产出一种高附加值产品的话，对炼锌废渣的回收利用将具有十分诱人的前景和重要意义。
采用湿法炼锌赤铁矿渣为原料生产有重要工业用途的绿矾将是不错的选择，如果研究成功，将产生巨大的社会效益和经济效益。
二赤铁矿法简介赤铁矿渣是用赤铁矿法处理炼锌废渣得到的产物，赤铁矿法是1968-1970年由日本同和矿业公司发明，1972年投入生产。
该法基于在高温（200℃）、高压（18-20kg/cm2）条件下，使硫酸锌溶液中的Fe3+以赤铁矿（γ-Fe2O3）形成沉淀。
实质是在高压下用电解液来浸出锌浸出渣，同时加入SO2作为高价铁还原剂以促进铁的溶解，此浸出液再进行高压水除铁，生成Fe2O3而分离。
工艺流程图分析——以“绿矾的制取与应用”为例(杨砚宁)
你有哪些办法制得FeSO4？
+2
FeSO4
4
绿矾的制法(一)
从含FeSO4、CuSO4的废液中回收Cu和FeSO4晶体的实验方案如下图所示： Fe、Cu
Fe FeSO4
FeSO4
（1）步骤①中，金属X是_F__e_，该反应的化学方程式为__F_e_+_C__u_S_O__4_=_F_e_S_O__4_+_C__u____。 （2）步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是___除__去__金___属__混__合__物__中__的___铁__粉_______。 （3）滤液1和滤液2合并是为了___提__高__F_e_S_O__4_晶__体__产__率___。
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绿矾的用途
（2016 无锡 中考19 改编）绿矾（FeSO4•7H2O）是硫酸法生产太白粉的主要 副产物，可用于制备Fe2O3、复印用Fe3O4粉、还原铁粉等，开发利用绿矾工 艺是一项十分有意义的工作，某研究性小组展开了系列研究。 Ⅰ．制备还原铁粉，流程如下：
（1）操作1的名称是__过__滤__ （2）NH4HCO3和FeSO4溶液反应的化学方程式 为：____F_e_S_O__4 _+_2_N__H_4_H__C_O__3 _=_F__e_C_O__3↓__+_C__O_2_↑__+_H__2O__+__(_N_H__4)_2_S_O_4_________。
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绿矾的制法(二)
某工厂产生的烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)可用于制备七水合硫酸 亚铁晶体(FeSO4•7H2O)，其工艺流程如下：
过量稀硫酸
试剂 X
FeO
Fe2O3 烧渣
SiO2
FeSO4
20-21版：微专题十 浅析化工生产工艺流程——以金属矿物、海水资源开发利用为背景（步步高）
微专题十浅析化工生产工艺流程——以金属矿物、海水资源开发利用为背景1．工艺流程题的结构规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。
2．对原料预处理的常用方法(1)研磨——减小固体颗粒的体积，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。
(2)水浸——与水接触反应或溶解。
(3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。
(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。
(5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。
3．解答化工流程题的方法——目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。
要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：1．(2018·全国卷Ⅰ，7)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。
采用湿法冶金工艺收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是()A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠答案 D解析A对，处理废旧磷酸亚铁锂电池，回收金属Al、Fe、Li等，可实现资源的再利用，并有利于保护环境；B对，由流程图示可知，正极片碱溶得到NaAlO2溶液和含磷酸亚铁锂滤渣，利用NaAlO2溶液可获得Al，利用含磷酸亚铁锂滤渣可获得Fe、Li；C对，含磷酸亚铁锂滤渣加入H2SO4/HNO3，Fe2＋被氧化成Fe3＋，加入碱液后Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀；D错，滤液加入碳酸钠生成Li2CO3沉淀，而Li2SO4易溶于水，故不能用Na2SO4代替Na2CO3。
2．(2019·石嘴山市大武口区校级月考)以下为铝土矿(主要含Fe3O4、Al2O3、SiO2)提取铝的流程，以下说法正确的是()A．残渣A主要是H2SiO3B．滤液A中只存在Fe3＋和Al3＋C．过程Ⅲ可以用HCl替代二氧化碳D．滤液C主要是碳酸氢钠和硫酸钠溶液答案 D解析铝土矿主要含Fe3O4、Al2O3、SiO2，加入过量的稀硫酸溶解、过滤得到的滤渣A为二氧化硅，滤液A为硫酸铝和硫酸亚铁、硫酸铁，滤液中加入过量氢氧化钠溶液和过量硫酸反应，沉淀亚铁离子、铁离子，残渣B主要是氢氧化铁和氢氧化亚铁，滤液B主要是偏铝酸钠溶液，通入过量的二氧化碳气体过滤得到的滤液C为碳酸氢钠和硫酸钠，固体C为氢氧化铝，灼烧得到的D为氧化铝，电解熔融氧化铝生成铝。
工艺流程图及电化学剖析
工艺流程图及电化学1、（23年山东理综，19）铁及铁旳化合物应用广泛，如ＦｅＣｌ3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出ＦｅＣｌ3溶液腐蚀印刷电路铜板旳离子方程式。
（2）若将（1）中旳反应设计成原电池，请画出原电池旳装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应，负极反应。
（3）腐蚀铜板后旳混合溶液中，若Ｃｕ2＋、Ｆｅ3＋和Ｆｅ2＋旳浓度均为0.10 mol·Ｌ－1，请参照下表给出旳数据和药物，简述除去ＣｕＣｌ2溶液中Ｆｅ3＋和Ｆｅ2＋旳试验环节：。
（4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。
请从上表提供旳药物中选择两种（水可任选），设计最佳．．试验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应旳化学方程式、劣质不锈钢腐蚀旳试验现象：。
2、（23年山东理综，28）黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物旳重要原料之一，还可制备硫及铁旳化合物。
(1)冶炼铜旳反应为8 CuFeS2+若CuFeS2中Fe旳化合价为+2，反应中被还原旳元素是__________(填元素符号)。
(2)上述冶炼过程产生大量SO2。
下列处理方案中合理旳是________(填代号)a 高空排放b用于制备硫酸c用纯碱溶液吸取制Na2S03，d用浓硫酸吸取(3)过二硫酸钾(K2S208)具有强氧化性．可将I-氧化为I2：S2032-十2I-=2SO42-+I2：通过变化反应途径，Fe3+、Fe2+均可催化上述反应。
试用离子方程式体现Fe3+对上述反应催化旳过程._______________________________(不必配平)(3)运用黄铜矿冶炼铜产生旳炉渣（含）可制备。
措施为①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。
②滤液先氧化，在加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得据以上信息回答问题：a. 除去Al3+旳离子方程式是__________________。
’b.选用提供旳试剂，设计试验验证炉渣中具有FeO。
大连中考化学压轴题之流程图(中考题型整理,突破提升)
一、中考初中化学流程图1．工业上采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）来制取绿矾（FeSO4·7H2O），实现变废为宝，减少环境污染。
简易流程如下：(1)反应①和反应③都要进行的操作是_______________；(2)写出反应②中发生反应的化学方程式为_______________；(3)用NaOH溶液控制pH的目的是___________________________________。
【答案】过滤Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4使Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀【解析】(1)反应①和反应③后都是生成难溶性物质和可溶性物质，所以要进行过滤操作，以便将两者分离开来；(2)由于前面加入的硫酸是过量的，且和矿石反应生成了硫酸铝和硫酸铁，铁能够和剩余的硫酸以及生成的硫酸铁反应都生成硫酸亚铁。
所以反应②中发生反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑和Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4；(3)由于溶液中既有亚铁离子也有铝离子，这两者遇到氢氧根离子都会反应生成沉淀，所以要通过加入氢氧化钠溶液控制溶液的pH来实现只让铝离子沉淀，而不让亚铁离子沉淀。
2．高纯氧化铁可作为现代电子工业的材料，以下是硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2）为原料制备高纯氧化铁（Fe2O3）的生产流程示意图：[(NH4)2CO3溶液呈碱性，40℃以上时(NH4)2CO3分解]。
（1）实验室中，操作Ⅰ、操作Ⅱ用到的玻璃仪器玻璃棒、_______、烧杯等。
（2）写出通入CO后所发生反应的化学方程式_______（任意写一个）。
（3）在该生产流程中当加入(NH 4)2CO 3后，应该控制的条件是 ______ 。
（4）滤液Ⅱ中可回收的物质在农业上可做 _____（5）写出在空气中煅烧FeCO 3的化学方程式_____。
中考化学流程图(大题培优)含答案
一、中考初中化学流程图1．工业上采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）来制取绿矾（FeSO4·7H2O），实现变废为宝，减少环境污染。
简易流程如下：(1)反应①和反应③都要进行的操作是_______________；(2)写出反应②中发生反应的化学方程式为_______________；(3)用NaOH溶液控制pH的目的是___________________________________。
【答案】过滤Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4使Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀【解析】(1)反应①和反应③后都是生成难溶性物质和可溶性物质，所以要进行过滤操作，以便将两者分离开来；(2)由于前面加入的硫酸是过量的，且和矿石反应生成了硫酸铝和硫酸铁，铁能够和剩余的硫酸以及生成的硫酸铁反应都生成硫酸亚铁。
所以反应②中发生反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑和Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4；(3)由于溶液中既有亚铁离子也有铝离子，这两者遇到氢氧根离子都会反应生成沉淀，所以要通过加入氢氧化钠溶液控制溶液的pH来实现只让铝离子沉淀，而不让亚铁离子沉淀。
2．硝酸钙可用于无土栽培等。
一种利用石灰石制备硝酸钙晶体的流程如下：已知：硝酸会挥发、受热会分解。
（1）气体X为_______（填化学式）。
（2）“制浆”所得的混合物属于_______（填字母）。
a 溶液b 悬浊液c 乳浊液（3）写出“中和”步骤主要反应的化学方程式：________。
（4）工业生产根据以下两项指标判断“中和”反应完全发生：容器内混合物基本变澄清和_____。
（5）“制浆”时须控制好加入水的量。
加入水量太少会导致制浆困难；加入水量太多会导致_。
（6）若省去“制浆”步骤也可制得硝酸钙。
但硝酸利用率会降低、同时会产生污染气体NO x 。
产生NO x 的原因是______。
用绿矾从氧化锌中氧压浸出锌并同步分离铁
第41卷第3期(总第183期)2022年6月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g y ofC h i n a V o l .41N o .3(S u m.183)J u n e 2022用绿矾从氧化锌中氧压浸出锌并同步分离铁张 爽1,李 杨1,冯 好1,冯伟光2,张 华1,倪红卫1(1.武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉 430081;2.青岛睿海兴业管理咨询服务有限公司,山东青岛 266041)摘要:研究了以绿矾(F e S O 4㊃7H 2O )为浸出剂,采用氧压浸出法从氧化锌矿物中选择性浸出锌,考察了绿矾用量㊁温度㊁氧压和反应时间对锌浸出率和溶液中铁沉淀率的影响㊂结果表明:绿矾用量增加㊁温度升高㊁氧压加大和浸出时间延长均有利于锌浸出率提高;在n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )=1.1/1㊁温度150ħ㊁氧压1.5M P a ㊁反应时间3h 条件下进行浸出,锌浸出率达98.75%,铁沉淀率为99.79%;相同条件下浸出异极矿,锌浸出率达96%,铁和硅沉淀率分别为99.28%和79.10%㊂用此工艺处理氧化锌矿物,可实现锌的高效浸出和脉石元素的同步分离,有效减少后续除杂工序,也避免废酸对环境的污染㊂关键词:氧化锌;绿矾;氧压浸出;锌;铁;分离中图分类号:T F 803.21;T F 813 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2022)03-0185-06D O I :10.13355/j .c n k i .s f y j.2022.03.002收稿日期:2022-01-17基金项目:国家重点研发计划项目(2018Y F C 1900602-1);钢铁冶金与资源利用教育部重点实验室开放基金资助项目(F M R U l a b -20-2)㊂第一作者简介:张爽(1997 ),男,硕士研究生,主要研究方向为冶金固废绿色综合利用㊂通信作者简介:李杨(1986 )男,博士,副教授,主要研究方向为冶金固废绿色综合利用㊂E -m a i l :l i y a n g 2468@w u s t .e d u .c n ㊂引用格式:张爽,李杨,冯好,等.用绿矾从氧化锌中氧压浸出锌并同步分离铁[J ].湿法冶金,2022,41(3):185-190.随高品位闪锌矿资源的减少,异极矿及其他低品位氧化锌矿物的开发利用成为了研究热点㊂氧化锌矿物的传统处理方法主要是用硫酸浸出,得到含有Z n 2+㊁F e 3+等离子的浸出液,然后再通过黄钾铁矾法去除F e3+,最后通过电积得到单质锌㊂该工艺具有锌浸出率较高的优点,但浸出选择性较差,后期除杂较为困难[1-2]㊂而采用碱性浸出或配位浸出法虽可选择性浸出锌[3-4],但矿石中的硅也进入溶液,也会造成后期除杂困难[5-8],且氨性配位浸出液易产生二次污染㊂F e 3+经过水解㊁干燥后可形成不溶于水的F e 2O 3沉淀[9-11],减少溶液中的铁离子;F e S O 4来源广泛,成本低廉:所以,用F e S O 4作浸出剂,可在浸出锌的同时实现锌㊁铁同步分离,且铁盐水解产生的H +全部与矿石中的酸性氧化物反应,不会产生大量酸性废水,能有效降低浸出成本[12-14]㊂试验研究了以绿矾(F e S O 4㊃7H 2O )为浸出剂,采用加压氧化法从氧化锌矿物中浸出锌,并探讨了氧压浸出过程中锌㊁铁的分布走向,以期为其他氧化锌矿物的无酸氧压浸出提供参考㊂1 试验部分1.1 试验原料与设备异极矿:取自云南兰坪,为精选后的异极矿精矿,主要化学成分和物相结构分别见表1和图1㊂表1 异极矿精矿的主要化学成分%Z n OS i O 2M gO A l 2O 3F e 2O 3C a OK 2O其他47.6528.826.426.25.392.041.272.21图1 异极矿精矿的X R D 图谱湿法冶金2022年6月由图1看出:异极矿的主要成分为Z n4S i2O7(O H)2㊂精矿中的脉石矿物主要为石英(S i O2)和堇青石(M g2A l4S i5O18)㊂绿矾㊁氧化锌:化学纯,上海国药试剂集团有限公司㊂试验仪器:快开250m L高压反应釜,广州霍桐仪器有限公司㊂1.2试验原理与方法浸出过程中发生的化学反应见式(1)~ (4)[14-15]㊂首先,氧气溶解(式(1)),水合硫酸亚铁溶解并电离出F e2+(式(2));在一定温度及搅拌条件下,F e2+发生氧化㊁水解(式(3));同时,随F e2+氧化水解产生大量H+,并与Z n O发生反应(式(4))㊂由式(4)可知,浸出渣的主要组分为F e2O3,浸出液主要成分为Z n S O4,过滤后,即可实现锌㊁铁有效分离㊂O2(g) O2(a q);(1) F e S O4㊃7H2O F e2++S O2-4+7H2O,Δr GΘm=26.425k J/m o l;(2) 4F e2++O2(a q)+4H+ 4F e3++2H2O,Δr GΘm=0.25944T-401.301k J/m o l;(3) 4F e2++O2+4Z n O 2F e2O3+4Z n2+,Δr GΘm=0.23211T-382.11944k J/m o l㊂(4)根据浸出总反应(4)的热力学计算可知,在25~200ħ条件下,式(4)的Δr GΘm在-389.026~ -351.344k J/m o l之间,表明此反应在热力学上是可行的㊂由图2所示的F e-S-H2O系电位-p H图可知:在强酸性条件下,F e主要以F e S O4㊃H2O形式沉淀出来;而在中性氧化条件下,溶液中的F e 更易以F e2O3形式稳定存在㊂值得注意的是, F e S O4在反应过程中涉及F e2+氧化㊁F e3+水解和F e S O4溶解㊁结晶等系列非均相反应过程[16-18]㊂根据文献[17],[H+]对F e3+水解产物的类型影响显著:低酸度下,水解产物是F e2O3(式(4));中高酸度下,水解产物是碱式硫酸铁(式(5)),并且升温或适当延长反应时间有利于亚稳态碱式硫酸铁向赤铁矿转化㊂对比式(4)和式(5),不同的水解产物影响产生H+的量,进而影响浸出液酸度,因此,控制合适的反应温度和时间对锌的浸出十分重要㊂F e2(S O4)3+2H2O 2F e(O H)S O4(s)+H2S O4㊂(5)图2150ħ条件下F e-S-H2O系电位-p H关系鉴于氧化锌矿物中Z n O的反应活性较好,所以试验先以分析纯Z n O和F e S O4㊃7H2O为原料,采用加压氧化法从纯Z n O中浸出锌,确定适宜浸出条件,然后根据优化的浸出条件对异极矿进行氧压浸出,验证绿矾直接氧压浸出锌同步分离铁的可行性㊂试验方法:取一定质量F e S O4㊃7H2O与4g Z n O(或异极矿)混合均匀后放入反应釜内胆中,加入100m L去离子水,密闭反应釜并开启搅拌,控制搅拌速度300r/m i n;然后,加热反应釜,待温度升至设定温度后通入氧气并开始计时,保温至预设时间后停止加热并停止通氧;温度降至室温时,打开反应釜,取出矿浆并过滤;最后,对滤渣进行干燥,对滤液定容,分别分析其成分含量㊂1.3分析方法采用X射线衍射仪(X R D,B R U K E R D8 A D V A N C E D)分析滤渣的主要物相结构,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(I C P-O E S,E X P E C-6500)测定滤液中F e3+和硅的质量浓度,采用E D T A快速滴定法[15]测定滤液中Z n2+质量浓度㊂Z n浸出率计算公式为r B=ρB V m w Bˑ100%;F e㊁S i沉淀率计算公式为y B=1-ρB V m w Bˑ100%㊂式中:r B 元素B浸出率,%;y B 元素B沉淀㊃681㊃第41卷第3期张爽,等:用绿矾从氧化锌中氧压浸出锌并同步分离铁率,%;B Z n ,F e 或S i 元素;m 加入试剂质量,g;w B 物料中元素B 质量分数,%;V 浸出液体积,m L ;ρB 浸出液中元素B 质量浓度,g /m L ㊂2 试验结果与讨论2.1 n (F e S O 4㊃7H 2O)/n (Z n O )对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响温度150ħ,氧分压1.0M P a,反应时间2h ,n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )对Z n 浸出率㊁F e 沉淀率的影响试验结果如图3所示,浸出渣的X R D 图谱如图4所示㊂图3 n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )对Z n 浸出率㊁F e沉淀率的影响图4 不同n (F e S O 4㊃7H 2O)/n (Z n O )条件下所得浸出渣的X R D 图谱由图3看出:随n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )增大,Z n 浸出率逐渐提高;n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )=1.2/1时,Z n 浸出率达98.24%㊂F e S O 4㊃7H 2O 用量增加可促进水解反应正向进行,使溶液中产生更多的H +,进而促进Z n O 溶解反应进行㊂根据反应式(2),Z n O 完全溶解所对应的n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )=1/1㊂试验中,此条件下,Z n 浸出率为90%㊂F e S O 4㊃7H 2O 氧化水解产生的H +不足以完全溶解Z n O ,会导致Z n 浸出率有所下降㊂由图4看出:渣中的主要物相为F e 2O 3,且随n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )增大,F e 2O 3衍射峰增强,说明F e 2+浓度增大有利于水解反应进行,有利于产生更多F e 2O 3㊂值得注意的是,n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )<1/1时,谱图中2θ=30ʎ附近存在少量Z n F e 2O 4衍射峰,这是未完全反应的Z n O 和生成的F e 2O 3在高温高压条件下反应生成的Z n F e 2O 4;而当n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )>1/1时,Z n O 浸出率达92.58%,近于完全溶解,不再有多余的Z n O 与F e 2O 3反应生成Z n F e 2O 4,因此,Z n F e O 4的衍射峰随之消失㊂此外,滤液中F e 沉淀率变化不大,始终维持在较高水平(99.68%~99.82%),说明F e S O 4㊃7H 2O 中的F e 2+可以完全水解形成F e 2O 3进入浸出渣中,从而实现Z n ㊁F e 同步分离㊂2.2 温度对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )=1.1/1,氧分压1.0M P a ,反应时间2h ,温度对Z n 浸出率和F e沉淀率的影响试验结果如图5所示,浸出渣的X R D 图谱如图6所示㊂图5 温度对Z n 浸出率和F e沉淀率的影响图6 不同温度条件下所得浸出渣的X R D 图谱由图5看出:温度在120~150ħ范围内,随温度升高,Z n 浸出率逐渐提高㊂温度升高有利于水解反应(4)进行,产生更多H +,促使Z n 浸出反应正向进行;但温度超过150ħ后,Z n 浸出率出㊃781㊃湿法冶金 2022年6月现浮动,先降低至83.32%,然后上升至96.69%㊂一方面,随温度升高,F e S O 4㊃7H 2O 发生结晶[16,19-20],一定程度上抑制了F e2+氧化水解,使溶液中H +浓度发生波动;另一方面,在165ħ附近,F e 2+水解过程会发生副反应(式(5))生成碱式硫酸铁[21],导致F e 3+和F e2+浓度下降,使得溶液中H +浓度发生波动,从而导致Z n 浸出率下降㊂F e 在浸出液中的沉淀率随温度升高一直呈上升趋势,说明温度升高有利于溶液中更多的F e 离子转化为F e 2O 3而进入浸出渣中㊂由图6看出:温度高于120ħ后,浸出渣中的主要物相为F e 2O 3,未出现Z n O 衍射峰;但在2θ=30ʎ处有微弱的Z n F e 2O 4衍射峰,说明少量未反应的Z n O 与水解生成的F e 2O 3反应生成了Z n F e 2O 4;但随温度升高,Z n F e 2O 4衍射峰强度逐渐降低,直至温度升到180ħ时完全消失,说明此温度下Z n O 完全溶解;同时,F e 2O 3衍射峰强度随温度升高逐渐增强,说明升温有利于F e 离子水解形成F e 2O 3,这也与溶液中F e 在浸出液中的沉淀率变化规律相吻合㊂2.3 氧分压对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响n (F e S O 4㊃7H 2O)/n (Z n O )=1/1,温度150ħ(饱和蒸气压ʈ0.5M P a ),反应时间2h ,氧分压对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响试验结果如图7所示,浸出渣的X R D 图谱如图8所示㊂图7 氧分压对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响由图7看出:随氧分压升高,Z n 浸出率大幅升高;氧分压升至0.8M P a 时,Z n 浸出率达最大98.24%㊂反应釜内氧分压升高,有利于F e2+氧化水解反应进行,使溶液中H +浓度增大,进而有利于Z n O 浸出;但氧分压升至1.5M P a 后,会加速F e S O 4㊃7H 2O 结晶[22],导致溶液中F e 2+浓度降低,H +浓度亦随之下降,最终Z n O 浸出率降低㊂氧分压的变化对浸出液中F e 沉淀率影响不大㊂图8 不同氧分压条件下所得浸出渣的X R D 图谱由图8看出:浸出渣的主要物相为F e 2O 3,未出现Z n O 衍射峰;氧分压为0.3M P a 和1.5M P a 时,Z n O 浸出率相对较低,未浸出的少量Z n O 与F e 2O 3反应生成少量Z n F e 2O 4,因而该条件下存在微弱的Z n F e 2O 4衍射峰㊂2.4 反应时间对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )=1/1,温度150ħ,氧分压1.0M P a ,反应时间对Z n 浸出率和F e 沉淀率的影响试验结果如图9所示,浸出渣的X R D图谱如图10所示㊂图9 反应时间对Z n 浸出率和F e沉淀率的影响图10 不同反应时间条件下所得浸出渣的X R D 图谱由图9看出:随反应时间延长,锌浸出率逐渐升高;反应3h ,Z n 浸出率达最大,为98.75%,之后略有下降㊂F e 沉淀率随反应进行略有下降,反㊃881㊃第41卷第3期张爽,等:用绿矾从氧化锌中氧压浸出锌并同步分离铁应3h 时保持在0.2%左右㊂随反应进行,亚稳态铁盐(如碱式硫酸铁㊁铁矾等)会转化为更加稳定的F e 2O 3,从而使F e 沉淀率降低[18]㊂由图10看出:浸出渣的成分几乎全部为F e 2O 3;反应3h ,Z n O 几乎完全溶解,浸出渣中未有Z n F e 2O 4出现㊂2.5 异极矿中硅锌氧化物的浸出基于上述试验结果,以绿矾(F e S O 4㊃7H 2O )为浸出剂,从异极矿精矿中浸出锌同步沉淀铁,验证无酸氧压浸出工艺处理异极矿精矿的可行性㊂控制绿矾与异极矿精矿质量比(F e S O 4㊃7H 2O 质量7g ,异极矿精矿质量2.13g ),F e 与Z n 的物质的量比为1.1/1,温度150ħ,氧分压1.0M P a,反应时间3h ,异极矿精矿和浸出渣的主要化学成分见表2,X R D 图谱如图11所示㊂表2 异极矿精矿和浸出渣的主要化学成分%项目Z n O S i O 2M gO A l 2O 3F e 2O 3C a O K 2O 其他异极矿精矿47.6528.826.426.205.392.041.272.21浸出渣3.0117.201.4072.081.360.434.52图11 异极矿和浸出渣的X R D 图谱由图11看出:浸出渣中Z n 4S i 2O 7(O H )2和堇青石(M g 2A l 4S i 5O 18)衍射峰全部消失,仅剩下S i O 2和F e 2O 3衍射峰,说明异极矿完全溶解,脉石矿物堇青石也分解进入滤液;同时,有明显的F e 2O 3衍射峰出现,且S i O 2衍射峰强度显著增强,说明绿矾中的F e 和异极矿中的S i 也几乎完全转化为F e 2O 3和S i O 2进入浸出渣中㊂浸出液中,Z n ㊁F e ㊁S i 质量浓度分别为31.27㊁0.12㊁0.31g /L ,锌浸出率达96%,而F e ㊁S i 沉淀率也达99.28%和89.10%㊂浸出渣中,F e 2O 3㊁S i O 2质量分数分别为72.08%㊁17.20%,有少量A l ㊁C a 氧化物杂质,未发现含锌氧化物,这与浸出渣的X R D 分析结果一致㊂ 异极矿精矿和浸出渣的S E M 分析结果如图12所示㊂可以看出:异极矿精矿的微观形貌主要为不规则粒状结构,主要元素为Z n ㊁F e ㊁S i ㊁O 等;浸出渣主要为球状团聚体,可能是水解产生的F e 2O 3颗粒[23];浸出渣的主要成分为F e ㊁O ㊁S i 等,几乎看不到Z n 的能谱峰,说明锌全部进入浸出液中,得到有效浸出,并与硅㊁铁同步分离㊂图12 异极矿精矿和浸出渣的S E M (a ㊁c)和E D S (b ㊁d)分析结果3 结论用绿矾(F e S O 4㊃7H 2O )作浸出剂,采用氧压浸出工艺,在无强酸条件下可以实现Z n 的高效浸出并沉淀分离F e ,Z n 浸出率达98.75%,F e 沉淀率在98%以上㊂用此工艺处理异极矿精矿,Z n 浸出率也高达96%,F e ㊁S i 沉淀率在92%以上及90%左右,锌可与铁㊁硅同步分离㊂参考文献:[1] 魏志聪,刘洋,张文彬.我国氧化锌矿直接浸出提锌技术研究现状及进展[J ].矿业研究与开发,2011,31(1):40-42.[2] 凡杰,谢刚,田林,等.闪锌矿加压酸浸工艺及动力学试验研究[J ].湿法冶金,2020,39(6):483-489.[3] A T I A T A ,S P O O R E N J .M i c r o w a v e a s s i s t e d a l k a l i n er o a s t i n g -w a t e rl e a c h i n g f o r t h e v a l o r i s a t i o n o f g o e t h i t e s l u d g ef r o m z i n cr e f i n i n g p r o c e s s [J ].H y d r o m e t a l l u r g y ,2020,191.D O I :10.1016/j .h y d r o m e t .2019.105235.[4] 袁杰,熊顺龙,吴兴敏,等.用碱从低品位氧化锌矿石中浸出锌[J 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4㊃7H 2Oa s l e a c h i n g a g e n t a n ds y n c h r o n o u s s e p a r a t i o n o f F e w a s s t u d i e d .T h e e f f e c t s o f F e S O 4㊃7H 2O d o s a g e ,r e a c t i o n t e m p e r a t u r e ,r e a c t i o n p r e s s u r e a n d r e a c t i o n t i m e o n l e a c h i n g r a t eo f z i n c a n d p r e c i pi t a t i o nr a t eo f i r o n w e r e e x a m i n e d .T h e r e s u l t ss h o wt h a t i n c r e a s i n g n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O ),l e a c h i n g t e m p e r a t u r e ,p r e s s u r ea n dl e a c h i n g t i m ea r e b e n e f i c i a lt oi m p r o v el e a c h i n g r a t e o fz i n c .U n d e rt h e o pt i m i z e d c o n d i t i o n s o f n (F e S O 4㊃7H 2O )/n (Z n O )=1.1/1,r e a c t i o n t e m p e r a t u r eo f 150ħ,r e a c t i o n p r e s s u r eo f 1.5M P a ,a n dr e a c t i o nt i m eo f3h ,t h e m a x i m u m l e a c h i n g r a t eo fZ nf r o m Z n O r e a g e n tr e a c h e s 98.75%,w h i l e t h ed e p o s i t i o nr a t eo fF e i s99.79%.W h e nt h eh e m i m o r ph i t ec o n c e n t r a t e i st r e a t e d u n d e r t h es a m ec o n d i t i o n s ,t h el e a c h i n g r a t eo fZ ni s96%,a n dt h ed e p o s i t i o nr a t eo fF ea n dS i i s 99.28%a n d 79.10%,r e s p e c t i v e l y .T h i s m e t h o d c a n b e u s e dt ol e a c h z i n ca n d s e p a r a t e g a n gu e e l e m e n t s s y n c h r o n o u s f r o mz i n co x i d e m i n e r a l s ,r e d u c et h es u b s e q u e n t i m p u r i t y r e m o v a l a n da v o i d a c i d p o l l u t i o n t o e n v i r o n m e n t .K e y wo r d s :Z n O ;F e S O 4㊃7H 2O ;o x y g e n p r e s s u r e l e a c h i n g ;z i n c ;i r o n ;s e p a r a t i o n ㊃091㊃。
初中中考化学复习专题——工艺流程图
中考化学复习专题——工艺流程图工艺流程题常以真实的工业生产作为背景，选材广泛，陌生度大，起点高落点低的特点。
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
）常考的工艺流程为：（1）侯氏制碱法；（2）石灰石工业；（3）合成氨工业；（4）金属（Mg、Fe、Cu等）的冶炼；（5）海水资源的开发和利用。
【方法指导】1、注意核心化学方程式的书写，结合框图找到反应物和生成物信息，结合质量守恒配平方程式，注意书写细节。
2、反应物、生成物、杂质成分的考查，从流程图中找答案，注意箭头指向。
3、三个意识：成本意识（原料的充分利用），效率意识、环保意识4、常考仪器名称，化学操作，简单计算【考点扫描】1、流程图题题型的结构：题头（引入信息）→题干（提取信息，应用理解）→题尾（得出结论或产品）；：关注“箭头”：（1）“”前面方框中的物质是反应物；（2）“”后面方框中的物质是生成物；（3）表示一种物质可以向“”所指方向一步转化为另一种物质。
（4）“”上面或下面可以注明反应的条件或操作小结：1.明确原料及产品；2.拆分流程，可以方便弄清每一步反应的反应物和生成物；3.可循环的物质：过程中既作为前面某步的反应物，在后面某步中又生成了该物质。
【本课小结：解此类题的注意事项】1、从绿色化学方面作答：对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护。
2、常见文字叙述套路（1）分离可溶物与不溶物：过滤（2）从溶液中得到晶体：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤）。
[含结晶水的一般降温结晶]（3）在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去某某杂质”。
3、控制反应条件的方法•①pH 的控制：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀•②加热的目的：加快反应速率•③降温反应的目的：防止某物质在高温时会溶解•④趁热过滤：防止某物质降温时会析出•⑤冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
天津中考化学二轮 流程图 专项培优 易错 难题
一、中考初中化学流程图1．工业上采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）来制取绿矾（FeSO4·7H2O），实现变废为宝，减少环境污染。
简易流程如下：(1)反应①和反应③都要进行的操作是_______________；(2)写出反应②中发生反应的化学方程式为_______________；(3)用NaOH溶液控制pH的目的是___________________________________。
【答案】过滤Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4使Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀【解析】(1)反应①和反应③后都是生成难溶性物质和可溶性物质，所以要进行过滤操作，以便将两者分离开来；(2)由于前面加入的硫酸是过量的，且和矿石反应生成了硫酸铝和硫酸铁，铁能够和剩余的硫酸以及生成的硫酸铁反应都生成硫酸亚铁。
所以反应②中发生反应的化学方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑和Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4；(3)由于溶液中既有亚铁离子也有铝离子，这两者遇到氢氧根离子都会反应生成沉淀，所以要通过加入氢氧化钠溶液控制溶液的pH来实现只让铝离子沉淀，而不让亚铁离子沉淀。
2．镁是一种用途很广的金属，目前世界上60%的镁是从海水（溶质主要含NaCl和MgCl2等）中提取的，主要步骤如下：（1）工业生产中，加入试剂①发生反应的化学方程式为______，试剂②的名称为______；（2）写出无水MgCl2在熔融状态下电解制取金属镁的化学方程式______，该反应属于基本反应类型中的______反应。
【答案】MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2稀盐酸 MgCl2通电Mg+Cl2↑分解【解析】【分析】流程图题，由图分析氯化镁转化为氢氧化镁，通常加入氢氧化钙，通过氯化镁和氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙，过滤可实现分离；氢氧化镁转化为氯化镁，加入稀盐酸，氢氧化镁和稀盐酸反应生成氯化镁和水；无水氯化镁熔融状态下电解生成镁和氯气，属于分解反应。
中考化学复习专题——工艺流程图
中考化学复习专题——工艺流程图工艺流程题常以真实的工业生产作为背景，选材广泛，陌生度大，起点高落点低的特点。
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
）常考的工艺流程为：（1）侯氏制碱法；（2）石灰石工业；（3）合成氨工业；（4）金属（Mg、Fe、Cu等）的冶炼；（5）海水资源的开发和利用。
【方法指导】1、注意核心化学方程式的书写，结合框图找到反应物和生成物信息，结合质量守恒配平方程式，注意书写细节。
2、反应物、生成物、杂质成分的考查，从流程图中找答案，注意箭头指向。
3、三个意识：成本意识（原料的充分利用），效率意识、环保意识4、常考仪器名称，化学操作，简单计算【考点扫描】1、流程图题题型的结构：题头（引入信息）→题干（提取信息，应用理解）→题尾（得出结论或产品）；：关注“箭头”：（1）“”前面方框中的物质是反应物；（2）“”后面方框中的物质是生成物；（3）表示一种物质可以向“”所指方向一步转化为另一种物质。
（4）“”上面或下面可以注明反应的条件或操作小结：1.明确原料及产品；2.拆分流程，可以方便弄清每一步反应的反应物和生成物；3.可循环的物质：过程中既作为前面某步的反应物，在后面某步中又生成了该物质。
【本课小结：解此类题的注意事项】1、从绿色化学方面作答：对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护。
2、常见文字叙述套路（1）分离可溶物与不溶物：过滤（2）从溶液中得到晶体：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-（洗涤）。
[含结晶水的一般降温结晶]（3）在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去某某杂质”。
3、控制反应条件的方法•①pH 的控制：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀•②加热的目的：加快反应速率•③降温反应的目的：防止某物质在高温时会溶解•④趁热过滤：防止某物质降温时会析出•⑤冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
2022届高中化学一轮复习课时作业：高考必考大题专练(一)化工流程分析题(A组——金属类)
高考必考大题专练(一)化工流程分析题(A 组——金属类)1．绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾(FeSO 4·7H 2O)的流程如图所示，根据题意回答下列问题：方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS 2)制取绿矾(1)试剂a 和试剂b 分别是____________，操作1的名称是________。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中，可以将CuFeS 2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：______________________________________。
方法二：利用工业废铁屑制取绿矾(3)加入适量Na 2CO 3溶液的作用是________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有________________________________。
(5)通过检验CO 2－3 来判断操作Ⅰ是否洗涤干净，检验的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
2．K 2Cr 2O 7是一种重要的化工原料。
以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr 2O 3，还含有Al 2O 3、Fe 2O 3等杂质)为原料制备K 2Cr 2O 7的一种工艺流程如下：已知：Ⅰ.4FeO·Cr 2O 3＋8Na 2CO 3＋7O 2=====高温8Na 2CrO 4＋2Fe 2O 3＋8CO 2Ⅱ.Cr 2O 2－7 ＋H 2O ⇌2CrO 2－4＋2H ＋(1)“焙烧”时，Al 2O 3与Na 2CO 3发生反应的化学方程式为________________________。
(2)“滤渣”的主要成分是____________________(填化学式)。
高三化学高考备考一轮复习化工流程与无机框图题解题策略课件
问题探究
有关物质的转化关系如下图所示(部分物质和条件已略去)。B、C、E是常见 气体；A、X、Y是常见金属单质，其中Y既能与强酸反应，又能与强碱反 应；G的焰色反应显黄色；I的溶液呈黄色。
请回答下列问题： （1）F的化学式为_________。 （2）E的电子式为__________。 （3）写出Y和D溶液反应的离子方程式：_____________________。 （4）写出C与H溶液反应的化学方程式，并用单线桥标出电子转 移的方向和数目：____________________________________。
看谁做得既准又快
根据下列框图所示关系确定各物质的化学式）：
C A B(黑色晶体) H2SO4
D
E
O2
F(红褐色沉淀)
考考你自己
根据下列框图回答问题（答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符 号表示）：
（1）写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式： _____C_u_＋__H__2_O_2_＋__H_2_S_O__4＝__C__u_S_O__4＋__2_H__2_O___。 （2）某同学取X的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。写出 与上述变化过程相关的离子方程式： __4_F__e_2＋__＋__O_2_＋__4_H_＋__＝__4_F_e_3_＋_＋__2_H_2_O__、___2_F_e_3_＋_＋__2_I_－_＝__2_F__e_2＋__＋__I2__。
Mg2＋
Fe3＋
调pH 过滤1
混合
过滤2 碱式次氯酸镁
滤渣 NaOH溶液 滤液 Mg2＋
Fe(OH)3
（1）“酸溶”时，矿石需加过量盐酸溶解，其目的是_____提__高__镁___的__浸__取___率______
2021届高考化学二轮复习第二篇题型3无机化工生产流程题课件.ppt
5.【解析】(1)若温度过低，反应速率慢，若温度过高，则浓H2SO4沸腾，挥发较 多。(2)加入CaCO3一是和多余H2SO4反应，二是调节pH除去大部分杂质。(3)由表 格中数据可知，温度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉锂在95 ℃以上进行可增加 产率。过滤后的母液中除Na2SO4外还可能有Na2CO3、Li2CO3。 答案：(1)温度低于250 ℃，反应速率较慢；温度高于300 ℃，硫酸挥发较多 增加酸耗量，增加后续杂质的处理量，增加后续中和酸的负担 (2)除去多余的 硫酸，同时调整pH，除去大部分杂质 (3)温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率 Na2CO3、Li2CO3
结论生成
“酸浸氧化”需要加热，是因为 。
“酸浸氧化”中还有_______离子被 氧化。 VO+转化为 VO2 的离子方程式 为。
题号 问题分析
中和沉淀时控制pH=3.0～3.1， (3) 此时Mn2+没有开始沉淀，而
_________部分沉淀。
沉淀转溶时控制pH>13，____ (4) 完全沉淀，_____先完全沉淀后
(6)NaVO3+NH4Cl====NH4VO3↓+NaCl
c(
NH
4
)
利用同离子效应，促进NH4VO3尽
可能析出完全
疑难突破·提升解题力
难点一:工艺流程图的结构分析 1.工艺流程图结构图解:
2.流程图中物质的转化与跟踪: (1)循环物质的确定: ①从流程图上看:箭头回头;②从物质的转化上看:在流程中加入的物质，后续步 骤中又会产生(在滤渣或滤液中寻找)。 (2)副产品的判断: ①从流程图上看:支线产品;②从制备的目的上判断:不是主产品。
5.碳酸锂广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。 制备流程如下:
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（5）以上结晶过程最好在氮气环境中进行，氮气的作用是__防__止__绿__矾__在__空__气__中__被__。 氧气氧化而变质
工流 图
——以“绿矾的制取与应用”为例
1
2
绿矾
1. 七水硫酸亚铁，俗称绿矾，化学式为FeSO4·7H2O。 2. 浅蓝绿色 单斜晶体，溶于水，不溶于乙醇。 3. 绿矾是一种中药，具有补血消积、解毒敛疮、燥湿杀虫功效。
常用于血虚萎黄，疳积，腹胀痞满，肠风便血，疮疡溃烂，喉 痹口疮，烂弦风眼，疥癣瘙痒。 4. 工业上用作制造磁性氧化铁、氧化铁红及铁蓝颜料、聚合硫酸 铁等的原料，可用作净水剂、煤气净化剂、媒染剂、除草剂， 医学上用作补血剂。
（1）在上述流程图中的括号内填写对应物质的化学式。
Cu
溶液 3
( FeSO4)
硫酸亚铁 ④ 晶体
蒸发浓缩、降温结晶 过滤、洗涤、干燥
（2）步骤②的操作为_过__滤__，完成该操作需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、 __烧__杯____和___漏__斗___，玻璃棒的作用为__引__流__。
（3）步骤④的操作为：___蒸__发__浓__缩___，__降__温__结__晶___，过滤、洗涤、干燥。
9
绿矾的用途
（2016 无锡 中考19 改编）绿矾（FeSO4•7H2O）是硫酸法生产太白粉的主要 副产物，可用于制备Fe2O3、复印用Fe3O4粉、还原铁粉等，开发利用绿矾工 艺是一项十分有意义的工作，某研究性小组展开了系列研究。 Ⅰ．制备还原铁粉，流程如下：
（1）操作1的名称是__过__滤__ （2）NH4HCO3和FeSO4溶液反应的化学方程式 为：____F_e_S_O__4 _+_2_N__H_4_H__C_O__3 _=_F__e_C_O__3↓__+_C__O_2_↑__+_H__2O__+__(_N_H__4)_2_S_O_4_________。
5
变式
某工业废水中含有大量的硫酸亚铁、少量的铜离子以及污泥。某同学设计的 回收铜和硫酸亚铁晶体的方案流程如下：
过
FeSO4 CuSO4 污泥
工业 废水
滤
①
污泥
溶液 1 ( FeSO4 )
CuSO4
加入( 足量Fe )
②
过滤
足量
固体 加入( 稀H2SO4 )
( Fe、Cu )
③
过滤
溶液 2
( FeSO4 )
其原因是_____F_e_消__耗__过__量___的__硫__酸__，__溶___液__酸__性__减__弱_______。
8
（3）为提高“浸取”步骤的反应速率，可采取的具体措施有__烧__渣__粉__碎__、__升__高__温__度__ __增__大__硫__酸__的__浓__度__…__…__（写2条，不考虑“搅拌”和 “使用催化剂”）。
3
你有哪些办法制得FeSO4？
+2
FeSO4
4
绿矾的制法(一)
从含FeSO4、CuSO4的废液中回收Cu和FeSO4晶体的实验方案如下图所示： Fe、Cu
Fe FeSO4
FeSO4
（1）步骤①中，金属X是_F__e_，该反应的化学方程式为__F_e_+_C__u_S_O__4_=_F_e_S__O_4_+_C__u____。 （2）步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是___除__去__金___属__混__合__物__中__的___铁__粉_______。 （3）滤液1和滤液2合并是为了___提__高__F_e_S_O__4_晶__体__产__率___。
6
绿矾的制法(二)
某工厂产生的烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)可用于制备七水合硫酸 亚铁晶体(FeSO4•7H2O)，其工艺流程如下：过量稀硫酸来自试剂 XFeO
Fe2O3 烧渣
SiO2
FeSO4
FeSO4
浸取 Fe2(SO4)3 过滤 Fe2(SO4)3 还原
SiO2
FeSO4溶液
(相对分子质量：Fe(OH)2 —90，Fe(OH)3 —107)
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绿矾的用途
Ⅲ．制Fe2O3
绿矾
H2SO4
（4）已知绿矾高温分解产生一种红棕色金属氧化物和两种含硫氧化物，试写
高温
出该反应的化学方程式：_2_F_e_S_O__4_·7_H__2O_______F__e_2O__3_+__S_O_2_↑_+__S_O__3↑__+__7_H_2_O___。
（2）“还原”步骤的目的是将Fe3+转化为Fe2+，试剂X可用SO2或Fe。
① 若试剂X是SO2，转化原理为SO2 +Fe2(SO4)3+2Y = 2FeSO4 + 2H2SO4，则Y是___H__2O____。
② 若试剂X是Fe，转化原理为Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4。测得“还原”后溶液的pH明显增大，
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两种流程图对比
步骤主线
物质主线
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绿矾的用途
Ⅱ 制备Fe3O4，流程如下：
（3）通空气时的化学方程式是4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，由沉淀a获得 Fe3O4的过程中发生的反应的方程式为Fe(OH)2 +2Fe(OH)3 = Fe3O4 + 4H2O，控 制“一定量空气”的目的是：_控__制__F__e_(O__H_)_2_与__F_e_(O__H__)3_的__质__量__比__，沉淀a中 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3 的最佳质量比为__4_5_∶__1_0_7__。
FeSO4•7H2O
SiO2
资料1：SiO2不溶于水，也不与稀硫酸反应。 资料2：+2价的铁元素容易被空气中的氧气氧化。
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（1）“浸取”步骤中，FeO、Fe2O3和稀硫酸发生反应的化学方程式分别为：
FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O 、__F_e_2_O__3_+__3_H__2S__O_4__=_F__e_2(_S_O__4_)_3 _+__3_H_2_O_____。
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图4
NH4HCO3 FeSO4废液 操作 1 CO2 H2O
FeCO3固体
操作 2 焙烧