第20讲 工业流程问题2017新题赏析
新题赏析
题一：水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。
实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：
回答下列问题：
（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______，还可使用___________代替硝酸。
（2）沉淀 A 的主要成分是_______________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为________________________。
（3）加氨水过程中加热的目的是__________________。沉淀 B 的主要成分为________、 ________（写化学式）。
（4）草酸钙沉淀经稀 H2SO4 处理后，用 KMnO4 标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接
+2+
获知钙的含量，滴定反应为：MnO?实验中称取 0.400 g 4 + H + H2C2O4? Mn + CO2 + H2O。
水泥样品，滴定时消耗了0.0500 mol·L?1的 KMnO4 溶液 36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为__________________。
题二：重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr2O3 ，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：
回答下列问题：
（1）步骤①的主要反应为： FeO·Cr2O3 + Na2CO3 + NaNO3
Na2CrO4 + Fe2O3 + CO2 + NaNO2
上述反应配平后 FeO·Cr2O3 与 NaNO3 的系数比为_____。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是__________________。
（2）滤渣 1 中含量最多的金属元素是______，滤渣 2 的主要成分是______及含硅杂质。 （3）步骤④调滤液 2 的 pH 使之变___（填“大”或“小”），原因是__________________ （用离子方程式表示）。
（4）有关物质的溶解度如图所示。向“ 滤液 3 ”中加入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K2Cr2O7 固体。冷却到____（填标号）得到的 K2Cr2O7固体产品最多。步骤⑤的反应类型是________。
a. 80℃ b. 60℃ c. 40℃ d. 10℃
（5）某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉（含 Cr2O3 40%）制备 K2Cr2O7 ，最终得到产品 m2 kg，产率为____________。
题三：以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取 MgSO4·7H2O 的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
回答下列问题： （1）“酸解”时应该加入的酸是__________，“滤渣1”中主要含有__________（写化学式）。 （2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________、 _______________。 （3）判断“除杂”基本完成的检验方法是____________。 （4）分离滤渣 3 应趁热过滤的原因是______________。 题四：锂离子电池正极材料需要纯度较高的硫酸锰，目前工业硫酸锰中杂质（钙、镁、铁等）含量高，利用下图流程可制取纯度较高的硫酸锰溶液。
反应①使杂质生成氟化物的沉淀，对反应①前后的杂质含量检测结果（以 350 g/L MnSO4 计）如下：
杂质 Fe2+、Fe3+ Ca2+ Mg2+ 净化前/g 净化后/g 0.001 275 0.001 275 0.490 000 0.021 510 0.252 000 0.025 100 去除率/% ______ 95.61 90.04 （1）滤渣x中含有的物质是_________________。
（2）试分析钙镁去除结果不同的原因：___________。
（3）在滤液中加入 KMnO4 可以将 Fe2+ 氧化为 Fe3+，同时生成 Mn2+。该反应的离子方程式为___________。
（4）已知：生成氢氧化物沉淀的 pH
Fe(OH)2 Fe(OH)3 1.5 2.8 Mn(OH)2 8.3 9.8 开始沉淀时 6.3 完全沉淀时 8.3 注：金属离子的起始浓度为 0.1 mol/L
根据表中数据解释流程中②的目的：______________。
（5）进一步研究表明，如果反应①后不过滤直接加入KMnO4 ，同时控制加入的量，反应后调节 pH ，然后再过滤，可以进一步提高钙镁的去除率。对钙镁去除率提高的原因有如下假设：
3+3+
假设Ⅰ：Fe2+ 与MnO?4 生成了Fe，Fe水解生成的Fe(OH)3吸附了沉淀物；
假设Ⅱ：Mn2+ 与 MnO?4 反应生成的活性 MnO2吸附了沉淀物。 选择适当的无机试剂，设计实验验证假设是否成立。
（6）锂离子电池充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回移动，就像一把摇椅，称 “ 摇椅式电池 ” 。典型的锂离子电池工作原理如下图所示。
①放电时 Li 的移动方向从___极到___极（填“a”或“b”）。
+②已知电极总反应：LiCoO2 + C ______________。
Li1–xCoO2 + CLix，写出放电时正极的电极反应式