由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
无机化工流程题的突破方法
专题训练
对应学生用书P291
1．硝酸锌在工业上被广泛应用于电镀和纺织等领域。以硅锌矿(主要成分为Zn2SiO4，另含少量FeCO3、Fe2O3和CuO等)为原料制备Zn(NO3)2·6H2O的工艺流程如图所示：
已知：Zn(NO3)2·6H2O受热易分解，其水溶液呈酸性。
(1)“硝酸浸出”时产生的气体中含有N2O。写出FeCO3溶解的离子方程式：_____________________________________________________。
(2)为防止“浸渣”堵塞过滤装置，需经常用NaOH溶液进行清洗。清洗时反应的化学方程式是_____________________________________________________。
(3)“净化除杂”时，需先加入适量的碳酸锌，以调节溶液的pH约为4～5，并加热煮沸，其目的是________________________________，再加入过量锌粉，“滤渣”中的金属单质除锌外还有____________。
(4)“操作A”是________________________，此步骤另需加入2 mol·L－1 HNO3，以保持溶液的pH约为2，目的是____________________________________________。
(5)无水Zn(NO3)2受热分解，生成的气体呈红棕色。若将收集满该气体的试管倒扣在水中，最后水恰好完全充满试管。则Zn(NO3)2分解的化学方程式为______________________________________________；标准状况下，该试管中所得溶液的物质的量浓度为________________(假设试管中溶液不扩散；结果保留三位小数)。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
答案 (1)8FeCO3＋26H＋＋2NO===8Fe3＋＋8CO2↑＋N2O↑＋13H2O
(2)H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
(3)尽可能使Fe3＋水解沉淀完全[或尽可能使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀] 铜(或Cu)
(4)加热浓缩、冷却结晶 抑制Zn(NO3)2溶液中Zn2＋水解
(5)2Zn(NO3)22ZnO＋4NO2↑＋O2↑
0．036 mol·L－1
解析 (1)FeCO3中Fe为＋2价，具有还原性，与硝酸发生氧化还原反应。
(2)硅锌矿用硝酸浸出后，得到的浸渣为H2SiO3，用NaOH溶液清洗时，H2SiO3与NaOH发生中和反应。
(3)调节pH为4～5，并加热煮沸，是为了尽可能使Fe3＋水解完全，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去，加入过量锌粉，可反应掉多余的硝酸，并能置换出Cu，故滤渣中含有Cu。
(4)操作A是从溶液中得到Zn(NO3)2·6H2O晶体，操作为加热浓缩，冷却结晶，加入硝酸可以抑制Zn(NO3)2溶液中Zn2＋水解。
(5)生成的气体呈红棕色，则含有NO2，收集的气体倒扣在水中恰好完全被水吸收，则NO2和O2的体积之比为4∶1，故Zn(NO3)2分解的化学方程式为2Zn(NO3)22ZnO＋4NO2↑＋O2；设O2的体积为V L、则NO2的体积为4V L，根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则反应后溶液体积为5V L，n(HNO3)＝＝ mol，故c(HNO3)＝ mol÷5V L＝0.036 mol·L－1。
2．从工业废料中回收钴，某化学小组设计流程如下(废料中含有Fe2O3、Al2O3、Co2O3等物质)。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe3＋等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表(金属离子浓度为0.01 mol/L)：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.7
7.6
7.6
4.0
完全沉淀
3.7
9.6
9.2
5.2
(1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的化学方程式是________________________________________。
(2)写出盐酸与Co2O3反应生成氯气的离子方程式：____________________________________________。有同学认为步骤Ⅱ中将盐酸换成硫酸和H2O2溶液更好，请结合离子方程式说明理由：__________________________________________________。
(3)步骤Ⅲ中调节溶液的pH应不超过________。
(4)从步骤Ⅲ分离出的废渣中，还可以回收到的金属化合物为________(填化学式)。
(5)在空气中加热5.49 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)样品[M(CoC2O4·2H2O)＝183 g/mol]，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表：
温度范围/℃
固体质量/g
150～210
4.41
290～320
2.41
890～920
2.25
经测定，210～290 ℃过程中产生的气体只有CO2
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
，生成的固体物质是________。
答案 (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(2)Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O Co2O3＋4H＋＋H2O2===2Co2＋＋O2↑＋3H2O，可防止空气污染(答案合理即可)
(3)7.6 (4)Fe(OH)3 (5)Co3O4(答案合理即可)
解析 (1)废料碱溶，只有Al2O3与NaOH溶液反应。
(2)盐酸与Co2O3反应生成氯气，则发生氧化还原反应：Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O，将盐酸换为硫酸和H2O2溶液，不产生氯气，可防止空气污染，反应的离子方程式为Co2O3＋4H＋＋H2O2===2Co2＋＋O2↑＋3H2O。
(3)步骤Ⅲ为沉淀Fe3＋，但不能沉淀Co2＋，因此控制3.7≤pH
微信/支付宝扫码支付