专题16 工艺流程综合题-备战2022年高考化学真题及地市好题专项集训【山东专用】

专题16 工艺流程综合题 1．【2021·山东卷】工业上以铬铁矿（FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质）为主要原料制备红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）的工艺流程如下。回答下列问题： （1）焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4，并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是________________。 （2）矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤10×10－5 mol·L－1时，可认为已除尽。 中和时pH的理论范围为_________；酸化的目的是________；Fe元素在________（填操作单元的名称）过程中除去。 （3）蒸发结晶时，过度蒸发将导致________；冷却结晶所得母液中，除外Na2Cr2O7，可在上述流程中循环利用的物质还有________。 （4）利用膜电解技术（装置如图所示），以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为： 4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑ 则Na2Cr2O7在________（填“阴”或“阳”）极室制得，电解时通过膜的离子主要为________。 【答案】 （1）使气固反应物充分接触，加快反应速率，使反应充分进行 （2）4.5～9.3 使CrO2－4转化为Cr2O2－7 浸取 （3）有Na2Cr2O7析出 H2SO4 （4）阳 Na＋ 【解析】流程分析： （1）焙烧时气体与矿物逆流而，可以使物料充分混合接触，从而达到充分反应的目的。 （2）中和操作的目的是将Al、Si的可溶性钠盐转化为Al(OH)3、H2SiO3沉淀，且需防止Al(OH)3反应生成Al3＋进入溶液，由图像可知需控制pH的理论范围是4.5～9.3。 由图像可知，在强酸性条件下，铬元素主要以Cr2O2－7的形式存在，故酸化的目的是将CrO2－4转化为Cr2O2－7。 在焙烧操作中，Fe元素转化为铁的氧化物，难溶于水，故Fe元素是在浸取过程中除去。 （3）蒸发结晶操作的目的是分离Na2SO4，使Na2SO4生成晶体析出。若过度蒸发，有可能会产生Na2Cr2O7·2H2O晶体析出。在酸化操作中，加入过量H2SO4使溶液呈酸性，则母液中除含有Na2Cr2O7外，还含有H2SO4，均可以上述流