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1、专题跟踪检测 化工流程综合题1(2018武汉模拟)硒(Se)及其化合物在工农业生产中有许多用途，以铜阳极泥(主要成分为Ag2Se、Cu2Se和银、金、铂等)为原料制备纯硒的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)“焙烧”时的硫酸浓度最好为_(填标号)。A浓硫酸B20%硫酸C50%硫酸(2)“焙烧”过程中Cu2Se参与反应时，该反应的氧化产物是_。(3)“水吸收”所发生反应的化学方程式为_。(4)“过滤”所得粗硒可采用真空蒸馏的方法进行提纯，获得纯硒。真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示：蒸馏操作中控制的最佳温度是_(填标号)。A455 B462 C475 D515 (5)“水浸出”中的炉
2、渣需粉碎，且加入温水进行浸泡，目的是_，“浸渣”中含有的金属单质是_。(6)若“浸出液”中c(Ag)3.0102 molL1，则溶液中c(SO)最大为_。已知：Ksp(Ag2SO4)1.4105，计算结果保留2位有效数字解析：(1)根据铜阳极泥的主要成分知，加硫酸并焙烧的产物有SeO2、SO2、CuSO4、Ag2SO4等，Se元素由2价升为4价，S元素由6价变为4价，说明焙烧时发生氧化还原反应，硫酸除了作酸外，还作氧化剂，因此选用浓硫酸。(2)Cu2Se与浓硫酸反应生成CuSO4、SeO2、SO2与H2O，该反应中Cu、Se元素化合价升高，因此该反应的氧化产物是CuSO4、SeO2。(3)“水
3、吸收”时，SeO2转化为Se，Se元素的化合价降低，则S元素的化合价升高，SO2转化为H2SO4，配平该化学方程式为SeO22SO22H2O=2H2SO4Se。(4)由题图可知，在475 时，真空蒸馏的挥发物中硒含量最大，故最好选择475 。(5)“水浸出”中的炉渣需粉碎，且加入温水进行浸泡，目的是加快浸出速率，“浸渣”中含有与浓硫酸不反应的Au、Pt。(6)根据Ksp(Ag2SO4)c2(Ag)c(SO)，“浸出液”中c(SO) molL11.6102 molL1。答案：(1)A(2)CuSO4、SeO2(3)SeO22SO22H2O=2H2SO4Se(4)C(5)加快浸出速率金、铂(或Au
4、、Pt)(6)1.6102 molL12某煤矿筛选煤后的废弃煤矸石中主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3，利用该煤矸石可生产金属Al及红色颜料Fe2O3。其生产工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)将煤矸石进行粉碎，使粉末状的煤矸石在盐酸中酸浸，煤矸石粉碎操作的目的是_，“酸浸”操作后的溶液中阳离子除H外，还有_。(2)残渣主要成分的化学式为_，写出该物质的一种用途：_。(3)“转化”操作加入NH3的作用是_。(4)“碱溶”操作中发生化学反应的离子方程式为_。(5)“转化”操作通入了过量的气体X，X的化学式为_。(6)电解氧化铝的阳极反应式为_，若该煤矸石中含Al2O3为25%，且“酸浸”
5、“转化”“碱溶”“转化”Al损失均为2%，则处理1.00 t该煤矸石，最后电解转移的电子为_mol。解析：(1)将块状固体粉碎，增大反应物之间的接触面积，可提高浸出速率。加入盐酸酸浸时，煤矸石中的Al2O3、Fe2O3分别生成Al3、Fe3。(2)SiO2与盐酸不反应，过滤时以残渣的形式被过滤出来，SiO2可用来制光导纤维。(3)通入的氨气可中和“酸浸”时加入的过量盐酸，使Al3、Fe3分别转化为沉淀Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶解在氢氧化钠溶液中生成NaAlO2。(5)转化需要加入酸，加入的过量酸，只能是弱酸，故X为CO2。(6)电解Al2O3时，阳
6、极O2失电子生成O2。该工艺流程中，1.00 t煤矸石制得Al2O3的质量为1106 g25%(12%)42.31105 g，电解时转移的电子为61.36104 mol。答案：(1)提高浸出速率(或提高反应速率)Al3、Fe3(2)SiO2制光导纤维(3)中和酸浸时过量的盐酸，使Al3、Fe3转化为沉淀(4)Al(OH)3OH=AlO2H2O(5)CO2(6)2O24e=O21.361043湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO47H2O 等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子
7、浓度为0.1 molL1计算)：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完全的pH3.29.09.58.2请回答下列问题：(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有_(写出1条即可)。(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”_(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是_。(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是_，加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为_，“除铁”操作中的沉淀成分是_(写化学式)。(4)“电解”操作中，Cd2在_极放电得到金属Cd，电极反应式是_
8、。(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO47H2O的方法是_。(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：元素CoZnCuFe含量/%59.000.520.2013.16则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化合物的化学式是_。解析：(1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2发生置换反应生成Fe2和Co。(3)H2O2可氧化Fe2，使之转化为Fe3。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.25.4，此时Fe3完全转化成Fe(OH)3 沉
9、淀。(4)电解操作中Cd2在阴极得电子生成单质Cd。(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO47H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100 g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)100 g59.00 g81 gmol180 gmol1160 gmol121.302 g，则钴氧化物中n(O)1.33 mol，n(Co)1.00 mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。答案：(1)适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)(2)能FeCo2=Fe2Co(3)将Fe2氧化成Fe33.25.4F
10、e(OH)3(4)阴Cd22e=Cd(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(6)Co3O44(2015全国卷)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式：_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_(写出两条)。(2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。然后再调节溶液的pH约为5，目
11、的是_。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。解析：(1)盐跟酸反应生成新盐和新酸，据此可写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式：Mg2B2O5H2O2H2SO42MgSO42H3BO3。可采取升高温度、将矿石粉碎增大接触面积或搅拌等措施，以提高浸出速率。(2)Fe3O4具有磁性。“浸渣”中除含Fe3O4外，还含有与H2SO4不反应的SiO2，以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物C
12、aSO4。(3)硫酸浸出后的滤液中，含有的主要物质有MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、H3BO3等，H2O2具有氧化性，因此加入H2O2溶液可将其中的Fe2氧化为Fe3。由工艺流程图可知，最后过滤得到含镁盐母液，因此调节溶液的pH约为5，可使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀、Al3转化为Al(OH)3沉淀。(4)由(3)分析及最后过滤得到含镁盐母液，可知粗硼酸中的主要杂质应为硫酸镁。(5)NaBH4是一种离子化合物，由Na与BH4构成，其电子式为。(6)以H3BO3与Mg为原料可制备单质B，根据反应物的性质结合质量守恒定律可知，其制备过程中反应的化学方程式为2H3BO3B2O33H2O、B2O33Mg3MgO2B。答案：(1)Mg2B2O5H2O2H2SO42H3BO32MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(3)将Fe2氧化成Fe3使Fe3与Al3形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(5) (6)2H3BO3B2O33H2O、B2O33Mg2B3MgO5高氯酸可用于生产高氯酸盐、人造金刚石提纯、电影胶片制造、医药工业等方面。
