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1、二 化学工艺流程题 2 一 题型分析 该题型以现代工业生产为基础 与化工生产成本 产品提纯 环 境保护等相融合 考查物质的制备 检验 分离 提纯等基本实验 原理在化工生产中的实际应用 要求考生依据流程图分析原理 紧 扣信息 抓住关键 准确答题 这类试题具有较强的实用性和综 合性 能较好地考查学生信息获取能力 问题分析能力 语言表达 能力以及计算能力等 3 二 重难考向剖析 考向1 化工工艺流程中常见操作及条件控制 例1 2017课标 27 14分 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
2、程如下 4 回答下列问题 1 酸浸 实验中 铁的浸出率结果如下图所示 由图可知 当铁 的浸出率为70 时 所采用的实验条件为 2 酸浸 后 钛主要以TiOC 形式存在 写出相应反应的离子方 程式 5 3 TiO2 xH2O沉淀与双氧水 氨水反应40 min所得实验结果如下 表所示 分析40 时TiO2 xH2O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 若 滤液 中c Mg2 0 02 mol L 1 加入双氧水和磷酸 设溶液 体积增加1倍 使Fe3 恰好沉淀完全即溶液中c Fe3 1 0 10 5 mol L 1 此时是否有Mg3 PO4 2沉淀生成
3、 列式计 算 FePO4 Mg3 PO4 2的Ksp分别为1 3 10 22 1 0 10 24 6 写出 高温煅烧 中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 6 答案 1 100 2 h 90 5 h 3 低于40 TiO2 xH2O转化反应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 xH2O转化反应速率下降 4 4 7 解析 1 由图像可知 当铁的浸出率为70 时 对应的条件有2个 一个为100 2 h 另一个为90 5 h 2 此题考查陌生离子方程式的书写 第一步应搞清所写的离子方 程式是否为氧化还原反应的离子方程式 在钛铁矿 FeTiO3 中Fe 为 2价 T
4、i为 4价 在TiOC 中Ti仍为 4价 故为非氧化还原反应 第二步依据元素守恒和电荷守恒把离子方程式配平 3 考查反应温度与反应物浓度对反应速率的影响 温度低于40 时 TiO2 xH2O转化反应速率随温度升高而增加 超过40 时 H2O2易分解 NH3也易从反应体系中逸出 反应物浓度减小 TiO2 xH2O转化反应速率下降 解得x 7 y 8 即有8个氧原子显 1价 则过氧键的数目为4 8 即Q K 因此不会产生Mg3 PO4 2沉淀 6 在工业流程图中陌生化学方程式书写的关键是找准反应物和 产物 其次要判断反应是否为氧化还原反应 反应物为FePO4 Li2CO3和草酸 产物主要为LiFe
5、PO4 从Fe的化合价可以看出 此反应 为氧化还原反应 FePO4为氧化剂 H2C2O4为还原剂 被氧化为CO2 由 元素守恒和电荷守恒 可知氧化剂与还原剂的化学计量数之比为 2 1 再根据Li元素 C元素守恒可确定LiFePO4的化学计量数为 2 CO2的化学计量数为3 H2O的化学计量数为1 9 解题策略 1 化工生产的一般工艺流程 10 2 原料预处理的几种常用方法 11 3 控制反应条件 12 13 考向2 流程题中方程式的书写 例2 2018课标 26 14分 我国是世界上最早制得和使用金 属锌的国家 一种以闪锌矿 ZnS 含有SiO2和少量FeS CdS PbS杂 质 为原料制备金
6、属锌的流程如图所示 14 相关金属离子 c0 Mn 0 1 mol L 1 形成氢氧化物沉淀的pH范围 如下 回答下列问题 1 焙烧过程中主要反应的化学方程式为 2 滤渣1的主要成分除SiO2外还有 氧化除杂工序 中ZnO的作用是 若不通入氧气 其后果是 3 溶液中的Cd2 可用锌粉除去 还原除杂工序中反应的离子方程 式为 4 电解硫酸锌溶液制备单质锌时 阴极的电极反应式为 沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用 15 同时杂质FeS CdS PbS转化成SO2和相应的金属氧化物 加稀 硫酸溶浸可将PbO转化成PbSO4沉淀除去 同时除去不溶的SiO2 根据表格中相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围 氧化除杂 过程通入氧气的目的是将Fe2 转化成Fe3 最终转化为Fe OH 3除去 加入ZnO的目的是调节溶液的pH 有利于沉淀Fe3 16 还原除杂是用Zn还原Cd2 从而除去Cd 相关的化学方程式为 电子生成O2 同时生成硫酸 所以沉积锌后的电解液可返回溶浸工 序继续使用 解题策略 分析题给流程中反应物在什么条件下反应 生成了什么物质 根 据化合价变化规律或元素守恒确定其他生成物 结合氧化还原反应 规律或其他规律 配平并完成方程式的书写
