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1、1 题型二题型二 化学工艺流程化学工艺流程 题型限时训练 1.(2018北京卷,26)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下: 磷精矿磷精矿粉 已知:磷精矿主要成分为 Ca5(PO4)3(OH),还含有 Ca5(PO4)3 F 和有机 碳等。 溶解度:Ca5(PO4)3(OH)”或“S,得电子能力 PS,得电子能力 P”或“Cl。方案 1 操作步骤简单,而且反应中过量的 H2O2易除去。 (3)因为浓盐酸与液氨反应会放出大量热,所以不用加热。 (4)由流程图可知 NaCl 是可以循环利用的。 答案:(1)阳 Cl+H2O-2e-Cl+2H+ (2)2NaClO3+2HCl+H2O22ClO2+2
2、NaCl+2H2O+O2 6Fe2+Cl+3H2O+12NH3H2O6Fe(OH)3+Cl-+12N Fe3O4 操作步骤简单(或过量的 H2O2易除去等合理答案) (3)浓盐酸和液氨的反应为放热反应 (4)NaCl 4.(2018河南六市第一次联考)工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3及少量的 FeS、SiO2、Cu、Au、Ag 等)是工业三废之一,其综合利用是一条变废为宝的重要途径。 .以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生产工艺流程如图: 请回答下列问题: (1)能提高“废渣溶解”速率的措施有 (写出一条即可),“氧化”的目的是 。 (2)(
3、NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中 Fe 的化合价是 。 (3)该工艺流程图中,第二次加入氨水后,反应的离子方程式为 。 .如图是以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红的另外一种生产工艺 流程: (4)在滤液中加入廉价的熟石灰,反应的化学方程式是 。 (5)“氧化”反应较多,其中 FeS 可以看作被水溶液中 Cl2氧化,氧化后的溶液中滴加 BaCl2溶液有不溶解于盐 酸的白色沉淀生成,则水溶液中 FeS 与 Cl2反应的离子方程式为 。 (6)试剂 X 为过量铁粉,其作用是 。 解析:.黄铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3及少量的 FeS、SiO2、Cu、Au、Ag 等)用硫酸溶解后的溶液中含有
4、硫酸 铁和硫酸亚铁,将+2 价铁氧化为+3 价铁,氧化后,加入氨水,生成碱式硫酸铁铵沉淀,碱式硫酸铁铵沉淀用水溶 解后的溶液中加入氨水,生成氢氧化铁沉淀,过滤后灼烧得到氧化铁;两次过滤后的滤液中主要含有硫酸铵,可 以回收得到硫酸铵晶体。(1)能提高“废渣溶解”速率的措施可以有将废渣粉碎、提高溶解温度、搅拌等,黄 铁矿烧渣的主要成分为 Fe2O3及少量的 FeS、SiO2、Cu、Au、Ag 等,溶解后“氧化”过程中可以将+2 价铁氧化 为+3 价铁。(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中 N、S、OH-整体显+1 价、-2 价、-1 价,根据化合物中各元素正 2 4 负化合价的代数和
5、为 0,Fe 的化合价是+3 价。(3)第二次加入氨水后,反应的离子方程式为 3NH3H2O+Fe3+Fe(OH)3+3N。 5 .根据流程图,黄铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3及少量的 FeS、SiO2、Cu、Au、Ag 等)用氢氧化钠溶解,生成的 溶液中含有硅酸钠,滤渣中含有 Fe2O3及少量的 FeS、Cu、Au、Ag 等,滤渣用硫酸溶解,同时用次氯酸钠氧化生 成的亚铁离子,滤渣中含有 Au、Ag 等,滤液中含有铁离子和铜离子,需要除去铜离子,为了不引入新杂质,需要 加入铁粉将铜离子还原,得到的滤液为硫酸亚铁,加入氢氧化钠生成氢氧化亚铁,被空气中的氧气氧化生成氢氧 化铁,灼烧得到氧化铁。
6、(4)滤液中含有硅酸钠,加入廉价的熟石灰,发生复分解反应,生成硅酸钙沉淀,反应 的化学方程式为 Na2SiO3+Ca(OH)22NaOH+CaSiO3。(5)“氧化”反应较多,其中 FeS 可以看作被水溶液中 Cl2氧化,氧化后的溶液中滴加 BaCl2溶液有不溶解于盐酸的白色沉淀生成,说明生成了硫酸根离子,则水溶液 中 FeS 与 Cl2反应的离子方程式为 2FeS+9Cl2+8H2O2Fe3+2S+18Cl-+16H+。(6)试剂 X 为过量铁粉,目的 2 4 是把 Cu2+还原为 Cu,还可以还原 Fe3+为 Fe2+。 答案:(1)将废渣粉碎、提高溶解温度等 将+2 价铁氧化为+3 价铁
7、 (2)+3 (3)3NH3H2O+Fe3+Fe(OH)3+3N (4)Na2SiO3+Ca(OH)22NaOH+CaSiO3 (5)2FeS+9Cl2+8H2O2Fe3+2S+18Cl-+16H+ (6)把 Cu2+还原为 Cu,还可以还原 Fe3+为 Fe2+ 2 4 5.(2018山西第一次适应性考试)钴酸锂(LiCoO2)电池是一种应用广泛的新型电源,电池中含有少量的铝、铁、 碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下: 已知:还原性:Cl-Co2+; Fe3+和 C2结合生成较稳定的Fe(C2O4)33-,在强酸性条件下分解重新生成 Fe3+。回答下列问题: 2 4
8、 (1)废旧电池初步处理为粉末状的目的是 。 (2)从含铝废液得到 Al(OH)3的离子反应方程式为 。 (3)滤液 A 中的溶质除 HCl、LiCl 外还有 (填化学式)。写出 LiCoO2和盐酸反应的化学方程式: 。 (4)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (5)在空气中加热一定质量的 CoC2O42H2O 固体样品时,其固体失重率数据见下表,请补充完整表中问题。 已知:CoC2O4在空气中加热时的气体产物为 CO2 固体失重率=对应温度下样品失重的质量/样品的初始质量 序 号 温度范 围/ 化学方程式 固体失 重率 120220 CoC2O42H2OCoC2O4+2H2O19.67% 3
9、00350 59.02% (6)已知 Li2CO3的溶度积常数 Ksp=8.6410-4,将浓度为 0.02 molL-1的 Li2SO4和浓度为 0.02 molL-1的 Na2CO3溶液等体积混合,则溶液中的 Li+浓度为 molL-1。 (7)从 FeCl3溶液得到 FeCl36H2O 固体的操作关键是 。 解析:(1)增大接触面积,可加快反应速率,提高浸出率。(2)CO2过量生成 HC。(3)由题干可知还原性 Cl- 6 Co2+,又因为还原性 Fe2+Cl-,所以 LiCoO2中的+3 价 Co 将 Fe2+和 Cl-氧化,而本身被还原成+2 价 Co,所以溶质 为 FeCl3、Co
10、Cl2。(4)C 不溶于水和盐酸。(5)由题目所给的已知可知,假设 1 mol CoC2O42H2O(183 gmol-1) 受热分解,固体失重率为 59.02%,所以固体的残留率为 40.98%,质量为 75 g,因为 1 mol Co(59 gmol-1),全 部留在固体中,所以 O 的质量为 16 g,Co 和 O 的原子个数比为 11,固体产物为 CoO,已知气体产物为 CO2,再根 据电子守恒可写出化学方程式:2CoC2O4+O22CoO+4CO2。(6)因为两溶液混合后,溶液体积变为原来的 2 倍, 浓度变为原来的一半,再根据 Qc=0.0220.01=410-6Ksp,所以不产生
11、沉淀,Li+浓度为 0.02 molL- 1。(7)加入适量盐酸(或通入适量氯化氢气体)抑制 Fe3+水解。 答案:(1)增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率 (2)Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HC (3)FeCl3、CoCl2 2LiCoO2+8HCl2CoCl2+Cl2+4H2O+2LiCl (4)C (5)2CoC2O4+O22CoO+4CO2 (6)0.02 (7)加入适量盐酸(或通入适量氯化氢气体) 6.(2018内蒙古呼和浩特一调)广泛用于纺织工业的连二亚硫酸钠(Na2S2O4),俗称保险粉,是一种强还原剂,可 溶于水,但不溶于乙醇,在碱性介质中稳定。 .工业上制备连二
12、亚硫酸钠的流程如下: 请回答下列问题: (1)步骤中的化学方程式为 。 (2)步骤中沉淀为 (填化学式)。 (3)步骤中加入 NaCl 固体的作用是 ,分离出保险粉方法为 、洗涤、干燥,洗涤所用试剂是 。 .工业上也可用如图装置电解 NaHSO3溶液制 Na2S2O4。 (4)惰性电极 a 连接电源的 (填“正极”或“负极”),其电极反应式为 。 (5)若不加隔膜,则得不到连二亚硫酸钠,其原因是 。 .探究 Na2S2O4的性质: 某课题小组常温下测定 0.050 molL-1 Na2S2O4溶液在空气中的 pH 变化如图所示: 7 (6)0t1段主要生成 HS,根据 pH 变化图,写出 0t
13、1发生反应的离子方程式为 3 。 (7)若 t1时溶液中 Na2S2O4全部被氧化成 NaHSO3,此时溶液中 c(S)-c(H2SO3)= molL-1(填具 2 3 体数值,不考虑溶液体积变化)。 解析:.锌粉加水形成分散系,再通入二氧化硫反应得到 ZnS2O4,加入 18% NaOH 溶液反应得到氢氧化锌沉淀、 Na2S2O4,最后加入 NaCl 降低 Na2S2O4的溶解度,析出 Na2S2O4,溶液 D 中含有 NaCl。 (1)根据上述分析,步骤中的化学方程式为 Zn+2SO2ZnS2O4。 (2)步骤中沉淀为 Zn(OH)2。 (3)步骤中加入 NaCl 固体可以降低 Na2S2
14、O4的溶解度,使更多 Na2S2O4析出,然后过滤、洗涤、干燥即可分离 出保险粉;连二亚硫酸钠(Na2S2O4)是一种强还原剂,可溶于水,但不溶于乙醇。为了减少 Na2S2O4的溶解损失,洗 涤液可以选用乙醇。 .a 极上 NaHSO3 生成 Na2S2O4,S 元素化合价由+4 价降低到+3 价,发生还原反应,应为阴极,a 连接电源的负极, b 极上氢氧化钠溶液中的水被氧化生成氧气,为阳极,b 连接电源的正极。 (4)根据上述分析,惰性电极 a 连接电源的负极,其电极反应式为 2HS+2e-S2+2OH-。 2 4 (5)若不加隔膜,Na2S2O4被阳极生成的氧气氧化得到硫酸根,得不到连二亚
15、硫酸钠或 Na2S2O4在阴极被还原为 NaHSO3,HS移动到阳极失电子得到硫酸根。 .(6)Na2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠,则 0t1段发生离子反应方程式为 2S2+O2+2H2O4HS。(7)若 t1时溶液中 Na2S2O4全部被氧化生成 NaHSO3,浓度为 0.1 mol/L,根据图像, 2 4 此时溶液的 pH=5,溶液中存在物料守恒,c(S)+c(H2SO3)+c(HS)=0.1 mol/L,也存在电荷守恒,c(Na+) 2 3 +c(H+)=2c(S)+c(HS)+c(OH-),则 c(S)-c(H2SO3)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)-0.1 mol/L=c(H+)-c(OH-) 2 3 2 3 =(10-5 -10-9)mol/L。 答案:.(1)Zn+2SO2ZnS2O4 (2)Zn(OH)2 (3)降低 Na2S2O4的溶解度,使更多 Na2S2O4析出 过滤 乙醇 .(4)负极 2HS+2e-S2+2OH- 2 4 (5)Na2S2O4被阳极生成的氧气氧化得到硫酸根或 Na2S2O4被还原产生
