《2019高考化学精编大题强化训练2 化学工艺流程的解答策略（带答案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考化学精编大题强化训练2 化学工艺流程的解答策略（带答案）（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 大题强化训练(二) 化学工艺流程的解答策略 (教师用书独具) 1(2017全国卷)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。工艺流程如下： 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)TiO2xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示： 温度/ 3035404550 TiO2xH2O 转化率/% 9295979388 分析 40 时 TiO2xH2O 转化率最高的原因_ _
2、。 (3)Li2Ti5O15中 Ti 的化合价为4，其中过氧键的数目为_。 (4)若“滤液”中c(Mg2)0.02 molL1，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)1.0105 molL1，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成？_(列式计算)。 FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为 1.31022、1.01024。 _。 (5)写出“高温煅烧”中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式 _ 2 _。 【解析】 (1)根据图像分析，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实验条件为 100 、2 h 或 90 、5 h。 (2)当温度
3、低于 40 时，H2O2、NH3H2O 不易分解，但是温度低，反应速率慢，TiO2xH2O 转化率低； 当温度高于 40 时，H2O2分解，NH3逸出，反应物浓度降低，反应速率下降，TiO2xH2O 的转化率低。 (3)设 Li2Ti5O15中过氧键的数目为x，则非过氧键氧原子数目为 152x，根据化合物中各元素正、负化 合价代数和为零可得：2x2(152x)1245，解得：x4。 (4)根据Ksp(FePO4)1.31022及 Fe3恰好完全沉淀时溶液中c(Fe3)1.0105 molL1，可得 c(PO) molL11.31017 molL1。c(Mg2) molL10.01 molL1，
4、则 34 1.3 1022 1.0 105 0.02 2 c3(Mg2)c2(PO)0.013(1.31017)21.6910401.71040KspMg3(PO4)21.01024，因 34 此不会生成 Mg3(PO4)2 沉淀。 (5)煅烧过程中，Fe 元素化合价由3 降至2，被还原，则 H2C2O4应作还原剂，其氧化产物为 CO2， 反应的化学方程式为 2FePO4Li2CO3H2C2O42LiFePO43CO2H2O。 = = = = = 高温 【答案】 (1)100 、2 h 或 90 、5 h (2)低于 40 ，TiO2xH2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过 40 ，双氧水
5、分解与氨气逸出导致 TiO2xH2O 转化反应速率下降 (3)4 (4)Fe3恰好沉淀完全时，c(PO) molL11.31017 molL1，c3(Mg2)c2(PO 34 1.3 1022 1.0 105 )值为 0.013(1.31017)21.71040KspMg3(PO4)2，因此不会生成 Mg3(PO4)2沉淀 34 (5)2FePO4Li2CO3H2C2O42LiFePO43CO2H2O = = = = = 高温 2(2018成都一模)高锰酸钾常用作消毒杀菌剂、水质净化剂等。某小组用软锰矿(主要含 MnO2，还 含有少量 SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)模拟工业制高锰酸钾
6、流程如下。试回答下列问题： 3 (1)配平焙烧时发生的化学反应方程式：_MnO2_ _O2_K2MnO4_H2O；工业生产中采用对空气加压的方法提 = = = = = 焙烧 高 MnO2利用率，试用碰撞理论解释其原因：_ _。 (2)滤渣的成分有_(化学式)；第一次通 CO2不能用稀盐酸代替的原因是 _ _。 (3)第二次通入过量 CO2生成 MnO2的离子方程式为_。 (4)将滤液进行一系列操作得 KMnO4。由图像可知，从滤液得到 KMnO4需经过_、_、 洗涤等操作。 (5)工业上按上述流程连续生产。用含a%MnO2的软锰矿 1 吨，理论上最多可制 KMnO4_吨。 (保留 2 位有效数
7、字) (6)利用电解法可得到更纯的 KMnO4。用惰性电极电解滤液。 电解槽阳极反应式为_。 阳极还可能有气体产生，该气体是_。 【解析】 由流程图可知，软锰矿在空气和碱性环境中焙烧冷却后，得到 K2MnO4、硅酸盐、偏铝酸盐 和 Fe2O3，过滤后，滤液中是 K2MnO4、硅酸盐、偏铝酸盐，通入 CO2生成 H2SiO3和 Al(OH)3沉淀，滤液 中第二次通入过量 CO2生成 KMnO4。(2)滤渣是 H2SiO3和 Al(OH)3沉淀；盐酸是强酸，易将 Al(OH)3沉 淀溶解，不宜掌握用量。(3)第二次通入的 CO2和溶液中的 K2MnO4反应的离子方程式为 3MnO4CO22H2O=
8、MnO22MnO4HCO。(4)由曲线可知，KMnO4溶解度随温度变 24 4 3 4 化较小，故使用蒸发结晶法，趁热过滤。(5)依据工艺流程，含 Mn 物质间的定量转化应为： MnO2K2MnO4 KMnO4 MnO2 2 3 1 3 但是 MnO2循环利用，多次转化，可视为原料中的 Mn 全部转化为 KMnO4所以：m(KMnO4) 1580.018a t。(6)电解滤液，阳极被氧化 MnOe=MnO。阳极还可能发生 1 t a% 8724 4 4OHe=O22H2O，产生 O2。 【答案】 (1)2 4 KOH 1 2 2 加压增大了氧气浓度，使单位体积内的活化分子数增加，有效 碰撞次数
9、增多，反应速率加快，使 MnO2反应更充分 (2)Al(OH)3、H2SiO3 稀盐酸可溶解 Al(OH)3，不易控制稀盐酸的用量 (3)3MnO4CO22H2O=MnO22MnO4HCO 24 4 3 (4)蒸发结晶 趁热过滤 (5)0.018a (6)MnOe=MnO O2 24 4 3(2018蓉城名校一模)3PbOPbSO4H2O 化学名：三盐基硫酸铅，简称三盐，M990 gmol1。不 溶于水，微黄色粉末，可用作聚氯乙烯稳定剂。以铅泥(含 PbO、Pb 及 PbSO4等)为原料制备三盐基硫酸铅 的工艺流程如图所示。 已知：PbSO4的Ksp1.82108，PbCO3的Ksp1.462
10、1013。 请回答下列问题： (1)铅蓄电池其工作原理是 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。充电时，阳极的电极反应式为 放电 充电 _ _。 (2)步骤转化的目的是_， 5 将滤液 1、滤液 3 合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物(M322 gmol1)，其化学式为_；滤液 2 中可循环利用的溶质为_(填化学式)。 (3)沉铅后的滤液中c(Pb2)9.10105molL1，则此时c(SO)_molL1。 24 (4)步骤合成三盐的化学方程式为_ _； 步骤洗涤沉淀时的操作是_ _； 若以 100.0 t 铅泥为原料制得纯净干燥的三盐 49.5 t，假设铅泥
11、中的铅元素有 90%转化为三盐，则铅泥 中铅元素的质量分数为_。 【解析】 (1)铅蓄电池充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应式为 PbSO42H2O2e=PbO2SO4H。(2)步骤加入 Na2CO3溶液能将 PbSO4转化为 PbCO3， 24 可以提高铅元素的利用率。结合上述分析可知滤液 1、滤液 3 中均含有 Na2SO4，再结合所得晶体的摩尔质 量可知析出的晶体为 Na2SO410H2O。滤液 2 中的 HNO3可循环使用。(3)沉铅后滤液中c(Pb2) 9.10105molL1，则滤液中c(SO) molL12.0104 24 KspPbSO4 cPb2 1.82 108 9.10
12、 105 molL1。 (4)步骤中加入 NaOH 溶液，使 PbSO4转化成三盐，化学方程式为 4PbSO46NaOH 3PbOPbSO4H2O3Na2SO42H2O。沉淀表面有 Na2SO4等杂质，洗涤沉淀时，向漏斗 = = = = = 5060 中加蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，并重复上述操作 23 次即可。设铅泥中铅元素的质量分数为 x，根据关系式： 4Pb 3PbOPbSO4H2O 4 mol207 gmol1 990 g 1000 tx90% 49.5 t 则，解得x46.0 %。 4 mol 207 gmol1 100.0 t x 90% 990 g 49.5 t 【答案】 (1)PbSO42H2O2e=PbO2SO4H 24 6 (2)将 PbSO4转化为 PbCO3，提高铅的利用率 Na2SO410H2O HNO3 (3)2.0104 (4)4PbSO46NaOH3PbOPbSO4H2O3Na2SO42H2O 向漏斗中加蒸馏水至浸没 =
