2019高考滿分之路搞定化學(xué)壓軸題：化工工藝流程綜合題(2).doc

驕陽(yáng)教育化工工藝流程綜合題（2）1鉍及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛,某研究小組用浮選過的輝鉍礦(主要成分是Bi2S3,還含少量SiO2等雜質(zhì))制備NaBiO3,其流程如下:已知:鉍酸鈉是一種難溶于水的物質(zhì);水解能力:Bi3+Fe3+?；卮鹣铝袉栴}:（1）.“浸取”時(shí),為了提高浸取速率,可采取的措施有(任寫一條);過濾1的濾渣中的某種主要成分可溶于一種弱酸,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:（2）.浸取時(shí)加入過量濃鹽酸的目的是。（3）.寫出焙燒時(shí)生成鉍酸鈉的化學(xué)方程式:。（4）.用H2Dz(雙硫腙,二元弱酸)-CCl4絡(luò)合萃取法可從工業(yè)廢水中提取金屬離子:H2Dz先將金屬離子絡(luò)合成電中性的物質(zhì)如Cu( HDz)2等,再用CCl4萃取此絡(luò)合物。如圖是用上述方法處理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的廢水時(shí)的酸度曲線(E%表示金屬離子以絡(luò)合物形式被萃取分離的百分率)。當(dāng)n(Bi3+):nBi(HDz)3=1:4時(shí),廢水的pH=。向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可將Bi(HDz)3中鉍元素以氫氧化物的形式沉淀出來(lái),相應(yīng)的離子方程式為（5）.取焙燒得到的NaBiO3樣品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被還原為Bi3+,Mn2+被氧化成,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:。2工業(yè)以軟錳礦(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業(yè)流程如下:（1）.浸錳過程中Fe2O3與SO2反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2+ + H2O,該反應(yīng)是經(jīng)歷以下兩步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。:Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+3H2O: .寫出的離子方程式:_。（2）.過濾所得濾液中主要存在的兩種金屬陽(yáng)離子為_(填離子符號(hào))。（3）.氧化過程中被MnO2氧化的物質(zhì)有(寫化學(xué)式):_。（4）.“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成,溫度對(duì)“浸錳”反應(yīng)的影響如圖所示,為減少M(fèi)nS2O6的生成,“浸錳”的適宜溫度是_;向過濾所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時(shí)溫度不宜太高的原因是_。 （5）.加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同時(shí)還有氣體生成,寫出反應(yīng)的離子方程式:_。（6）.生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是_。3、鈦(22Ti)由于其特殊的性能被譽(yù)為“未來(lái)世紀(jì)的金屬”。鈦鐵礦主要成分為FeTiO3(含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)),Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦來(lái)制備,工藝流程如下:（1）.Ti位于元素周期表中的位置為_。鈦鐵礦在預(yù)處理時(shí)需要進(jìn)行粉碎,其原因是_。（2）.過程中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件是_。（3）.過程中固體TiO2與雙氧水、氨水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時(shí),Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖所示,反應(yīng)溫度過高時(shí),Ti元素浸出率下降的原因是_。（4）.寫出由濾液D生成FePO4的離子方程式_。（5）.由流程圖可知FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式是_。4、工業(yè)上用含三價(jià)釩(V2O3)為主的某石煤為原料(含有Al2O3、CaO等雜質(zhì)),鈣化法焙燒制備V2O5,其流程如下: 【資料】:+5價(jià)釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關(guān)系:pH46688101012主要離子（1）.焙燒:向石煤中加生石灰焙燒,將V2O3轉(zhuǎn)化為Ca(VO3)2的化學(xué)方程式是_。（2）.酸浸:Ca(VO3)2難溶于水,可溶于鹽酸。若焙砂酸浸時(shí)溶液的pH=4,Ca(VO3)2溶于鹽酸的離子方程式是_。酸度對(duì)釩和鋁的溶解量的影響如下圖所示: 酸浸時(shí)溶液的酸度控制在大約3.2%,根據(jù)右圖推測(cè),酸浸時(shí)不選擇更高酸度的原因是_。（3）.轉(zhuǎn)沉:將浸出液中的釩轉(zhuǎn)化為NH4VO3固體,其流程如下:浸出液中加入石灰乳的作用是_。已知CaCO3的溶解度小于Ca3(VO4)2。向Ca3(VO4)2沉淀中加入(NH4)2CO3溶液,可使釩從沉淀中溶出。結(jié)合化學(xué)用語(yǔ),用平衡移動(dòng)原理解釋其原因:_。向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液,控制溶液的pH=7.5。當(dāng)pH8時(shí),NH4VO3的產(chǎn)量明顯降低,原因是_。（4）.測(cè)定產(chǎn)品中V2O5的純度: 稱取a g產(chǎn)品,先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4溶液。再加入b1 mL c1 molL-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO2+2H+Fe+VO2+Fe3+H2O)。最后用c2 molL-1 KMnO4溶液滴定過量的(NH4)2Fe(SO4)2至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液的體積為b2 mL。已知被還原為Mn2+,假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)。則產(chǎn)品中V2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_。(V2O5的摩爾質(zhì)量:182gmol-1)5、工業(yè)從廢鉛酸蓄電池的渣泥(主要成分為PbSO4、PbO2)回收鉛。RSR 工藝的主要流程如下:（1）.鉛酸蓄電池放電時(shí)總反應(yīng)為:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)正極反應(yīng):PbO2(s)+ (aq)+4H+(aq)+2e-=PbSO4(s) + 2H2O(l)負(fù)極反應(yīng): 。（2）.向渣泥中加入Na2CO3溶液將PbSO4轉(zhuǎn)化為更難溶的PbCO3。用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋其原因: 。工業(yè)上常用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液,將PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3。PbSO4與NaHCO3溶液或Na2CO3溶液不同物質(zhì)的量比時(shí),PbSO4的轉(zhuǎn)化率見下表。n(PbSO4) n(NaHCO3)11.51213PbSO4轉(zhuǎn)化率/%95.596.997.8n(PbSO4) n(Na2CO3)11.51213PbSO4轉(zhuǎn)化率/%989898依據(jù)上表數(shù)據(jù),物質(zhì)的量比相同時(shí),中PbSO4的轉(zhuǎn)化率比中的略大,原因是 。上述反應(yīng)除生成PbCO3外,還可能生成堿式碳酸鉛2PbCO3Pb(OH)2,二者受熱都易分解生成PbO。通過實(shí)驗(yàn)確定產(chǎn)物中含有2PbCO3Pb(OH)2,則該實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是 ;通過定量實(shí)驗(yàn)確定產(chǎn)物中2PbCO3Pb(OH)2的含量,則需測(cè)定的數(shù)據(jù)是 。（3）.渣泥中加入Na2SO3溶液,利用其性質(zhì)是 。（4）.H2SiF4溶液溶解PbCO3的化學(xué)方程式是 。6、三氯化鉻是化學(xué)合成中的常見物質(zhì),三氯化鉻易升華,在高溫下能被氧氣氧化,堿性條件下能被H2O2氧化為Cr()。制三氯化鉻的流程如下:（1）.重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻(Cr2O3難溶于水)需用蒸餾水洗滌的原因_,如何判斷其已洗滌干凈_（2）.已知CCl4沸點(diǎn)為57.6,為保證穩(wěn)定的CCl4氣流,適宜的加熱方式是_（3）.用下圖裝置制備CrCl3時(shí),主要步驟包括:將產(chǎn)物收集到蒸發(fā)皿中;加熱反應(yīng)管至400,開始向三頸燒瓶中通入氮?dú)?使CCl4蒸氣經(jīng)氮?dú)廨d入反應(yīng)室進(jìn)行反應(yīng),繼續(xù)升溫到650;三頸燒瓶中裝入150mLCCl4,并加熱CCl4,溫度控制在5060之間;反應(yīng)管出口端出現(xiàn)了CrCl3升華物時(shí),切斷加熱管式爐的電源;停止加熱CCl4,繼續(xù)通入氮?dú)?檢查裝置氣密性。正確的順序?yàn)?_（4）.已知反應(yīng)管中發(fā)生的主要反應(yīng)有:Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2,因光氣劇毒,實(shí)驗(yàn)需在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,并用乙醇處理COCl2,生成一種含氧酸酯(C5H10O3),用乙醇處理尾氣的化學(xué)方程式為_（5）.樣品中三氯化鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定稱取樣品0.3300g,加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶(一種帶塞的錐形瓶)中,加熱至沸后加入1g Na2O2,充分加熱煮沸,適當(dāng)稀釋,然后加入過量的2mol/L H2SO4至溶液呈強(qiáng)酸性,此時(shí)鉻以-存在,再加入1.1g KI,密塞,搖勻,于暗處?kù)o置5分鐘后,加入1mL指示劑,用0.0250mol/L硫代硫酸鈉溶液滴定至終點(diǎn),平行測(cè)定三次,平均消耗標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液24.00mL。已知: 。該實(shí)驗(yàn)可選用的指示劑名稱為_移入碘量瓶的CrCl3溶液需加熱煮沸,加入Na2O2后也要加熱煮沸,其主要原因是_樣品中無(wú)水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_答案以及解析1答案及解析：答案： 1.粉碎礦石、適當(dāng)提高浸取時(shí)溫度、適當(dāng)提高FeCl3溶液濃度、浸取時(shí)不斷攪拌(任選其一); SiO2+4HFSiF4+2H2O2.溶解Bi2S3,同時(shí)防止FeCl3和BiCl3水解生成不溶性沉淀,提高原料的浸出率。3.2Bi+2O2+Na2O22NaBiO34.2.55.解析： 1.一般提高浸取速率的方法有攪拌、加熱、將固體粉碎、增大浸取酸或堿的濃度等。本題要注意:鹽酸具有揮發(fā)性,所以溫度不能太高;因加入的已經(jīng)是濃鹽酸了,故提高鹽酸的濃度意義不大。第一步浸取后的濾渣主要是SiO2,該物質(zhì)可溶于氫氟酸,化學(xué)方程式為SiO2+4HFSiF4+2H2O2.加入過量的濃鹽酸主要是為了將原料中的Bi元素溶解,同時(shí)也能抑制鐵離子和鉍離子的水解。3.焙燒和原料是單質(zhì)鉍,加入了氧氣和過氧化鈉,生成鉍酸鈉,結(jié)合的是電子守恒和原子守恒寫出化學(xué)方程式:2Bi+2O2+Na2O22NaBiO3。4.當(dāng)n(Bi3+):nBi(HDz)3=1:4時(shí),代表Bi3+的萃取率是80%,由圖示得到此時(shí)廢水的pH=2.5。向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可將Bi(HDz)3中鉍元素以氧氧化物Bi(OH)3的形式沉淀出來(lái),又H2Dz為二元弱酸,所以相應(yīng)的離子方程式為。5.取培燒得到的NaBiO3;樣品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被還原為Bi3+,Mn2+被氧化成,根據(jù)守恒規(guī)律寫出反應(yīng)的離子方程式:。 2答案及解析：答案： 1.2Fe3+ SO2+2H2O = 2Fe2+4H+2.Mn2+;Fe2+3.SO2;(H2SO3); FeSO44.90;防止NH4HCO3受熱分解,提高原料利用率5.Mn2+2=MnCO3+CO2+H2O6.取1-2mL最后一次洗液于試管,滴加鹽酸酸化BaCl2溶液,若無(wú)白沉淀產(chǎn)生,則洗滌干凈 3答案及解析：答案：1.第四周期IVB; 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率2.100 3小時(shí); 3.溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致Ti元素浸出率下降4.2Fe2+H2O2+2H3PO4=2FePO4+4H+2H2O5.2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2+H2O解析：1.Ti的原子序數(shù)為22,處于第四周期第IVB族。鈦鐵礦在預(yù)處理時(shí)進(jìn)行粉碎,增大了與鹽酸的接觸面積,可以加快反應(yīng)速率。2.由圖中三條曲線可得,當(dāng)鐵的漫出率為80%時(shí),應(yīng)為100C、約浸取3小時(shí)。3.由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應(yīng)生成(NH4)2Ti5O15時(shí),溫度過高,雙氧水和氨水都容易分解(雙氧水分解與氨氣逸出),所以反應(yīng)溫度過高時(shí),Ti元素浸出率下降。4. 由流程圖可得,濾液D含有Fe2+,與H2O2、H3PO4反應(yīng),生成FePO4,離子方程式為:2Fe2+H2O2+2H3PO4=2FePO4+4H+2H2O。5.由流程圖可知FePO4與H2C2O4、Li2CO3高溫鍛燒發(fā)生反應(yīng)生成LiFePO4,鐵的化合價(jià)降低,FePO4應(yīng)為氧化劑,所以H2C2O4應(yīng)為還原劑,故化學(xué)方程式為:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2+H2O?！军c(diǎn)睛】本題是一道工業(yè)流程題,是近年高考中必考的題型之一,關(guān)鍵是掌握工業(yè)流程題的解題技巧,明確?？嫉闹R(shí)點(diǎn)。工業(yè)流程題目在流程上一般分為3個(gè)過程:(1)原料預(yù)處理階段,經(jīng)?？疾榧涌旆磻?yīng)速率、溶解等方法,如本題就考查了通過粉碎來(lái)加快反應(yīng)速率;(2)分離提純階段,經(jīng)?？嫉秸{(diào)節(jié)pH、加氧化劑(還原劑)、改變溫度等方法涉及的反應(yīng),以及混合物分離的常見操作;(3)獲得產(chǎn)品階段,?？嫉秸舭l(fā)、結(jié)晶、洗滌等操作。 4答案及解析：答案：1.CaO+O2+V2O3Ca(VO3)22.Ca(VO3)2+4H+2VO2+Ca2+2H2O 酸度大于3.2%時(shí),釩的溶解量增大不明顯,而鋁的溶解量增大程度更大3.調(diào)節(jié)溶液的pH,并提供Ca2+,形成Ca3(VO4)2沉淀(富集釩元素)Ca3(VO4)2的濁液中存在平衡Ca3(VO4)2(s) 3Ca2+(aq)+ (aq),(NH4)2CO3溶液中的與Ca2+結(jié)合生成更難溶的CaCO3沉淀,c(Ca2+)降低,平衡正向移動(dòng),使釩從沉淀中溶出pH8時(shí),釩的主要存在形式不是4.91(c1b1-5c2b2)/(1000a)解析： 5答案及解析：答案：1.Pb(s)+SO42-(aq) -2e-=PbSO4(s)2.PbSO4濁液中存在平衡PbSO4(s) Pb2+(aq) + SO42(aq),Na2CO3溶液中的CO32與Pb2+結(jié)合生成更難溶的PbCO3,c(Pb2+)降低,平衡正向移動(dòng),即發(fā)生反應(yīng)PbSO4(s)+CO32 (aq) PbCO3(s)+SO42 (aq)與PbSO4物質(zhì)的量比相同時(shí),Na2CO3溶液中c(CO32-)比NaHCO3溶液中的大取一定量樣品充分干燥后加熱,將產(chǎn)生的氣體通過盛有無(wú)水硫酸銅的干燥管,無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色,說(shuō)明樣品含有2PbCO3Pb(OH)2干燥后樣品的質(zhì)量m1,充分加