1、1题型二 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 Ca 5(PO4)3 F 和有机 碳等。溶解度:Ca 5(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)2NaClO 3+2HCl+H2O2 2ClO2+2NaCl+2H 2O
2、+O2 6Fe2+Cl +3H2O+12NH3H2O 6Fe(OH)3+Cl -+12N Fe 3O4 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)NaCl4.(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、SiO 2、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(Fe 2O3)和回收(NH 4)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)(NH4)2Fe6(
3、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 5。 .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、SiO 2、Cu、Au、Ag 等)用硫酸溶解后的溶液中含有硫酸铁和硫酸亚铁,
4、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、SiO 2、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)(NH 4)2Fe6(SO4)4(OH)12中 N 、S 、OH -整体显+1 价、-2 价、-1 价,根据24化合物中各元素正负化合价的代数和为 0,Fe 的化合价是
5、+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 。.根据流程图,黄铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3及少量的 FeS、SiO 2、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。(4)滤液中含有硅酸钠,加入廉价
6、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)2 2NaOH+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+8H2O 2Fe3+2S +18Cl-+16H+。(6)试剂 X 为过量铁粉,目的是把 Cu2+还原为24Cu,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(2)+3(3)3NH3H2O+Fe3+
7、Fe(OH)3+3N(4)Na2SiO3+Ca(OH)2 2NaOH+CaSiO3(5)2FeS+9Cl2+8H2O 2Fe3+2S +18Cl-+16H+ (6)把 Cu2+还原为 Cu,还可以还原 Fe3+为24Fe2+5.(2018山西第一次适应性考试)钴酸锂(LiCoO 2)电池是一种应用广泛的新型电源,电池中6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+;Fe 3+和 C2 结合生成较稳定的Fe(C 2O4)33-,在强酸性条件下分解重新生成 Fe3+。回答24下列问题:(1)废旧电池初步处理为粉末状的目的是 。 (2
8、)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:CoC 2O4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 CoC2O42H2O CoC2O4+2H2O 19.67% 300350 59.02%(6)已知 Li2CO3的溶度积常数
9、 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)CO 2过量生成 HC 。(3)由题干可知还原性 Cl-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、CoCl 2。(4)C 不溶于水和盐酸。(5)由题目所给的已知可知,假
10、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:2CoC 2O4+O2 2CoO+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,所以不产生沉淀,Li +浓度为 0.02 molL-1。(7)加入适量盐酸(
11、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+2H2O Al(OH)3+HC(3)FeCl3、CoCl 2 2LiCoO 2+8HCl 2CoCl2+Cl2+4H 2O+2LiCl7(4)C (5)2CoC 2O4+O2 2CoO+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(Na 2S2O4),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 。
12、 (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:(6)0t 1段主要生成 HS ,根据 pH 变化图,写出 0t 1发生反应的离子方程式为 3。 (7)若 t1时溶液中 Na2S2O4全部
13、被氧化成 NaHSO3,此时溶液中 c(S )-c(H2SO3)= 23molL-1(填具体数值,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、Na 2S2O4,最后加入 NaCl 降低 Na2S2O4的溶解度,析出 Na2S2O4,溶液 D 中含8有 NaCl。(1)根据上述分析,步骤中的化学方程式为 Zn+2SO2 ZnS2O4。(2)步骤中沉淀为 Zn(OH)2。(3)步骤中加入 NaCl 固体可以降低 Na2S2O4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
14、二亚硫酸钠(Na 2S2O4)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-24。(5)若不加隔膜,Na 2S2O4被阳极生成的氧气氧化得到硫酸根,得不到连二亚硫酸钠或 Na2S2O4在阴极被还原为 NaHSO3,HS 移动到阳极失电子得到硫酸根。
15、.(6)Na 2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠,则 0t 1段发生离子反应方程式为2S2 +O2+2H2O 4HS 。(7)若 t1时溶液中 Na2S2O4全部被氧化生成 NaHSO3,浓度为 0.1 24mol/L,根据图像,此时溶液的 pH=5,溶液中存在物料守恒,c(S )+c(H2SO3)+c(HS )=0.1 23mol/L,也存在电荷守恒,c(Na +)+c(H+)=2c(S )+c(HS )+c(OH-),则 c(S )-c(H2SO3)23 23=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)-0.1 mol/L=c(H+)-c(OH-)=(10-5-10-9)mol/L。答案:.(1)Zn+2SO 2 ZnS2O4(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-24(5)Na2S2O4被阳极生成的氧气氧化得到硫酸根或 Na2S2O4被还原产生的 HS 在阳极失电子得到硫酸根.(6)2H 2O+2S2 +O2 4HS24(7)(10-5-10-9)
