2019年高考化学化工流程全突破专题08化工流程计算知识讲解.docx

专题08 化工流程计算化学计算包括：纯度，转化率、产率计算，有效数字的取舍。一 . 关系式法典例1 铁矿石主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。有一种测定铁矿石中含铁量的方法如下。已知：2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI。完成下列填空：（1）步骤用到的玻璃仪器除烧杯外，还有_。（2）步骤对应反应的离子方程式为_。（3）步骤中煮沸的作用是_。步骤中必须用到的定量实验仪器是_。（4）步骤可用淀粉作为滴定终点的指示剂，达到滴定终点时的现象是_。若滴定过程中有空气进入，则测定结果_(选填“偏高”、“偏低”或“无影响”。（5）若过程中消耗0.5000mol/LNa2S2O3溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为_。【答案】漏斗、玻璃棒2Fe2Cl22Fe32Cl除去过量的氯气，避免影响后续滴定250mL容量瓶溶液由蓝色恰好变为无色且30秒内不还原偏高70%氧化成I2，使消耗的Na2S2O3的量增加，即所测结果偏高；（5）根据反应的方程式可知2Fe32I2Na2S2O3，矿石中铁元素的百分含量70%。典例2焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：pH=4.1时，中为_溶液（写化学式）。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 molL1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1（以SO2计）。【答案】2NaHSO3Na2S2O5+H2ONaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液2H2O4e4H+O2aS2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H0.128【解析】（1）亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3Na2S2O5+H2O；（2）碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即中为NaHSO3；二. 守恒法典例3铁的化合物有广泛用途，如碳酸亚铁(FeCO3)可作为补血剂，铁红(Fe2O3)可作为颜料。利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2)制备碳酸亚铁的流程如下：（1）“酸溶”时加快反应速率的方法有_(写出一种)。（2）“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3+通过两个反应被还原，其中一个反应如下：FeS2 +14Fe3+ +8H2O15Fe2+2SO42+16H+，则另一个反应的离子方程式为：_；FeS2还原后，检验Fe3+是否反应完全的方法是_。（3）“沉淀”时，需控制pH不宜过高，否则生成的FeCO3中可能混有_杂质；写出加入NH4HCO3生成“沉淀”的化学方程式：_；所得FeCO3需充分洗涤，检验沉淀已洗涤干净的方法是_。（4）FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，同时释放出CO2，则与FeCO3反应的物质为_(填化学式)。（5）FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧34.8g的FeCO3，得到Fe2O3和FeO的混合物23.76g。则Fe2O3的质量为_ g。【答案】适度加热、适量增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等FeS2+2Fe3+=3Fe2+2S取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明其中含有Fe3+，反之，未反应完全Fe(OH)2FeSO4+2NH4HCO3=(NH4)2SO4FeCO3H2OCO2取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稍过量稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净O2、H2O21.6典例4一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2) 制取MnSO4H2O并回收单质硫的工艺流程如下：已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。回答下列问题：（1）步骤混合研磨成细粉的主要目的是_；步骤浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式为_。（2）步骤所得酸性滤液可能含有Fe2+，为了除去Fe2+可先加入_；步骤需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为45，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_。步骤所得滤渣为_(填化学式)。（3）步骤需在90100下进行，该反应的化学方程式为_。（4）测定产品MnSO4H2O的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c molL-1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)=_。【答案】 增大接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率 3MnO2+2FeS2+6H2SO4 =3MnSO4+Fe(SO4)3+4S+6H2O 软锰矿粉或H2O2溶液 破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离 Fe(OH)3 (NH4)2Sx+1 2NH3+H2S+xS (8.25cV/a)%或(8.25cV10-2)/a或0.0825cV/a或0.0825cV/a100%三. 其他典例5以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_。（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 硫去除率=（1）100%不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时，去除的硫元素主要来源于_。700焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_（填化学式）转化为_（填化学式）。（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）n（Fe2O3）=_。【答案】SO2+OHHSO3FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中NaAlO2Al(OH)3116【解析】分析：根据流程，矿粉焙烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，在空气中CaO可将SO2转化为CaSO4；“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3；Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，（1）过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3和H2O。（2）根据题给已知，多数金属硫酸盐的分解温度高于600，不添加CaO的矿粉低于500焙烧时，去除的硫元素主要来源于FeS2。典例6用工业制立德粉后的铅锌废渣(主要成分为ZnO和PbSO4，杂质为含Si、Fe(III)、Cu、Cd等元素的化合物)为原料，制活性氧化锌和黄色颜料铅铬黄，工业流程如图所示：已知常温下Ksp(PbSO4)=1.610-5，Ksp(PbCO3)=7.410-14，KspFe(OH)3=1.010-38。(1)“碱浸”过程中PbSO4发生反应的离子方程式为_，气体A的化学式为_。(2)“酸浸”过程中，在常温下应控制pH不低于_。(3)“沉降I”中发生沉降反应的离子方程式为_。(4)滤液D中溶质的主要成分为_。(5)以1t含锌元素10的铅锌废渣制得活性氧化锌113.4kg，依据以上数据能否计算出锌元素的回收率。若能，写出计算结果，若不能，请说明理由。_。(6)常温下NH3H2O的电离常数Kb=1.810-5；碳酸的电离常数：Ka1=4.410-7，Ka2=5.610-11。该温度下某浓度的(NH4)2CO3溶液中c(NH4+)c(NH3H2O)=18。则溶液pH为_，c(HCO3-)c(H2CO3)=_ _。【答案】 PbSO4 (s) + CO32(aq) =PbCO3(s) + SO42 (aq) CO2 3 2Pb2+ 2OH+Cr2O72=2PbCrO4+H2O (NH4)2SO4 不能，除去铜、镉的过程中添加了锌粉，最终ZnO中的锌元素不完全来自于铅锌废渣，无法计算铅锌废渣中锌元素的回收率 8 44典例7三盐基硫酸铅(3PbOPbSO4H2O) (相对分子质量为990)简称“三盐”，白色或微黄色粉末，热稳定性能优良，主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。“三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠而制得。以100.0吨铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。已知:(1)Ksp(PbSO4)=1.8210-8，Ksp(PbCO3)=1.4610-13；(2)铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。请回答下列问题:(1)写出步骤“转化”的化学方程式_。(2)步骤“酸溶”，最适合选用的酸为_，为提高酸溶速率，可采取的措施是_(任意写出一条)。(3)若步骤沉铅”后的滤液中c(Pb2+)=1.8210-5mol/L，则此时c(SO42-)=_mol/L。(4)从原子利用率的角度分析该流程的优点为_。(5)步骤“合成”三盐的化学方程式为_。若得到纯净干燥的三盐49.5t，假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为_ % (结果保留一位小数)【答案】 PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4 硝酸(或HNO3) 适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答