2019高考满分之路搞定化学压轴题：化工工艺流程综合题(2).doc

骄阳教育化工工艺流程综合题（2）1铋及其化合物在工业生产中用途广泛,某研究小组用浮选过的辉铋矿(主要成分是Bi2S3,还含少量SiO2等杂质)制备NaBiO3,其流程如下:已知:铋酸钠是一种难溶于水的物质;水解能力:Bi3+Fe3+。回答下列问题:（1）.“浸取”时,为了提高浸取速率,可采取的措施有(任写一条);过滤1的滤渣中的某种主要成分可溶于一种弱酸,写出该反应的化学方程式:（2）.浸取时加入过量浓盐酸的目的是。（3）.写出焙烧时生成铋酸钠的化学方程式:。（4）.用H2Dz(双硫腙,二元弱酸)-CCl4络合萃取法可从工业废水中提取金属离子:H2Dz先将金属离子络合成电中性的物质如Cu( HDz)2等,再用CCl4萃取此络合物。如图是用上述方法处理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的废水时的酸度曲线(E%表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率)。当n(Bi3+):nBi(HDz)3=1:4时,废水的pH=。向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可将Bi(HDz)3中铋元素以氢氧化物的形式沉淀出来,相应的离子方程式为（5）.取焙烧得到的NaBiO3样品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被还原为Bi3+,Mn2+被氧化成,试写出该反应的离子方程式:。2工业以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:（1）.浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2+ + H2O,该反应是经历以下两步反应实现的。:Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+3H2O: .写出的离子方程式:_。（2）.过滤所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为_(填离子符号)。（3）.氧化过程中被MnO2氧化的物质有(写化学式):_。（4）.“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是_;向过滤所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是_。 （5）.加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:_。（6）.生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是_。3、钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3(含有少量MgO、SiO2等杂质),Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿来制备,工艺流程如下:（1）.Ti位于元素周期表中的位置为_。钛铁矿在预处理时需要进行粉碎,其原因是_。（2）.过程中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为80%时,所采用的实验条件是_。（3）.过程中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示,反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是_。（4）.写出由滤液D生成FePO4的离子方程式_。（5）.由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_。4、工业上用含三价钒(V2O3)为主的某石煤为原料(含有Al2O3、CaO等杂质),钙化法焙烧制备V2O5,其流程如下: 【资料】:+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系:pH46688101012主要离子（1）.焙烧:向石煤中加生石灰焙烧,将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式是_。（2）.酸浸:Ca(VO3)2难溶于水,可溶于盐酸。若焙砂酸浸时溶液的pH=4,Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式是_。酸度对钒和铝的溶解量的影响如下图所示: 酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%,根据右图推测,酸浸时不选择更高酸度的原因是_。（3）.转沉:将浸出液中的钒转化为NH4VO3固体,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,可使钒从沉淀中溶出。结合化学用语,用平衡移动原理解释其原因:_。向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液,控制溶液的pH=7.5。当pH8时,NH4VO3的产量明显降低,原因是_。（4）.测定产品中V2O5的纯度: 称取a g产品,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溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点,消耗KMnO4溶液的体积为b2 mL。已知被还原为Mn2+,假设杂质不参与反应。则产品中V2O5的质量分数是_。(V2O5的摩尔质量:182gmol-1)5、工业从废铅酸蓄电池的渣泥(主要成分为PbSO4、PbO2)回收铅。RSR 工艺的主要流程如下:（1）.铅酸蓄电池放电时总反应为:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)正极反应:PbO2(s)+ (aq)+4H+(aq)+2e-=PbSO4(s) + 2H2O(l)负极反应: 。（2）.向渣泥中加入Na2CO3溶液将PbSO4转化为更难溶的PbCO3。用化学平衡移动原理解释其原因: 。工业上常用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液,将PbSO4转化为PbCO3。PbSO4与NaHCO3溶液或Na2CO3溶液不同物质的量比时,PbSO4的转化率见下表。n(PbSO4) n(NaHCO3)11.51213PbSO4转化率/%95.596.997.8n(PbSO4) n(Na2CO3)11.51213PbSO4转化率/%989898依据上表数据,物质的量比相同时,中PbSO4的转化率比中的略大,原因是 。上述反应除生成PbCO3外,还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2,二者受热都易分解生成PbO。通过实验确定产物中含有2PbCO3Pb(OH)2,则该实验操作及现象是 ;通过定量实验确定产物中2PbCO3Pb(OH)2的含量,则需测定的数据是 。（3）.渣泥中加入Na2SO3溶液,利用其性质是 。（4）.H2SiF4溶液溶解PbCO3的化学方程式是 。6、三氯化铬是化学合成中的常见物质,三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化,碱性条件下能被H2O2氧化为Cr()。制三氯化铬的流程如下:（1）.重铬酸铵分解产生的三氧化二铬(Cr2O3难溶于水)需用蒸馏水洗涤的原因_,如何判断其已洗涤干净_（2）.已知CCl4沸点为57.6,为保证稳定的CCl4气流,适宜的加热方式是_（3）.用下图装置制备CrCl3时,主要步骤包括:将产物收集到蒸发皿中;加热反应管至400,开始向三颈烧瓶中通入氮气,使CCl4蒸气经氮气载入反应室进行反应,继续升温到650;三颈烧瓶中装入150mLCCl4,并加热CCl4,温度控制在5060之间;反应管出口端出现了CrCl3升华物时,切断加热管式炉的电源;停止加热CCl4,继续通入氮气;检查装置气密性。正确的顺序为:_（4）.已知反应管中发生的主要反应有:Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2,因光气剧毒,实验需在通风橱中进行,并用乙醇处理COCl2,生成一种含氧酸酯(C5H10O3),用乙醇处理尾气的化学方程式为_（5）.样品中三氯化铬质量分数的测定称取样品0.3300g,加水溶解并定容于250mL容量瓶中。移取25.00mL于碘量瓶(一种带塞的锥形瓶)中,加热至沸后加入1g Na2O2,充分加热煮沸,适当稀释,然后加入过量的2mol/L H2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以-存在,再加入1.1g KI,密塞,摇匀,于暗处静置5分钟后,加入1mL指示剂,用0.0250mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准硫代硫酸钠溶液24.00mL。已知: 。该实验可选用的指示剂名称为_移入碘量瓶的CrCl3溶液需加热煮沸,加入Na2O2后也要加热煮沸,其主要原因是_样品中无水三氯化铬的质量分数为_答案以及解析1答案及解析：答案： 1.粉碎矿石、适当提高浸取时温度、适当提高FeCl3溶液浓度、浸取时不断搅拌(任选其一); SiO2+4HFSiF4+2H2O2.溶解Bi2S3,同时防止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搅拌、加热、将固体粉碎、增大浸取酸或碱的浓度等。本题要注意:盐酸具有挥发性,所以温度不能太高;因加入的已经是浓盐酸了,故提高盐酸的浓度意义不大。第一步浸取后的滤渣主要是SiO2,该物质可溶于氢氟酸,化学方程式为SiO2+4HFSiF4+2H2O2.加入过量的浓盐酸主要是为了将原料中的Bi元素溶解,同时也能抑制铁离子和铋离子的水解。3.焙烧和原料是单质铋,加入了氧气和过氧化钠,生成铋酸钠,结合的是电子守恒和原子守恒写出化学方程式:2Bi+2O2+Na2O22NaBiO3。4.当n(Bi3+):nBi(HDz)3=1:4时,代表Bi3+的萃取率是80%,由图示得到此时废水的pH=2.5。向萃取后的CCl4中加入足量的NaOH溶液可将Bi(HDz)3中铋元素以氧氧化物Bi(OH)3的形式沉淀出来,又H2Dz为二元弱酸,所以相应的离子方程式为。5.取培烧得到的NaBiO3;样品加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被还原为Bi3+,Mn2+被氧化成,根据守恒规律写出反应的离子方程式:。 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受热分解,提高原料利用率5.Mn2+2=MnCO3+CO2+H2O6.取1-2mL最后一次洗液于试管,滴加盐酸酸化BaCl2溶液,若无白沉淀产生,则洗涤干净 3答案及解析：答案：1.第四周期IVB; 增大反应物接触面积，加快反应速率2.100 3小时; 3.温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降4.2Fe2+H2O2+2H3PO4=2FePO4+4H+2H2O5.2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2+H2O解析：1.Ti的原子序数为22,处于第四周期第IVB族。钛铁矿在预处理时进行粉碎,增大了与盐酸的接触面积,可以加快反应速率。2.由图中三条曲线可得,当铁的漫出率为80%时,应为100C、约浸取3小时。3.由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH4)2Ti5O15时,温度过高,双氧水和氨水都容易分解(双氧水分解与氨气逸出),所以反应温度过高时,Ti元素浸出率下降。4. 由流程图可得,滤液D含有Fe2+,与H2O2、H3PO4反应,生成FePO4,离子方程式为:2Fe2+H2O2+2H3PO4=2FePO4+4H+2H2O。5.由流程图可知FePO4与H2C2O4、Li2CO3高温锻烧发生反应生成LiFePO4,铁的化合价降低,FePO4应为氧化剂,所以H2C2O4应为还原剂,故化学方程式为:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2+H2O。【点睛】本题是一道工业流程题,是近年高考中必考的题型之一,关键是掌握工业流程题的解题技巧,明确常考的知识点。工业流程题目在流程上一般分为3个过程:(1)原料预处理阶段,经常考查加快反应速率、溶解等方法,如本题就考查了通过粉碎来加快反应速率;(2)分离提纯阶段,经常考到调节pH、加氧化剂(还原剂)、改变温度等方法涉及的反应,以及混合物分离的常见操作;(3)获得产品阶段,常考到蒸发、结晶、洗涤等操作。 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%时,钒的溶解量增大不明显,而铝的溶解量增大程度更大3.调节溶液的pH,并提供Ca2+,形成Ca3(VO4)2沉淀(富集钒元素)Ca3(VO4)2的浊液中存在平衡Ca3(VO4)2(s) 3Ca2+(aq)+ (aq),(NH4)2CO3溶液中的与Ca2+结合生成更难溶的CaCO3沉淀,c(Ca2+)降低,平衡正向移动,使钒从沉淀中溶出pH8时,钒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浊液中存在平衡PbSO4(s) Pb2+(aq) + SO42(aq),Na2CO3溶液中的CO32与Pb2+结合生成更难溶的PbCO3,c(Pb2+)降低,平衡正向移动,即发生反应PbSO4(s)+CO32 (aq) PbCO3(s)+SO42 (aq)与PbSO4物质的量比相同时,Na2CO3溶液中c(CO32-)比NaHCO3溶液中的大取一定量样品充分干燥后加热,将产生的气体通过盛有无水硫酸铜的干燥管,无水硫酸铜变蓝色,说明样品含有2PbCO3Pb(OH)2干燥后样品的质量m1,充分加