高考化学 化工流程全突破 专题07 化工流程中物质的结晶专练对点专练.docx

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高考化学化工流程全突破专题07化工流程中物质的结晶专练对点专练

专题07化工流程中物质的结晶

1.用废雷尼镍(主要成分为NiO、Al,少量Cr、Fe、C、S 及有机物)制备Ni(NO3)2·6H2O的实验流程如下:

已知:

①在实验条件下,Ni2+、Cr3+在溶液中不能被NaClO或HNO3氧化。

②NiSO4易溶于水,NiCO3难溶于水;Ni(NO3)2在20℃、90℃时溶解度依次为79.2、188g/100g 水。

③己知“酸溶”后的溶液中主要的四种离子开始沉淀与沉淀完全的pH 如下:

Ni2+

Fe2+

Fe3+

Cr3+

开始沉淀pH

6.2

7.6

2.3

4.5

沉淀完全pH

8.5

9.1

3.3

5.6

(1)“除铝”所用试剂及主要操作为__________。

(2)“灼烧”的主要目的是__________。

(3)“酸溶” 时,用浓硫酸和水代替稀硫酸的目的是__________。

(4)“除铁、铬”时,Fe2+被氧化为Fe3+的离子方程式为__________;氧化后需将溶液 pH调整到的范围是__________。

(5)请设计由“净化液”制取Ni(NO3)2·6H2O的实验方案:

__________,离心分离、洗涤、干燥得Ni(NO3)2·6H2O(实验中须使用的试剂有:

6mol·L-1硝酸,3mol·L-1Na2CO3溶液)。

【答案】用NaOH 溶液浸泡、过滤、洗涤及干燥除去C、S及有机物利用浓硫酸与水混合放热,使溶液温度升高,加快酸溶速率2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O5.6

Ni(NO3)2·6H2O的实验方案:

边搅拌边向“净化液”中滴加3mol·L-1Na2CO3溶液至有大量沉淀,静置,向上层清液中滴加3mol·L-1Na2CO3溶液,若无沉淀,过滤,水洗,向滤渣中加入6mol·L-1硝酸至滤渣恰好溶解,蒸发浓缩、冷却结晶,离心分离、洗涤、干燥得Ni(NO3)2·6H2O。

2.Ⅰ.辉铜矿主要成分为Cu2S,软锰矿主要成分为MnO2,它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。

工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如图:

已知:

①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫;

②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3;

③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算):

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3+

1.1

3.2

Mn2+

8.3

9.8

Cu2+

4.4

6.4

(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有________________(任写一种)。

(2)调节浸出液pH的范围为________,其目的是 ____________________。

 

(3)本工艺中可循环使用的物质是________(写化学式)。

 

(4)在该工艺的“加热驱氨”环节,若加热的温度较低或过高,都将造成________的结果。

 

Ⅱ.海水开发利用的部分过程如下图所示。

(1)海水中提取的NaCl中若混有少量的KClO3固体(KClO3溶解度随温度变化大),可通过______、________、_________的操作净化。

(2)生成Mg(OH)2用的沉淀剂一般是生石灰或熟石灰,所以Mg(OH)2沉淀中会混有Ca(OH)2,可通过反复洗涤去除Ca(OH)2,检验沉淀是否洗净的操作方法__________。

【答案】粉碎矿石(或升高温度或适当增加酸的浓度或搅拌,任写一种即可)3.2≤pH<4.4使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去NH3 碱式碳酸铜产量减少溶解蒸发结晶趁热过滤取最后的洗液少许,滴加Na2CO3溶液,若不出现白色沉淀则说明洗净

3.某铬铁矿主要成分是FeO·Cr2O3,含有FeCO3、SiO2、Fe3O4等杂质,现由该铬铁矿制备强氧化剂Na2Cr2O7 的流程如下:

已知:

常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-30

回答下列问题:

(1)物质B为______________, 溶液E为____________________。

(2)溶液G中经检测不含H2O2的可能原因是_____________________。

(3)若步骤Ⅵ调节pH后,c(Cr3+)=6.3mol/L,则pH范围是______________(离子浓度不大于1.0×10-5mol/L即可认为沉淀完全)。

(4)步骤Ⅶ发生的离子方程式为________________________________________。

(5)Na2Cr2O7和Na2SO4的溶解度随温度变化的曲线如下图所示,步骤Ⅷ中操作a为___________、__________________。

 

(6)若称取mg该铬铁矿,其中FeO·Cr2O3的质量分数为70%,最终制得n gNa2Cr2O7固体,则该过程中Cr元素的转化率为____________________________。

【答案】Fe3O4NaHCO3过量的H2O2,被Fe3+催化分解3≤pH<47H2O+3S2O32-+2Cr3+=6SO42-+Cr2O72-+14H+加热浓缩趁热过滤

×100%

【解析】

(1)物质B具有磁性,结合铬铁矿的成分及流程可得,B为Fe3O4;溶液C为硅酸钠溶液,因为通入足量CO2,所以生成E为NaHCO3。

4.钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)可抑制金属腐蚀。

以钼精矿(主要成分为MoS2,含少量杂质)为原料,制备钼酸钠晶体的主要流程图如下。

回答下列问题

(1)完成下列反应:

_____MoS2+_____O2

_____SO2+_____MoO3

在焙烧炉中,空气从炉底进入矿石经粉碎后从炉顶进入,这样处理的目的是_________。

(2)浓氨水浸取粗产品获得(NH4)2MoO4溶液,其化学反应方程式为____________;该反应说明MoO3______(填“有”或“没有”)酸性氧化物的性质。

(3)常温下,沉钼阶段所得废液为(NH4)2SO4稀溶液。

若(NH4)2SO4稀溶液的pH=a,则

=_______(用含a的代数式表示,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5),若将此稀溶液蒸发浓缩,

将_________(填“变大”“不变”或“变小”)。

(4)已知钼酸钠在一定温度范围内的析出物质及相应物质的溶解度如下表所示,获得Na2MoO4·2H2O的操作为_____________。

温度(℃)

0

4

9

10

15.5

32

51.5

100

析出物质

Na2MoO4·10H2O

Na2MoO4·2H2O

溶解度

30.63

33.85

38.16

39.28

39.27

39.82

41.27

45.

结晶得到的母液可以在下次结晶时重复使用,但达到一定次数后必须净化处理,原因是_____________。

(5)空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3保护膜,在密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入的物质是___________(填选项字母)。

A.NaNO2B.通入适量N2C.油脂D.盐酸

【答案】2742增大固气接触面积,提高原料利用率(加快反应速率亦可)MoO3+2NH3·H2O=(NH4)2MoO4+H2O有1.8×109-a变大蒸发浓缩,控制在15.5℃以上(或15.5℃~100℃)进行过滤(洗涤、晾干)母液中的NaOH浓度越来越大,最后结晶提纯时随Na2MoO4·2H2O析出A

5.钼(Mo)是一种重要的过渡金属元素,钼酸钠(Na2MoO4)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。

以钼精矿(主要成分为MoS2)为原料制备金属钼和钼酸钠晶体的主要流程如图所示。

(1)Na2MoO4·2H2O中钼元素的化合价为____________;

(2)在焙烧反应中,每生成1molMoO3时转移电子数为:

_______(以NA表示阿伏加德罗常数的值);

(3)操作1中,粗产品中的MoO3与Na2CO3溶液充分反应后,生成Na2MoO4和另外一种物质,该物质的电子式为_____;

(4)重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用,但达到一定次数后必须净化处理,原因______________________________________;

(5)结晶操作前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SO42-,SO42-的最大去除率是_____(结果保留一位小数)[已知:

碱浸液中c(MoO42-)=0.80mol·L-1,(SO42-)=0.04mol·L-1,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ba(OH)2引起的溶液体积变化忽略。

]

(6)下图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果:

①试分析I、II曲线变化趋势不同的原因________________________________________

②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4-Fe2O3保护膜。

密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀,除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。

则NaNO2的作用是_______________________________。

③要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为_____________。

【答案】+614NA

使用一定次数后,母液中杂质的浓度增大,重结晶会析出杂质,影响产品纯度95.0%Cl-有利于碳钢的腐蚀,SO42-不利于碳钢的腐蚀,使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸;硫酸溶液随着浓度的增大,氧比性增强,会使钢铁钝化,腐蚀速率减慢替代空气中氧气起氧化剂作用1:

1

6.工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:

 

  

试回答下列问题:

(1)实验室实现“步骤II”中分离操作所用的玻璃仪器有____、玻璃棒和烧杯等;该步骤是为了除去_______(填相关物质的化学式)。

(2)检验步骤III已经进行完全的操作是_______________________。

(3)步骤V的反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是______________;该步骤中反应生成FeCO3的离子反应方程式为___________。

(4)步骤VI中发生反应的化学反应方程式为____________________。

(5)步骤V中,FeCO3达到沉淀溶解平衡时,若c(Fe2+)=1×10-6mol/L,欲使所得的FeCO3中不含有Fe(OH)2,应控制溶液的pH≤_____ (已知:

Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,lg7=0.8)。

(6)欲测定硫铁矿矿渣中Fe元素的质量分数,称取ag样品,充分“酸溶”“水溶”后过滤,向滤液中加入足量的H2O2,充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀,经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重,冷却后称得残留固体bg,测得该样品中Fe元素的质量分数为______。

【答案】漏斗SiO2取歩骤III反应后的溶液少量试管中,加入少量KSCN溶液,若溶液未呈现血红色,则说明已经进行完全防止NH4HCO3分解、减少Fe2+的水解2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O4FeCO3+O2

2Fe2O3+4CO28.87b/10a

7.钨(74W)是熔点最高的金属,是重要的战略物资。

自然界中钨矿石的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4),还含少量Si、P、As的化合物。

由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下:

已知:

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中,除最后一步外,其余步骤钨的化合价未变。

③常温下钨酸难溶于水。

回答下列问题:

(1)钨酸中钨元素的化合价为_________,写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成MnO2的化学方程式___________________________________________。

(2)上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸调pH=10后,溶液中的杂质阴离子为SiO32-、HAsO32-、HAsO42-、HPO42-等,则“净化”过程中,加入H2O2时发生反应的离子方程式为_______________________________,滤渣Ⅱ的主要成分是_________。

(3)已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小。

图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。

则T1_________T2(填“>”或“<”)。

将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为________,T2时该反应的平衡常数为__________。

(4)硬质合金刀具中含碳化钨(WC),利用电解法可以从碳化钨废料中回收钨。

电解时,用碳化钨做阳极,不锈钢做阴极,HCl溶液为电解液,阳极析出钨酸并放出CO2。

该阳极反应式为_________________。

【答案】+62MnWO4+O2+4NaOH

2MnO2+2Na2WO4+2H2OHAsO32-+H2O2=HAsO42-+H2OMgSiO3、MgHAsO4、MgHPO4

8.铋(Bi)与氮同族,氯氧化铋(BiOCl)广泛用于彩釉调料、塑料助剂、油漆调色、生产金属铋等。

一种以用火法炼铜过程产生的铜转炉烟尘(除含铋的化合物之外,还有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制备高纯氯氧化铋的工艺流程如下:

请回答:

(1)BiOCl中Bi元素的化合价为__________。

(2)向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉,主要目的是__________________________。

(3)“浸铜”时,有单质硫生成,其反应的离子方程式为____________________________。

(4)“浸铋”时,温度升高,铋的浸出率降低,其原因为____________________________。

(5)“沉铋”时需控制溶液的pH=3.0,此时BiCl3发生反应的化学方程式为__________。

(6)“除铅、砷”时,可以采用以下两种方法:

①加入改性羟基磷灰石固体(HAP):

浸液2与HAP的液固比(L/S)与铅、砷去除率以及后续沉铋量的关系如下表:

L/S

125∶1

50∶1

25∶1

15∶1

Pb2+去除率/%

84.86

94.15

95.40

96.83

As3+去除率/%

98.79

98.92

98.34

99.05

m(沉铋)/g

2.34

2.33

2.05

1.98

实验中应采用的L/S=__________。

②铁盐氧化法:

向浸液2中加入Fe2(SO4)3,并调节pH,生成FeAsO4沉淀。

当溶液中c(AsO43-)=1×10-9 mol/L,且不产生Fe(OH)3沉淀,此时溶液的pH为__________。

(已知:

1g2=0.3;FeAsO4、Fe(OH)3的Ksp分别为5×10-21、4×10-38。

【答案】+3除去Cu2+、Fe3+CuS+MnO2+4H+=Cu2++ Mn2++S↓+2H2O温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低BiCl3+Na2CO3=BiOCl↓+2NaCl+CO2↑50∶15.3

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