（6）由工艺流程图可知，“高温煅烧②”中FePO4、Li2CO3、H2C2O4在高温下反应生成LiFePO4。
结合原子守恒推知，产物还有CO2和H2O，根据质量守恒定律写出化学方程式。
1．（2016·全国卷丙）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生产硫酸的催化剂。
从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
＜1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
（1）“酸浸”时V2O5转化为VO
，反应的离子方程式为！
！
！
！
__V2O5＋2H＋===2VO
＋H2O__####，同时V2O4转化成VO2＋。
“废渣Ⅰ”的主要成分是！
！
！
！
__SiO2__####。
（2）“氧化”欲使3mol的VO2＋变成VO
，则需要氧化剂KClO3至少为！
！
！
！
__0.5__####mol。
（3）“中和”作用之一是使钒以V4O
形式存在于溶液中。
“废渣2”中含有！
！
！
！
__Fe（OH）3和Al（OH）3__####。
（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：
4ROH＋V4O
R4V4O12＋4OH－（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。
为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈！
！
！
！
__碱__####性（填“酸”“碱”或“中”）。
（5）“流出液”中阳离子最多的是！
！
！
！
__K＋__####。
解析
（1）反应过程中V的化合价不变，所以是复分解反应：
注意V2O5在离子方程式中不能拆开；废钒催化剂中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成为废渣1的主要成分。
（2）3molVO2＋变为VO
，共失去3mol电子，而1molClO
变为Cl－得到6mol电子，所以需要0.5mol氯酸钾。
（3）中和时，Fe3＋、Al3＋分别转化为难溶的Fe（OH）3和Al（OH）3，成为废渣2的主要成分。
（4）为提高洗脱效率，须使题中所述平衡逆向移动。
根据平衡移动原理，碱性越强越有利于平衡逆向移动，所以淋洗液应该呈碱性。
（5）经过“离子交换”，钒以R4V4O12形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。
解工艺流程题的突破技巧
解工艺流程题的关键是：
一切反应或操作都是为了获得产品而服务，要善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题，平时在学习中要注意熟记一些基本的实验操作，如沉淀的洗涤、沉淀是否完全的检验方法、离子的沉淀试剂的选取，常见离子的检验方法，特别要注意文字表达的规范、准确，只要善于归纳总结，进行积累就一定可以突破这个难关。
课时达标 第13讲
1．（2018·金华模拟）电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥，被列入国家危险废物名录，属于第十七类危险废物。
电镀污泥中含有Cr（OH）3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质，工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收得到Na2Cr2O7等物质。
已知：
①水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质；
②不同钠盐在不同温度下的溶解度（g）如下表。
温度
物质
20℃
60℃
100℃
Na2SO4
19.5
45.3
42.5
Na2Cr2O7
183
269
415
Na2CrO4
84
115
126
（1）水浸后的溶液呈！
！
！
！
__碱__####（填“酸”“碱”或“中”）性。
（2）完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式：
！
！
！
！
__4Cr（OH）3＋4Na2CO3＋3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O__####。
（3）滤渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）2、！
！
！
！
__Al（OH）3__####。
（4）“系列操作”中为继续加入H2SO4，！
！
！
！
__蒸发浓缩、冷却结晶__####（填操作方法），过滤。
继续加入H2SO4的目的是！
！
！
！
__促进平衡2CrO
＋2H＋Cr2O
＋H2O向正反应方向移动，尽可能生成更多溶解度更大的Na2Cr2O7__####（结合平衡移动原理予以说明）。
（5）工业上还可以在水浸过滤后的溶液（Na2CrO4）中加入适量H2SO4，用石墨作电极电解生产金属铬，写出生成铬的电极反应方程式：
！
！
！
！
__CrO
＋8H＋＋6e－===Cr＋4H2O__####。
解析
（1）水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都为强碱弱酸盐，水解呈碱性。
（2）氧化焙烧过程中有氧气参加反应，根据质量守恒可知还应生成水，反应的方程式为4Cr（OH）3＋4Na2CO3＋3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O。
（3）Zn（OH）2、Al（OH）3具有两性，水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质，加入硫酸调节溶液的pH可得到Zn（OH）2、Al（OH）3沉淀。
（4）水浸后溶液中存在Na2CrO4，加入硫酸发生反应：
2CrO
＋2H＋Cr2O
＋H2O，可使平衡向正反应方向移动，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体。
（5）生成铬的电极发生还原反应，CrO
得到电子生成Cr，反应的电极方程式为CrO
＋8H＋＋6e－===Cr＋4H2O。
2．（2018·台州模拟）过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。
用低浓度的双氧水和饱和尿素溶液在一定条件下可以合成过氧化尿素。
反应的方程式为CO（NH2）2＋H2O2
CO（NH2）2·H2O2。
过氧化尿素的部分性质如下：
分子式
外观
热分解温度
熔点
溶解性
CO（NH2）2·H2O2
白色晶体
45℃
75～85℃
易溶于水、有机溶剂
合成过氧化尿素的流程及反应装置图如下：
请回答下列问题：
（1）仪器X的名称是！
！
！
！
__三颈烧瓶__####；冷凝管中冷却水从！
！
！
！
__b__####（填“a”或“b”）口出来。
（2）该反应的温度控制在30℃而不能过高的原因是！
！
！
！
__防止双氧水和过氧化尿素分解__####。
（3）步骤①宜采用的操作是！
！
！
！
__C__####（填字母）。
A．加热蒸发 B．常压蒸发
C．减压蒸发
（4）若实验室制得少量该晶体，过滤后需要用冷水洗涤，具体的洗涤操作是！
！
！
！
__沿玻璃棒注入蒸馏水至浸没晶体，静置待水自然流下，重复操作2～3次__####。
（5）准确称取1.000g产品于250mL锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，再加2mL6mol·L－1H2SO4，用0.2000mol·L－1KMnO4标准溶液滴定至终点时消耗18.00mL（尿素与KMnO4溶液不反应），则产品中CO（NH2）2·H2O2的质量分数为！
！
！
！
__84.60%__####；若滴定后俯视读数，则测得的过氧化尿素含量！
！
！
！
__偏低__####（填“偏高”“偏低”或“不变”）。
解析
（1）仪器X的名称是三颈烧瓶；冷凝管中冷却水采用逆流的方法进出，所以下口a是进水口、上口b是出水口。
（2）双氧水和过氧化尿素在温度高时易分解，为防止双氧水和过氧化尿素分解，所以需要温度控制在30℃而不能过高。
（3）加热易导致双氧水和过氧化尿素分解，所以需要减压蒸发、冷却结晶、过滤得到产品。
（5）已知尿素与KMnO4溶液不反应，发生的反应为
5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===8H2O＋2MnSO4＋K2SO4＋5O2↑
5 2
nmol 0.2000mol·L－1×0.018L
则n＝0.009mol，所以CO（NH2）2·H2O2为0.009mol，其质量为0.009mol×94g·mol－1＝0.846g。
所以产品中CO（NH2）2·H2O2的质量分数为
×100%＝84.6%；若滴定后俯视读数会导致溶液体积偏小，则导致测得的过氧化尿素的质量分数偏低。
3．重铬酸钾是一种常见的强氧化剂。
实验室以精选铬铁矿（主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质）为原料制备重铬酸钾晶体（K2Cr2O7分子式量为294）的流程如下：
请回答下列问题：
（1）操作1中发生的反应有4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2
8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2↑；Na2CO3＋Al2O3
2NaAlO2＋CO2↑；Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑。
该步骤在常温下的反应速度较慢，为使反应速率增大，可采取的两条措施是！
！
！
！
__升高温度；将原料粉碎（或使用催化剂）__####。
（2）固体Y中主要含有！
！
！
！
__Al（OH）3、H2SiO3__####（填化学式）。
（3）酸化步骤使含铬物质发生了转化，请写出离子反应方程式：
！
！
！
！
__2CrO
＋2H＋Cr2O
＋H2O__####。
（4）操作4中的化学反应在溶液中能发生的可能理由是！
！
！
！
__该条件下，K2Cr2O7的溶解度较小__####；获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：
加入KCl固体，在水浴上加热浓缩至！
！
！
！
__溶液表面出现晶膜（或溶液中析出固体）__####，冷却结晶，抽滤，洗涤，干燥。
（5）通过下列实验可测定产品中重铬酸钾的质量分数：
称取重铬酸钾试样1.470g，用100mL容量瓶配制成溶液。
移取25.00mL溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3＋），放于暗处5min。
然后加入一定量的水，加入淀粉指示剂，用0.1500mol·L－1标准溶液滴定，共消耗标准溶液36.00mL。
滴定时发生的反应离子方程式为I2＋2S2O
===2I－＋S4O
，则所测产品中重铬酸钾的纯度为！
！
！
！
__72.00%__####。
（6）有关上述实验过程中涉及的部分实验操作的描述，正确的是！
！
！
！
__AD__####（填字母）。
A．粗产品若要进一步提纯，可以采用重结晶的方法
B．配制溶液时，用托盘天平称取试样后，一般经溶解、转移（含洗涤）、定容等步骤，配制成100mL溶液
C．滴定时，当最后一滴标准溶液滴入时，溶液变为蓝色，且半分钟内不变色，可判断滴定终点
D．滴定终点时俯视读数，测定结果偏低
解析
（1）加快反应速率可以采取升高温度、粉碎固体、使用催化剂等措施。
（2）根据操作1中发生的反应，加水浸取，操作2为过滤，滤出的固体为Fe2O3；中和加入醋酸，因为醋酸的酸性比硅酸和Al（OH）3强，发生反应：
SiO
＋2CH3COOH===H2SiO3↓＋2CH3COO－、AlO
＋CH3COOH＋H2O===Al（OH）3↓＋CH3COO－；操作3为过滤，得到固体Y是Al（OH）3、H2SiO3；酸化发生反应：
2CrO
＋2H＋Cr2O
＋H2O。
（5）Cr2O
＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O，建立的关系式为Cr2O
～3I2～6S2O
，溶液中n（Cr2O
）＝36×10－3×0.1500×
mol＝3.6×10－3mol，则质量分数为3.6×10－3×294/1.470×100%＝72%，根据题目数据，保留有效数字为4位，即为72.00%。
（6）通过结晶的方法得到晶体，如果一次结晶，产品不纯，可以第二次结晶等，A项正确；配制溶液时，用电子天平称取试样，一般经过溶解、冷却、转移（含洗涤）、振荡、定容、摇匀等步骤，B项错误；淀粉遇碘单质变蓝，判断滴定终点应是蓝色变为无色，且半分钟内不变色，C项错误。
4．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊接性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。
如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
（1）反应①的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂：
！
！
！
！
__H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、（NH4）2SO4等]__####。
（2）如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有：
！
！
！
！
__烧杯、漏斗、玻璃棒__####。
（3）钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。
钼酸钠的化学式为！
！
！
！
__Na2MoO4__####。
（4）工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2＋CH4
2CO＋2H2，CH4＋H2O
CO＋3H2。
含甲烷体积分数为80%的aL（标准状况）天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体（CO和H2）还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为！
！
！
！
__4.11a_g__####。
解析
（1）二氧化硫可收集再利用，制备硫酸和盐类等。
（2）操作1和操作2都是分离固体与液体的混合物，都是过滤操作。
（3）钼酸是二元酸，可直接写出钼酸钠。
（4）根据反应方程式知，1mol甲烷完全反应生成4mol还原性气体，3CO＋MoO3
Mo＋3CO2,3H2＋MoO3
Mo＋3H2O,3mol还原性气体理论上生成1mol钼。
n（CH4）＝
×80%，n（H2＋CO）＝
×80%×90%×4mol＝
，n（Mo）＝
×
mol＝
mol，m（Mo）＝
mol×96g·mol－1≈4.11ag。
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