高考满分之路搞定化学压轴题化工工艺流程综合题2.docx
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高考满分之路搞定化学压轴题化工工艺流程综合题2
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:
①铋酸钠是一种难溶于水的物质;②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）。
①当n（Bi3+）:
n[Bi（HDz）3]=1:
4时,废水的pH= 。
②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。
ⅰ:
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
ⅱ:
......
写出ⅱ的离子方程式:
_____________________________。
（2）.过滤Ⅰ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Ⅱ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①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②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:
pH
4~6
6~8
8~10
10~12
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:
①Ca（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______________________。
②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:
①浸出液中加入石灰乳的作用是________________________。
②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:
_______________________________________________。
③向（NH4）3VO4溶液中加入NH4Cl溶液,控制溶液的pH=7.5。
当pH>8时,NH4VO3的产量明显降低,原因是__________________________________________________________________。
（4）.测定产品中V2O5的纯度:
称取ag产品,先用硫酸溶解,得到（VO2）2SO4溶液。
再加入b1mLc1mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2溶液（VO2++2H++Fe+
VO2++Fe3++H2O）。
最后用c2mol·L-1KMnO4溶液滴定过量的（NH4）2Fe（SO4）2至终点,消耗KMnO4溶液的体积为b2mL。
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:
182g·mol-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。
①用化学平衡移动原理解释其原因:
。
②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。
Ⅰ
n（PbSO4）∶n（NaHCO3）
1∶1.5
1∶2
1∶3
PbSO4转化率/%
95.5
96.9
97.8
Ⅱ
n（PbSO4）∶n（Na2CO3）
1∶1.5
1∶2
1∶3
PbSO4转化率/%
98
98
98
依据上表数据,物质的量比相同时,Ⅱ中PbSO4的转化率比Ⅰ中的略大,原因是 。
③上述反应除生成PbCO3外,还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb（OH）2],二者受热都易分解生成PbO。
通过实验确定产物中含有2PbCO3·Pb（OH）2,则该实验操作及现象是 ;通过定量实验确定产物中2PbCO3·Pb（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（Ⅵ）。
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:
①将产物收集到蒸发皿中;
②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℃;
③三颈烧瓶中装入150mLCCl4,并加热CCl4,温度控制在50~60℃之间;
④反应管出口端出现了CrCl3升华物时,切断加热管式炉的电源;
⑤停止加热CCl4,继续通入氮气;
⑥检查装置气密性。
正确的顺序为:
⑥→③→__________
（4）.已知反应管中发生的主要反应有:
Cr2O3+3CCl4→2CrCl3+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1gNa2O2,充分加热煮沸,适当稀释,然后加入过量的2mol/LH2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以
-存在,再加入1.1gKI,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:
。
①该实验可选用的指示剂名称为__________
②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__________
③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+4HF
SiF4↑+2H2O
2.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+Na2O2
2NaBiO3
4.①2.5
②
5.
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+4HF
SiF4↑+2H2O
2.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+Na2O2
2NaBiO3。
4.①当n（Bi3+）:
n[Bi（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。
②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）;FeSO4
4.90℃;防止NH4HCO3受热分解,提高原料利用率
5.Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O
6.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++2H2O
5.2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+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100°C、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+H2C2O4
2LiFePO4+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+V2O3
Ca（VO3）2
2.①Ca（VO3）2+4H+
2VO2++Ca2++2H2O
②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
3.①调节溶液的pH,并提供Ca2+,形成Ca3（VO4）2沉淀（富集钒元素）
②Ca3（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
③pH>8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）
2.①PbSO4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）
②与PbSO4物质的量比相同时,Na2CO3溶液中c（CO32-）比NaHCO3溶液中的大
③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2PbCO3·Pb（OH）2干燥后样品的质量m1,充分加热、冷却后固体的质量m2
3.还原性;4.PbCO3+H2SiF4=PbSiF4+CO2↑+H2O
解析：
6答案及解析：
答案：
1.除去其中可溶性杂质（或除去固体表面的重铬酸铵溶液）;取最后一次洗涤液适量于以试管中,向其中加入适量浓的氢氧化钠溶液,加热,取一片红色石蕊试纸润湿,粘在玻璃棒上,接近试管口,观察试纸是否变蓝,若不变蓝,则洗涤干净
2.水浴加热（并用温度计指示温度）;3.②④⑤①;4.COCl2+2C2H5OH→C2H5OCOOC2H5+2HCl
5.①淀粉溶液;
②除去其中溶解的氧气,防止O2将I-氧化,产生偏高的误差。
③96.1%（数值在95%~97%不扣分）
解析：
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