2021屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)課件：第二篇-題型3-無機(jī)化工生產(chǎn)流程題-

1、題型3無機(jī)化工生產(chǎn)流程題題型3無機(jī)化工生產(chǎn)流程題2021屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)課件：第二篇-題型3-無機(jī)化工生產(chǎn)流程題-研磨真題培養(yǎng)審題力【高考真題回訪】(2020全國卷)釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。研磨真題培養(yǎng)審題力【高考真題回訪】該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+開始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所

2、回答以下問題:(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是。(2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成 ，同時還有_離子被氧化，寫出VO+轉(zhuǎn)化為 反應(yīng)的離子方程式。(3)“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5xH2O，隨濾液可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、_，以及部分的_。(4)“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，V2O5xH2O轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解、濾渣的主要成分是_?；卮鹨韵聠栴}:(5)“調(diào)pH”中有沉淀生成，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(6)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是。(5)“調(diào)pH”中有沉淀生成，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是【解析】 (1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是

3、升高溫度，加快酸浸和氧化反應(yīng)速率(促進(jìn)氧化完全)；(2)“酸浸氧化”中，釩礦粉中的Fe3O4與硫酸反應(yīng)生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性，則VO+和VO2+被氧化成V 的同時還有Fe2+被氧化，反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O；VO+轉(zhuǎn)化為 時，釩元素的化合價由+3價升至+5價，1 mol VO+失去2 mol電子，MnO2被還原為Mn2+，Mn元素的化合價由+4價降至+2價，1 mol MnO2得到2 mol電子，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，VO+轉(zhuǎn)化為 反應(yīng)的離子方程式為VO+MnO2+2H+=

4、+Mn2+H2O；(3)根據(jù)分析，“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5xH2O，隨濾液可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、 Mn2+，【解析】 (1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是升高溫度，加以及部分的Fe3+、Al3+；(4)根據(jù)分析，濾渣的主要成分是Fe(OH)3；(5)“調(diào)pH”中有沉淀生成，是NaAlO2與HCl反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3；(6)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是增大 濃度，利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全。以及部分的Fe3+、Al3+；(

5、4)根據(jù)分析，濾渣的主要成答案： (1)加快酸浸和氧化反應(yīng)速率(促進(jìn)氧化完全)(2) Fe2+VO+MnO2+2H+= +Mn2+H2O(3)Mn2+Fe3+、Al3+(4) Fe(OH)3(5)NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3(6)利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全答案： (1)加快酸浸和氧化反應(yīng)速率(促進(jìn)氧化完全)【解題模型建構(gòu)】【整體認(rèn)知宏觀識圖】第一步:理順反應(yīng)流程圖，明確每步反應(yīng)原理?！窘忸}模型建構(gòu)】【問題精研破解有方】第二步:結(jié)合原理，解答問題。題號問題分析結(jié)論生成(1)酸浸時_溶解;氧化時_被氧化?！八峤趸毙枰訜?，是因為。(2)酸浸時還發(fā)生

6、反應(yīng):_;氧化時VO+被氧化為 ，MnO2被還原為_?！八峤趸敝羞€有_離子被氧化。 VO+轉(zhuǎn)化為 的離子方程式為?！締栴}精研破解有方】題號問題分析結(jié)論生成(1)酸浸時_題號問題分析結(jié)論生成(3)中和沉淀時控制pH=3.03.1，此時Mn2+沒有開始沉淀，而_部分沉淀。濾液還可除去_及部分_。(4)沉淀轉(zhuǎn)溶時控制pH13，_完全沉淀，_先完全沉淀后沉淀溶解。濾渣的主要成分是。(5)調(diào)pH是將 轉(zhuǎn)化為_沉淀。生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(6)沉釩的原理為_，加入NH4Cl，_增大，沉淀反應(yīng)正向進(jìn)行。加入過量NH4Cl的原因:。題號問題分析結(jié)論生成(3)中和沉淀時控制pH=3.03.1【問題精研

7、破題有方】(1)黏土釩礦Fe2+、VO+和VO2+升高溫度，反應(yīng)速率加快(2)Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2OMn2+Fe2+VO+MnO2+2H+= +Mn2+H2O(3)Fe3+、Al3+Mn2+Fe3+、Al3+(4)Fe3+Al3+Fe(OH)3(5)Al(OH)3NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3(6)NaVO3+NH4Cl=NH4VO3+NaClc( )利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全【問題精研破題有方】疑難突破提升解題力 難點一:工藝流程圖的結(jié)構(gòu)分析 1.工藝流程圖結(jié)構(gòu)圖解:疑難突破提升解題力 難點一:工藝流程圖的結(jié)構(gòu)分析 2.流程

8、圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與跟蹤:(1)循環(huán)物質(zhì)的確定:從流程圖上看:箭頭回頭;從物質(zhì)的轉(zhuǎn)化上看:在流程中加入的物質(zhì)，后續(xù)步驟中又會產(chǎn)生(在濾渣或濾液中尋找)。(2)副產(chǎn)品的判斷:從流程圖上看:支線產(chǎn)品;從制備的目的上判斷:不是主產(chǎn)品。2.流程圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與跟蹤:(3)濾渣、濾液中成分的確定:要考慮樣品中原料和雜質(zhì)的成分在每一步驟中與每一種試劑反應(yīng)的情況:反應(yīng)過程中哪些物質(zhì)(離子)消失了?所加試劑是否過量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，又產(chǎn)生了哪些新離子?要考慮這些離子間是否會發(fā)生反應(yīng)。(3)濾渣、濾液中成分的確定: 對點練一 1.工業(yè)上用鈦鐵精礦(FeTiO3)提煉 TiO2的工藝流程如下:(1)鈦鐵精礦經(jīng)冷卻

9、、結(jié)晶得到的副產(chǎn)物A為_，結(jié)晶析出A時，為保持較高的酸度不能加水，其原因可能為_。(2)上述工藝流程中體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的是_。 對點練一 1.【解析】酸浸時發(fā)生反應(yīng)： FeTiO3+6H+=Fe2+Ti4+3H2O，反應(yīng)中有硫酸亞鐵生成，結(jié)晶即得到FeSO47H2O，所以副產(chǎn)物A為硫酸亞鐵溶液結(jié)晶得到的FeSO47H2O。結(jié)晶時不能加水，是為了防止Ti(SO4)2水解、抑制Fe2+的水解，從而減少FeSO47H2O的溶解量。答案：(1)FeSO47H2O防止Ti(SO4)2水解、抑制Fe2+的水解，從而減少FeSO47H2O的溶解量(2)水解得到的稀硫酸可以循環(huán)使用1.【解析】酸浸時發(fā)生反應(yīng)：

10、 FeTiO3+6H+=F2.一種磁性材料的磨削廢料主要成分是鐵鎳合金(含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%)，還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物。由該廢料制備氫氧化鎳工藝流程如下:2.一種磁性材料的磨削廢料主要成分是鐵鎳合金(含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約(1)“酸溶”時，溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成，廢渣的主要成分是_;金屬鎳溶解的離子方程式為_。(2)“除鐵”時H2O2的作用是_，加入碳酸鈉的目的是_。(3)“除銅”時，反應(yīng)的離子方程式為_，濾渣的主要成分是_。(1)“酸溶”時，溶液中有Fe3+、Fe2+、Ni2+等生成2.【解析】流程圖中各步主要轉(zhuǎn)換如下： 答案：(1)SiO25Ni+12H+2 =5Ni2+

11、N2+6H2O(2)將Fe2+氧化為Fe3+調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+完全沉淀為黃鈉鐵礬渣(3)H2S+Cu2+=CuS+2H+CuS2.【解析】流程圖中各步主要轉(zhuǎn)換如下： 難點二:原料預(yù)處理 1.研磨:將固體物質(zhì)粉碎，增大固體與液體或氣體間接觸面積，加快反應(yīng)速率。2.灼燒:除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化。3.煅燒:改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，雜質(zhì)在高溫下氧化分解。4.浸取:(1)酸浸:溶解，除去氧化物(膜)，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)沉淀、抑制水解。(2)堿浸:去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進(jìn)沉淀、抑制水解。(3)水浸:與水反應(yīng)或溶解。5.攪拌:加快反應(yīng)(溶解)速率，使反應(yīng)充分進(jìn)行，

12、提高原料利用率。 難點二:原料預(yù)處理 對點練二 3.二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土化合物。以氟碳鈰礦(主要含CeCO3F)為原料制備CeO2的一種工藝流程如下: 對點練二 已知:.Ce4+能與F-結(jié)合成CeFx(4-x)+，也能與S 結(jié)合成CeSO42+;.在硫酸體系中Ce4+能被萃取劑(HA)2萃取，而Ce3+不能;.常溫下，Ce2(CO3)3飽和溶液濃度為1.010-6 molL-1。 “氧化焙燒”過程中可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法是_、_(寫出2種即可)。已知:.Ce4+能與F-結(jié)合成CeFx(4-x)+，也3.【解析】“氧化焙燒”過程中礦石粉碎成細(xì)顆粒、通入大量空氣可以

13、加快反應(yīng)速率和提高原料利用率。答案：礦石粉碎成細(xì)顆粒通入大量空氣3.【解析】“氧化焙燒”過程中礦石粉碎成細(xì)顆粒、通入大量空氣 難點三:反應(yīng)條件控制 1.控制pH:控制溶液的酸堿性使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點:能與H+反應(yīng)，使溶液pH增大;不引入新雜質(zhì)。 難點三:反應(yīng)條件控制 2.控制溫度:(1)控制低溫的目的:防止某反應(yīng)物及目標(biāo)產(chǎn)物分解，如H2O2 、AgNO3、 HNO3(濃)等;防止某反應(yīng)物或目標(biāo)產(chǎn)物揮發(fā)，如鹽酸、醋酸、硝酸和氨水等;抑制物質(zhì)的水解，如Fe3+、Al3+、Cu2+、S2-;反應(yīng)放熱，低溫使反應(yīng)正向進(jìn)行;避免副反應(yīng)的發(fā)生:如乙醇的消去反應(yīng)需

14、迅速升溫至170 ;確保催化劑的催化活性，兼顧速率和轉(zhuǎn)化率，追求經(jīng)濟(jì)效益;沸點較高物質(zhì)的液化收集:用冰水浴冷凝并收集SO3;若轉(zhuǎn)化率變化不大，高溫下浪費(fèi)能源。2.控制溫度:(2)加熱的目的:加速某固體的溶解;減少氣體生成物的溶解并加速逸出;一般加快反應(yīng)速率;使平衡向需要的方向移動;趁熱過濾，防止某物質(zhì)降溫時會析出而損失或帶入新雜質(zhì)(3)控制某溫度范圍的目的:從溫度過高或溫度過低會導(dǎo)致的后果兩方面作答。(2)加熱的目的:3.控制壓強(qiáng):(1)減壓:減壓過濾，加快過濾速率;減壓蒸餾，降低蒸餾溫度，防止產(chǎn)品分解;減壓蒸發(fā)，降低蒸發(fā)溫度，防止物質(zhì)分解或失去結(jié)晶水。(2)加壓:加快速率，平衡移動。3.控制

15、壓強(qiáng): 對點練三 4.輝銅礦石主要含有硫化亞銅(Cu2S)及少量脈石(SiO2)。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如下所示: 對點練三 (1)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是_;“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中，加入HNO3調(diào)節(jié)溶液的pH，其理由是_。(2)“回收S”過程中溫度控制在5060之間，不宜過高或過低的原因是。(1)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是_4.【解析】(1)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而沉淀除去；“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中，加入HNO3調(diào)節(jié)溶液的pH，其理由是抑制Cu2+的水解。(2)“回收S”過程中溫度控制在506

16、0之間，不宜過高或過低的原因是溫度過高，苯易揮發(fā)；溫度過低，礦渣的溶解速率小。答案：(1)調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀抑制Cu2+的水解(2)溫度過高，苯易揮發(fā)；溫度過低，礦渣的溶解速率小4.【解析】(1)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是使F5.碳酸鋰廣泛應(yīng)用于化工、冶金、陶瓷、醫(yī)藥、制冷、焊接、鋰合金等行業(yè)。制備流程如下:5.碳酸鋰廣泛應(yīng)用于化工、冶金、陶瓷、醫(yī)藥、制冷、焊接、鋰合已知碳酸鋰的溶解度(g/L)如表:溫度/010203040506080100Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72已知碳酸鋰的溶解度(g/L)

17、如表:溫度/010203040(1)硫酸化焙燒工業(yè)反應(yīng)溫度控制在250300 ，主要原因是_。同時，硫酸用量為理論耗酸量的115%左右，硫酸如果加入過多則_。(2)水浸時，需要在攪拌下加入石灰石粉末的主要作用是_。(3)“沉鋰”需要在95 以上進(jìn)行，主要原因是_。過濾碳酸鋰所得母液中主要含有Na2SO4，還可能含有_。(1)硫酸化焙燒工業(yè)反應(yīng)溫度控制在250300 ，主要原5.【解析】(1)若溫度過低，反應(yīng)速率慢，若溫度過高，則濃H2SO4沸騰，揮發(fā)較多。(2)加入CaCO3一是和多余H2SO4反應(yīng)，二是調(diào)節(jié)pH除去大部分雜質(zhì)。(3)由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉鋰在

18、95 以上進(jìn)行可增加產(chǎn)率。過濾后的母液中除Na2SO4外還可能有Na2CO3、Li2CO3。答案：(1)溫度低于250 ，反應(yīng)速率較慢；溫度高于300 ，硫酸揮發(fā)較多增加酸耗量，增加后續(xù)雜質(zhì)的處理量，增加后續(xù)中和酸的負(fù)擔(dān)(2)除去多余的硫酸，同時調(diào)整pH，除去大部分雜質(zhì)(3)溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，可以增加產(chǎn)率Na2CO3、Li2CO35.【解析】(1)若溫度過低，反應(yīng)速率慢，若溫度過高，則濃H 難點四:產(chǎn)品的分離提純 1.對于固體產(chǎn)品的分離與提純:一般可采取的操作有蒸發(fā)結(jié)晶或降溫結(jié)晶、重結(jié)晶、灼燒、升華、過濾、溶劑洗滌等。(1)結(jié)晶:蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過濾:得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)，如食

19、鹽水蒸發(fā)結(jié)晶得NaCl;蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶:得到溶解度受溫度影響大的溶質(zhì)，如膽礬結(jié)晶;在HCl氣流中蒸發(fā)結(jié)晶。如:CuCl2、AlCl3、FeCl3等(2)過濾:操作要點(一貼二低三靠);玻璃儀器(漏斗、玻璃棒、燒杯)(3)灼燒:固體在坩堝中進(jìn)行加熱，配套實驗儀器還有泥三角和三腳架。 難點四:產(chǎn)品的分離提純 2.對于液體產(chǎn)品的分離與提純:一般可采取的操作有蒸餾、分餾、萃取、分液、鹽析、滲析等。(1)萃取分液:萃取劑的要求。(2)蒸餾或分餾:冷凝管的選擇(裝置、儀器、冷卻水的方向等)。2.對于液體產(chǎn)品的分離與提純:一般可采取的操作有蒸餾、分餾、 對點練四 6.鍶有“金屬味精”之稱。以天青石(主要

20、含有SrSO4和少量CaCO3、MgO雜質(zhì))生產(chǎn)氫氧化鍶的工藝如下: 對點練四 已知?dú)溲趸J在水中的溶解度:(1)“趁熱過濾”的目的是_?！盀V渣”的主要成分為_。(2)從趁熱過濾后的濾液中得到Sr(OH)2產(chǎn)品的步驟為_、過濾、洗滌、干燥。溫度()010203040608090100溶解度(g/100 mL)0.911.251.772.643.958.4220.244.591.2已知?dú)溲趸J在水中的溶解度:溫度()010203040606.【解析】(1)“趁熱過濾”的目的是防止溫度降低使氫氧化鍶析出而造成損失，“濾渣”的主要成分為在堿性條件下沉淀下來的Mg(OH)2和微溶物Ca(OH)2；(2

21、)從趁熱過濾后的濾液中得到Sr(OH)2產(chǎn)品的步驟為降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。答案：(1)防止溫度降低使氫氧化鍶析出而造成損失Ca(OH)2、Mg(OH)2(2)降溫結(jié)晶6.【解析】(1)“趁熱過濾”的目的是防止溫度降低使氫氧化鍶考場練兵檢驗考試力1.某科研小組用鎳觸媒廢料(主要成分為Ni-Al合金，混有少量Fe、Cu、Zn、Pb及有機(jī)物) 制備NiO并回收金屬資源的流程如下所示:考場練兵檢驗考試力1.某科研小組用鎳觸媒廢料(主要成分為N已知:相關(guān)數(shù)據(jù)如表1和表2所示表1部分難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)(25)物質(zhì)Ksp物質(zhì)KspFe(OH)34.010-38CuS6.310-34Fe(OH)21

22、.810-16ZnS1.610-24Al(OH)31.010-33PbS8.010-28Ni(OH)22.010-15NiS3.210-18已知:相關(guān)數(shù)據(jù)如表1和表2所示物質(zhì)Ksp物質(zhì)KspFe(OH表2原料價格表物質(zhì)價格/(元噸-1)漂液(含25.2 % NaClO)450雙氧水(含30 % H2O2)2 400燒堿(含98 % NaOH)2 100純堿(含99.5 % Na2CO3)600表2原料價格表物質(zhì)價格/(元噸-1)漂液(含25.2 %請回答下列問題:(1)“焙燒”的目的是_。(2)“試劑a”的名稱為_;選擇該試劑的理由是。(3)“氧化”時反應(yīng)的離子方程式為_。(4)欲使溶液中Fe

23、3+和Al3+的濃度均小于等于1.010-6 molL-1，需“調(diào)節(jié)pH”至少為_。(5)“加水煮沸”時，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(6)整個流程中，可回收的金屬化合物為_(填化學(xué)式)。請回答下列問題:(7)氫鎳電池是一種應(yīng)用廣泛的二次電池，放電時，該電池的總反應(yīng)為NiOOH+MH Ni(OH)2+M，當(dāng)導(dǎo)線中流過2 mol電子時，理論上負(fù)極質(zhì)量減少_ g。充電時的陽極反應(yīng)式為_。(7)氫鎳電池是一種應(yīng)用廣泛的二次電池，放電時，該電池的總反1.【解析】(1)該鎳觸媒廢料混有少量Fe、Cu、Zn、Pb及有機(jī)物，大部分有機(jī)物易揮發(fā)、易燃燒，可用焙燒法除去；同時部分金屬單質(zhì)與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧化物，酸浸時

24、減少氫氣的生成。(2)氧化等量的 Fe2+，用漂液成本更低，且引入Na+和Cl-不影響后續(xù)分離和除雜。(3)“氧化”的目的是用漂液將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，ClO-轉(zhuǎn)化為Cl-，配平離子方程式為2Fe2+ClO-+2H+=2Fe3+Cl-+H2O。1.【解析】(1)該鎳觸媒廢料混有少量Fe、Cu、Zn、Pb(4)Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的Ksp，F(xiàn)e3+先沉淀，Al3+后沉淀，因此Al3+濃度小于等于1.010-6 molL-1時，F(xiàn)e3+濃度一定小于1.010-6 molL-1，由KspAl(OH)3=1.010-33=c(Al3+)c3(OH-)=1.010-6c3(OH-

25、)，計算得c(OH-)1.010-9 molL-1，pH5。(5)“加水煮沸”時，NiCO3水解轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，同時生成CO2，化學(xué)方程式為：NiCO3+H2O Ni(OH)2+CO2。(6)由流程圖知，可回收的金屬化合物為Fe(OH)3、Al(OH)3、CuS、ZnS、PbS。=(4)Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的Ksp，F(xiàn)e(7)該電池的負(fù)極反應(yīng)式為MH+OH-e-=M+H2O，故轉(zhuǎn)移2 mol電子時，理論上負(fù)極質(zhì)量減少2 g。根據(jù)電池總反應(yīng)式可知，充電時陽極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH-e-=NiOOH+H2O。答案：(1)除去廢料中的有機(jī)物，使部分金屬單質(zhì)轉(zhuǎn)化為氧化物

26、(2)漂液節(jié)約成本，不影響后續(xù)操作(3)2Fe2+ClO-+2H+=2Fe3+Cl-+H2O(4)5(5)NiCO3+H2O Ni(OH)2+CO2(6)Fe(OH)3、Al(OH)3、CuS、ZnS、PbS(7)2Ni(OH)2+OH-e-=NiOOH+H2O=(7)該電池的負(fù)極反應(yīng)式為MH+OH-e-=M+H22.鉻鞣劑Cr(OH)SO4可用于提高皮革的耐曲折強(qiáng)度。一種以鉻渣(含Cr2O3及少量Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備Cr(OH)SO4的工藝流程如下:(1)鉻渣焙燒時需要粉碎，其目的是_?！氨簾睍r Cr2O3轉(zhuǎn)化為 Na2CrO4的化學(xué)方程式是_。(2)

27、“濾渣1”中一種成分為鐵鋁酸四鈣(Ca4Fe2Al2O10) ，是制造水泥的原料之一，用氧化物的形式表示其化學(xué)式_。2.鉻鞣劑Cr(OH)SO4可用于提高皮革的耐曲折強(qiáng)度。(3)“調(diào)pH=a”所得濾渣2的主要成分是_和Al(OH)3?！罢{(diào)pH=b”發(fā)生的轉(zhuǎn)化的離子方程式為_。(4)“過濾2”得溶液中含鉻元素含量為23.4 gL-1，調(diào)節(jié)pH后 有 轉(zhuǎn)化為 ，轉(zhuǎn)化后所得溶液中c(Cr2 )=_。(5)檢測產(chǎn)品中含有微量 ，測定其含量時，可用TBP(磷酸三丁酯)溶劑萃取溶液中的 。選擇TBP作為萃取劑的理由是_。(3)“調(diào)pH=a”所得濾渣2的主要成分是_和A2.【解析】(1)將鉻渣粉碎，增大接觸

28、面積，使反應(yīng)更充分，提高原料的利用率。焙燒時Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，1 mol Cr2O3失6 mol e-，而1 mol O2得4 mol e-，根據(jù)得失電子守恒，Cr2O3、O2的化學(xué)計量數(shù)為2、3，根據(jù)原子守恒，配平化學(xué)方程式為2Cr2O3+4Na2CO3+3O2 4Na2CrO4+4CO2。(2)根據(jù)化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為0，Ca4Fe2Al2O10中Fe為+3價，故改寫為氧化物形式為4CaOAl2O3Fe2O3。(3)焙燒時Cr2O3、Al2O3、SiO2與碳酸鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3，水浸過濾后，調(diào)pH=a， 、 轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、H

29、2SiO3。調(diào)pH=b是將 轉(zhuǎn)化為 ，離子方程式為2 +2H+ +H2O。(4)轉(zhuǎn)化前c( )= =0.45 molL-1。 有8/9轉(zhuǎn)化為 ，焙燒=2.【解析】(1)將鉻渣粉碎，增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，提所以溶液中n( )=0.45 molL-1 =0.2 mol，則溶液中c( )=0.2 molL-1。(5)檢測產(chǎn)品中含有微量 ，測定其含量時，可用TBP溶劑萃取溶液中的 。選擇TBP作為萃取劑的理由是 在TBP中的溶解度大于其在水中的溶解度，且TBP不溶于水。所以溶液中n( )=0.45 molL-1 答案：(1)增大反應(yīng)物的接觸面積，提高原料的利用率2Cr2O3+4Na2CO3+3O

30、2 4Na2CrO4+4CO2(2)4CaOAl2O3Fe2O3(3)H2SiO32 +2H+= +H2O(4)0.2 molL-1(5) 在TBP中的溶解度大于其在水中的溶解度，且TBP不溶于水焙燒=答案：(1)增大反應(yīng)物的接觸面積，提高原料的利用率2Cr23.鎘(Cd)可用于制作某些發(fā)光電子組件。一種以鎘廢渣(含 CdO 及少量 ZnO、CuO、MnO、FeO 雜質(zhì))為原料制備鎘的工藝流程如下:回答下列問題:(1)“濾渣1”的主要成分為Cu(OH)2和_(填化學(xué)式)。(2)“氧化”時KMnO4的還原產(chǎn)物是MnO2，該步驟中除鐵、除錳的離子方程式分別為_、_。3.鎘(Cd)可用于制作某些發(fā)光

31、電子組件。一種以鎘廢渣(含 (3)“置換”中鎘置換率與 的關(guān)系如圖所示，其中Zn的理論用量以溶液中Cd2+的量為依據(jù)。 (3)“置換”中鎘置換率與 的關(guān)實際生產(chǎn)中 比值最佳為1.3，不宜超過該比值的原因是_(寫一條即可)。若需置換出112 kg Cd，且使鎘置換率達(dá)到98%，實際加入的Zn應(yīng)為_kg。實際生產(chǎn)中 比值最佳為1.3，不(4)“置換”后濾液溶質(zhì)主要成分是_(填化學(xué)式)。(5)“熔煉”時，將海綿鎘 (含Cd和Zn)與NaOH混合反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)無明顯氣泡產(chǎn)生時停止加熱，利用 Cd 與 Na2ZnO2的_不同，將Cd從反應(yīng)釜下口放出，以達(dá)到分離的目的。(4)“置換

32、”后濾液溶質(zhì)主要成分是_(填化3.【解析】(1)硫酸溶解廢鎘渣時，金屬氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，根據(jù)工藝流程和后續(xù)設(shè)問，可知氧化是除鐵、除錳，置換是將Cd2+轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鎘，調(diào)pH是除銅。石灰乳除銅時OH-沉淀Cu2+，Ca2+與 形成CaSO4沉淀，“濾渣1”的主要成分為Cu(OH)2和CaSO4。(2)“氧化”是除鐵、除錳，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2，除鐵時由Fe2+Fe(OH)3失e-、 MnO2得3e-，根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)e2+、 的系數(shù)為3、1，可得3Fe2+ 3Fe(OH)3+MnO2，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒，配平離子方程式為3Fe2+ +7H2O=3Fe(O

33、H)3+MnO2+5H+。除錳時由Mn2+MnO2失2e-、 MnO2得3e-，根據(jù)得失電子守恒， Mn2+、 的系數(shù)為3、2，可得3Mn2+2 5MnO2，再根據(jù)電荷守恒和原子3.【解析】(1)硫酸溶解廢鎘渣時，金屬氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，守恒，配平離子方程式為3Mn2+2 +2H2O=5MnO2+4H+。(3)“置換”時發(fā)生反應(yīng)：Zn+Cd2+=Zn2+Cd，過量的鋅和Cd熔煉時加NaOH分離，若 過大，則鋅粉用量過多增加成本；海綿鎘的純度降低；熔煉中NaOH用量過多增加成本。若需置換出112 kg Cd，且使鎘置換率達(dá)到98%，Cd2+的質(zhì)量為112 kg98%，根據(jù)Zn+Cd2+=Zn2+

34、Cd，Zn的理論用量m(Zn)滿足m(Zn)m(Cd2+)=65112，即m(Zn)=m(Cd2+) =112 kg98% =6598% kg，其實際用量為(6598%) kg1.386.2 kg。(4)根據(jù)置換反應(yīng)：Zn+CdSO4=ZnSO4+Cd，“置換”后濾液溶質(zhì)主要成分是ZnSO4。(5)“熔煉”時，Zn與NaOH反應(yīng)生成Na2ZnO2，化學(xué)方程式為Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2。分離時Cd從反應(yīng)釜下口放出，利用Cd與Na2ZnO2的密度不同。高溫或熔煉 =守恒，配平離子方程式為3Mn2+2 +2H2O=答案：(1)CaSO4(2)3Fe2+ +7H2O=3Fe(OH)3+M

35、nO2+5H+3Mn2+2 +2H2O=5MnO2+4H+(3)鋅粉用量過多增加成本；海綿鎘的純度降低；熔煉中NaOH用量過多增加成本(寫一條即可)86.2(4)ZnSO4(5)Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2密度高溫或熔煉 =答案：(1)CaSO4(2)3Fe2+ +7H24.“稀土之父”徐光憲對稀土萃取分離做出了巨大貢獻(xiàn)。稀土是隱形戰(zhàn)機(jī)、超導(dǎo)、 核工業(yè)等高精尖領(lǐng)域必備的原料。鈧(Sc)是稀土金屬之一，下圖是制備Sc的工藝流程。4.“稀土之父”徐光憲對稀土萃取分離做出了巨大貢獻(xiàn)。稀土是隱已知:xNH4ClyScF3zH2O是ScF3與氯化物形成的復(fù)鹽沉淀，在強(qiáng)酸中部分溶解。“脫水除銨”

36、是復(fù)鹽沉淀的熱分解過程。據(jù)此回答:(1)在空氣中焙燒Sc2(C2O4)3只生成一種碳氧化物的化學(xué)方程式為_。(2)圖1是含Sc元素的離子與F-濃度和pH的關(guān)系。用氨調(diào)節(jié)溶液pH，調(diào)節(jié)3.5pH4.2原因是_。已知:xNH4ClyScF3zH2O是ScF3與氯化物形(3)圖2是“脫水除銨”過程中固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系，其中在380 到400 會有白煙冒出，保溫至無煙氣產(chǎn)生，即得到ScF3，由圖象中數(shù)據(jù)計算復(fù)鹽中xz=_;工藝流程中可回收利用的物質(zhì)是_。(4)傳統(tǒng)制備ScF3的方法是先得到ScF36H2O沉淀，再高溫脫水得ScF3，但通常含有ScOF雜質(zhì)，原因是_(用化學(xué)方程式表示)。流程中將復(fù)鹽沉

37、淀后“脫水除銨”制得純度很高的ScF3，其原因是_。(3)圖2是“脫水除銨”過程中固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系，其中在34.【解析】(1)在空氣中焙燒Sc2(C2O4)3得到Sc2O3，Sc元素的化合價不變，則碳元素的化合價升高，所得碳氧化物為CO2，反應(yīng)中碳元素化合價由+3升高為+4，則1 mol Sc2(C2O4)3失6 mol電子，而1 mol O2得4 mol電子，根據(jù)得失電子守恒，Sc2(C2O4)3、O2的系數(shù)為2、3，再根據(jù)原子守恒，配平化學(xué)方程式為2Sc2(C2O4)3+3O2 2Sc2O3+12CO2。(2)根據(jù)含Sc元素的離子與F-濃度與pH的關(guān)系圖可知，pH4.2時會生成鈧的氫氧

38、化物雜質(zhì)。(3)脫水除銨過程中，先失去結(jié)晶水，由圖可知，水的質(zhì)量為7.47 g-5.31 g=2.16 g，n(H2O)= =0.12 mol，根據(jù)380400 會有白煙冒出，顯然為除銨過程，NH4Cl的質(zhì)量為5.31-2.10=3.21 g，n(NH4Cl)= =0.06 mol，焙燒=4.【解析】(1)在空氣中焙燒Sc2(C2O4)3得到Sc2n(H2O)n(NH4Cl)=0.120.06=21，故xz=12。工藝流程使用濃鹽酸、氨水，因此除銨過程得到的NH3、HCl可以循環(huán)使用。(4)含有ScOF雜質(zhì)的原因是高溫脫水時ScF3與水發(fā)生水解反應(yīng)：ScF3+H2O=ScOF+2HF。脫水除銨時NH4Cl發(fā)生分解反應(yīng)，生成HCl，能夠抑制Sc3+的水解，因此得