主題工藝流程題

2019分類突破PPT

題型分析第二篇——非選擇題工藝流程題PART02主題9全國卷考情分析

高考年份2017年全國2018年全國Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷命題角度實(shí)驗(yàn)條件的控制,陌生化學(xué)方程式的書寫,轉(zhuǎn)化率的求算,化學(xué)鍵的判斷,Ksp的計算實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和評價,有關(guān)氧化還原滴定的計算,化學(xué)方程式的書寫氧化還原反應(yīng)方程式的配平,化學(xué)方程式的書寫,溶解度的有關(guān)問題,物質(zhì)的分離、提純操作,反應(yīng)類型的判斷,產(chǎn)率的計算陌生方程式的書寫,流程中生成物的推斷和加入物質(zhì)的作用,電極反應(yīng)式的書寫,氧化還原滴定時化學(xué)方程式的書寫和計算陌生化學(xué)方程式和離子方程式的書寫,流程中生成物的推斷和加入物質(zhì)的作用,電極反應(yīng)式的書寫物質(zhì)的名稱,物質(zhì)的分離、提純,化學(xué)方程式的書寫,電極反應(yīng)式的書寫和交換膜中遷移離子的種類和方向命題規(guī)律全國卷必考一道工藝流程題,題型一般為物質(zhì)制備型工藝流程題或物質(zhì)分離提純型工藝流程題。工藝流程題情境新,集綜合性、真實(shí)性、開放性于一體,考查的內(nèi)容廣泛,可以是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系、原理應(yīng)用、操作名稱、化工術(shù)語等,特別注重對物質(zhì)的制備方法、物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化途徑、混合物分離和提純方法、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作方法、陌生情境中化學(xué)方程式或離子方程式的書寫及簡單計算能力的考查,檢驗(yàn)考生能否運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)實(shí)驗(yàn)等知識解決工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題命題角度一物質(zhì)制備型工藝流程題

物質(zhì)制備型工藝流程題一般分為原料處理、分離提純、獲得產(chǎn)品三個階段。通過對給定的原料進(jìn)行預(yù)處理、分離提純,再經(jīng)過若干步反應(yīng),最后制得目標(biāo)物質(zhì)。例1.(2018年全國Ⅰ卷,27)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題:(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式

。

(2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為①pH=4.1時,Ⅰ中為

溶液(寫化學(xué)式)。

②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是

。2NaHSO3Na2S2O5+H2ONaHSO3得到NaHSO3過飽和溶液【真題示例】(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為

。電解后,

室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時,取50.00mL葡萄酒樣品,用0.01000mol·L-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為

,該樣品中Na2S2O5的殘留量為

g·L-1(以SO2計)。

2H2O-4e-4H++O2↑a0.128S2O52-+2I2+3H2O2SO42-+4I-+6H+【解析】

(2)①碳酸鈉飽和溶液吸收SO2后的溶液呈酸性,說明生成物是酸式鹽,即Ⅰ中為NaHSO3。②要制備焦亞硫酸鈉,需要先制備亞硫酸氫鈉過飽和溶液,因此工藝中加入碳酸鈉固體、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3過飽和溶液。(3)陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陽極區(qū)是稀硫酸,氫氧根離子放電,則電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑。陽極區(qū)氫離子濃度增大,通過陽離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸氫鈉。陰極是氫離子放電,氫氧根離子濃度增大,與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。(4)單質(zhì)碘具有氧化性,能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉,反應(yīng)的離子方程式為S2O52-+2I2+3H2O2SO42-+4I-+6H+,消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol,根據(jù)S2O52-~2I2,n(SO2)=2n(S2O52)得,n(SO2)=0.0001mol,所以焦亞硫酸鈉的殘留量(以SO2計)是=0.128g·L-1?！娟P(guān)鍵能力】熟悉工藝流程題的三個階段:原料處理、分離提純、獲得產(chǎn)品。1.原料處理階段(1)常見原料處理的方法:溶解、水(酸或堿)浸、浸出、灼(焙、煅)燒等。(2)加快反應(yīng)速率的方法:攪拌、加熱、粉碎等。2.分離提純階段(1)調(diào)pH除雜:控制溶液的酸堿性,使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。(2)加熱:加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個反應(yīng)方向移動。(3)降溫:防止某物質(zhì)在高溫時會溶解(或分解)或使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動。(4)水(酸或堿)溶法:除去可溶性(堿性或酸性)雜質(zhì)。(5)氧化劑或還原劑法:除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(6)分離方法:過濾、蒸發(fā)(冷卻)結(jié)晶、萃取和分液、蒸餾(或分餾)等。3.獲得產(chǎn)品階段(1)洗滌:(冰水、熱水)洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中溶解損耗。(2)根據(jù)物質(zhì)溶解度差異選擇正確的方法,如蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶或蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾?！踞槍τ?xùn)練】TiO2和CaTiO3都是光電轉(zhuǎn)化材料。某研究小組利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量SiO2等雜質(zhì))來制備TiO2和CaTiO3,并利用黃鉀鐵礬[KFe3(SO4)2(OH)6]回收鐵的工藝流程如圖1所示:回答下列問題:(1)“氧化酸解”的實(shí)驗(yàn)中,控制反應(yīng)溫度為150℃,不同氧化劑對鈦鐵礦酸解率的影響如圖2所示。50min時,要求酸解率大于85%,所選氧化劑應(yīng)為

;

采用H2O2作氧化劑時,其效率低的原因可能是

KClO3

在溫度較高時H2O2易分解或產(chǎn)物中的Fe3+可以催化H2O2的分解(2)向“氧化酸解”的濾液①中加入尿素[CO(NH2)2],TiO2+轉(zhuǎn)化為TiO2,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式:

,使用尿素而不直接通入NH3的原因是

。

(3)寫出“高溫煅燒”中由TiO2制備CaTiO3的化學(xué)方程式:

。

(4)Fe3+恰好沉淀完全時,溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,計算此時溶液的pH=

。[Fe(OH)3的Ksp=1.0×10-39、水的Kw=1.0×10-14]

(5)黃鉀鐵礬沉淀為晶體,含水量很少?；厥誇e3+時,不采用加入氨水調(diào)節(jié)pH的方法制取Fe(OH)3的原因是

。TiO2++CO(NH2)2+2H2OTiO2+CO2↑+2NH4+避免將溶液中Fe3+沉淀TiO2+CaCl2·2H2OCaTiO3+2HCl↑+H2O↑2.7Fe(OH)3為絮狀沉淀,不容易分離

【解析】(1)根據(jù)題目要求結(jié)合圖像,在50min時酸解率大于85%的氧化劑有KMnO4和KClO3,但KMnO4作氧化劑引入了Mn2+,對后續(xù)的物質(zhì)分離會造成干擾,故選用KClO3

作氧化劑。產(chǎn)物中的Fe3+可以催化H2O2的分解,所以采用H2O2作氧化劑時效率低。(2)由TiO2+轉(zhuǎn)化為TiO2可知,Ti元素的化合價并沒有發(fā)生改變,該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng),在酸性環(huán)境中,C、N元素的產(chǎn)物為CO2、NH4+由于Fe3+開始沉淀需要的pH很小,直接通入NH3會使溶液pH快速增大,容易使Fe3+沉淀,所以使用尿素而不直接通入NH3,可以避免溶液中Fe3+沉淀。(3)由信息可知制備CaTiO3的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng),根據(jù)元素守恒,剩余產(chǎn)物為HCl、H2O。(4)根據(jù)Fe(OH)3的Ksp=1.0×10-39和溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1可知,溶液中OH-的濃度為mol·L-1≈1.0×10-11.3mol·L-1,c(H+)===10-2.7mol·L-1,所以pH為2.7。(5)氫氧化鐵為絮狀沉淀,不易于從溶液中分離,所以不采用加入氨水調(diào)節(jié)pH的方法制取Fe(OH)3。命題角度二物質(zhì)分離提純型工藝流程題

物質(zhì)分離提純型工藝流程題主要是針對混合物的除雜、分離和提純。解題時找出要得到的主要物質(zhì)是什么,混有的雜質(zhì)有哪些,分析加入某一試劑后,能與什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成了什么物質(zhì),要用什么樣的方法才能將雜質(zhì)除去,將工藝流程轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的轉(zhuǎn)化流程,明確各步所加試劑或相關(guān)操作的目的?！镜湫褪纠坷?.

(2018年江蘇,16)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料,生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下(1)焙燒過程均會產(chǎn)生SO2,用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為

。SO2+OH-HSO3-(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒,其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。已知:多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃硫去除率=(1-)×100%

①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時,去除的硫元素主要來源于

。

②700℃焙燒時,添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低,其主要原因是

。FeS2硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中(3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2,鋁元素存在的形式由

(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為

(填化學(xué)式)。

(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2,理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=

。NaAlO2

Al(OH)31∶16【解析】

(1)過量SO2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaHSO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+NaOHNaHSO3,離子方程式為SO2+OH-HSO3-(2)①根據(jù)題給已知,多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度高于600℃,不添加CaO的礦粉低于500℃焙燒時,去除的硫元素主要來源于FeS2。②添加CaO,CaO起固硫作用,添加CaO發(fā)生的反應(yīng)為2CaO+2SO2+O22CaSO4,根據(jù)硫去除率的含義,700℃焙燒時,添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低的原因是硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4留在礦粉中。(3)“堿浸”時Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為NaAlO2和Na2SiO3,向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2,CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al(OH)3,反應(yīng)的離子方程式為CO2+Al+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-,即Al元素存在的形式由NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑,理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16?！娟P(guān)鍵能力】工藝流程題中文字表述題答題方法1.“加過量試劑”:?？紤]反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等。2.“控制pH”:?？紤]防水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。3.“能否加其他物質(zhì)”:?？紤]會不會引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。4.“控制較低溫度”:?？紤]物質(zhì)的揮發(fā)、物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。5.“判斷沉淀是否洗凈”:常取少量最后一次洗滌液于試管中,向其中滴加某

試劑,以檢驗(yàn)其中的某種離子。6.“檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計方案”:通常取少量某物質(zhì)于試管中,加水溶解,再加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)象,然后得出結(jié)論。7.“用某些有機(jī)試劑清洗”:(1)降低物質(zhì)溶解度有利于產(chǎn)品析出;(2)洗滌沉淀可減少損耗和提高利用率等。8.“在空氣中或在其他氣體中”:主要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3,還含有少量Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì))制備鐵紅的工藝流程如下:【針對訓(xùn)練】回答下列問題:(1)硫鐵礦完全被還原焙燒后,Fe元素的化合價為

。

(2)若“合成”中c(Mg2+)=0.01mol·L-1,加入NH4HCO3溶液(設(shè)溶液體積增加1倍),當(dāng)Fe2+恰好沉淀完全時,溶液中c(Fe2+)=1.0×10-5mol·L-1,此時是否有MgCO3沉淀生成?______________________________________________________

列式計算)。(已知FeCO3、MgCO3的Ksp分別為3.2×10-11、3.0×10-8)+2無MgCO3沉淀生成,c(CO32-)==mol·L-1=3.2×10-6

mol·L-1,Qc=c(CO32-)·c(Mg2+)=3.2×10-6×<Ksp(MgCO3)(3)“合成”過程中Fe2+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。(4)“合成”過程中溫度對亞鐵離子轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示,分析選擇反應(yīng)溫度為40℃的原因:

.

。

(5)“煅燒”中由FeCO3制備Fe2O3的化學(xué)方程式為

。

(6)本流程中,鋁元素是以

(填化學(xué)式)形式被除去的。Fe2++2HCO3-FeCO3↓+H2O+CO2↑溫度低于40℃時,亞鐵離子轉(zhuǎn)化率較低;溫度高于40℃時,亞鐵離子轉(zhuǎn)化率變化不大且溫度過高,碳酸氫銨易分解4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2Al(OH)3【解析】

(1)根據(jù)金屬的冶煉原理,炭黑能夠還原Fe2O3,因?yàn)椤八峤敝屑尤肓蛩?如果還原時鐵元素轉(zhuǎn)化成鐵單質(zhì),會與硫酸反應(yīng)生成H2,H2是可燃性氣體,可能發(fā)生危險,因此“還原焙燒”后,鐵元素的化合價為+2。(3)根據(jù)題意,向含F(xiàn)e2+的溶液中加入NH4HCO3,生成了FeCO3沉淀,根據(jù)原子守恒和電荷守恒,還應(yīng)生成H2O和CO2。(6)本流程中酸浸時Al2O3轉(zhuǎn)化為Al3+,加NH4HCO3時,Al3+與HC發(fā)生雙水解轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而被除去。(2018年全國Ⅱ卷,26改編)鋅是一種應(yīng)用廣泛的金屬。一種以閃鋅礦(主要成分為ZnS,還含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示:相關(guān)金屬離子[c0(）=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:金屬離子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題:(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程為

。

(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有

。

(3)氧化除雜工序中通入氧氣的作用是,

,ZnO的

的作用是

。(4)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為

。能否省去“還原除雜”步驟,直接在“氧化除雜”步驟中除去Cd2+,為什么?

______________________________________________________________________________________________________________。

2ZnS+3O22ZnO+2SO2PbSO4將Fe2+氧化成Fe3+方便除去調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+沉淀完全Zn+Cd2+Zn2++Cd不能,在氧化除雜工序中加ZnO是為了調(diào)節(jié)溶液pH若要完全除去Cd2+,溶液的pH至少需要調(diào)節(jié)為9.4,此時Zn2+也會完全沉淀(5)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時,陰極的電極反應(yīng)式為

；

沉積鋅后的電解液可返回

工序繼續(xù)使用。

(6)改進(jìn)的鋅冶煉工藝,采用了“氧壓酸浸”的全濕法流程,既省略了易導(dǎo)致空氣污染的焙燒過程,又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質(zhì),“氧壓酸浸”中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為

。Zn2++2e-Zn溶浸2ZnS+4H++O22Zn2++2S+2H2O

【解析】(1)閃鋅礦的主要成分是ZnS,焙燒后生成ZnO和SO2。(2)由于硫酸鉛不溶于水,因此濾渣1的主要成分除SiO2外還有PbSO4。(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知沉淀Fe2+所需的pH較大,所以通入氧氣的作用是將Fe2+氧化成Fe3+方便除去;要除去Fe3+,需要調(diào)節(jié)溶液的pH,又因?yàn)椴荒芤胄码s質(zhì),所以需要利用氧化鋅來調(diào)節(jié)pH。(4)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cd2+Zn2++Cd。不能省去“還原除雜”步驟直接在“氧化除雜”步驟中除去Cd2+,因?yàn)樵谘趸s工序中加ZnO調(diào)節(jié)pH,若要完全除去Cd2+,溶液的pH至少需要調(diào)節(jié)為9.4,此時Zn2+也會完全沉淀。(5)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時,陰極由鋅離子得電子生成鋅單質(zhì),發(fā)生還原反應(yīng);電解后還產(chǎn)生硫酸,因此沉積鋅后的電解液可返回“溶浸”工序繼續(xù)使用。(6)“氧壓酸浸”法顧名思義,可知反應(yīng)物中含有H+和O2,可以獲得非金屬單質(zhì)S,反應(yīng)的離子方程式為2ZnS+4H++O22Zn2++2S+2H2O。2(2017年全國Ⅰ卷,27改編)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備,工藝流程如下:回答下列問題:(1)濾渣的成分是

。

(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42-形式存在,寫出濾液①中TiOCl42-轉(zhuǎn)化生成TiO2·xH2O的離子方程式:

。(3)固體TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時,Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)溫度過高時,Ti元素浸出率下降的原因是

。

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為

。SiO2TiOCl42-+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+2H++4Cl-當(dāng)溫度過高時,H2O2會分解且氨水易揮發(fā)4(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全,即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?

(列式計算)。(FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24)Fe3+恰好沉淀完全時,c(PO43-)==mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,Qc=c3(Mg2+)·c2(PO43-)=0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀(6)由濾液②制備LiFePO4的過程中,所需17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量之比是

。

(7)若采用鈦酸鋰(Li4Ti5O12)和磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)作電極組成電池,其工作原理為Li4Ti5O12+3LiFePO4Li7Ti5O12+3FePO4,該電池充電時的陽極反應(yīng)式是

。

20∶9LiFePO4-e-FePO4+Li+【解析】(1)鈦鐵礦與鹽酸反應(yīng)時,雜質(zhì)中SiO2不溶于鹽酸,所以濾渣的成分是SiO2。(3)當(dāng)溫度超過40℃時,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)速率下降,Ti元素的浸出率下降。(4)Li2Ti5O15中Li為+1價、Ti為+4價、O為-2、-1價(在O22-中O為-1價,且每個O22-中含有一個過氧鍵),設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x,根據(jù)原子守恒和化合物中元素的正、負(fù)化合價代數(shù)和等于0,可得(+1)×2+(+4)×5+(-1)×2x+(-2)×(15-2x)=0,解得x=4。(6)分析反應(yīng)流程,H2O2把Fe2+氧化為Fe3+,H2C2O4把Fe3+還原為Fe2+,H2O2中O元素由-1價變?yōu)?2價,H2C2O4中C元素由+3價變?yōu)?4價,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移總數(shù)相等得×2=×2,得m(H2O2)∶m(H2C2O4)=20∶9。(7)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),據(jù)總反應(yīng)式可得,鐵元素由+2價變?yōu)?3價,失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),所以陽極反應(yīng)式為LiFePO4-e-FePO4+Li+。3.(2017年全國Ⅲ卷,27改編)工業(yè)上用鉻鐵礦(主要成分為FeO·Cr2O3,還含有Al2O3、MgCO3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備重鉻酸鉀晶體(K2Cr2O7)和鐵紅的流程如圖所示:已知:Ⅰ.常見離子開始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:離子Fe3+Al3+Mg2+SiAl開始沉淀的pH1.94.28.19.510.2沉淀完全的pH3.25.39.48.08.5Ⅱ.熔融Na2CO3條件下主要發(fā)生反應(yīng):2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2。(1)熔融Na2CO3條件下還可以得到的副產(chǎn)物為NaAlO2和Na2SiO3,生成這兩種副產(chǎn)物的化學(xué)方程式分別為

。

(2)濾渣2的主要成分為

(填化學(xué)式)。

(3)用醋酸調(diào)節(jié)pH2=5的目的是

;若調(diào)節(jié)的pH過低,N可被氧化為N,其離子方程式為

。Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑H2SiO3、Al(OH)3將CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-Cr2O72-+3NO2-+8H+2Cr3++3NO3-+4H2O(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。調(diào)節(jié)pH2=5后加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到

(填標(biāo)號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80℃

b.60℃

c.40℃

d.10℃生成重鉻酸鉀的反應(yīng)類型是

。

(5)調(diào)節(jié)pH3的范圍為

。

(6)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2kg,產(chǎn)率為

。d

復(fù)分解反應(yīng)3.2≤pH<8.1×100%【解析】(2)調(diào)pH1=7~8,可得到的沉淀為H2SiO3、Al(OH)3。(4)由圖示可知,在10℃左右時,得到K2Cr2O7固體最多;生成重鉻酸鉀的反應(yīng)為2KCl+Na2Cr2O7K2Cr2O7↓+2NaCl,反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)。(5)為了讓Fe3+沉淀完全,而Mg2+不沉淀,調(diào)節(jié)pH3的范圍為3.2≤pH<8.1。(6)樣品中Cr2O3的質(zhì)量為m1×40%kg,理論上生成K2Cr2O7的質(zhì)量為m1×40%×kg,則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2÷(m1×40%×)×100%=×100%。4.(2016年全國Ⅰ卷,28改編)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來漂白織物等,其一種生產(chǎn)工藝如下:回答下列問題:(1)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式:

。

(2)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時,為除去Mg2+和Ca2+,要加入的試劑分別為

、

。“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是

。

2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4NaOH溶液Na2CO3溶液ClO2-(或NaClO2)(3)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

,在尾氣吸收過程中,可代替H2O2的試劑是

(填字母)。

A.Na2O2

B.Na2S

C.FeCl2

D.KMnO4(4)Cl2、H2O2、ClO2(還原產(chǎn)物為Cl-)、O3(1molO3轉(zhuǎn)化為1molO2和1molH2O)等物質(zhì)常被用作消毒劑。等物質(zhì)的量的上述物質(zhì)消毒效率最高的是

(填字母)。

A.Cl2 B.H2O2 C.ClO2 D.O32∶1AC(5)采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝。在反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣,反應(yīng)溫度為323K,NaClO2溶液濃度為5×10-3mol·L-1。反應(yīng)一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表:離子SSNNCl-c(mol·L-1)8.35×10-46.87×10-61.5×10-41.2×10-53.4×10-3寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式:

。

4OH-+3ClO2-+4NO4NO3-+3Cl-+2H2O【解析】(1)NaClO3和SO2在酸性條件下生成ClO2,其中NaClO3作氧化劑,還原產(chǎn)物為ClO2,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4。

(2)食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+,可利用過量NaOH溶液除去Mg2+,利用過量Na2CO3溶液除去Ca2+;向NaCl溶液中加入ClO2進(jìn)行電解,陽極發(fā)生反應(yīng)2Cl--2e-Cl2↑,反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,陰極發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生NaClO2。(3)根據(jù)圖示可知,利用含有過氧化氫的NaOH溶液吸收ClO2氣體,產(chǎn)物為NaClO2,則此吸收反應(yīng)中,氧化劑為ClO2,還原產(chǎn)物為NaClO2,還原劑是H2O2,氧化產(chǎn)物是O2,每1molH2O2發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+O2+2H2O,可知氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1。在尾氣吸收過程中,既要代替H2O2又不能引入新的雜質(zhì),故可選的試劑是Na2O2。(4)A項(xiàng),1molCl2被還原得到2mol電子;B項(xiàng),1molH2O2被還原得到2mol電子;C項(xiàng),1molClO2被還原得到5mol電子;D項(xiàng),1molO3被還原得到2mol電子,消毒效率最高的是ClO2。(5)亞氯酸鈉具有氧化性,且NaClO2溶液呈堿性,則NaClO2溶液脫硝過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為4OH-+3ClO2-+4NO4NO3-+3Cl-+2H2O。5.(2016年四川理綜,11改編)磷尾礦難溶于水,主要成分為Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小組提出了用磷尾礦制備CaCO3、Mg(OH)2、P4和CO的方案,其工藝流程圖如下:請回答下列問題:(1)磷精礦[Ca5(PO4)3F]的分解溫度

(填“高于”或“低于”)950℃。(2)NH4NO3溶液能從磷礦Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是:_____________________________________第一次浸取液用NH4NO3而不用(NH4)2SO4的原因是

。高于NH4+水解使溶液呈酸性,H+與CaO、Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca2+CaSO4微溶于水,若第一次浸取液使用硫酸銨,不能完全浸取Ca2+(3)將磷尾礦研磨后加硫酸酸浸,磷尾礦中Ca5(PO4)3F所含氟元素轉(zhuǎn)化為HF并生成粗磷酸,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(4)磷精礦與SiO2、C發(fā)生反應(yīng)時被還原的物質(zhì)是

。

(5)產(chǎn)物CO在工業(yè)上有重要的綜合應(yīng)用,現(xiàn)以CO、H2O、熔融Na2O組成的電池裝置如圖所示。寫出石墨Ⅰ電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式:_____________________。Na+向

(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)移動。2Ca5(PO4)3F+10H2SO410CaSO4+6H3PO4+2HFCa5(PO4)3F石墨ⅡCO+O2--2e-CO2

(6)CO也可由甲酸(HCOOH)制取,甲酸是易溶于水的一元弱酸。①常溫下關(guān)于1L0.1mol·L-1HCOONa溶液,下列關(guān)系不正確的是

_____(填字母)。

a.c(H+)·c(OH-)=1×10-14b.c(H+)+c(HCOOH)=c(OH-)c.c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-)d.c(Na+)>c(H+)>c(HCOO-)>c(OH-)②向1L0.1mol·L-1HCOONa溶液中加水稀釋后,c(HCOOH)·c(OH-)的數(shù)值

(填“增大”“減小”或“不變”)。d減小【解析】磷尾礦[主要成分為Ca5(PO4)3F和CaCO3?MgCO3]在950℃下煅燒,其中碳酸鈣和碳酸鎂分解,生成氣體的主要成分為二氧化碳,磷礦Ⅰ的主要成分為Ca5(PO4)3F、CaO、MgO,NH4NO3溶液中NH4+水解使溶液呈酸性,可溶解CaO,得到的浸取液Ⅰ含有Ca2+,可轉(zhuǎn)化為CaCO3,磷礦Ⅱ含有Ca5(PO4)3F、MgO,加入硫酸銨浸取,浸取液Ⅱ含有Mg2+,可轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,向磷精礦中加入SiO2、C等,在高溫下發(fā)生反應(yīng)4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO↑+18CaSiO3+3P4。(1)根據(jù)流程圖,在950℃煅燒時磷精礦[Ca5(PO4)3F]未分解,因此磷精礦的分解溫度高于950℃。(2)NH4+水解使溶液呈酸性,H+能從磷礦Ⅰ中浸取出Ca2+;CaSO4微溶于水,若第一次浸酸液使用硫酸銨,不能完全浸取Ca2+,因此第一次浸取液用NH4NO3而不用(NH4)2SO4。(3)根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律,Ca5(PO4)3F與H2SO4反應(yīng)生成HF、CaSO4和磷酸,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ca5(PO4)3F+10H2SO410CaSO4+6H3PO4+2HF。(4)根據(jù)流程圖,向磷精礦中加入SiO2、C等,在高溫下發(fā)生反應(yīng)4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO↑+18CaSiO3+3P4,反應(yīng)中P元素化合價降低,被還原,被還原的物質(zhì)是Ca5(PO4)3F。(5)石墨Ⅰ為負(fù)極,電極反應(yīng)式為CO+O2--2e-CO2;原電池中陽離子向正極移動,因此Na+向石墨Ⅱ移動。(6)①常溫下,水的離子積常數(shù)Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,a項(xiàng)正確;根據(jù)質(zhì)子守恒,有c(H+)+c(HCOOH)=c(OH-),b項(xiàng)正確;根據(jù)物料守恒有c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-),c項(xiàng)正確;HCOO-水解使溶液呈堿性,水解程度一般較小,c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+),d項(xiàng)錯誤。②向1L0.1mol·L-1HCOONa溶液中加水稀釋后,促進(jìn)水解,c(HCOO-)減小,溫度不變,水解常數(shù)不變,Kh=,c(HCOOH)·c(OH-)減小。1.工業(yè)上用含錳廢料(主要成分為MnO2,含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)與煙氣脫硫進(jìn)行聯(lián)合處理并制備MnSO4的流程如圖1所示。類題一

物質(zhì)制備型工藝流程題已知:25℃時,部分氫氧化物的溶度積常數(shù)(Ksp)如下表所示。氫氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Cu(OH)2Mn(OH)2Ksp1.3×10-334.0×10-382.2×10-201.9×10-14回答下列問題:(1)沉淀1的化學(xué)式為

。

(2)室溫下,調(diào)節(jié)pH為5。試通過計算說明此時Al3+、Fe3+已沉淀完全:________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)(NH4)2S的電子式為

;“凈化”時,加入(NH4)2S的作用為

。

(4)“酸化、還原”中,發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為

。CaSO4理，c(Al3+)=1.3×10-6mol·L-1,皆小于1.0×10-5mol·L-1,故Al3+、Fe3+已沉淀完全室溫下,pH=5時,c(OH-)=10-9mol·L-1,c(Fe3+)==4.0×10-11mol·L-1,同[H::H]+[]2-[H::H]+使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀MnO2+SO2Mn2++SO42-、Fe2O3+SO2+2H+2Fe2++SO42-

+H2O(5)已知:濾液3中除MnSO4外,還含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲線如圖2所示。據(jù)此判斷,“操作Ⅰ”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、

、洗滌、干燥。(6)工業(yè)上可用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2,其陽極反應(yīng)式為

。(7)25.35gMnSO4·H2O樣品受熱分解過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖3所示。①300℃時,所得固體的化學(xué)式為

。

②1150℃時,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。趁熱過濾Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+MnSO43MnO2Mn3O4+O2↑【解析】含錳廢料與含二氧化硫的煙氣、稀硫酸發(fā)生反應(yīng)SO2+MnO2Mn2++SO42-,Fe2O3+SO2+2H+2Fe2++SO42-+H2O,Al2O3+6H+2Al3++3H2O,CuO+2H+Cu2++H2O,CaO+2H++SO42-CaSO4↓+H2O,沉淀1為CaSO4,濾液1中金屬陽離子為Mn2+、Fe2+、Al3+、Cu2+。加入雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+,調(diào)節(jié)pH為5沉淀Fe3+、Al3+,沉淀2為Al(OH)3和Fe(OH)3,濾液2中金屬陽離子為Mn2+、Cu2+,加入(NH4)2S沉淀Cu2+,濾液3中除MnSO4外,還含有少量(NH4)2SO4,將濾液3蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥制備MnSO4。(5)由圖可知(NH4)2SO4的溶解度隨溫度的升高而增大,MnSO4的溶解度隨溫度的升高而減小,故將濾液3蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥制備MnSO4。(6)用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+。(7)①25.35gMnSO4·H2O樣品中n(Mn)=n(MnSO4·H2O)=0.15mol,n(H2O)=0.15mol,m(H2O)=2.7g,300℃時,所得固體質(zhì)量為22.65g,減少的質(zhì)量為2.7g,則說明該段失去結(jié)晶水,此時固體為MnSO4。②300℃時,固體為MnSO4,MnSO4受熱分解生成錳的氧化物和硫的氧化物,硫元素守恒,則n(SOx)=n(S)=n(MnSO4)=n(Mn)=0.15mol。850℃時,固體質(zhì)量由22.65g減少為13.05g,減少的質(zhì)量為9.6g,則硫的氧化物的相對分子質(zhì)量為64,故為二氧化硫,則此時的固體為MnO2。1150℃時固體為二氧化錳分解所得,錳元素質(zhì)量守恒,則m(錳)=n(錳)×55g·mol-1=8.25g,則氧化物中m(O)=11.45g-8.25g=3.2g,n(O)=0.2mol,n(Mn)∶n(O)=0.15∶0.2=3∶4,則該氧化物為Mn3O4,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO2Mn3O4+O2↑。2.鉍及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛,某研究小組用浮選過的輝鉍礦(主要成分為Bi2S3,含有少量SiO2等雜質(zhì))制備NaBiO3,其流程如下:已知:①鉍酸鈉是一種難溶于水的物質(zhì);②水解能力:Bi3+>Fe3+?；卮鹣铝袉栴}:(1)“浸取”時,為了提高浸取速率,可采取的措施有___________

(任寫一條);“過濾1”的濾渣中的某種主要成分可溶于一種弱酸,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(2)“浸取”時加入過量濃鹽酸的目的是

。

(3)寫出“焙燒”時生成鉍酸鈉的化學(xué)方程式:

。適當(dāng)提高浸取時溫度;適當(dāng)增大FeCl3溶液濃度;浸取時不斷攪拌粉碎礦石;SiO2+4HFSiF4↑+2H2O溶解Bi2S3,同時防止FeCl3和BiCl3水解生成不溶性沉淀,提高原料的浸出率2Bi+2O2+Na2O22NaBiO3(4)用H2Dz(雙硫腙,二元弱酸)~CCl4絡(luò)合萃取法可從工業(yè)廢水中提取金屬離子:H2Dz先將金屬離子絡(luò)合成電中性的物質(zhì)[如Cu(HDz)2等],再用CCl4萃取此絡(luò)合物。下圖是用上述方法處理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的廢水時的酸度曲線(E%表示金屬離子以絡(luò)合物形式被萃取分離的百分率)。①當(dāng)n(Bi3+)∶n[Bi(HDz)3]=1∶4時,廢水的pH=

。

②向萃取后的CCl4中加入足量NaOH溶液可將Bi(HDz)3中的鉍元素以氫氧化物的形式沉淀下來,相應(yīng)的離子方程式為

。

(5)取焙燒得到的NaBiO3樣品,加入稀硫酸和MnSO4溶液使其完全溶解。已知NaBiO3被還原為Bi3+,Mn2+被氧化成MnO4-,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:

。2.5Bi(HDz)3+6OH-Bi(OH)3↓+3H2O+3Dz2-5NaBiO3+2Mn2++14H+5Na++5Bi3++2MnO4-+7H2O【解析】(1)一般提高浸取速率的方法有攪拌、加熱、將固體粉碎,另外也可以增大加入的鹽酸或氯化鐵溶液的濃度。但是本題要注意,鹽酸具有揮發(fā)性,所以溫度不能太高;加入的是濃鹽酸,所以增大鹽酸濃度的意義也不大。第一步過濾后的濾渣主要是SiO2,SiO2可溶于氫氟酸。(2)加入過量的濃鹽酸主要目的是盡量將原料中的Bi2S3完全溶解,同時抑制鐵離子和鉍離子的水解。(4)①當(dāng)n(Bi3+)∶n[Bi(HDz)3]=1∶4時,代表Bi3+的萃取率是80%,由圖示得到此時廢水的pH=2.5。②向萃取后的CCl4中加入足量NaOH溶液可將Bi(HDz)3中的鉍元素以氫氧化物[Bi(OH)3]的形式沉淀下來(注意H2Dz為二元弱酸,所以HDz-與OH-反應(yīng)得到H2O和Dz2-),相應(yīng)的離子方程式為Bi(HDz)3+6OH-Bi(OH)3↓+3H2O+3Dz2-。3.CuCl是生產(chǎn)印刷顏料酞菁藍(lán)的重要原料,工業(yè)上可用一種低品位銅礦(主要成分為CuS、Cu2S、CuO、Fe2O3、FeO及其他非酸溶性雜質(zhì))和軟錳礦(主要成分為MnO2和其他非酸溶性雜質(zhì))來進(jìn)行生產(chǎn),過程如下:請回答下列問題:(1)步驟Ⅰ中反應(yīng)較多,其中的一個反應(yīng)為Cu2S+2MnO2+4H2SO42CuSO4+2MnSO4+4H2O+S,該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為

(填化學(xué)式)。(2)為確定濾液1中是否含有Fe2+,首先用有機(jī)萃取劑除去溶液中的MnSO4,再取下層水溶液進(jìn)行檢測,所用試劑為

。

(3)步驟Ⅱ加入氨水控制溶液的pH為5左右,目的是

。CuSO4和S酸性KMnO4溶液[或K3Fe(CN)6溶液]除去Fe3+(4)為模擬步驟Ⅲ的生產(chǎn)過程,某同學(xué)設(shè)計如圖所示實(shí)驗(yàn),下列有關(guān)敘述正確的是

(填字母)。A.a通入CO2,然后b通入NH3,c中放堿石灰B.b通入NH3,然后a通入CO2,c中放堿石灰C.a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸有稀硫酸的脫脂棉D(zhuǎn).b通入CO2,然后a通入NH3,c中放蘸有稀硫酸的脫脂棉C(5)步驟Ⅳ的濾液中主要成分X是步驟Ⅱ和步驟Ⅲ都有的產(chǎn)物,可以回收作為肥料使用,該肥料

(填“可以”或“不可以”)與草木灰(有效成分為K2CO3)共用,簡述原因：___________________________________________________________________

______________________________。(6)已知CuCl為難溶于水的白色固體,寫出步驟Ⅴ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:

。元素轉(zhuǎn)化為氨氣,導(dǎo)致肥料失效草木灰的有效成分為K2CO3,NH4+和CO32-相互促進(jìn)水解,部分氮Cu+CuO+2H++2Cl-2CuCl+H2O不可以X為(NH4)2SO4,【解析】(1)元素失電子化合價升高,所得的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物,Cu2S中銅元素的化合價升高,生成硫酸銅,硫元素的化合價升高,生成單質(zhì)硫,所以氧化產(chǎn)物是CuSO4和S。(2)Fe2+具有還原性,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,Fe2+與K3Fe(CN)6溶液反應(yīng)會生成藍(lán)色沉淀,所以可以用酸性KMnO4溶液或K3Fe(CN)6溶液檢驗(yàn)Fe2+。(3)根據(jù)流程圖,步驟Ⅱ除去了Fe3+,所以步驟Ⅱ加入氨水控制溶液的pH為5左右的目的是除去Fe3+。(4)為防止倒吸,氨氣從a導(dǎo)管通入,通入氨氣后溶液呈堿性,便于吸收二氧化碳,裝置C的作用是吸收多余氨氣,所以a通入NH3,然后b通入CO2,c中放蘸有稀硫酸的脫脂棉。(5)步驟Ⅱ和步驟Ⅲ都有的產(chǎn)物,可以作為肥料使用的是硫酸銨,故X是(NH4)2SO4。草木灰的有效成分為K2CO3,NH4+和CO32-相互促進(jìn)水解,部分氮元素轉(zhuǎn)化為氨氣,導(dǎo)致肥料失效。4.磷酸亞鐵鋰是鋰電池的電極材料,其成分為LiFePO4、碳粉和鋁箔。對該材料進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計實(shí)驗(yàn)流程如下:已知部分物質(zhì)溶解度如下表:物質(zhì)Li2CO3LiOHLiI0℃1.54g12.7g151g100℃0.72g13.6g179g回答下列問題:(1)由濾液1到沉淀1反應(yīng)的離子方程式為

。

(2)向?yàn)V渣1加入H2SO4、H2O2混合溶液時,磷酸亞鐵鋰溶解,反應(yīng)的離子方程式為

。

(3)對濾渣1“酸浸”操作,下列實(shí)驗(yàn)條件控制正確的是

(填字母)。

a.加入H2O2溶液適當(dāng)過量,有利于濾渣1的轉(zhuǎn)化b.適當(dāng)提高硫酸溶液濃度并攪拌c.用HNO3代替所加H2SO4和H2O2,節(jié)約藥品更環(huán)保AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-2LiFePO4+H2O2+8H+2Li++2Fe3++2H3PO4+2H2Oab(4)濾液2加氨水時,調(diào)節(jié)pH=3,此時溶液中c(Fe3+)=

(常溫下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)。

(5)向?yàn)V液3中加入物質(zhì)X,根據(jù)溶解度表判斷X可能是

(填“Na2CO3”“NaOH”或“NaI”)。

(6)對沉淀3進(jìn)行洗滌操作,應(yīng)選擇

(填“冷水”或“熱水”)進(jìn)行洗滌。

(7)磷酸亞鐵鋰電池的工作原理為LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6,電池中的電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+。放電時正極的電極反應(yīng)式為

。4×10-5mol·L-1Na2CO3熱水Li1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO4【解析】根據(jù)電極材料的成分為LiFePO4、碳粉和鋁箔,分析流程可知鋰電池的電極材料經(jīng)堿浸、過濾溶解鋁得到的濾液1含有偏鋁酸根離子,通入足量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀(沉淀1),濾渣1經(jīng)硫酸和過氧化氫酸浸,分離出碳粉(濾渣2),濾液2中含有Fe3+,加入氨水,生成氫氧化鐵沉淀(沉淀2),濾液3中含有Li+,加入Na2CO3可生成Li2CO3沉淀(沉淀3)。(1)由濾液1到沉淀1反應(yīng)的離子方程式為Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-

(2)向?yàn)V渣1加入H2SO4、H2O2的混合溶液時,H2O2作氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+,根據(jù)得失電子守恒寫出反應(yīng)的離子方程式。(3)從加快化學(xué)反應(yīng)速率角度考慮。加入H2O2溶液適當(dāng)過量和適當(dāng)提高硫酸的濃度,均有利于濾渣1的轉(zhuǎn)化,a、b兩項(xiàng)正確;用HNO3代替所加H2SO4和H2O2,會生成氮的氧化物,對環(huán)境有污染,c項(xiàng)錯誤。(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=4.0×10-38,pH=3,c(H+)=10-3mol·L-1,則c(OH-)=10-11mol·L-1,此時溶液中c(Fe3+)=mol·L-1=4×10-5mol·L-1。(5)根據(jù)溶解度表知,Li2CO3的溶解度最小,X為Na2CO3。(6)由溶解度表知,Li2CO3在100℃時的溶解度小于在0℃時的溶解度,所以對沉淀3進(jìn)行洗滌操作,應(yīng)選擇熱水。(7)LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6,放電時正極發(fā)生還原反應(yīng),所以放電時正極的電極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xe-+xLi+LiFePO4。5.亞鐵氰化鉀{K4[Fe(CN)6]}俗名黃血鹽,可溶于水,不溶于乙醇。以某電鍍廠排放的含NaCN廢液為主要原料制備黃血鹽的流程如下:回答下列問題:(1)常溫下,HCN的電離常數(shù)Ka=6.2×10-10。①實(shí)驗(yàn)室配制一定濃度的NaCN溶液時,將NaCN溶解于一定濃度的NaOH溶液中,加水稀釋至指定濃度,其操作的目的是

。

抑制CN-的水解②濃度均為0.5mol·L-1的NaCN和HCN的混合溶液呈

(填“酸”“堿”或“中”)性,通過計算說明:_____________________________________________________________________________________________。

(2)轉(zhuǎn)化池中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成K4[Fe(CN)6],說明該反應(yīng)能發(fā)生的理由:

。

(3)系列操作B為

。

(4)實(shí)驗(yàn)室中,K4[Fe(CN)6]可用于檢驗(yàn)Fe3+,生成的難溶鹽KFe[Fe(CN)6]可用于治療Tl2SO4中毒,試寫出上述治療Tl2SO4中毒的離子方程式:

。堿1.6×10-5>6.2×10-10,即水解平衡常數(shù)大于電離平衡常數(shù),所以溶液呈堿性Kh=====相同溫度下K4[Fe(CN)6]的溶解度小于Na4[Fe(CN)6]過濾、洗滌、干燥KFe[Fe(CN)6]+Tl+TlFe[Fe(CN)6]+K+(5)一種太陽能電池的工作原理如圖所示,電解質(zhì)為鐵氰化鉀{K3[Fe(CN)6]}和亞鐵氰化鉀{K4[Fe(CN)6]}的混合溶液。①K+移向催化劑

(填“a”或“b”)。

②催化劑a表面發(fā)生的反應(yīng)為

。b[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-【解析】(2)相同溫度下K4[Fe(CN)6]的溶解度小于Na4[Fe(CN)6],轉(zhuǎn)化池中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)Na4[Fe(CN)6]+4KClK4[Fe(CN)6]+4NaCl,生成K4[Fe(CN)6]。(3)轉(zhuǎn)化池中得到固體與溶液的混合物,故系列操作B為過濾、洗滌、干燥。(5)電子從負(fù)極流向正極,由圖可知,電子從a極流向b極,則a為負(fù)極,b為正極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),陽離子向正極移動。①b為正極,則K+移向催化劑b。②a為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),則催化劑a表面發(fā)生的反應(yīng)為[Fe(CN)6]4--e-[Fe(CN)6]3-。1.某化學(xué)興趣小組對一種廢舊合金(含有Cu、Fe、Si等單質(zhì))進(jìn)行分離、回收利用,所設(shè)計工藝流程如下:類題二物質(zhì)分離提純型工藝流程題已知:298℃時,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13;當(dāng)離子濃度小于1×10-5時可認(rèn)為離子沉淀完全?；卮鹣铝袉栴}: