高考化學(xué)復(fù)習(xí)【工藝流程】練習(xí)題

工藝流程

1.三氧化二鉆主要用作顏料、釉料及磁性材料,利用銅鉆礦石制備CO203的工藝流

程如圖1所示。

足量NaF溶液先加鹽酸.再加

過(guò)量稽H2s固體B

(NHJ2C2O』溶液

濾液固體

B-j-foCOsCOC2O4-2H2O

固體A,?400、600C段燒

Na2Fe6(SO4)4(OH)i2濃岫(20播液

過(guò)量Na2so籀液調(diào)節(jié)pHCO2O3

圖1

已知:銅鉆礦石主要含有CoO(OH)、C0CO3、Cuz(OH)2cO3和Si(k其中還含有一定量

的FC2O3、MgO和CaO等。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)“浸泡”過(guò)程中可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法是______

_________________(寫(xiě)出2種即可)。

⑵“浸泡”過(guò)程中，加入Na2sOs溶液的主要作用是。

(3)向“沉銅”后的濾液中加入NaCl()3溶液，寫(xiě)出濾液中的金屬離子與NaCl()3反應(yīng)

的離子方程式__________________________________________________o

(4)溫度、pH對(duì)銅、鉆浸出率的影響如圖2、圖3所示：

①“浸泡”銅鉆礦石的適宜條件為o

②圖3中pH增大時(shí)銅、鉆浸出率下降的原因可能是。

(5)COC204?2H2O在空氣中高溫煨燒得到C02O3的化學(xué)方程式是

(6)一定溫度下，向?yàn)V液A中加入足量的NaF溶液可將Ca2\卜管+沉淀而除去,若所

得濾液B中c(Mg2+)=l.OX10mol-L-',則濾液B中c(Ca*)為_(kāi)_________。［已知

l

該溫度下啟“)=3?4X10U；P(MgF2)=7.1X10.溫

【解析】(1)“浸泡”過(guò)程中可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法是升溫、

粉碎礦石、適當(dāng)增加稀硫酸濃度；

(2)加入Na2s。3溶液的主要作用是將Co*、Fe*還原為Co,Fe2+;

⑶加入NaCIOs溶液的主要目的是將Fe-氧化為Fe3+,離子方程式為

2++3+

ClO-+6Fe+6H—CI+6Fe+3H20;

⑷①根據(jù)圖2、圖3分析，溫度在65?75°C時(shí)，鉆、銅的浸出率最高，且之后銅的

浸出率變化不大，鉆的浸出率有下降趨勢(shì)。在圖3中pH:0.5?1.5銅、鉆的浸出率

最高，pH>1.5,銅、鉆的浸出率開(kāi)始下降；

②圖3是pH變化對(duì)銅、鉆浸出率的影響，浸出過(guò)程中是利用M和CoO(OH)、C0CO3.

CMOH)2cO3中的OK和CO：反應(yīng)，使得Co*和面+溶解在溶液中，當(dāng)pH逐漸增大

時(shí),M的含量減少，故因反應(yīng)量減少而浸出率降低；

⑸由題中可知CoC2()4?2H2。在空氣中高溫燃燒得到Co203,C0C2O4中Co的化合價(jià)為

+2價(jià)，生成的Co203中Co的化合價(jià)為+3價(jià)，化合價(jià)升高，說(shuō)明空氣中的作為氧化

劑參與了反應(yīng)，而CzOj具有一定還原性也被。2氧化成C02,故產(chǎn)物分別為CO2O3和

C02,根據(jù)元素守恒，可推測(cè)出產(chǎn)物中還有H2O生成。在根據(jù)電子守恒和原子守恒,

最終可得知反應(yīng)方程式為4COC204?2H20+302-2CO203+8C02+8H20;

(6)濾液B中c(Mg2+)=1.0X10"mo|?「，則dF)=?*?=7.lxio'J義

c(Mg2+)Loxio-5

[0：c(Ca。=皿(也二3.4x10J148x0mo|?匚、

c2(F-)7.1x10-6

答案：(1)升溫、粉碎礦石、適當(dāng)增加稀硫酸濃度(任寫(xiě)2種，合理即可)

⑵將C。"、Fe"還原為Co"、Fe"

2++3+

(3)ClO"+6Fe+6H—CI+6Fe+3H20

⑷①溫度：65?75℃、pH:0.5?1.5

②pH升高后溶液中c(HD濃度下降，使得溶解CoO(OH)、CoC03.CMOH)2cO3的能力

下降

(5)4COC204?2H20+302-2CO203+8C02+8H20

(6)4.8X106mol?L1

2.“NaH2PO2還原法”制備高純度氫碘酸和亞磷酸鈉(Na2HP03)的工業(yè)流程如圖1:

活性炭

水13FeSHI溶液水HQ

：調(diào)pH1)

NaHPO;—T結(jié)晶-

(含微量Pb，)r合成Na2HPOk

建渣濾渣

圖1

圖2

已知：25℃時(shí)，H3P。3的p什L3,p(2=6.60

⑴“合成”過(guò)程，主要氧化產(chǎn)物為H3P。3,相應(yīng)的化學(xué)方程式為

(2)“除鉛”過(guò)程,FeS除去微量Pb"的離子方程式為

⑶“減壓蒸儲(chǔ)”過(guò)程，「回收率為95%,則剩余固體的主要成分為(填

化學(xué)式)°

(4)“調(diào)pH=ll”的作用是o

⑸若“結(jié)晶”前溶液中NazHPOs的濃度為0.Imol?L\則“吸附”處理后，應(yīng)調(diào)節(jié)

溶液pH至(填數(shù)值)。

(6)氫碘酸也可以用“電解法”制備，裝置如圖2所示。其中雙極膜(BPM)是陰、陽(yáng)

復(fù)合摸，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的兒0解離成和OH;A、R為離子

交換摸。

①B膜最佳應(yīng)選擇o

②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是o

③少量的I因濃度差通過(guò)BPM膜,若撤去A膜,其缺點(diǎn)是

【解析】(1)“合成”過(guò)程,NaH2P。2和L和水反應(yīng)生成H3P。3和Nai和HI,反應(yīng)方程

式為NaH.PO,+1,+H?0—H,PO,+NaI+HI;

(2)“除鉛”過(guò)程，利用沉淀轉(zhuǎn)化FeS將Pb?+變成PbS,離子方程式為

FeS+Pb2+—Fe2++PbS;

(3)由上面的分析可知，“減壓蒸餡”過(guò)程，除得到HI回收「外,H3P。3和Nai反應(yīng)有

NaH2P。3生成，則剩余固體的主要成分為NaH2P。3；

(4)“調(diào)pH=11”的作用：將Fe*轉(zhuǎn)化為沉淀除去，同時(shí)將NaH2P。3轉(zhuǎn)換為Na2HPO3;

(5)H3P。3的p/Ci=1.3,p/G=6.6,說(shuō)明H3P。3是二元弱酸，則HPO：的水解常數(shù)

Kw101474-

/C===10~,HPO2+H20-H2PO"+OH;水解是微弱的,所以

-210-6-633

22

/X_C(OH-)XC(H2PO~)C(OH-)_c(0H-)____7,4

Ah-----------------------=---------------------------------------^10,

-1

c(HPo])c(Na2WPO3)°lmol-L

14

in~-1

解得:cSM)二10々mo|?L\cH)=----=10*mol-L,所以pH=9.8;

10-4.2

(6)①?gòu)膱D上看，右端的BPM膜和B膜之間產(chǎn)生NaOH,BPM膜提供OH；B膜最好是Na+

交換膜；

②陽(yáng)極附近溶液為硫酸溶液，水電離的氫氧根失電子，故陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

-+

2H20-4e-02T+4H;

③A膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)極產(chǎn)生的H*透過(guò)A膜和少量的「得到少量的HI,若撤

去A膜，「會(huì)在陽(yáng)極失電子得到碘單質(zhì)，沉積在陽(yáng)極表面，損傷陽(yáng)極板。

答案：⑴NaH2Po2+12+H20—H3P03+NaI+HI

(2)FeS+Pb汽_fe2++PbS

(3)NaH,POq

(4)將Fe*轉(zhuǎn)化為沉淀除去，同時(shí)將NaH2P。3轉(zhuǎn)換為Na2HPO3(5)9.8

(6)①Na+交換膜

②2HQ-4e--02T+4M

③「會(huì)在陽(yáng)極失電子得到碘單質(zhì)，沉積在陽(yáng)極表面，損傷陽(yáng)極板

3.ZrOz常用陶瓷材料,可由錯(cuò)英砂(主要成分為ZrSiO4,也可表示為ZrO2-Si02,還

含少量FeCOs、Fe203>Al203>SiO?等雜質(zhì))通過(guò)如下方法制?。?/p>

NaOH過(guò)量鹽酸HiO：氨水Na：CO、溶液

|jljlaaiT.f1標(biāo)液口-dg?pH=801—灌液ID

梏英砂濾渣【濾渣u濾渣m

I

ZfOj

2+

已知:①ZrSiO,能與燒堿反應(yīng)生成可溶于水的Na2ZrO3,N^ZrU與酸反應(yīng)生成ZrO;

②常溫下,人1常溫下)31=1X10弋

-32

啟[(Al(0H)3]=lX10;pH=6.2時(shí)，ZrO*開(kāi)始沉淀。

(1)“熔融”過(guò)程中,ZrSiO」發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

為；

濾渣I的化學(xué)式為。

(2)“除雜”過(guò)程中，加入雙氧水的目的是:

此過(guò)程中為使濾液I中的雜質(zhì)離子沉淀完全而除去(當(dāng)離子濃度cWIX

IO5mol?L時(shí)即為沉淀完全)，室溫下加氨水調(diào)節(jié)pH范圍為。

(3)為得到純凈的ZrOz濾渣III要用水洗,檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是

⑷濾渣III的成分是Zr(CO3)2-/?Zr(0H).lo“調(diào)pH=8.0”時(shí),所發(fā)生反應(yīng)的離子方

程式為;濾渣ni制備Zr02的方法是o

【解析】(1)高溫下，ZrSiCL與NaOH反應(yīng)生成NaSiO?和Na?ZrO.,其反應(yīng)的化學(xué)方程

式為ZrSi04+4Na0H^Na2Si03+Na2Zr03+2H20,加過(guò)量鹽酸酸浸,NazSiO?與HCI生成硅

酸沉淀，過(guò)濾，濾渣I為H2SiO3;

*3

(2)“除雜”過(guò)程中，加入雙氧水的目的是將Fe?+氧化為Fe；以便轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3

沉淀除去；加氮水調(diào)節(jié)pH的目的是使A產(chǎn)和Fe"完全轉(zhuǎn)化為沉淀，但ZrO?+不沉淀，

311X10-38

-38-

由/C(.[Fe(0H)3]=1X10,可知Fe"完全沉淀時(shí)溶液中c(0H)=------=1X

11X10-5

10_,1mol?L,此時(shí)溶液pH=3;總[Al(0H)3]=1X1(y32,可知Al"完全沉淀時(shí)溶液中

c(0H)=-----------=1X10"mol?L：此時(shí)溶液pH=5,再結(jié)合pH=6.2時(shí)，Zr()2+開(kāi)始沉

J1X10-5

淀，則調(diào)節(jié)pH范圍為5WpH<6.2；

(3)Zr(0H)4表面附著C「等，檢驗(yàn)Zr(OHK是否洗滌干凈，則需檢驗(yàn)最后一次洗出液

中是否含有C「，因此檢驗(yàn)方法是取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝

酸銀溶液，若無(wú)沉淀生成，則洗滌干凈；

(4)“調(diào)pH=8.0"時(shí)，反應(yīng)生成Zr(C()3)2?〃ZrSHU,結(jié)合元素守恒和電荷守恒，可

得該反應(yīng)的離子方程式為(Kl)Zr02++2/7CO；+(3/7-1)H2()——Zr(C03)2?A7Zr(0H)4l

+(2/r2)HCO；;濾渣III為Zr(0H)4,高溫焙燒分解即可得到Zr02o

答案：⑴ZrSi04+4Na0H^Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2OH2Si03

(2)將Fe?+氧化為Fe3+,以便轉(zhuǎn)化為Fe(0H)3沉淀除去5WpH<6.2

⑶取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝酸銀溶液，若無(wú)沉淀生成，則

洗滌干凈

(4)(^-1)Zr02++2r7CO/+(3/7-1)H0—Zr(C0)2?z?Zr(OH)X+(2/7-2)HCO"高溫焙

o23o4

燒

4.工業(yè)上常用蘇打燒結(jié)法提取自然界中的稀散元素硒(Se),我國(guó)科研人員自主設(shè)

計(jì)的利用粗銅電解精煉所產(chǎn)生含硒化亞銅(Cu2Se)和硅化亞銅(Cu2Te)的陽(yáng)極泥為

原料:提取硒的某種工藝流程如圖所示。

SO：

回答下列問(wèn)題:

⑴電解精煉銅時(shí)，電源的正極連接(填“粗銅”或“精銅”)，陽(yáng)極

溶解銅的質(zhì)量__________(填或)陰極析出銅的質(zhì)量。

(2)“燒結(jié)”時(shí)蘇打和硒化亞銅主要生成了NazSeOj、C.0和CO2氣體，該反應(yīng)的化

學(xué)方程式為o“燒結(jié)”時(shí)生成了少部分

N&ScOq,寫(xiě)出“還原”時(shí)反應(yīng)的離子方程式o

(3)含硒燒結(jié)物浸取時(shí),最佳加熱方式為,除去的物質(zhì)為

_________________(填化學(xué)式)。

(4)本工藝副產(chǎn)物TeO2用于制造紅外器件、聲光器件材料,可溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿,并形

成復(fù)鹽，則丁毗屬于(填“酸性”“堿性”或“兩性”)氧化物。

⑸把硫酸工業(yè)第一步的產(chǎn)物SO2通入附2$4)3溶液制備硒單質(zhì)，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子

方程式。若得到50kg硒單質(zhì)，至少需要

kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的FeSz礦石。(結(jié)果保留一位小數(shù))

【解析】(1)電解精煉銅時(shí)，電源的正極連接粗銅，陽(yáng)極上Cu及比Cu活潑的金屬失

去電子，陰極上銅離子得到電子生成Cu,則陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量＜陰極析出銅的質(zhì)量；

(2)“燒結(jié)”時(shí)蘇打和硒化亞銅主要生成了NazSeOs、CihO和COZ氣體，該反應(yīng)的化

學(xué)方程式為2Na2cos+ZCgSe+BOz^^ZNazSeOs+ZCuzO+ZCOz,“燒結(jié)”時(shí)生成了少部

分NazSeO4，“還原”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為SeOj+2Fe"+2H.—SeOj+ZFerlW;

⑶含硒燒結(jié)物浸取時(shí)，最佳加熱方式為水浴加熱，除去的物質(zhì)為Cu20;

(4)TeOz可溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，并形成復(fù)鹽，則TeOz屬于兩性氧化物；

⑸S02通入Na2SeO3溶液制備硒理質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為

SeO^"+2S02+H20—2SO^"+SeI+2H；由反應(yīng)可知/7(S02)：n(SeO^)：n(Se)=2：

1：1;由硫元素守恒可知/?(FeS2)：/7(SO2)=1：2,則存在n(FeS2)：n(Se)=1：1,若

-xizu

得到50kg硒單質(zhì)，至少需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的FeS?礦石為個(gè)鼠一^84.4kg。

答案：(1)粗銅＜

(2)2Na2C03+2Cu2Se+302^^2Na2Se03+2Cu20+2C02

2++3+

SeO^+2Fe+2H—SeO^"+2Fe+H20

43

⑶水浴加熱Cu2O

(4)兩性

(5)SeO.+2S0+H0—2S0.+SeI+2K84.4

O22JL

5.硫酸銀廣泛應(yīng)用于電鍍、電池、催化劑等工業(yè)。某科研小組以粗硫酸銀(含CJ、

Fe3\Ca2\Mg2\等)為原料，經(jīng)如圖1一系列除雜過(guò)程模擬精制硫酸銀工藝。

問(wèn)答下列問(wèn)題。

ttftlF?OHbM2有機(jī)相

圖1

(1)漉渣1的主要成分是(寫(xiě)化學(xué)式)，寫(xiě)出“硫化除銅”過(guò)程生成含銅

物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式C

(2)“氧化除雜”時(shí)加入C12和Ni(0H)2的主要作用

是。

⑶已知25℃時(shí)，j(CaFz)=3.95X10"；AUMgF2)=6.40X10%則“氟化除雜”過(guò)

后濾液3中若'二__________。

c(MgN十)

(4)“萃取”時(shí)使用萃取劑R在硫酸鹽中對(duì)某些金屬離子的萃取率與溶液pH的關(guān)

系如繳2,則實(shí)驗(yàn)時(shí)需控制的pH適宜范圍是(填字母序號(hào))。

A.1?2B.3?4C.4?5D.5?6

(5)將萃取后所得富含硫酸鍥的溶液經(jīng)操作A可得硫酸饃晶體,則操作A為

、、過(guò)濾、洗滌等。

(6)稱(chēng)取2.000g硫酸銀晶體(NiSOi-6H2O)樣品溶解,定容至250mLo取25.00mL

試液:用0.02mol?【「的EDTA-2Na(Na2H2丫)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。重復(fù)實(shí)驗(yàn),平均

消耗￡口丁八-2嶼標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為36.50mLo反應(yīng)為22++山丫2"~NiY2'+2H\計(jì)算樣

品純度為o(不考慮雜質(zhì)反應(yīng))

【解析】粗硫酸鑲(含Cu"、Fe3\Ca2\Mg2\Zn"等)加水和硫酸進(jìn)行酸浸溶解，得

到含有Ni?+、Cu2\Fe3\Ca2\Mg2\Zn2\SO：等離子的浸出液，向浸出液中通入

H2S氣體,0/轉(zhuǎn)化為CuS沉淀除去，同時(shí)Fb可與S?-發(fā)生氧億還原反應(yīng)生成Fe?+和S

單質(zhì)，過(guò)濾后得到濾液1和濾渣1,濾渣1為CuS和S,濾液1中含有Ni，F(xiàn)e2+、Ca，

Mg2\Zn2\SO；：向?yàn)V液1中加入Ni(0H)2和Cl2,Cl2將濾液中Fe2+氧化為Fe3+,用

Ni(OH)?調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe"轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，再進(jìn)行過(guò)濾得到濾液2,向其

中加入NiFz,使濾液2中的Ca\Mg?+轉(zhuǎn)化為CaF?、MgF?沉淀除去，再次進(jìn)行過(guò)濾得

到濾液3,向?yàn)V液3中加入萃取劑，使濾液3中的Zr?+轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中分液除去，最

后對(duì)水溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作得到產(chǎn)品硫酸鍥晶體。

(1)由分析可知，濾渣1的主要成分是CuS和S,“硫化除銅”過(guò)程中，向浸出液中

2>4

通入H2s氣體,Ci?轉(zhuǎn)化為CuS沉淀除去，離子方程式為H2S+Cu—CuSi+2H；

(2)由分析可知，“氧化除雜”時(shí)加入Cl2將濾液中Fe"氧化為Fe”,用Ni(OH)?調(diào)節(jié)

溶液pH,使FJ轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；

11

(3)已知25匕時(shí),K”(CaF2)=3.95X10-；

心(MgF?)=6.40X10二則“氟化除雜”過(guò)后濾液3中筆U='(Ca2+)xc2F；

c(Mg2+)c(Mg2+)x/(F-)

國(guó)過(guò)工3空^6.17X10\

/<sp(MgF2)6.40X10-9

(4)在該工藝流程中，“萃取”操作的目的是使濾液3中的Zn"轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中分

液除去，流程的最終目的是制得硫酸鍥，結(jié)合金屬離子的萃取率與溶液pH的關(guān)系

如圖所示，當(dāng)控制實(shí)驗(yàn)時(shí)的pH為3?4可以使濾液中的C/+、c/+、Z/等離子的萃

取除雜率最好；

⑸由分析可知，將萃取后所得富含硫酸鍥的溶液經(jīng)操作A可得硫酸鎂晶體，則操

作A為蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等操作，得到產(chǎn)品硫酸銀晶體；

(6)根據(jù)題意，取25.00mL試液，消耗EDTA-2Na標(biāo)準(zhǔn)液的物質(zhì)的量二0.02mol?L-1

-42+2-2

X0.0365L=7.3X10moI,Ni+H2Y-NiY+2H；25.00mL試液中

250

n(Ni2+)=n(EDTA-2Na)=7.3X10-4moI,則250mL試液中硫酸鎂晶體的質(zhì)量二—X7.3

25

19199g

X10-4molX263g?mol-1=1.9199g,則樣品純度為二一------X100%^96.0%

2.000go

2+

答案：(1)CuS和SH2S+Cu—CuSI+2M

(2)CL的作用是將濾液中Fe"氧化為Fe31Ni(0H)2的作用是調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe"轉(zhuǎn)

化為氫氧化鐵沉淀除去

(3)6,17X10-3

(4)B

⑸蒸發(fā)濃縮降溫結(jié)晶

(6)96.0%

6.天青石(主要含有SrSOj和少量CaC03雜質(zhì))是獲取錮元素的各種化合物的主要原

料。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)硫化錮(SrS)可用作發(fā)光涂料的原料,SrSO,和碳的混合粉末在隔絕空氣下高溫

焙燒可生成硫化鋸和一種還原性氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式―

0-7-IO

(2)已知：25CSt,^P(SrSO4)=3.2XIO,^p(SrCO3)=l.1X10oSrSO」的粉末與

NazCCb溶液混合加熱、充分?jǐn)嚢杩缮闪蛩徕c和碳酸鋸,若轉(zhuǎn)化完成時(shí)恢復(fù)到

25℃,混合液中c(CO：)二LOXI。-?moi?匚：貝ijc(SO：)=。

(3)以天青石為原料生產(chǎn)Sr(0H)2?AH20的工藝如圖：

NH4HCO3,H2O?---操作61-------------------------1

--------粉碎」~——虔曳——?①加熱水浸廠濾液4---------1SrfOHy.dhO|

co2

已知:Sr(OH)z、Ca(0H)2在水中的溶解度如表:

溫度/℃020406080100

溶解度Sr(0H)20.911.773.958.4220.291.2

/g

Ca(0H)20.190.170.140.120.090.08

①濾渣2為混有CaCQ?的SrCO.3,寫(xiě)出反應(yīng)1生成SrC%的化學(xué)方程式—

②固體3“加熱水浸”是為了獲得較純凈的Sr(0H)2溶液，此時(shí)應(yīng)緩慢加熱使沉淀

顆粒長(zhǎng)大，濾渣5的主要成分是(填化學(xué)式)，“趁熱過(guò)濾”的目的是

③“操作6”主要有、過(guò)濾、洗滌、干燥。

④取/g純凈Sr(0H)2?對(duì)皿產(chǎn)品溶于水，加入過(guò)量NazCOs溶液后過(guò)濾、洗滌、干

燥后:得到〃g濾渣,則x=(用含加、〃的式子表示)。

【解析】(1)SrS()4和碳的混合粉末在隔絕空氣下高溫焙燒可生成硫化鋸和一種還

原性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SrS04+4C-SrS+4C0T;

c(CO，)二Ksp(SrC03)

(2)由題意知當(dāng)混合物中c(COq)=1.0X10-3mol-L\

c(SO：)&(SrSO4y

/c*-1.0xl0-3mol?L-1-?t

c(S°4”---------------—心2.9mol-L1;

丁1.TX1O

3.2X10-7

⑶工業(yè)流程中反應(yīng)1為用NH4HCO3使SrS(L反應(yīng)生成SrCOs,過(guò)濾后濾渣2為混有

CaCO$的SrC03,燃燒后加熱水浸，可以利用高溫時(shí)Sr(0H)2和Ca(OH)2溶解度的不同

將二者分離，

①反應(yīng)1的化學(xué)方程式為SrS04+2NH4HC03—SrCO31+H2O+CO2T+(NH4)2S04,

②固體3加熱水浸是為了獲得較純凈的Sr(0H)2溶液，由于Sr(0H)2溶解度隨溫度

升高顯著增大，趁熱過(guò)濾的目的是防止Sr(OH)?結(jié)晶析出造成損失，提高產(chǎn)品純度,

而Ca(OH)2溶解度很小，且溫度越高,溶解度越小，則濾渣5的主要成分是Ca(0H)2；

③操作6為了得到Sr(OH)?，*!?。晶體，故應(yīng)進(jìn)行的操作是降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、

干燥；

④由題意可知，濾渣為SrCOa,根據(jù)元素守恒，與Sr(OH),-劉Q的物質(zhì)的量相同，可

mn74?n-61n

得---------=-----,解得產(chǎn)

88+34+18%88+609n

答案：(1)SrS04+4C-SrS+4C0T

(2)2.9mol?L-1

(3)?SrSO4+2NH4HCO3—SrC031+H2O+CO2T+(NH4)2S04

②Ca(OH)2防止Sr(OH)2結(jié)晶析出造成損失，提高產(chǎn)品純度

③降溫結(jié)晶

^74171-61?!

④

7.2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予鋰離子電池的發(fā)明者,鋰離子電池是目前應(yīng)用廣泛的

一類(lèi)電池。以鈦鐵礦(主要成分為FeTiOs,含有少量MgO、履2。3、Si。?等雜質(zhì))為原

料,制備鋰離子電池電極材料的工藝流程如圖所示：

|雙氧水|Li2c

HM鐵粉FcPO,嶼。

「?一渣2—化I卜一沉淀血燒I卜一LiFcPO,

鈦鐵*［酸溶.逑液1-［結(jié)晶.

注］］L如液2T水解-H：TQT轉(zhuǎn)化n”W4葉>Li:Ti,ol,T-yn卜LLTiQn

|雙■水|LiOH|LijCO,

|氨水

己知:①濾液1中含Ti微粒的主要存在形式為T(mén)i(f；

-24-5

②七(FsPOJ=1.3X10儂、七［Mg3(POJ2>l.0X10;溶液中某離子濃度小于等于10

mol?I?時(shí),認(rèn)為該離子沉淀完全。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)濾渣1中主要成分的化學(xué)式為o

(2)“結(jié)晶”溫度需控制在70℃左右,若溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致的后果為

(3)“轉(zhuǎn)化I”后所得溶液中c(Mg2+)=0.01mol-L1,若其中F4?沉淀完全,則溶液

中。(PO：)的數(shù)值范圍為

(4)“煨燒I”反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為

(5)“轉(zhuǎn)化H”中HzTiOs的轉(zhuǎn)化率(。)與溫度(7)的關(guān)系如圖所示。7TC時(shí),一定時(shí)

間內(nèi)FLTiQ,的轉(zhuǎn)化率最高的原因?yàn)?/p>

oT/V

(6)Li2「LO5中T價(jià)與-2價(jià)0原子的數(shù)目之比為?！叭紵齀I”反應(yīng)

中同時(shí)生成兩種參與大氣循環(huán)的氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

【解析】(1)鈦鐵礦的成分中只有Si。?不溶于硫酸，濾渣1的成分為Si。?；

(2)“結(jié)晶”溫度需控制在70°C左右，若溫度過(guò)高，Ti(f會(huì)提前水解而降低由「03

的產(chǎn)率，且使濾渣2中混有雜質(zhì)；

(3)Fe”剛好沉淀完全時(shí)，c(PO：)二3H(FeP04)J3x1022二13x3"mol?L，要保

41.0X10-51.0X10-5

12+

證Fe"沉淀完全，c(poj)應(yīng)該大于等于1.3X10"mo|.L-；c(Mg)=

0.01mol?L，若剛好產(chǎn)生沉淀，c(PO：)二『sp［臂3(；/工I.oxio-^=1qxio-9

47c3(Mg2+)(0.01)

mol?I/,而按題意分析應(yīng)不能使鎂離子沉淀，則數(shù)值上c(PO^)<1.0X10^;

(4)“燃燒I”反應(yīng)中氧化劑為FePO.反應(yīng)后被還原為L(zhǎng)iFePO,，1mol氧化劑得到

1mol電子；還原劑為H2c2O4,被氧化為CO2,1mol還原劑失去2moi電子，根據(jù)電子

守恒,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比值為2：1;

(5)“轉(zhuǎn)化II”中從「。3的轉(zhuǎn)化率(a)與溫度(7)的關(guān)系如酉所示，溫度低于1°C

時(shí)，反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,慶「。3的轉(zhuǎn)化率升高，高于TQ℃時(shí)后，H2O2分解和

氨氣的揮發(fā)導(dǎo)致反應(yīng)速率減小，使用「。3的轉(zhuǎn)化率降低，所以T?！鉉時(shí)，一定時(shí)間內(nèi)

比「。3的轉(zhuǎn)化率最高；

(6)口2「5。15中Li顯+1價(jià),Ti顯+4價(jià),根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可計(jì)算出15個(gè)。共

顯-22價(jià),設(shè)7價(jià)0原子數(shù)目為x,-2價(jià)0原子數(shù)目為匕則有x+*15;-x-2*-22,

解得產(chǎn)價(jià)與-2價(jià)0原子的數(shù)目之比為8：7;“燃燒II”反應(yīng)中同時(shí)生成

兩種參與大氣循環(huán)的氣體為。2和CO2,化學(xué)方程式為L(zhǎng)i?Ti5015+Li2cO3色iJi5O12+2O2

T+C02TO

答案：(1)SiO2

⑵Ti()2+會(huì)提前水解而降低從「。3的產(chǎn)率，且使濾渣2中混有雜質(zhì)

(3)1.3X1(TYc(PO：)<1.0X10-9

(4)2：1

⑸溫度低于T.°C時(shí)，反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,慶「。3的轉(zhuǎn)化率升高，高于

T?！鉉時(shí),從。2分解和氮?dú)獾膿]發(fā)導(dǎo)致反應(yīng)速率減小，使從「。3的轉(zhuǎn)化率降低

(6)8：7Li2Ti5015+Li2cO3監(jiān)iJi5012+202T+C02T

8.鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是當(dāng)今研究的熱點(diǎn),其關(guān)鍵材料之一是Ti02,工業(yè)上用鈦礦石

(主要成分為FeO、F&O3、Ti02>Si02、CaO)為原料制取丁揚(yáng),工藝流程如圖:

」舊鈣離

|稀破酸水后|N沉H淀劑)

［過(guò)量帙碣

沉降_[a?jp^g*|HTi3(0Lg)|

1^1—反應(yīng);t

混合物分離

①洗潦②燃燒

72產(chǎn)品A|西

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)鈦礦石中的二氧化鈦與稀硫酸反應(yīng)生成可溶性TiOSOj,TiOSOi中鈦元素的化合

價(jià)為,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為O

(2)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行操作a,需要用到的玻璃儀器主要有o

(3)副產(chǎn)品A的主要成分為(填化學(xué)式,下同)，流程中可循環(huán)利用的

物質(zhì)為o

(4)電解TiOz來(lái)獲得Ti是以TiOz為陰極,石墨為陽(yáng)極,熔融CaO為電解質(zhì)，用碳?jí)K

作電解槽,陰極的電極反應(yīng)式為o

3+3+3+34+24

(5)己知反應(yīng):3TiO"+Al+6H'^~3Ti+Al+3H2O>Ti+Fe^~Ti+Fe,為測(cè)定溶液中

TiOSOi的濃度,首先取待測(cè)鈦液20mL用水稀釋至100mL,加過(guò)量鋁粉,充分振蕩,

反應(yīng)完畢后過(guò)濾,向?yàn)V液中滴加2?3滴指示劑A,用0.1000mol?L」FeCh溶液

滴定:消耗25mLFeCk溶液。

①盛放FeCL溶液的儀器為（填“酸式”或“堿式”）滴定管。

②指示劑A是。

③待測(cè)鈦液中TiOSOi的濃度是_____g?匚\

【解析】（1）根據(jù)化合物的化合價(jià)代數(shù)和為0原則，TiOSO”中硫酸根為-2價(jià),0為-2

價(jià)，故鈦元素為+4價(jià)，二氧化鈦與稀硫酸反應(yīng)生成可溶性TiOSO’和水，化學(xué)方程式

為T(mén)i02+H2S04~Ti0S04+H20;

⑵操作a為過(guò)濾，用到的玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、漏斗；

⑶由分析可知，副產(chǎn)品A為硫酸亞鐵的晶體，單質(zhì)鐵可以循環(huán)利用；

（4）根據(jù)電解池的工作原理，陰極得到電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，熔融CaO

2-

為電解質(zhì)，故陰極的電極反應(yīng)為T(mén)i02+4e-—Ti+20;

⑸①FeCL溶液因三價(jià)鐵離子的水解顯酸性，故應(yīng)裝在酸式滴定管中；

②指示劑A是來(lái)判斷反應(yīng)是否完全的，若Ti”反應(yīng)完全，則溶液中會(huì)出現(xiàn)三價(jià)鐵離

子，故用KSCN溶液作指示劑；

2++3+3+3>3+4>2+3+

③根據(jù)3TiO+AI+6H==3Ti+AI+3H20.Ti+Fe~Ti+Fe,得至ITi0S04~Ti~

3+3+3-1

Fe,/7（Ti0S04）=/7（Fe）=25X10'LXO.1000mol?L=0.0025mol,所以

加（TiOSO。=0.0025molX160g?mol-1=0.4g,所以濃度為t且二20g?L、

0.02L

答案：（1）+4TiO2+H2SO4—TiOSO4+H2O

⑵燒杯、玻璃棒、漏斗

（3）FeSO4?7H20鐵屑

-2

（4）TiO2+4e-Ti+20-

⑸①酸式②KSCN溶液③20

9.金屬鈦(Ti)性能優(yōu)越，被稱(chēng)為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”。工業(yè)上以鈦鐵礦(主

要成分FeTi(k含F(xiàn)eO、AI2O3、SiOZ等雜質(zhì))為主要原料冶煉金屬鈦,其生產(chǎn)的工藝

流程圖如下：

濃H2s0,鐵屑

-

鈦強(qiáng)酸性溶液沉降

鐵濃NaOH鈦鐵礦

主要含TiO?，

礦過(guò)濾(精礦)分離溶液?濃縮

Fe叫Fj等i

_結(jié)X-T溶液u1--{ril

步驟1步驟口步驟m

Na2cCh溶液

已知:2HzSO」(濃)+FeTiO3~TiOSOl+FeSO.1+2H2O

(1)步驟［中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:__________________________________

Q15

7

T

O

E

/QO5

S

1234567891011pH

圖1

(2)已知:TH)?+易水解，只能存在于強(qiáng)酸性溶液中。25°C時(shí)，難溶電解質(zhì)溶解度(S

與pH關(guān)系如圖1,Ti0(0H)2溶度積啟二1X10儂

①步驟ni加入鐵屑的目的是o

②Ti(f水解的離子方程式為o

向溶液II中加入Na￡6溶液的作用是o當(dāng)溶液pH接近

時(shí),Ti0(0H)2已沉淀完全。

(3)TiCL崛Ti反應(yīng)后得到Mg>MgCL.Ti的混合物,可采用真空蒸儲(chǔ)的方法分離得

到Ti,依據(jù)下表信息，需加熱的溫度略高于°C即可。

TiCLMgMgCl2Ti

熔點(diǎn)/℃-25.0648.87141667

沸點(diǎn)/℃136.4109014123287

,C6

TiO2

鈦網(wǎng)電板槽金屬鈦

圖2

(4)研究發(fā)現(xiàn),可以用石墨作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaFz-CaO作電解質(zhì)，利用圖2

所示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑,還原二氧化鈦制備金屬鈦。寫(xiě)出陽(yáng)極上所

發(fā)生的反應(yīng)式:。

【解析】鐵鐵礦用氫氧化鈉溶液溶解，氧化鋁、二氧化硅反應(yīng)溶解，過(guò)濾得到鈦鐵

礦精礦中主要含有FeTiO3>FeO,再用濃硫酸處理，得到強(qiáng)酸性溶液中含有TiOSO,、

FeSO,及未反應(yīng)的硫酸等，由圖1可知Ti0(0H)2與Fe(0H)3沉淀的pH很接近，所以力口

入鐵屑的目的是將Fe*轉(zhuǎn)化為Fe2+,防止Fe"與TiO?+同時(shí)生成沉淀，沉降分離得到溶

液中主要含有Fe"、TiO"及硫酸根,再濃縮蒸發(fā)得到綠磯與溶液II,溶液II中含有

TiOS04,加入碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)pH接近3,Ti0(0H)2沉淀完全，再經(jīng)過(guò)系列操作得到

Tio

(1)步驟I中發(fā)生反應(yīng)有：氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，二氧化硅與

-

氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉與水，相應(yīng)反應(yīng)離子方程式為AI203+20H-2AIO"+

比0、Si02+20H'-SiOj+HzO;

⑵①由圖可知Ti0(OH)2與Fe(OH)3沉淀的pH很接近，所以加入鐵屑的目的是將

Fe>轉(zhuǎn)化為Fe2+,防止Fe"與TiO"同時(shí)生成沉淀;②TiO?+易水解，只能存在于強(qiáng)酸性

溶液中，所以Tio?+水解生成TiOSH)?與H+,離子方程式為「。2++2%01

Ti0(0H)2+2M；加入碳酸鈉溶液后得到TiOSH)?沉淀，所以向溶液II中加入Na2c。3

溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液pH,促進(jìn)TiO"水解；由圖可知，pH=3時(shí)，Ti0(0H)2已沉淀完

全;

(3)Mg.MgCL的沸點(diǎn)最高是1412°C,而Ti的熔點(diǎn)為1667°C,所以當(dāng)溫度略高

于1412°C時(shí)Mg、MgCL以氣體的形式除去，而得到Ti；

(4)電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由電解池結(jié)構(gòu)可知，陽(yáng)極上氧離子失去電子與碳作

2

用生成二氧化碳，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為C+20-4e-CO2to

答案：(1)A1203+20H~-2AIO"+H20Si02+20H-SiO^+H20

⑵①將Fe3?轉(zhuǎn)化為Fe2+,防止Fe"與TiO??同時(shí)生成沉淀

2++

②Ti0+2H20-Ti0(OH)2+2H調(diào)節(jié)溶液pH,促進(jìn)Ti02+水解3

(3)1412(4)C+202-4e--CO2T

10.鈕是一種重要的金屬材料,其用途之一是制備催化劑,如接觸法生產(chǎn)硫酸中使

用的催化劑(主要成分V2O5、Wo利用廢催化劑回收制備V2O5的工藝流程如下：

已知:20℃時(shí),NHM)3的NFL68X10-2

回答下列問(wèn)題：

(1)步驟①為提高浸取效率采取方法有(任寫(xiě)兩條)O

(2)步驟②中反應(yīng)的氧化劑是o

(3)步驟③中C10；被還原為C1；該反應(yīng)的離子方程式為

25七交換效率與pH的關(guān)系

(4)步驟④中，離子交換效率與pH的關(guān)系如圖，為提高交換效率應(yīng)控制的pH范圍是

(5)步驟⑤所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為o

若母液中NH［的濃度為1.0mol?L，則c(VOp=o

(6)全銳電池是以溶解在一定濃度硫酸溶液中的不同價(jià)態(tài)的帆離子(V*、V3\V02\

V01)為電極反應(yīng)的活性物質(zhì)。一種全機(jī)電池原理如圖,放電時(shí)IT從右向左移動(dòng)。

寫(xiě)出充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式,當(dāng)轉(zhuǎn)移

0.1mol電子時(shí)，轉(zhuǎn)移FT的物質(zhì)的量為molo

H?交換膜

泵1-ab—?泵

電源-負(fù)我

【解析】(1)提高浸取的速率可以提高浸取的效率，因此，可采用增大接觸面積(粉

碎廢催化劑)、升高浸取溫度或攪拌等手段；

⑵步驟②中的反應(yīng)方程式為2V205+2Na2S04=4NaV03+2S02T+()2T,根據(jù)化合價(jià)變

化判斷只有S:+6T+4,化合價(jià)降低，發(fā)生了還原反應(yīng)，0:-210化合價(jià)升高，發(fā)生了

氧化反應(yīng)，所以氧化劑為Na2S04;

⑶分析參與氧化還原反應(yīng)的離子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒配平，考慮反應(yīng)條件為堿性

環(huán)境，反應(yīng)前加0H,反應(yīng)后生成水。即為6V024clO；+180H—6VO；+CI+9H2。。(4)

從圖中可知pH為6-8時(shí)交換效率最高；

⑸由NaV03經(jīng)沉銳得生成物NH4V。3知，此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：

NH^+VO^~NH4VO3I,已知：20匕時(shí)，NH4VO3的Ap=1.68X10-2,NH1的濃度為

1.0mol?「，代入溶度積常數(shù)的表達(dá)式c(NH*)?c(VO)=1.68X10：所以

c(VO")=1.68X10-2mol?L'

(6)放電時(shí)IT從右向左移動(dòng)，則充電時(shí)H從左向右移動(dòng)，表明電解池(充電時(shí))的陽(yáng)

極為左泵、陰極為右泵，所以陽(yáng)極反應(yīng)為丫0"+比0-6--VOj+2H+o當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移0.1

mol電子時(shí)，可知溶液中必轉(zhuǎn)移0.1molH+。在陽(yáng)極有0.1molVOSO,變?yōu)榱?.05mol

(V02)2S04+0.05molSOj,產(chǎn)生的。-2molH*將有0.1mol匹配SOj,

0.1mol移向右泵(陰極)。

答案：(1)粉碎廢催化劑、升高浸取溫度或攪拌(任寫(xiě)兩條)

(2)Na2sO’

2+

(3)6V0+CIO"+180H-6VO"+CI'+9H20

(4)6?8

-2-1

(5)NH^+VO'-NH4V0311.68X10mol?L

2++

(6)V0+H20-e~-V0j+2H0.1

11.五氧化二專(zhuān)凡(V2O5)為強(qiáng)氧化劑，易被還原成各種低價(jià)氧化物,在工業(yè)生產(chǎn)中常用

作催化劑，即觸媒。實(shí)驗(yàn)室以含鋼廢料(含V2O3、作0、MnO、作O2、作催、有機(jī)物)

為原料制備V2O5的一種流程如圖：

過(guò)我(NH4LSO,

H：SO,溶液NHJiCOj

濃縮

晶

結(jié)-?NH,VOj

海渣I濾渣2濾渣3

V205*一|文燒|

已知I.25c時(shí),難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如表所示:

難溶電解質(zhì)Cu(OH，Mn(0H)2Al(OH)3

2.2X10-2。4X10-H1.9X10-33

H.NHM)3在水中的溶解度：20℃、4.8g?L-1;60°C、24.2g?L，

回答下列問(wèn)題：

(1)“焙燒”的目的是。

(2)“濾渣1”的用途為(寫(xiě)出一種即可)。

(3)濾渣2成分為o通過(guò)列式計(jì)算說(shuō)明，常溫下,若“調(diào)pH”為6,(V,是否

沉淀完全。(溶液中離子濃度小于10與mol?L時(shí),認(rèn)為該離子沉淀完全)

(4)“沉鎰”需將溫度控制在70°C左右，溫度不能過(guò)高或過(guò)低的原因?yàn)椤?/p>

(5)濾渣3成分為MnCOb請(qǐng)寫(xiě)出“沉鎰”的離子方程式

(6)V。最重要的應(yīng)用是在接觸法制硫酸時(shí)，作S02氧化為S0：,的催化劑。該催化反

應(yīng)中VG為中間產(chǎn)物,請(qǐng)用化學(xué)方程式表示該催化過(guò)程：、

【解析】(1)一方面，通過(guò)焙燒，有機(jī)物燃燒除去了，另一方面，從整個(gè)流程看，在沒(méi)

有加氧化劑的情況下V從V2O3中的+3價(jià)變成了最后的+5價(jià),所以焙燒還有一個(gè)目

的，將V2O3氧化成V2O5；

⑵由分析可得出“濾