2023屆高考化學(xué)專項(xiàng)小練化學(xué)工藝流程題2

化學(xué)工藝流程題

1.L3TL02和LiFcPO「都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FoTi03,還含有少量酶0、

SW等雜質(zhì))來制備。工藝流程如下:

雙/EnUOILIHTiQ，UC6一

沉淀至二亶里J*沉淀麗麗UTuOn

加液②;著些提'帑翳-小

回答下列問題:

(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70席時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為

⑵“酸浸”后，鈦主要以TiOCl廠形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：

⑶方。2?加2()沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:

溫度/93035404550

力。2?劉2。轉(zhuǎn)化率/%9295979388

分析40℃時(shí)Ti02?AH20轉(zhuǎn)化率最高的原因：o

⑷Li2Ti50i5中Ti的化合價(jià)為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為o

(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol?加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Fe"恰好

沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0X105mol?1「，此時(shí)是否有MgNPO。?沉淀生成？列式計(jì)算。FePOhMgKPOb

的啟分別為1.3X10—22、1.oxI。-勿。

(6)寫出“高溫燃燒②"中由FePO.制備LiFePO,的化學(xué)方程式：

1

【答案】(1)100℃、2h,90℃、5h

+_2+

(2)FoTi03+4H+4Cl=Fo+Ti0Clf+2H20

(3)低于40℃,口02?冊(cè)20轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致

TiOz?力小轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降

(4)4

1q*[n-22

(5)FeH恰好沉淀完全時(shí)，c(P0D^-'-,mol-L-,=1.3X10_l7mol-L-',10依2+)?犬①。：-)值為

1.UnAvi1nU

3-4<,

0.01X(1.3X10*2=1.7X10<^[Mg3(P04)2],因此不會(huì)生成Mg3(P04)2沉淀。

G^FePOi+Lig+H2c2。典遢2LiFeP0】+3C02f+H20t

【解析】(1)從圖像直接可以看出，鐵的浸出率為70%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度、時(shí)間，符合溫度升高，反應(yīng)速率

加快，值得注意的是，這類填空題可能有多個(gè)合理答案。(2)考查離子方程式書寫。難點(diǎn)為生成物還有什么，

鈦酸亞鐵中鈦為+4價(jià)，鐵為+2價(jià)，產(chǎn)物有氯化亞鐵，比較FeTiO*和TiOCl/知，產(chǎn)物中一定有比0。值得

注意的是鈦酸亞鐵與鹽酸反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)。(3)聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)速率、雙氧水和氨水性質(zhì)分析轉(zhuǎn)化率。

這類問題要從兩個(gè)角度分析，即低于40C時(shí)，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率加快；高于40℃時(shí)，氨水揮發(fā)

速率加快、雙氧水分解速率加快，導(dǎo)致反應(yīng)物濃度降低，結(jié)果轉(zhuǎn)化率降低。(4)考查化學(xué)式與元素化合價(jià)關(guān)

系。鋰元素在化合物中只有一種化合價(jià)(-1),化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和等于0,過氧鍵中氧顯一1價(jià)，

類似雙氧水、過氧化鈉。如果能求出一1價(jià)氧原子個(gè)數(shù)，就能求出過氧鍵數(shù)目，即過氧鍵數(shù)目等于一1價(jià)氧

葉7=15

原子個(gè)數(shù)的一半。設(shè)LizTisOg中一2價(jià)、一1價(jià)氧原子個(gè)數(shù)分別為X、%有°,CC，解得x=7,y=8o

,21+y=22

所以，過氧鍵數(shù)目為|=4。(5)考查溶度積計(jì)算以及判斷沉淀是否形成。分兩步計(jì)算：①計(jì)算鐵離子完全沉

1oX10-22

淀時(shí)磷酸根離子濃度。c(Fe3+)-c(P0:)=K，(FeP()4),c(P0：D=mol-L-I=l.3X10-'7mol?L-

1；.vnvxiinU-5

L②混合后，溶液中鎂離子濃度為cCMg^)=0.01mol-L_1,?(Mg2+)-c2(F0D=0.013X(1.3X10-,7)2=

1.7Xl(r'°<K，[Mg3(P04)2],沒有磷酸鎂沉淀生成。(6)草酸中碳為+3價(jià)，高溫《段燒過程中鐵的化合價(jià)降低，

碳的化合價(jià)升高，有CO2生成。

2,重珞酸鉀是一種重要的化工原料，一般由路鐵礦制備，珞鐵礦的主要成分為FeO-Cm03,還含有硅、

鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：

2

①烯融、氧化②水浸

絡(luò)鐵礦人嶺就）的到W

|濾-2.

小加卜著］漉液3儼調(diào)P"同液2卜

回答下列問題:

⑴步驟①的主要反應(yīng)為

!

松0?Cr203+Na2C0,i+NaN03-^^Na2Cr0J+FeA+C02+NaN02

上述反應(yīng)配平后FeO-CnO3與NaNO,的系數(shù)比為。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是

⑵濾渣1中含量最多的金屬元素是,濾渣2的主要成分是及含硅雜質(zhì)。

⑶步驟④調(diào)濾液2的pH使之變（填“大”或“小”），原因是

（用離子方程式表示）。

⑷有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KC1,蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到能行2。7

固體。冷卻到（填標(biāo)號(hào)）得到的KEmO;固體產(chǎn)品最多。

4NaiCrjOi

O00

X320

40

M90260

0

S180

40

與

K2Cr2O7

聯(lián)

提KC1

NaCi

80100

a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃

步驟⑤的反應(yīng)類型是o

（5）某工廠用⑷kg銘鐵礦粉（含CmOi40%）制備KCnO：,最終得到產(chǎn)品用kg,產(chǎn)率為—

【答案】（1）2：7陶瓷在高溫下會(huì)與Na2c。3反應(yīng)（2）FeAl（0H）.

⑶小2CrO廠+2『=^（＞2/—+也0（4）d復(fù)分解反應(yīng)

3

190色

G）X100%

147?

【解析】(1)1molFeO?Cm()3參與反應(yīng)共失去7mol電子，而1molNaN6參與反應(yīng)得到2mol電子,

根據(jù)得失電子守恒，二者的系數(shù)比為2：7。由于高溫下碳酸鈉能與陶瓷中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，所以該步

驟不能使用陶瓷容器。(2)步驟①中生成的氧化鐵因不溶于水而進(jìn)入漉渣1,所以濾渣1中含量最多的金屬

元素是Fe。結(jié)合流程圖可知，濾渣2的主要成分是氫氧化鋁及含硅雜質(zhì)。(3)濾液2中存在平衡：2CrOf+

+

2HCr20r+H20,氫離子濃度越大(pH越小)，越有利于平衡正向移動(dòng)，所以步驟④應(yīng)調(diào)節(jié)濾液2的pH

使之變小。(4)根據(jù)題圖，可知溫度越低，LCnOr的溶解度越小，析出的重鋁酸鉀固體越多，故d項(xiàng)正確。

步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)為Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2OU+2NaCl,其屬于復(fù)分解反應(yīng)。(5)該輅鐵礦粉中Cm?！沟?/p>

物質(zhì)的量為臉1"根據(jù)Cr元素守恒可求得K2I2O7的理論質(zhì)量加=甯05平X294g-mol-

152g?mol152g?mol

XKTkg,葭=置kg,所以產(chǎn)品的產(chǎn)率喏X1003微義100機(jī)

3.TiCL是由鈦精礦(主要成分為Ti(M制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCL的流程示意圖如下:

氯化過程精制過

鈦精礦沸騰爐’ffiTiCh蒸鐳塔’純TiCL

資料：TiCl”及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)

化合物

SiCl.,TiCl.tA1C13FeCl3MgCl2

沸點(diǎn)/℃58136181（升華）3161412

熔點(diǎn)/℃-69-25193304714

在TiCh中的溶解互溶—微溶難溶

性

⑴氯化過程：TiOz與Ch難以直接反應(yīng)，加碳生成C0和CO?可使反應(yīng)得以進(jìn)行。

1

已知：Ti02(s)+2Cl2(g)=TiCL(g)+02(g)A^=+175.4kJ?mol

2c(s)+O2(g)=2C0(g)△^=-220.9kJ?mol-1

①沸騰爐中加碳氯化生成TiCl,(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式：

4

②氯化過程中CO和C02可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：C02生成CO反應(yīng)的0(填

或“=”)，判斷依據(jù)：0

③氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HC1和CL經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCL溶液，則尾氣的吸收

液依次是o

④氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾得到粗TiCL混合液，則濾渣中含有o

(2)精制過程：粗TiCL經(jīng)兩步蒸儲(chǔ)得純TiCL。示意圖如下：

物質(zhì)a是,冕應(yīng)控制在o

【答案】(1)@TiO2(s)+2C12(g)+2C(s)=TiCL(g)+2C0(g)△/片—45.5kj/mol

②)隨溫度升高，CO含量增大，說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

③上0、FeCk溶液、MaOH溶液④MgCL、A1CL>FeCh

(2)SiCL高于136℃,低于181℃

【解析】(D①生成TiCL和CO的反應(yīng)方程式為Ti02+2Cl2+2C=TiCl,+2C0,根據(jù)蓋斯定律，兩式相加，

得至UTiO2(s)+2CL(g)+2C(s)=TiCl,(g)+2C0(g)△年△A+△〃=(-220.9kJ?mor')+(+175.4

kJ-mol1)=-45.SkJ-mor'o②根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO的濃度增加，C&濃度降低,說明升高溫度,

5

平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即△殳0。③尾氣中的HC1經(jīng)水吸收可得到粗鹽酸,然后再將CL通入FeCL溶液中，

最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余酸性氣體。④資料中已經(jīng)給出“TiCL及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表，因

此氯化過程中生成的MgCb、AlCb、FeCL只有少量溶解在液態(tài)TiCL中，而SiCL完全溶解在TiCL中,因

此過濾得到粗TiCh混合液時(shí)濾渣中含有上述難溶物和微溶物。濾渣應(yīng)為MgCk、A1C13.FeCho(2)根據(jù)資

料，SiC"的沸點(diǎn)最低，先蒸儲(chǔ)出來，因應(yīng)物質(zhì)a為SiCL”根據(jù)流程目的，為了得到純凈的TiCh,后續(xù)溫

度需控制在稍微大于136C,但小于181℃。

4.某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對(duì)實(shí)驗(yàn)的影

響可忽略)O

15%NaCIO溶液(過量)10%氨水

預(yù)處理后

的光及碎片—^Ag

NaOH溶液調(diào)pH濾液濾渣

已知：①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaC10^=2NaC：+NaC103

-

②AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3-H20P^Ag(NH：；)j+Cl+2H20

③常溫時(shí)N2H4?1叩(水合朋)在堿性條件下能還原Ag(NIh)；：

4Ag(NH3)2^N2H.1?H20^=4AgI+N2?+4NHJ+4N%t+H20

⑴“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)夕亍，適宜的加熱方式為o

(2)NaC10溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。HN&

也能氧化Ag,從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNQ,代替NaClO的缺點(diǎn)是。

(3)為提高Ag的回收率，需對(duì)“過濾H”的濾渣進(jìn)行洗滌，并o

(4)若省略“過濾I”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量

NaClO與NHB?H20反應(yīng)外(該條件下NaCW與NH3?H20不反應(yīng)),還因?yàn)椤?/p>

⑸請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過濾n”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案：(實(shí)驗(yàn)中期像用的

試劑有:2mol-I/水合的溶液，1mol?I/USOj。

【答案】(1)水浴加熱(2)4Ag+4NaC10+2H20=4AgCl+4Na0H+021

6

會(huì)釋放出氮氧化物（或NO,N02）,造成環(huán)境污染

（3）將洗滌后的濾液合并入過德n的濾液中

（4）未過濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水，且其中含有一定濃度的C1-,不利于AgCl與氨水反應(yīng)

（5）向?yàn)V液中滴加2mol-1/水合腓溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，同時(shí)用1nol-1/H2sOi溶液吸收反應(yīng)中

放出的NH3,待溶液中無氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。

【解析】分析題中的實(shí)驗(yàn)流程可知，第一步氧化是為了把光盤中的少量銀轉(zhuǎn)化為氯化銀，氯化銀難溶

于水，過濾后存在于濾渣中；第三步溶解時(shí)，氨水把氯化銀溶解轉(zhuǎn)化為銀氨配離子，最后經(jīng)一系列操作還

原為根。（1）“氧化”階段需在80C條件下進(jìn)行，由于加熱溫度低于水的沸點(diǎn)，所以適宜的加熱方式為水

浴加熱。（2）因?yàn)橐阎狽aClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCKNaOH和缶，用化合價(jià)升降法即可配平，該

反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2t0HNO,也能氧化Ag,硝酸做氧化劑時(shí)通常被還原

為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境，所以以HN6代替NaClO的缺點(diǎn)是會(huì)釋放出氮氧化物（或NO、N02）,造成

環(huán)境污染。（3）為提高Ag的回收率，需對(duì)“過濾H”的濾渣進(jìn)行洗滌，洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存

的銀氨配離子洗滌下來，并將洗滌后的濾液合并入過濾H的濾液中。（4）若省略“過濾I”，直接向冷卻后

的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與陽3，乩0反應(yīng)外，還因?yàn)槲催^濾掉

的溶液會(huì)稀釋加入的氨水，氨水的濃度變小，且其中含有一定濃度的CP,不利于AgCl與氨水發(fā)生

AgCl+2NH3?H20=^Ag（NH3）2'+C「+2H2。反應(yīng)，使得銀的回收率變小。（5）“過濾II”后的濾液含有銀氨

配離子，根據(jù)題中信息常溫時(shí)收乩?也0（水合肥0在堿性條件下能還原AgCNHJZ：4Ag（NH3）2'+NzH4?H2（）=4Ag

I+N21+4NHJ+4NH3f+H20,所以首先向該濾液中加入水合股把銀氨配離子充分還原，由于該反應(yīng)產(chǎn)生

所氣體中含有氨氣，氨氣枸強(qiáng)烈的刺激性氣味會(huì)污染空氣，所以要設(shè)計(jì)尾氣處埋措施，可以用題中提供的、

要求必須使用的硫酸作尾氣吸收劑把氨氣吸收。最后把反應(yīng)混合物靜置、過濾、洗滌、干燥即可得到回收

的銀。具體方案如下：向?yàn)V液中滴加2moi-廣水合腫溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，同時(shí)用1mol-L-1H2soi

溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3,待溶液中無氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。

5,鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為A1B,含SiOz和FezOs等雜質(zhì)）為原料制備鋁的一種工藝

流程如下：

7

NaOHNaHCO3

注：Si。?在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。

(1)“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為o

(2)向“過濾I”所得濾液中加入蚓也溶液，溶液的pH(填“增大”、“不變”或“減小”)。

(3)“電解I”是電解熔融Aka,電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是o

(4)“電解II”是電解Na2c。3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為，陰極

產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為o

(5)鋁粉在1000℃時(shí)可與%反應(yīng)制備A1N。在鋁粉中添加少量NH4cl固體并充分混合，有利于A1N的制

備，其主要原因是。

-

【答案】(i)Al203+20H=2A102+H20(2)減小

(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的a氧化

⑷4CQT+2H2。Ye-=4HC0「+021H2

⑸NHQ1分解產(chǎn)生的HC1能夠破壞Al表面的AkOa薄膜

【解析】結(jié)合流程及題中信息可知，鋁土礦在堿溶時(shí)，其中的氧化鋁和二氧化硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，

過濾后，濾液中偏鋁酸鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，氫氧化鋁經(jīng)灼燒后分解為氧化鋁，

最后電解熔融的氧化鋁得到鋁。碳酸鈉溶液經(jīng)電解后可以再生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉進(jìn)行循環(huán)利用。(1)氧

8

化鋁為兩性氧化物，可溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為A1201+20H=2A102~+H20O(2)為了提

高鋁土礦的浸取率，氫氧化鈉溶液必須過量，所以過濾I所得濾液中含有氫氧化鈉，加入碳酸氫鈉溶液后，

氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水，所以溶液的pH減小。(3)電解I過程中，石墨陽極上氧離

子被氧化為氧氣，在高溫下，氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體，所以，石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)

生的氧氣氧化。(4)由圖中信息可知，生成氧氣的為陽極室，溶液中水電離的0H放電生成氧氣，破壞了水

的電離平衡，碳酸根結(jié)合H.轉(zhuǎn)化為HC(V,所以電極反應(yīng)式為4,0廣+2H20YeNHC(V+023陰極室氫氧化鈉

溶液濃度變大，說明水電離的1「放電生成氫氣而破壞水的電離平衡，所以陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A為從。(5)鋁在

常溫下就容易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜。氯化鉞受熱分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面

的氧化鋁薄膜，所以加入少量的氯化錢有利于A1N的制備。

GNaClOz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：

NaHSQ4NaOHxHQ

回答下列問題：

(DNaClQ中C1的化合價(jià)為o

(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成C102的化學(xué)方程式o

(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去和Ca，要加入的試劑分別為______、

_?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是______o

(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量C102。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之

比為,該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________O

(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于

多少克CL的氧化能力。NaCld的有效氯含量為—o(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))

【答案】(1)+3；⑵ZNaClH+SQ+HSO.尸2C102+2NaHS(h；

9

⑶NaOH溶液；Na2cCh溶液；C1(V(或NaCld)；(4)2:1；02；(5)1.57。

【解析】⑴在NaClO/中Na為+1價(jià)，0為-2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0,可得C1的化合價(jià)為+3。

(2)NaC10：,和SO?在H2sCh酸化條件下生成C102,其中NaClO?是氧化劑，還原產(chǎn)物為NaCL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2NaC103+S02+H2so.尸2C102+2NaHS04。(3)食鹽溶液中混有Mg?'和Ca,可

利用過量NaOH溶液除去Mg。利用過量Na￡03溶液除去Ca:向NaCl溶液中加入CIO2,進(jìn)行電解，陽極發(fā)

生反應(yīng)2c「-2e-=Cbt,反應(yīng)產(chǎn)生CL陰極發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生NaClOz,可見“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是

NaClG；(4)根據(jù)圖示可知：利用含有過氯化氫的NaOH溶液吸收CIO?氣體，產(chǎn)物為NaC102,則此吸收反應(yīng)中，

氧化劑為CIO?,還原產(chǎn)物為NaClOz,還原劑是H2O2,氧化產(chǎn)物是每1mol的轉(zhuǎn)移2mol電子，反應(yīng)

方程式是：2NaOH+2c102+H202=2NaC102+02+2H20,可知氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1,該反應(yīng)中氧化

產(chǎn)物為O20(5)每克NaClCh的物質(zhì)的量n(NaC102)=lg4-90.5g/mol=」一mol,其獲得電子的物質(zhì)的量是

90.5

n(eO=——molX4=4/90.5mol,1molCh獲得電子的物質(zhì)的量是2mol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，可知

90.5

122

其相對(duì)于氯氣的物質(zhì)的量為n=----molX4-?2=----mol,貝lj氯氣的質(zhì)量為----molX71g/mol=l.57g。

90.590.590.5

7.以硅藻土為載體的五氧化二帆是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢鋼催化劑中回收V2O5既避免污

染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢機(jī)催化劑的主要成分為：

物質(zhì)F02()3

V205V。K2soiSi02ALOa

質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2?2.92.8?3.122?2860?65:?2<1

/%

以下是一種廢鈕催化劑回收工藝路線：

J

H^o4KCIOKOH淋洗液NHQ

盟r叵產(chǎn)國(guó)一網(wǎng)-圈-回-叵］一回

廢渣1A^2流(液

回答下列問題:

⑴“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式為,同時(shí)VzO,轉(zhuǎn)成V0：“廢渣1”的主

10

要成分是。

⑵“氧化”中欲使3mol的VO?，變?yōu)閂0；,則需要氧化劑KCIO3至少為mob

⑶“中和”作用之一是使帆以V.Q/形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有_______o

(4)“離子交換”和“洗脫”可簡(jiǎn)單表示為：4ROH+VQ/Y等RMOWIOHXROH為強(qiáng)堿性陰離子交換

樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈____性(填“酸”、“堿”或“中”)。

(5)“流出液”中陽離子最多的是。

(5)“沉鋼”得到偏機(jī)酸錢(NHNOJ沉淀，寫出“燃燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

++

【答案】(l)V2O54-2H=2VO24-H2OSi02(2)0.5

(3)Fe(0H)3、Al(OH)3(4)堿(5)1

G)2NHM)占則2O5+H2O+2N&to

【解析】(1)“酸浸”時(shí)丫心轉(zhuǎn)化為VDJ,V元素化合價(jià)不變，說明不是氧化還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒可

知反應(yīng)的離子方程式為VzOs+ZH+nZVOZ+HzO；二氧化硅與酸不反應(yīng)，則“廢渣1”的主要成分是二氧化硅。

(2)“氧化”中欲使3mol的變?yōu)関o；,v元素化合價(jià)從+4價(jià)升高到+5價(jià)，而氧化劑KCIQ?中氯元素

化合價(jià)從+5價(jià)降低到一1價(jià)，則根據(jù)電子得失守恒可知需要氯酸鉀的物質(zhì)的量為3moi+6=0.5m01。(3)

“中和”作用之一是使帆以V.Q/形式存在于溶液中，同時(shí)生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，則“廢渣2”中

含有Fe(OH)j、Al(0H)(4)根據(jù)方程式可知為了提高洗脫效率，反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此淋洗液

應(yīng)該呈堿性。(5)由于前面加入了氯酸鉀和氫氧化鉀，則“流出液”中陽離子最多的是鉀離子。(6)根據(jù)原

子守恒可知偏銳酸鏤(NHM)3)“煨燒”生成五氧化二銳、氨氣和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NHN。高溫V2O5

+H2O+2NH310

8.以電石渣［主要成分為Ca(OH)?和6CO3］為原料制備KC1Q,的流程如下:

H2OCl2KC1

—?KC1O3固體

濾渣

11

(1)氯化過程控制電石渣過量，在75'C左右進(jìn)行。氯化時(shí)存在CL與Ca(0H)2作用生成Ca(C10)2的反應(yīng)，

Ca(CL3)2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CalCKUa,少量6(30)。分解為CaCL和6.

①生成Ca(C10)2的化學(xué)方程式為。

②提高Ch轉(zhuǎn)化為Ca(C103)2的轉(zhuǎn)化率的可行措施有(填序號(hào))。

A.適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒L速率

B.充分?jǐn)嚢铦{料

C.加水使Ca(0H)2完全溶解

(2)氯化過程中Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(C10j2的總反應(yīng)方程式為

6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(C103)2+5CaCl2+6H：0

氯化完成后過濾。

70

60

O50

X

M40

0

0

M30

M

盛

安20

10

020406080100

溫度CC)

①濾渣的主要成分為(填化學(xué)式)。

②濾液中Ca(C10a)2與CaCL的物質(zhì)的量之比n[Ca(C103)2]：n[CaCl2]1：5(填“>”、“V”或

(3)向?yàn)V液中加入梢過量KC1固體可將Ca(C103)2轉(zhuǎn)化為KC103,若溶液中KCKh的含量為100g-L從該

溶液中盡可能多地析出KCIOB固體的方法是。

12

【答案】(1)?2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(CIO)2+CaCl2+2H20②AB

⑵①CaCOm、Ca(0ll)2②<

(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

【解析】(1)①氯氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成次氯酸鈣、氯化鈣和水，則生成Ca(C10)2的化學(xué)方程式為

2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(CIO)2+CaCl2+2H20o②A.適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒L速率可以使氯氣被氫氧化鈣充分吸收而反應(yīng)，

可以提高氯氣的轉(zhuǎn)化率，A正確；B.充分?jǐn)嚢铦{料可以增大反應(yīng)物的接觸面積，使氯氣被氫氧化鈣充分吸

收而反應(yīng)，可以提高氯氣的轉(zhuǎn)化率，B正確；C.加水使Ca(0II)2完全溶解氫氧化鈣濃度降低，不利于氯氣的

吸收,C錯(cuò)誤，故選AB。(2)①碳酸鈣不溶于水，與氯氣不反應(yīng),氫氧化鈣微溶，因此濾渣的主要成分為CaCO;l.

Ca(OH)2o②由于氯氣還能與氫氧化鈣反應(yīng)生成次氯酸鈣、氯化鈣和水，因此濾液中Ca(C103)2與CaCh的物

質(zhì)的量之比nECaCCl^J：n[CaCl2]<l：5U(3)根據(jù)圖像可知氯酸鉀的溶解度受溫度影響最大，因此從該

溶液中盡可能多地析出KC1O,固體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。

9,以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbOz、PbSOi及炭黑等)和H2soi為原料，制備高純PbO,實(shí)現(xiàn)

鉛的再生利用。其工作流程如下：

⑴過程I

中，在Fe"催化下，Pb和Pb02反應(yīng)生成PoSO,的化學(xué)方程式是

⑵過程I中，F(xiàn)e?催化過程可表示為:

i：2Fe2++PbO2+4H~+SO；-=2Fe"+PbSO.+2H2O

ii:

①寫出ii的離子方程式:

②下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。

13

a,向酸化的FcSOj溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量Pb。?，溶液變紅。

b.o

(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbOMaq),其溶解度曲線如圖所示。

褪

朦

斑

g

o

q

d

①過程H的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程II中重復(fù)使用，其目的是―(選填序號(hào))。

A.減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)型

B.重復(fù)利用氫氧化鈉，提高原料的利用率

C.增加Na2s0」?jié)舛?，提高脫硫效?/p>

②過濾III的目的是提純，綜合上述溶解度曲線，簡(jiǎn)述過程HI的操作。

【答案】(l)Pb+Pbd+2H2s0』迂2PbS01+2H20o

3+2-2+

(2)?2Fe+Pb+S0.t=PbS01+2Fe；

②取a中紅色溶液少量，加入過量Pb,充分反應(yīng)后，紅色褪去。

(3)①A、B；②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加熱至110℃,充分溶解后，趁熱過濾，冷卻

結(jié)晶，過濾、洗滌并干燥得到PbO固體。

【解析】(D根據(jù)題給化學(xué)工藝流程知，過程I中，在Fe?+催化下，Pb、PbO?和H2soi反應(yīng)生成PbSO」和

水，化學(xué)方程式為Pb+PbP+2H2sO,Fe>2PbS0.i+2H「0。(2)①催化劑通過參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低

反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后保持不變。根據(jù)題給信息知反應(yīng)i

14

3+2+3+22

中Fe?+被PbOi氧化為Fe,則反應(yīng)ii中Fe?+被Pb還原為Fe,離子方程式為2Fe+Pb+S04-==PbS0.+2Fe

+：②a實(shí)驗(yàn)證明發(fā)生反應(yīng)i,則b實(shí)驗(yàn)需證明發(fā)生反應(yīng)ii,實(shí)驗(yàn)方案為取a中紅色溶液少量，加入過量Pb,

充分反應(yīng)后，紅色褪去。(3)①過程II脫硫過程中發(fā)生的反應(yīng)為PbSO,+2NaOH==PbO+Na2SO.,+H2O,而濾液I中

含有硫酸,可降低溶液的pH,使平衡：PbO(s)+NaOH(aq)=^NaHPb&(aq)逆向移動(dòng)，減少PbO的損失，

提高產(chǎn)品的產(chǎn)率，同時(shí)重復(fù)利用NaOH,提高原料的利用率故選AB；②根據(jù)PbO的溶解度曲線，提純粗Pb

的方法為將粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液，降溫結(jié)晶、過濾，洗滌并干燥即可得到

PbOo

1，KA1(SO,)2?12比0(明磯)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中，采用廢易拉罐(主要成分

為A1,含有少量的Fe、悔雜質(zhì))制備明班的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

試劑①_NH4HCO3稀H2SOa

易拉罐濾液A沉淀BKSOr—*產(chǎn)物

微熱、過濾24

(1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選月__(填標(biāo)號(hào))。

a.HC1溶液b.H2s0」溶液c.氨水d.NaOH溶液

(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

(3)沉淀B的化學(xué)式為_；將少量明磯溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是<.

(4)已知：K,=l.OX10H,Al(OH)3AlOZ+H'+HoOK=2.OX10-,\Al(0H)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平

衡常數(shù)等于o

［答案］(l)d(2)2Al+2NaOH+2H20=2NaA102+3H21

(3)Al(OH)3Al"水解，使溶液中H*濃度增大(4)20

【解析】(1)易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))，它們都是比較活潑的金屬，都可以與

酸發(fā)生反應(yīng)，而A1可以與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)變?yōu)镹aA102進(jìn)入溶液，而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應(yīng)，所以要以含

A1的易拉罐為原料制取明磯，應(yīng)該用強(qiáng)堿NaOH溶液溶解，選項(xiàng)d正確：Mg,Fe不溶解，會(huì)留在濾渣中；

⑵易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2Na0H+2H20=2NaA102+3H2t,反應(yīng)的離子方程式是

2A1+20H+2H20=2A102+3H21；(3)濾液A的主要成分是NaAlQ,向其水溶液中加入NH1HCO3溶液，A102\NH；

發(fā)生鹽的雙水解反應(yīng),產(chǎn)生Al(0H)3沉淀和NH3-H20,反應(yīng)的方程式是A102+2H20+NH,=Al(0H)3l+NH3-H20,

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所以沉淀B化學(xué)式為Al(OH)3；將少量明磯溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是該鹽是強(qiáng)酸弱堿鹽，發(fā)生

水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的0H\當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(4)>c(OH),所以溶液顯酸性。⑷已知：K.=l.0

X10",Al(0H)3AlCh+HWK=2.0X10'BoA1(OH”溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)K二

c(AKy)=C(AK)2-)C(H+)=2.0x10"=2()

c(OH)-c(H+)c(OH-)-1.0xWu-0

11.12020?新課標(biāo)I卷】帆具有廣泛用途。黏土機(jī)礦中，鋼以+3、+4、+5價(jià)的化合物存在，還包括鉀、

鎂的鋁硅酸鹽，以及SiQ、Fe30,o采用以下工藝流程可由黏土鋼礦制備NHNQ,。

MnO2濾渣①濾液②濾渣③濾渣④濾液⑤

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Fe"Fe*Al*Mn2t

開始沉淀pH1.97.03.08.1

完全沉淀pH3.29.04.710.1

回答下列問題：

(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是。

(2)“酸浸氧化”中，VO.和VO?.被氧化成V0-同時(shí)還有離子被氧化。寫出V0,轉(zhuǎn)化為VOJ

反應(yīng)的離子方程式o

(3)“中和沉淀”中，帆水解并沉淀為V2O5”&0,隨濾液②可除去金屬離子K\Mg2\Na\,

以及部分的o

(4)“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，VzO-xHzO轉(zhuǎn)化為銳酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是。

(5)“調(diào)pH”中有沉淀生產(chǎn)，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是0

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(5)“沉帆"中析出NHNOa晶體時(shí)，需要加入過量NH。，其原因是—

【答案】(D加快酸浸和氧化反應(yīng)速至(促進(jìn)氧化完全)

2+

⑵FeVO*+MnO2+2H=VOj+Mn24Ho

3

⑶Mn'Fe"、Al*(4)Fe(0H)3

(5)NaA102+HCl+H20=NaCl+Al(0H)31或Na[Al(OH),]+HC1=NaCl+Al(0H)31+H20

(6)利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NHN03盡可能析出完全

【解析】(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是：升高溫度，加快酸浸和氧化反應(yīng)速率(促進(jìn)氧化完全)；

⑵“酸浸氧化”中，帆礦粉中的Fe