（江蘇專版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題十 第一題 化學(xué)工藝流程題型研究學(xué)案（含解析）

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1、（江蘇專版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題十 第一題 化學(xué)工藝流程題型研究學(xué)案（含解析） 第一題 化學(xué)工藝流程題型研究 [試題特點(diǎn)] ————————————————————————————————————— 無(wú)機(jī)化工流程題是以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，一般簡(jiǎn)單介紹該工藝生產(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括副產(chǎn)品)，然后用框圖形式將原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來(lái)，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中涉及的化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)成一系列問(wèn)題，考查物質(zhì)制備過(guò)程中原料的預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)原理、反應(yīng)條件的控制、物質(zhì)的分離與提純的方法、環(huán)境保護(hù)等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。 [做真題—明考查特點(diǎn)] 1．(20

2、18·江蘇高考)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的部分工藝流程如圖所示： (1)焙燒過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過(guò)量SO2的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 [考查離子方程式的書(shū)寫(xiě)] (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＝×100% ①不添加CaO的礦粉在

3、低于500 ℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于________。[考查原料的處理與反應(yīng)條件的控制] ②700 ℃焙燒時(shí)，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______________________________。[考查原料的處理與反應(yīng)條件的控制] (3)向“過(guò)濾”得到的濾液中通入過(guò)量CO2，鋁元素存在的形式由________(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______(填化學(xué)式)。 [考查化工原理] (4)“過(guò)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(Fe2

4、O3)＝________。 [考查陌生氧化還原反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)及計(jì)算] 解析：(1)NaOH吸收過(guò)量SO2的離子方程式為SO2＋OH－===HSO。(2)①由已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ℃，不添加CaO的礦粉在低于500 ℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于雜質(zhì)FeS2。②700 ℃焙燒時(shí)，F(xiàn)eS2中的硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2會(huì)與CaO、O2反應(yīng)生成CaSO4而留在礦粉中。(3)用NaOH溶液堿浸后，Al2O3、SiO2溶解，轉(zhuǎn)化為NaAlO2和Na2SiO3，通入過(guò)量CO2后，NaAlO2與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2在缺氧條件下焙燒生成F

5、e3O4和SO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式配平為16Fe2O3＋FeS211Fe3O4＋2SO2↑，可得關(guān)系式FeS2～16Fe2O3，則理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。 答案：(1)SO2＋OH－===HSO (2)①FeS2?、诹蛟剞D(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中 (3)NaAlO2　Al(OH)3　(4)1∶16 2．(2017·江蘇高考)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如圖所示： 注：SiO2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_(kāi)

6、______________________________________________________________。 [考查離子方程式的書(shū)寫(xiě)] (2)向“過(guò)濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)。[考查化工原理] (3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________。 [考查化工原理] (4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)

7、式為_(kāi)_______________________________________________________________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_(kāi)_______。 [考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、產(chǎn)物的判斷] (5)鋁粉在1 000 ℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是________________________________________________。 [考查化工原理] 解析：(1)Al2O3為兩性氧化物，在NaOH溶液中會(huì)溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3與過(guò)量的N

8、aOH反應(yīng)，導(dǎo)致溶液的pH減小。(3)電解Al2O3時(shí)陽(yáng)極上生成O2，O2會(huì)氧化石墨。(4)陽(yáng)極上OH－失去電子生成O2，由H2O電離出的H＋可以與CO反應(yīng)生成HCO。陰極上H2O放電生成H2。 答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (2)減小　(3)石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2氧化 (4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2 (5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜 3．(2016·江蘇高考)以電石渣[主要成分為Ca(OH)2和CaCO3]為原料制備KClO3的流程如圖所示： (1)氯化過(guò)程控制電石渣過(guò)量、在75 ℃左右

9、進(jìn)行。氯化時(shí)存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應(yīng)，Ca(ClO)2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解為CaCl2和O2。 ①生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________。 [考查化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)] ②提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)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l2速率　B．充分?jǐn)嚢铦{料 C．加水使Ca(OH)2完全溶解 [考查反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)條件的控制] (2)氯化過(guò)程中Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的總反應(yīng)方程式為6Ca

10、(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O，氯化完成后過(guò)濾。 ①濾渣的主要成分為_(kāi)_______(填化學(xué)式)。 ②濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]________1∶5(填“＞”“＜”或“＝”)。[考查化工原理] (3)向?yàn)V液中加入稍過(guò)量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉(zhuǎn)化為KClO3。若溶液中KClO3的含量為100 g·L－1，從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是________________________________________________________________

11、________。 [考查產(chǎn)物的提純方法] 解析：(1)①Cl2與Ca(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。②適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2的速率、充分?jǐn)嚢铦{料均有利于Cl2的吸收，能夠提高Cl2的轉(zhuǎn)化率。Ca(OH)2是否完全溶解不會(huì)影響Cl2的吸收，故A、B兩項(xiàng)正確。(2)①由于電石渣中的CaCO3不參加反應(yīng)，所以濾渣的主要成分是CaCO3以及未反應(yīng)的Ca(OH)2。②由于氯化過(guò)程中除發(fā)生主要反應(yīng)6Ca(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O外，還存在副反應(yīng)Ca(ClO)2===CaCl2＋O2↑，所以濾

12、液中n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]＜1∶5。(3)由溶解度曲線可知，KClO3的溶解度受溫度的影響較大，將溶液蒸發(fā)濃縮，得到較高溫度下的濃溶液，然后再降溫，大部分KClO3將會(huì)結(jié)晶析出。 答案：(1)①2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O?、贏B　(2)①CaCO3、Ca(OH)2?、冢? (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 [研熱點(diǎn)—找解題策略] 年份 試題 知識(shí)點(diǎn) 分值 2018 第16題 ①新情境下離子方程式的書(shū)寫(xiě)；②原料的處理與反應(yīng)條件的控制；③元素的存在形式；④陌生氧化還原反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)及相關(guān)計(jì)算 12分 2017 第16題

13、 ①離子方程式的書(shū)寫(xiě)；②pH的變化；③化學(xué)反應(yīng)條件控制的原理；④電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、產(chǎn)物的判斷 12分 2016 第16題 ①新情境下化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)；②提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的措施；③有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算；④產(chǎn)物的提純方法 12分 1．原料預(yù)處理方式 2．反應(yīng)條件的控制 反應(yīng)條件 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 加過(guò)量試劑 反應(yīng)完全進(jìn)行或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等 控制溶液的pH ①抑制某離子水解(或促進(jìn)某離子水解)； ②使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀 溫度控制某范圍(水浴或油浴) ①控制反應(yīng)速率或固體的溶解；②防止高溫時(shí)會(huì)溶解、分解或揮發(fā)；③催化劑活性最好；④為了使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)

14、出來(lái)；⑤控制副反應(yīng)發(fā)生；⑥控制化學(xué)反應(yīng)的方向；⑦對(duì)于某些工藝，降溫(減壓)可以減少能源成本，降低設(shè)備要求 控制壓強(qiáng) 改變速率，使平衡向需要的方向移動(dòng) 使用催化劑 加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間 趁熱過(guò)濾 防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)大量析出 冰水洗滌 洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗 用特殊溶劑清洗 降低物質(zhì)溶解度、有利于析出，減少損耗，提高利用率等 3．提純方法 方法 目的 水溶法 除去可溶性雜質(zhì) 酸溶法 除去堿性雜質(zhì) 堿溶法 除去酸性雜質(zhì) 氧化劑或還原劑法 除去還原性或氧化性雜質(zhì) 加熱灼燒法 除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)

15、調(diào)節(jié)pH法 如除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等 4.分離方法 (1)過(guò)濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法。 (2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。 (3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl。 (4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。 (5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。 (6)冷卻法：利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨

16、工業(yè)采用冷卻法分離氨氣與氮?dú)?、氫氣? 1．解讀流程圖 (1)箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。 (2)三線：出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。 2．解題順序 審題 ①閱讀題目的背景材料；②提供的原料；③物料或操作流程；④提供的條件、圖表或介質(zhì)；⑤化工流程圖的類(lèi)型；⑥重要操作與重要名詞 析題 ①弄清目的、原理、想考什么；②弄清各步驟的目的；③如何運(yùn)用條件；④找出問(wèn)題突破口與隱含條件；⑤解題思路與方法 答題 ①?gòu)哪康暮头磻?yīng)原理切入；②從原料和產(chǎn)品切入；③從生產(chǎn)要求和條件切入；④從產(chǎn)品分離提純切入；⑤從綠色化學(xué)思想切

17、入；⑥注意問(wèn)題表達(dá)(因果、對(duì)比、逆向)；⑦注意每問(wèn)的分值和提供的答題區(qū)域大小 1．文字?jǐn)⑹鲱?lèi)的題目要規(guī)范解答 (1)為什么沉淀劑必須過(guò)量？將溶液中所含的某種離子完全沉淀。 (2)如何洗滌沉淀？將被洗滌的沉淀置于漏斗中的濾紙上，慢慢注入適量蒸餾水至剛好浸沒(méi)沉淀，然后靜置，讓其自然流下，重復(fù)以上操作2～3次，直至洗滌干凈。為了減少沉淀的溶解，可用冰水或有機(jī)溶劑洗滌。 (3)如何證明沉淀劑已過(guò)量或沉淀已完全？把反應(yīng)后的混合物靜置一段時(shí)間，吸取少量上層清液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量的沉淀劑，若沒(méi)有沉淀生成，則證明沉淀完全。如向含SO的溶液中加BaCl2溶液，將沉淀靜置，取上層清液，再

18、加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，說(shuō)明沉淀完全。 (4)為什么要洗滌沉淀？ 除去沉淀表面的可溶性雜質(zhì)。 (5)如何證明沉淀已洗滌干凈？主要是檢驗(yàn)洗滌液中是否還含有在溶液中吸附的離子。取少量最后一次的洗滌液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量的檢驗(yàn)試劑，若沒(méi)有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，則證明沉淀已洗滌干凈。如若吸附的是SO，則取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全。 (6)如何從溶液中得到晶體？蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥。 (7)在寫(xiě)某一步驟是為了除雜時(shí)，應(yīng)該注明“是為了除去××雜質(zhì)”，只寫(xiě)“除雜”等一類(lèi)萬(wàn)能式的回答是不正確的。

19、 (8)滴定終點(diǎn)的判斷：當(dāng)?shù)蜗伦詈笠坏巍痢寥芤?，溶液由××色變?yōu)椤痢辽?，?0 s內(nèi)不褪色。 (9)pH試紙的使用：將pH試紙放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取溶液點(diǎn)在pH試紙中央，30 s后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照。 (10)結(jié)晶一般包括蒸發(fā)結(jié)晶和冷卻結(jié)晶，當(dāng)溶液中有兩種或兩種以上溶質(zhì)時(shí)，要得到溶解度受溫度影響小的溶質(zhì)采用蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過(guò)濾；要得到溶解度受溫度影響大的溶質(zhì)采用蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾。 2．認(rèn)真審題，不要因?qū)忣}不細(xì)致而失分 例如：(1)填“化學(xué)方程式”還是“離子方程式”。 (2)填“名稱”“符號(hào)”“代號(hào)”還是“序號(hào)”等。 (3)填“大于”“>”“增大”還是“變大”等

20、。 (4)填“化學(xué)式”“分子式”“結(jié)構(gòu)式”“結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式”“最簡(jiǎn)式”還是“電子式”等。 (5)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式時(shí)要注意配平，注明反應(yīng)條件以及“―→”“===”“”“↑”“↓”等。 [練新題—提答題能力] 1．堿式碳酸鎂[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。一種由白云石[主要成分為CaMg(CO3)2，還含少量SiO2、Fe2O3等]為原料制備堿式碳酸鎂(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中CaO 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.43% )的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示： (1)“煅燒”時(shí)發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________。 (2)常溫常壓下“碳化”可使

21、鎂元素轉(zhuǎn)化為Mg(HCO3)2，“碳化”時(shí)終點(diǎn)pH對(duì)最終產(chǎn)品中CaO含量及堿式碳酸鎂產(chǎn)率的影響如圖1和圖2所示。 ①應(yīng)控制“碳化”終點(diǎn)pH 約為_(kāi)_________，發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________和_________________。 ②圖2 中，當(dāng)pH＝10.0時(shí)，鎂元素的主要存在形式是_________ (寫(xiě)化學(xué)式)。 (3)“熱解”生成堿式碳酸鎂的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________。 (4)該工藝為達(dá)到清潔生產(chǎn)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是______(寫(xiě)化學(xué)式)。 解析：(1) CaMg(CO3)2的煅燒分

22、解類(lèi)似于CaCO3、MgCO3 的高溫分解，故“煅燒”時(shí)發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaMg(CO3)2CaO＋MgO＋2CO2↑。(2) ①由圖像可知，應(yīng)控制“碳化”終點(diǎn)pH 約為9.0，這時(shí)堿式碳酸鎂產(chǎn)率較高，而CaO含量較低；煅燒產(chǎn)物CaO和MgO都可與水反應(yīng)生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，結(jié)合產(chǎn)物的要求可知“碳化”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)有Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2和Ca(OH)2＋CO2===CaCO3＋H2O。②當(dāng)pH＝10.0時(shí)，鎂元素的主要存在形式是Mg(OH)2。(4)由流程圖可知，CO2是“煅燒”“熱解”的產(chǎn)物，又是“碳化”的反應(yīng)物，故可循環(huán)利用。 答案：

23、(1)CaMg(CO3)2CaO＋MgO＋2CO2↑ (2)①9.0　Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O　②Mg(OH)2 (3)5Mg(HCO3)24MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓＋6CO2↑　(4)CO2 2．(2019·鎮(zhèn)江模擬)處理廢釩催化劑既避免污染環(huán)境又可得到硫酸工業(yè)的催化劑V2O5。廢釩催化劑的主要成分如表： 物質(zhì) V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1 如圖是一

24、種廢釩催化劑回收工藝路線： (1)“酸浸”廢釩催化劑時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有_______________(寫(xiě)一點(diǎn))。 (2)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)成VO2＋。 (3)“氧化”中欲使3 mol的VO2＋變?yōu)閂O，則需要氧化劑KClO3至少為_(kāi)_______mol。 (4)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有______________________。 (5)“離子交換”和“洗脫”可簡(jiǎn)單表示為4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)

25、脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈________性(填“酸”“堿”或“中”)。 (6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫(xiě)出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 解析：(1)“酸浸”廢釩催化劑時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有粉碎廢釩催化劑、升高溫度、適當(dāng)提高硫酸的濃度、攪拌等。(2)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO，反應(yīng)的離子方程式為V2O5＋2H＋===2VO＋H2O。(3)“氧化”VO2＋變?yōu)閂O時(shí)，V由＋4價(jià)→＋5價(jià)，1 mol VO2

26、＋失1 mol e－，1 mol KClO3 變?yōu)镃l－得6 mol e－，則關(guān)系式為6VO2＋～KClO3，因此3 mol的VO2＋變?yōu)閂O，需要氧化劑KClO3 0.5 mol。(4)Fe2O3、Al2O3溶于酸后加入KOH，則轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。(5)增大OH－濃度能提高R4V4O12的轉(zhuǎn)化率，故為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈堿性。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，經(jīng)“煅燒”生成V2O5，反應(yīng)方程式為 2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O↑。 答案：(1)粉碎廢釩催化劑、升高溫度、適當(dāng)提高硫酸的濃度、攪拌等 (2)V2O5＋2H＋===2VO

27、＋H2O (3)0.5　(4)Fe(OH)3和Al(OH)3　(5)堿 (6)2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O↑ 3．硫酸錳在電解錳、染料、造紙以及陶瓷等工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。利用軟錳礦(主要成分為MnO2，含鐵的化合物等雜質(zhì))和閃鋅礦(主要成分ZnS)制得硫酸錳的流程如圖所示： (1)“酸浸”時(shí)，為了縮短浸取時(shí)間，常加入少量FeSO4溶液，F(xiàn)eSO4的作用可能是________；MnO2、ZnS及硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N硫酸鹽的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________________。 (2)

28、常溫下，Ksp(ZnS)＝1.2×10－24，Ksp(MnS)＝1.5×10－15，“沉鋅”反應(yīng)為Zn2＋(aq)＋MnSZnS＋Mn2＋(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。 (3)在強(qiáng)酸性條件下加入MnO2氧化Fe2＋的離子方程式為_(kāi)_________________。 (4)“除鐵”時(shí)需要調(diào)節(jié)pH約為3～4，過(guò)濾所得的濾渣2中除MnO2以外的另一種物質(zhì)是____________。(寫(xiě)化學(xué)式) (5) 該工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是________。 解析：由流程圖分析可知：軟錳礦和閃鋅礦用稀硫酸浸取后形成兩種硫酸鹽；加入MnS使Zn2＋沉淀，生成的ZnS可循環(huán)利用

29、；加入MnO2除去溶液中的鐵，MnO2中＋4價(jià)的錳被還原為＋2價(jià)，溶液中Fe2＋被氧化，并調(diào)節(jié)pH使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，濾渣2即為多余的MnO2和Fe(OH)3。(1)“酸浸”時(shí)，為了縮短浸取時(shí)間，常加入少量FeSO4溶液，F(xiàn)eSO4的作用可能是催化劑；MnO2、ZnS及硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N硫酸鹽的化學(xué)方程式為4MnO2＋ZnS＋4H2SO4===4MnSO4＋ZnSO4＋4H2O。(2)“沉鋅”反應(yīng)為Zn2＋(aq)＋MnSZnS＋Mn2＋(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝＝1.25×109。 答案：(1) 催化劑　4MnO2＋ZnS＋4H2SO4===4MnSO4＋ZnSO

30、4＋4H2O　(2)1.25×109 (3)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O (4)Fe(OH)3　(5)ZnS 4．(2019·南通模擬)碳酸鈣可用作食品添加劑。以磷石膏(主要成分為CaSO4·2H2O)為原料制備碳酸鈣的一種工藝流程如圖所示： (1)已知磷石膏“水洗”前后的部分雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如表所示： 物質(zhì) SiO2 P2O5 Al2O3 F－ Fe2O3 水洗前/% 9.21 3.08 0.55 0.68 0.19 水洗后/% 8.96 1.37 0.46 0.29 0.27 則“水洗“除去的主要雜質(zhì)是_

31、__________。 (2)氣體A 的化學(xué)式為_(kāi)______。 (3)“碳化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________。其他條件一定時(shí)，“碳化”反應(yīng)中CaSO4的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示，溫度高于45℃，CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降的原因是__________________________。 (4)工業(yè)上電解(NH4)2SO4溶液可制取過(guò)二硫酸銨[(NH4)2S2O8]，其中S2O的結(jié)構(gòu)可表示為電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________。過(guò)二硫酸銨可用于游泳池中水的消毒，其原因

32、是_______________________________。 解析：(1)從表格數(shù)據(jù)分析，水洗后質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少較多的為除去的主要雜質(zhì)。(2)分析流程圖可知生成了(NH4)2SO4，則氣體A為NH3。(3)“碳化”時(shí) CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，故發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO4·2H2O＋2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2SO4＋CaCO3＋3H2O；開(kāi)始時(shí)隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，CaSO4的轉(zhuǎn)化率增大，溫度高于45℃時(shí)，CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降是由于溫度升高CO2溶解度降低，NH3·H2O分解速率加快。(4)工業(yè)上電解(NH4)2SO4溶液可制取過(guò)二硫酸銨[(NH4)2S2O

33、8]，電解時(shí)陽(yáng)極失去電子， SO － 中S為＋6價(jià)，S2O中S為＋7價(jià)，則電極反應(yīng)式為2SO －－2e－===S2O，過(guò)二硫酸銨可用于游泳池中水的消毒，是由于過(guò)二硫酸銨與水反應(yīng)生成了具有強(qiáng)氧化性的H2O2 (或過(guò)二硫酸銨具有強(qiáng)氧化性)。 答案：(1)P2O5、F－　(2)NH3 (3)CaSO4·2H2O＋2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2SO4＋CaCO3＋3H2O　溫度升高CO2溶解度降低，NH3·H2O分解速率加快 (4)2SO－2e－===S2O　過(guò)二硫酸銨與水反應(yīng)生成了具有強(qiáng)氧化性的H2O2 (或過(guò)二硫酸銨具有強(qiáng)氧化性) 5．以菱錳礦(主要成分MnCO3，還含有FeC

34、O3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等雜質(zhì))為原料制備二氧化錳的工藝流程如圖所示： 已知：草酸鈣、草酸鎂不溶于水。 (1)寫(xiě)出“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________________________。 (2)“中和”的目的是將鐵、鋁元素轉(zhuǎn)化為沉淀除去， 化合物X可用_______________(寫(xiě)一種物質(zhì)的化學(xué)式)。 (3)該工藝流程中固體1和固體2均需用水洗滌，目的是___________________________。 (4)“除雜”時(shí)，除去的金屬離子有__________。 (5)“電解”原理如圖所示，陽(yáng)極

35、的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________。 (6)該流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有____________。 解析：(1)酸浸后溶液中含有Fe2＋，能被二氧化錳氧化，則“氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。(2)“中和”的目的是將鐵、鋁元素轉(zhuǎn)化為沉淀除去，由于不能再引入新雜質(zhì)，則化合物X可用MnCO3。(3)過(guò)濾得到的沉淀表面含有雜質(zhì)離子，因此該工藝流程中固體1和固體2均需用水洗滌濾渣，洗出液用于酸浸工序，提高錳的回收率。(4)已知草酸鈣、草酸鎂不溶于水，則“除雜”時(shí)，除去的金屬離子有 Ca2＋、

36、Mg2＋。(5)陽(yáng)極Mn2＋失去電子轉(zhuǎn)化為二氧化錳，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。(6)硫酸錳電解生成二氧化錳和硫酸，則該流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有H2SO4、MnO2。 答案：(1)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋ ＋2Fe3＋＋2H2O (2)MnCO3 (或CaCO3等合理答案) (3)用水洗滌濾渣，洗出液用于酸浸工序，提高錳的回收率(或用水洗滌濾渣，洗出液循環(huán)利用，提高錳的回收率等合理答案) (4)Ca2＋、Mg2＋ (5)Mn2＋＋2H2O－2e－=== MnO2＋4H＋ (6)H2SO4、MnO2 6．聚合硫酸鐵鋁、聚

37、合氯化鋁是高效水處理劑。以廢鐵屑、廢鋁質(zhì)易拉罐及硫酸為原料，制備聚合硫酸鐵鋁的工藝流程如圖所示： (1)為提高反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ金屬元素的浸出率，可以采取的措施有________________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)Ⅲ中FeSO4轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 (3)反應(yīng)Ⅲ的溫度應(yīng)控制在50℃～70℃為宜，原因是___________

38、___________________。反應(yīng)Ⅲ過(guò)程中往往加入少量硝酸鋁，其作用如圖1所示，轉(zhuǎn)化①的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (4)寫(xiě)出Fe2(SO4)3水解生成Fe2(OH)n(SO4)3－的離子方程式：________________________________________________________________________。 (5)利用圖2所示電解裝置可制備凈水劑聚合氯化鋁。實(shí)際生產(chǎn)中，陽(yáng)極附近因?yàn)楦狈磻?yīng)可能產(chǎn)生的氣體有_____

39、___。 解析：(1)為提高反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ金屬元素的浸出率，可以采取的措施有適當(dāng)提高硫酸濃度、適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、將廢鐵屑、廢鋁質(zhì)易拉罐粉碎或攪拌等。(2)反應(yīng)Ⅲ向FeSO4中加入硫酸并通入氧氣，轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3的化學(xué)方程式為 4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)反應(yīng)Ⅲ的溫度應(yīng)控制在50℃～70℃為宜，原因是溫度過(guò)低，反應(yīng)速率太慢；溫度過(guò)高，金屬離子水解趨勢(shì)增強(qiáng)，易形成沉淀，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。反應(yīng)Ⅲ過(guò)程中往往加入少量硝酸鋁，F(xiàn)e2＋在H＋、NO作用下被氧化為Fe3＋，則轉(zhuǎn)化①的離子方程式為3Fe2＋＋4H＋＋NO=== 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

40、(5)實(shí)際生產(chǎn)中，陽(yáng)極附近由于溶液中的Cl－和OH－放電發(fā)生副反應(yīng)，可能產(chǎn)生的氣體為Cl2、O2。 答案：(1)適當(dāng)提高硫酸濃度、適當(dāng)提高反應(yīng)溫度等 (2)4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O (3)溫度過(guò)低，反應(yīng)速率太慢；溫度過(guò)高，金屬離子水解趨勢(shì)增強(qiáng)，易形成沉淀，影響產(chǎn)品的質(zhì)量　3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O (4)2Fe3＋＋SO＋nH2OFe2(OH)n(SO4)3－＋nH＋ (5)Cl2、O2 7．(2019·南通模擬)CoCO3是一種制造鋰電池電極的原料。以含鈷廢渣(主要成分CoO、Co2O3，還含有Al2

41、O3、ZnO等雜質(zhì))為原料制備CoCO3的一種工藝流程如圖所示： 下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計(jì)算) 金屬離子 開(kāi)始沉淀的pH 沉淀完全的pH Co2＋ 7.6 9.4 Al3＋ 3.0 5.0 Zn2＋ 5.4 8.0 (1)“酸浸”時(shí)通入SO2的目的是___________________________________________。 (2)“除鋁”時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH范圍為_(kāi)_______，該過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________

42、____________________________________。 (3)“萃取”過(guò)程可表示為ZnSO4(水層)＋2HX(有機(jī)層)ZnX2(有機(jī)層)＋H2SO4(水層)，由有機(jī)層獲取ZnSO4溶液的操作是__________________________________________。 (4)“沉鈷”時(shí)Na2CO3溶液需緩慢滴加的原因是___________________________。 (5)CoCO3隔絕空氣灼燒可以生成Co2O3，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________

43、_______________。 解析：鈷廢渣(主要成分CoO、Co2O3，還含有Al2O3、ZnO等雜質(zhì))用H2SO4溶解并通入SO2，使溶液中的Co3＋還原成Co2＋，加入Na2CO3除鋁時(shí)，Al3＋和 CO －發(fā)生互相促進(jìn)水解反應(yīng)使鋁轉(zhuǎn)化為Al(OH)3↓，但不能讓Zn2＋、Co2＋形成沉淀，則pH范圍為5.0～5.4，加入萃取劑HX，從有機(jī)層中分離出ZnSO4，最后加入Na2CO3，沉鈷，形成CoCO3沉淀。(3)根據(jù)題給信息“ZnSO4(水層)＋2HX(有機(jī)層)ZnX2(有機(jī)層)＋H2SO4(水層)”，要得到ZnSO4溶液，即使上述平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故由有機(jī)層獲取ZnSO4溶液的操作是向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分液。(4)Na2CO3溶液呈較強(qiáng)的堿性，為了防止生成Co(OH)2↓，故“沉鈷”時(shí)Na2CO3溶液需緩慢滴加。 答案：(1)將Co3＋還原為Co2＋ (2)5.0～5.4　2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ (3)向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分液 (4)防止加入過(guò)快后，局部堿性過(guò)強(qiáng)而產(chǎn)生Co(OH)2 (5)2CoCO3Co2O3＋CO↑＋CO2↑