2020届高考化学考前突破训练 化学工艺流程综合题(含解析)
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2020年高考复习化学工艺流程题题型特点本题型以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离、提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理、紧扣信息、抓住关键、准确答题。
这类试题具有较强的实用性和综合性,能较好地考查学生信息获取能力、分析问题能力、语言表达能力和计算能力等。
突破点一化工工艺流程题的分析【解题策略】1.粗读试题(1)读题头,得目的。
题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品),以及提供需要用到的信息。
(2)读题干、析过程。
题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来。
题干信息有三个层次:读得懂的;读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的;完全读不懂的。
关键是突破第二层次,对于读得不太懂但根据上下文可以勉强懂的部分需要学生运用已有的基础知识,根据学习过的化学反应原理,联系实际工业生产及题目信息等进行知识的整合,最终得到结论。
(3)读题尾、看措施:题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成系列问题,构成一道完整的化学试题。
阅读题尾时要将设问中的提示性信息,用笔画出来,以便在后面精读试题时随时提醒自己与之联系。
2.精读试题在粗读试题的基础上,结合流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,在流程图上随手画出相关信息,以便在解题时随时进行联系和调用;同时思考几个问题:从原料到产品依次进行了什么反应,利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?),每一步操作进行到什么程度最佳,每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物,杂质或副产物用什么方法除去等等,体会出题者设问的角度、意图。
只要掌握了这一题型的一般特点和解题策略,无论流程如何陌生复杂,在高考中即使遇到情境陌生的流程图题,也能够驾驭自如,迎刃而解。
1[2019·全国卷Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图G2-1所示。
——以化工工艺流程综合考查元素化合物知识【提分训练】1.工业上用铬铁矿(主要成分可表示为FeO ·Cr 2O 3,还含有Al 2O 3、MgCO 3、SiO 2等杂质)为原料制备重铬酸钾晶体和绿矾的流程如下:已知:Ⅰ.常见离子沉淀的pH 范围Fe 3+ Al 3+ Mg 2+ SiO 2-3AlO -2 开始沉淀 1.9 4.2 8.1 9.5 10.2 沉淀完全3.25.39.48.08.52323237NaNO 3===4Na 2CrO 4+Fe 2O 3+4CO 2↑+7NaNO 2。
回答下列问题:(1)绿矾的化学式为FeSO 4·7H 2O 。
(2)滤液1中除含有Na 2CrO 4、NaNO 2和过量的Na 2CO 3、NaNO 3外,还含有NaAlO 2和Na 2SiO 3,则熔融Na 2CO 3条件下发生的副反应有Na 2CO 3+Al 2O 3=====高温 2NaAlO 2+CO 2↑和Na 2CO 3+SiO 2=====高温Na 2SiO 3+CO 2↑(用化学方程式表示)。
(3)滤渣2的主要成分为H 2SiO 3和Al(OH)3(填写化学式)。
(4)用醋酸调节pH 2=5的目的为将CrO 2-4转化为Cr 2O 2-7;若pH 调节的过低,NO -2可被氧化为NO -3,其离子方程式为Cr 2O 2-7+3NO -2+8H+===2Cr 3++3NO -3+4H 2O 。
(5)调节pH 2后,加入KCl 控制一定条件,可析出K 2Cr 2O 7晶体的可能理由是在该条件下K 2Cr 2O 7的溶解度最低,更易分离。
(6)流程中的一系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
解析:(1)绿矾的化学式为FeSO 4·7H 2O 。
(2)生成NaAlO 2和Na 2SiO 3的化学方程式为Na 2CO 3+Al 2O 3=====高温2NaAlO 2+CO 2↑和Na 2CO 3+SiO 2=====高温 Na 2SiO 3+CO 2↑。
大题题型集训(二) 化学工艺流程(建议用时:35分钟)1.碳酸锰(MnCO 3)是制造电信器材的软磁铁氧体,也用作脱硫的催化剂,瓷釉、涂料和清漆的颜料。
工业上利用软锰矿(主要成分是MnO 2,还含有Fe 2O 3、CaCO 3、CuO 等杂质)制取碳酸锰的流程如下图所示:已知:还原焙烧的主反应为2MnO 2+C=====焙烧2MnO +CO 2↑。
可能用到的数据如下: 氢氧化物Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Mn(OH)2 开始沉淀pH1.5 6.5 4.2 8.3 沉淀完全pH3.7 9.7 7.4 9.8 (1)在实验室进行步骤A 操作时,需要用到的主要仪器名称为________。
(2)步骤C 中得到的滤渣主要成分是CaSO 4和________,步骤D 中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。
(3)步骤E 中调节pH 的范围为________,其目的是__________________________________________________________________________。
(4)步骤G 发生的离子方程式为_____________________________________________________________________________________,若Mn 2+沉淀完全时测得溶液中CO 2-3的浓度为2.2×10-6 mol·L -1,则K sp (MnCO 3)=________。
(5)实验室可以用Na 2S 2O 8溶液来检验Mn 2+是否完全发生反应,原理为Mn 2++S 2O 2-8+H 2O ―→H ++SO 2-4+MnO -4,确认Mn 2+已经完全反应的现象是___________________________________________________________________________________________________________。
2020届高考化学考前突破训练化学工艺流程综合题【考向分析】该类试题通常以化工生产流程图的形式,以陌生元素或陌生化合物知识为载体,综合考查元素化合物知识、氧化还原反应(或复分解反应、电离、水解)方程式的书写、通过化工原理的分析判断流程中残渣或废液的成分、反应条件的控制与选择、物质分离提纯的方法、产率的计算、K sp的应用、绿色化学思想的体现等。
题目综合性强,难度大,将化学与社会、生产、生活联系起来,旨在考查考生阅读提取信息,迁移应用知识的能力,及科学态度与社会责任的核心素养。
【核心导学】1.图解明晰化学工艺流程(1)(2)循环物质的确定(3)副产品的判断2.原料预处理的六种常用方法方法目的研磨、雾化减小固体的颗粒度或将液体雾化,增大反应物的接触面积,加快反应速率或使反应更加充分水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解,使可溶性离子进入溶液,不溶物通过过滤除去碱浸除去油污,溶解酸性氧化物、铝及其氧化物灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质煅烧改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土3.常见的操作及目的常见的操作目的加氧化剂氧化某物质,生成目标产物或除去某些离子判断能否加其他物质要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等分离、提纯利用过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏、重结晶等常规操作从溶液中得到晶体提高原子利用率绿色化学(减少对环境的污染、物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应;或能否达到隔绝空气、防氧化、防变质、防分解、防水解、防潮解等目的控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性,使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)②“酸作用”可除去氧化物(膜)③“碱作用”可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)⑤调节溶液pH,促进(或抑制)某些气体的吸收(或逸出)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴) ①防止副反应的发生②使化学平衡移动,提高产率(或转化率);控制化学反应的方向③控制固体的溶解与结晶④控制反应速率;使催化剂达到最大活性⑤升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量⑧降温:防止物质高温分解或挥发、升华;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求洗涤晶体①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性杂质②冰水洗涤:能洗去晶体表面的杂质离子,且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等4.物质分离、提纯的六种物理方法5.熟练书写、配平氧化还原反应的方程式(1)明确常见的氧化剂和还原剂①常见氧化剂及其还原产物氧化剂Cl2(X2)O2Fe3+酸性KMnO4MnO2酸性K2Cr2O7HClO还原产物Cl-(X-)H2O/O2-/OH-Fe2+Mn2+Mn2+Cr3+Cl-氧化剂ClO-3浓H2SO4HNO3H2O2PbO2FeO2-4(H+)NaBiO3还原产物Cl-SO2NO2(浓)、NO(稀)H2O/OH-Pb2+Fe3+Br-②常见还原剂及其氧化产物还原剂金属单质Fe2+H2S/S2-SO2/SO2-3HI/I-NH3N2H4CO H2氧化产物金属离子Fe3+S、SO2SO3、SO2-4I2N2、NO N2CO2H2O(2)掌握氧化还原反应方程式配平的步骤(3)流程图中氧化还原反应方程式的书写技巧①新信息或流程图→判断反应物和部分生成物。
化学工艺流程试题【考情分析】高考中“化学工艺流程试题”命题内容广泛,密切联系生产、生活实际,设问方式灵活,充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想,主要特征是以化工生产为背景,用框图的形式表述生产流程,主题内容广泛,密切联系生产、生活实际,题材丰富。
主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力,具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。
这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识,而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力,且这类试题陌生度高,文字量大,包含信息多,思维能力要求高,近年来已成为高考化学主观题中的必考题型。
【考点归纳】1.实验型化学工艺流程试题实验型化学工艺流程试题是以考查考生实验基础知识、基本操作及基本技能为主要目的的一类化工流程题。
解答此类题时,应认真审题,找到该实验的目的。
一般来说,该流程题只有两个目的,一是从混合物中分离、提纯某一物质;另一目的就是利用某些物质制备另一物质。
(1)对于以提纯某一物质为实验目的的流程题,其实就是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关知识。
当遇到这一类题时,要求考生一定要认真在流程中找出得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些;认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去。
只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。
(2)对于以制备某一物质为实验目的的流程题,要求注意以下几个方面:明确要制备的是什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质。
题目中的信息往往是制备该物质的关键所在。
若产物具有某些特殊性质(由题目信息获得或根据所学知识判断),则要采取必要的措施来避免在生产过程中产生其他杂质。
一般来说主要有如下几种情况:如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。
1.(10分)氯化铁是常见的水处理剂,工业上制备无水FeCl3的一种工艺如下:(1)试写出吸收塔中吸收剂Q(FeCl2)反应的离子方程式:。
(2)六水合氯化铁在水中的溶解度如下:温度/℃0 10 20 30 50 80 100溶解度(g/100gH2O) 74.4 81.9 91.8106.8315.1525.8535.7从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是:加入少量盐酸、、、过滤、洗涤、干燥。
(3)常温下,若溶液的pH控制不当会使Fe3+沉淀,pH=4时,溶液中c(Fe3+)=mol·L-1。
(常温下Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)。
(4)FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定:称取mg无水氯化铁样品,溶于稀盐酸,再转移到100mL容量瓶,用蒸馏水定容;取出10.00mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入淀粉指示剂并用c mol·L―1 Na2S2O3溶液滴定用去V mL。
(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)①滴定终点的现象是:。
②样品中氯化铁的质量分数为(用字母m、C、V来表示)。
【答案】(10分)(1)2Fe2+ + Cl2=2Fe3+ + 2Cl-(2分)(2)蒸发浓缩(1分)冷却结晶(1分)(3)2.6×10-9(2分)(4)①滴入最后一滴,溶液颜色由蓝色变为无色,且半分钟内不变色(2分)② 1.625Vc/m×100%(2分)考点:考查氯气的化学性质,基本操作的判断,溶度积的应用,物质质量分数的计算2.(15分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。
硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。
以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:(1)试剂X为_________(填化学式),发生反应的离子反应方程式为_________。
(2)滤渣2的成分是_________(填化学式)。
大题02 化学工艺流程题(二)1.利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂,以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程,回答下列问题:已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。
②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:(1)浸出过程中加入Na2SO3目的是_______________。
(2)NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为____________。
(3)加入Na2CO3调pH至5.2,目的是______;萃取剂层含锰元素,则沉淀Ⅰ的主要成分为_____。
(4)操作Ⅰ包括:将水层加入浓盐酸调整pH为2~3,______、_____、过滤、洗涤、减压烘干等过程。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,过滤、洗涤、干燥,测沉淀质量。
通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%,其原因可能是________________________(回答一条原因即可)。
(6)将5.49g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如下表。
经测定,整个受热过程,只产生水蒸气和CO 2气体,则290~320Ⅰ温度范围,剩余的固体物质化学式为____。
[已知:CoC 2O 4·2H 2O 的摩尔质量为183g·mol −1]【答案】(1)将Fe 3+、Co 3+还原(2)ClO 3-+6Fe 2++6H +=Cl -+6Fe 3++3H 2O(3)使Fe 3+和Al 3+沉淀完全 CaF 2和MgF 2(4)蒸发浓缩 冷却结晶(5)粗产品中结晶水含量低(或粗产品中混有氯化钠杂质)(6)Co 3O 4(或CoO·Co 2O 3)【解析】(1)、浸出过程中,Co 2O 3、Fe 2O 3与盐酸、Na 2SO 3发生反应,Co 2O 3转化为Co 2+,Fe 2O 3转化为Fe 2+,Co 、Fe 元素化合价降低,则S 元素化合价升高,SO 32-转化为SO 42-,故答案为:将Fe 3+、Co 3+还原; (2)、NaClO 3加入浸出液中,将Fe 2+氧化为Fe 3+,ClO -被还原为Cl -,反应的离子方程式为:ClO 3-+6Fe 2++6H +=Cl -+6Fe 3++3H 2O -;(3)根据工艺流程图结合表格中提供的数据可知,加Na 2CO 3调pH 至5.2,目的是使Fe 3+和Al 3+沉淀完全。
核心素养微专题化学工艺流程试题的解题策略1.原料预处理的常用方法及其作用(1)研磨:减小固体颗粒度,增大物质间接触面积,加快反应速率,提高浸出率。
(2)水浸或酸浸:与水接触反应或溶解;与酸接触反应或溶解,得可溶性金属离子溶液,不溶物过滤除去。
(3)浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。
(4)灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。
(5)煅烧:改变结构,使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。
2.制备过程中应注意的反应条件(1)溶液的pH:①控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。
②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。
(2)温度:根据需要选择适宜温度,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动,减少副反应的发生,确保一定的反应速率,控制溶解度便于提纯。
(3)浓度:①根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动利于目标产物的生成,减小对后续操作产生的影响。
②过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作也会产生影响。
(4)趁热过滤:防止某物质降温时会大量析出。
(5)冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体损耗。
3.无机化工流程中的分离方法(1)洗涤(冰水、热水):洗去晶体表面的杂质离子;(2)过滤(热滤或抽滤):分离难溶物和易溶物;(3)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质;(4)蒸发结晶:提取溶解度随温度的变化不大的溶质;(5)冷却结晶:提取溶解度随温度的变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等;(6)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物;(7)冷却法:利用气体易液化的特点分离气体。
4.化工流程氧化还原反应方程式的解答措施(1)写出题目中已经告知的反应物和生成物,并判断其中元素的化合价是否变化;(2)按照化合价变化规律补充并配平化学反应方程式。
2020年高三化学工艺流程题专项训练题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________注意事项:注意事项: 2、请将答案正确填写在答题卡上第1卷一、填空题4。
一种以软锰矿(含2MnO ,及少 量2SiO 杂质)和黄铁矿(主要成分为FeS 2)为原料生产42MnSO H O g 的工艺流程如下:已知:球磨是在封闭的设备中,利用下落的研磨体(如钢球、鹅孵石等)的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合。
回答下列问题: (1)“球磨”的目的是。
(2)通入空气“焙烧”的目的是。
(3)“一系列操作”包括 、过滤等。
结合流程中物质的转化关系,说明“母液A ”不能丟弃的原因是。
(4)“碱浸”中发生的离子反应方程式是,“滤渣B ”的成分是(写方程式),“母液B ”中的盐类溶质是(填名称)。
(4)取一定量母液A 加入43NH HCO 可制得高性能强磁性材料3MnCO ,该反应为2+332Mn +HCO Mn +X H C O O +→↓↑,X 的电子式是。
已知常温时,0.11mol L -g 43NH HCO 溶液中含氮(或含碳)微粒分布分数α与pH 的关系如图所示,则a122(H CO )K 、b 32(NH H O)K g 、a222(H CO )K 的大小关系为.2.镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。
采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料(铝电极表面涂有1x y x y 2LiNi Co Mn O --)的工艺流程如图所示:回答下列问题(1)废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是_______。
(2)能够提高“碱浸”效率的方法有______(至少写两种)。
(3)“碱浸”过程中,铝溶解,在该反应中每产生1mol 非极性共价键放出133.3Kj 的热量 请写出该反应的热化学方程式 。
2020届高考化学考前突破训练化学工艺流程综合题1.硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如下所示:写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式:________________________________________________________________。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有_____________ (写出两条)。
答案:Mg2B2O5·H2O+2H2SO4=====△2H3BO3+2MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径2.某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:试回答在“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有____________ (两条即可)。
答案:增大硫酸浓度、加热升高温度、边加硫酸边搅拌3.(2019·广东惠州模拟)稀土是一种不可再生的战略性资源,被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。
一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下:已知:废弃CRT荧光粉的化学组成(某些不参与反应的杂质未列出)成分含量/% Y2O3ZnO Al2O3PbO2MgO预处理前24.28 41.82 7.81 1.67 0.19预处理后68.51 5.42 4.33 5.43 0.50。
答案:除去ZnO和Al2O 34.碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族,由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂,电镀液的光亮剂,玻璃的着色材料,合金材料的添加剂等。
精炼铜的阳极泥主要含Cu2Te、Au、Ag等,利用下列工艺流程可回收碲:已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。
回答下列问题:(1)Te与S的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为_______________ (用化学式表示)。
(2)“酸浸1”需加热,加热的目的是________________,“酸浸1”发生反应的氧化产物是__________________(写化学式)。
(3)“水浸”后“滤液1”的颜色是______________________________。
(4)“滤渣1”进行“碱浸”的离子方程式是___________________________。
(5)从可持续发展意识和绿色化学观念来看,“滤渣2”进行酸浸的意义是____________________________________________________________。
答案:(1)H2SO4>H2TeO4(2)加快浸出速率CuSO4、TeO2(3)蓝色(或浅蓝色) (4)TeO2+2OH-===TeO2-3+H2O (5)“滤渣2”经过酸浸可得到含CuSO4的滤液,并可达到回收Au、Ag的目的,符合可持续发展意识和绿色化学观念5.碳酸锂(相对分子质量为74)广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。
制备流程如下:已知:碳酸锂的溶解度(g·L-1)见下表。
温度/℃0 10 20 30 40 50 60 80 100Li2CO31.54 1.43 1.33 1.25 1.17 1.08 1.01 0.85 0.72____________________________________________________;同时,硫酸用量为理论耗酸量的115%左右,硫酸如果加入过多则________(填字母)。
A.增加酸耗量B.增加后续杂质的处理量C.增加后续中和酸的负担(2)水浸时,需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是_________________。
(3)“沉锂”需要在95 ℃以上进行,主要原因是____________________。
过滤碳酸锂所得母液中主要含有Na2SO4,还可能含有___________________。
答案:(1)温度低于250 ℃,反应速率较慢;温度高于300 ℃,硫酸挥发较多ABC (2)除去多余的硫酸,同时调整pH,除去大部分杂质(3)温度越高,碳酸锂溶解度越小,可以增加产率Na2CO3、Li2CO36.利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂,以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程,回答下列问题:已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等;②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀;③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.823(2)加入NaClO3的作用是___________________________________。
(3)加入Na2CO3调pH至5.2,目的是__________________________________;萃取剂层含锰元素,则沉淀Ⅱ的主要成分为____________________。
(4)操作Ⅰ包括:将水层加入浓盐酸调整pH为2~3,________、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。
答案:(1)Co2O3+SO2-3+4H+===2Co2++SO2-4+2H2O (2)将Fe2+氧化为Fe3+,便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去(3)使Fe3+和Al3+沉淀完全CaF2和MgF2(4)蒸发浓缩冷却结晶7.铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。
一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35 ℃以下,其原因是_____________________,该反应的离子方程式是________________________。
(2)TiO 2+转化为TiO(OH)2需要加热,加热的目的是_________________,该反应的离子方程式为___________________________________________。
(3)常温时,在生成的FeCO 3达到沉淀溶解平衡的溶液中,测得溶液中c (CO 2-3)=3.0×10-6 mol ·L -1,pH 为8.5,则所得的FeCO 3中是否含Fe(OH)2?(已知K sp (FeCO 3)=3.0×10-11,K sp [Fe(OH)2]=8.0×10-16)。
答案:(1)减少NH 4HCO 3分解、减少Fe 2+水解 Fe 2++2HCO -3===FeCO 3↓+CO 2↑+H 2O (2)促进TiO 2+水解,加快反应速率 TiO 2++2H 2O =====△TiO(OH)2↓+2H+(3)K sp (FeCO 3)=c (Fe 2+)·c (CO 2-3),故c (Fe2+)=K sp (FeCO 3)c (CO 2-3)=1.0×10-5 mol ·L-1,pH =8.5,则c (OH -)=1.0×10-5.5 mol ·L -1,故c (Fe 2+)·c 2(OH -)=1.0×10-16<K sp [Fe(OH)2]=8.0×10-16,故所得的FeCO 3中无Fe(OH)2。
8.(2019·福建南平模拟,节选)SO 2是硫酸工业尾气的主要成分。
以硫酸工业的尾气为原料制备硫酸钾和硫酸锰晶体(MnSO 4·H 2O)的工艺流程如图所示。
回答下列问题:(1)如图所示是几种盐的溶解度曲线。
反应Ⅲ中,向(NH 4)2SO 4溶液中加入KCl 溶液后,进行蒸发浓缩、__________、洗涤、干燥等操作即得K 2SO 4产品。
(2)检验硫酸钾样品中是否含有氯化物杂质的实验操作是_______________。
(3)已知室温下Mn(OH)2的K sp=4.5×10-13,向MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH=10,请列式计算,判断此时溶液中Mn2+是否沉淀完全:___________。
答案:(1)趁热过滤(2)取少量样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3) 2溶液,取上层清液滴加HNO3酸化的AgNO3溶液(3)c(Mn2+)=Kspc2(OH-)=4.5×10-5mol·L-1>1×10-5 mol·L-1,Mn2+没有沉淀完全9.(2019·山西晋城模拟,节选)磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车,其正极是通过将磷酸铁锂(LiFePO4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合,再涂于铝箔上制成。
一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下:已知:①常温下,K sp[Fe(OH)3]=10-39;②Li2CO3的溶解度:0 ℃为1.54 g;100 ℃为0.72 g。
请回答:(1)“沉铁”时,溶液的pH与金属元素的沉淀百分率(w)的关系如表:pH 3.5 5 6.5 8 10 12w(Fe)/% 66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1w(Li)/% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0;假设该过程在常温下进行,则此时溶液中c(Fe3+)=________________________。
(2)“沉锂”时,所得Li2CO3应选择__________(填“冷水”或“热水”)进行洗涤,判断Li2CO3已洗涤干净的操作和现象为_______________________。
答案:(1)8 Fe元素的沉淀百分率较大且Li元素的损失较小10-21mol·L -1(2)热水取最后一次洗涤液少许,向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,无沉淀生成,则证明已洗涤干净10.(2019·湖南怀化模拟)高氯酸铵NH4ClO4是复合火箭推进剂的重要成分,实验室可通过下列反应制取。
(1)氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为___________________________________________________________________。