資源簡介

第47講　化學工藝流程題的解題策略
[課程標準]　1.培養從試題提供的新信息中準確地提取實質性內容，并與已有知識塊整合重組為新知識塊的能力。2.培養將分析和解決問題的過程及成果用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達并做出解釋的能力。
題空突破一　流程中原料的預處理
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方法 目的
研磨、霧化 將塊狀或顆粒狀的物質磨成粉末或將液體分散成微小液滴，增大反應物接觸面積，以加快反應速率或使反應更充分
水浸 與水接觸反應或溶解
酸浸 與酸接觸反應或溶解，使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去
堿浸 除去油污，溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物
灼燒 除去可燃性雜質或使原料初步轉化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質
煅燒 改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土
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1．某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：
試回答在“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 (兩條即可)。
解析：　采取措施其目的是讓更多的鎂的化合物能與硫酸反應。
答案：　增大硫酸濃度、加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪拌
2．稀土是一種不可再生的戰略性資源，被廣泛應用于電子信息、國防軍工等多個領域。一種從廢棄陰極射線管(CRT)熒光粉中提取稀土元素釔(Y)的工藝流程如下：
學生用書?第220頁
已知：廢棄CRT熒光粉的化學組成(某些不參與反應的雜質未列出)
成分含量/% Y2O3 ZnO Al2O3 PbO2 MgO
預處理前 24.28 41.82 7.81 1.67 0.19
預處理后 68.51 5.42 4.33 5.43 0.50
試回答步驟Ⅰ中進行原料預處理的目的為 。
解析：　由已知中預處理前和預處理后的成分含量變化可得，預處理的目的為除去ZnO和Al2O3。
答案：　除去ZnO和Al2O3
題空突破二　流程中反應條件的控制
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1．控制溶液的pH
(1)控制反應的發生，增強物質的氧化性或還原性，或改變水解程度。
(2)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。
①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。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調溶液的pH。
②調節pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H＋反應，使溶液pH增大；不引入新雜質。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。
2．控制反應的溫度
(1)控制化學反應速率。
(2)控制平衡移動方向。
(3)控制固體的溶解與結晶，如趁熱過濾能防止某物質降溫時析出。
(4)促進溶液中氣體的逸出或實現蒸餾。
(5)防止或實現某物質水解或分解。
(6)使催化劑達到最大活性。
(7)防止副反應的發生。
3．調節反應物的濃度
(1)根據需要選擇適宜濃度，控制一定的反應速率，使平衡移動有利于目標產物的生成，減小對后續操作產生的影響。
(2)反應物過量，能保證反應的完全發生或提高其他物質的轉化率，但對后續操作也會產生影響。
4．控制反應體系的壓強
(1)改變化學反應速率。
(2)影響平衡移動的方向。
5．使用催化劑
加快反應速率，提高生產效率。
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1．碳酸鋰(相對分子質量為74)廣泛應用于化工、冶金、陶瓷、醫藥、制冷、焊接、鋰合金等行業。制備流程如下：
已知：碳酸鋰的溶解度(g·L－1)見下表。
溫度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 80 100
Li2CO3 1.54 1.43 1.33 1.25 1.17 1.08 1.01 0.85 0.72
(1)硫酸化焙燒工業反應溫度控制在250～300 ℃，主要原因是 ；
同時，硫酸用量為理論耗酸量的115%左右，硫酸如果加入過多則 (填字母)。
學生用書?第221頁
a.增加酸耗量　　 b．增加后續雜質的處理量　　 c．增加后續中和酸的負擔
(2)水浸時，需要在攪拌下加入石灰石粉末的主要作用是 。
(3)“沉鋰”需要在95 ℃以上進行，主要原因是 ；
過濾碳酸鋰所得母液中主要含有Na2SO4，還可能含有 。
解析：　(1)若溫度過低，反應速率慢，若溫度過高，則濃H2SO4沸騰，揮發較多。(2)加入CaCO3一是和多余H2SO4反應，二是調節pH除去大部分雜質。(3)由表格中數據可知，溫度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉鋰在95 ℃以上進行可增加產率。過濾后的母液中除Na2SO4外還可能有Na2CO3、Li2CO3。
答案：　(1)溫度低于250 ℃，反應速率較慢；溫度高于300 ℃，硫酸揮發較多　abc
(2)除去多余的硫酸，同時調整pH，除去大部分雜質
(3)溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，可以增加產率　Na2CO3、Li2CO3
2．利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多種化工試劑，以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程，回答下列問題：
已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。
②沉淀Ⅰ中只含有兩種沉淀。
③流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
開始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7
完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
(1)浸出過程中Co2O3發生反應的離子方程式為 。
(2)加入NaClO3的作用是 。
(3)加入Na2CO3調pH至5.2，目的是 ；萃取劑層含錳元素，則沉淀Ⅱ的主要成分為 。
(4)操作Ⅰ包括：將水層加入濃鹽酸調整pH為2～3， 、 、過濾、洗滌、減壓烘干等過程。
解析：　(1)浸出過程中，Co2O3與鹽酸、Na2SO3發生反應，Co2O3轉化為Co2＋，Co元素化合價降低，
則S元素化合價升高，SO轉化為SO，根據得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式：Co2O3＋4H＋＋SO===2Co2＋＋SO＋2H2O。(2)加入NaClO3的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于后面調節pH時生成Fe(OH)3沉淀而除去。(3)根據工藝流程圖，結合表格中提供的數據可知，加Na2CO3調pH至5.2，目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全。濾液Ⅰ中含有的金屬陽離子為Co2＋、Mn2＋、Mg2＋、Ca2＋等，萃取劑層含錳元素，結合流程圖中向濾液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ為MgF2、CaF2。(4)經過操作Ⅰ由溶液得到結晶水合物，故除題中已知過程外，操作Ⅰ還包括蒸發濃縮、冷卻結晶。
答案：　(1)Co2O3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋2H2O
(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于后面調節pH時生成Fe(OH)3沉淀而除去
(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全　CaF2、MgF2
(4)蒸發濃縮　冷卻結晶
題空突破三　物質的分離與提純
(一)有關沉淀洗滌的答題規范
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1．對沉淀洗滌的原因
(1)若濾渣是所需要的物質，洗滌的目的是除去晶體表面的可溶性雜質，得到更純凈的沉淀物。
(2)若濾液是所需要的物質，洗滌的目的是洗滌過濾所得到的濾渣，把有用的物質如目標產物盡可能洗出來。
(3)防止污染環境：如果濾渣表面含有一些對環境有害的物質，如重金屬或CN－，為了防止污染環境，往往要對殘渣進行洗滌。
2．洗滌劑的選擇
洗滌試劑 適用范圍 目的
蒸餾水 冷水 產物不溶于水 除去固體表面吸附著的××雜質；可適當降低固體因為溶解而造成的損失
熱水 有特殊的物質其溶解度隨著溫度升高而下降 除去固體表面吸附著的××雜質；可適當降低固體因為溫度變化而造成溶解的損失
有機溶劑(酒精、丙酮等) 固體易溶于水，難溶于有機溶劑 減少固體溶解；利用有機溶劑的揮發性除去固體表面的水分，產品易干燥
學生用書?第222頁
飽和溶液 對純度要求不高的產品 減少固體溶解
酸、堿溶液 產物不溶于酸、堿 除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質；減少固體溶解
3.洗滌的方法
洗滌的方法 注意點 三個得分點
讓過濾后的晶體繼續留在過濾器中，加入洗滌劑浸沒晶體，讓洗滌液自然流下，重復2～3次即可 在洗滌過程中不能攪拌。因為濾紙已經潤濕，如果攪拌很容易攪破濾紙，造成晶體損失 注洗滌液→加洗滌液→重復操作(1)注洗滌液：沿玻璃棒向漏斗中注入洗滌液(2)加洗滌液：洗滌液完全浸沒晶體(3)重復操作：重復操作2～3次
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1．SnSO4是一種重要的硫酸鹽，在工業生產中有著廣泛的應用。其制備路線如下：
實驗室中“漂洗”沉淀的實驗操作方法是 。
解析：　“漂洗”沉淀就是洗滌沉淀，需要直接在過濾器中進行，(沿著玻璃棒)向漏斗(或過濾器)中加蒸餾水至浸沒沉淀，(靜置)待水全部流出后，重復操作2～3次。
答案：　(沿著玻璃棒)向漏斗(或過濾器)中加蒸餾水至浸沒沉淀，(靜置)待水全部流出后，重復操作2～3次
2．以磷石膏(主要成分為CaSO4，雜質SiO2、Al2O3等)為原料可制備輕質CaCO3。
勻速向漿料中通入CO2，當漿料清液pH接近6.5時，過濾并洗滌固體。濾液中物質的量濃度最大的兩種陰離子為SO和HCO；檢驗固體洗滌是否完全的方法是
。
解析：　濾液中物質的量濃度最大的兩種陰離子為SO和HCO，固體洗滌是否干凈應檢驗SO。
答案：　取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全
3．CuSO4·5H2O是銅的重要化合物，有著廣泛的應用。以下是CuSO4·5H2O的實驗室制備流程圖。
如果采用重量法測定CuSO4·5H2O的含量，完成下列步驟：① ，②加水溶解，③加氯化鋇溶液，沉淀，④過濾(其余步驟省略)。在過濾前，需要檢驗是否沉淀完全，其方法是 。
解析：　需要檢驗是否沉淀完全，即檢驗溶液中是否有SO剩余。
答案：　稱量樣品　靜置，取上層清液于試管中，在上層清液中繼續滴加氯化鋇溶液，若無白色沉淀生成，證明已沉淀完全
(二)產品分離、提純的答題規范
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1．結晶——固體物質從溶液中析出的過程。
(1)蒸發濃縮、冷卻結晶：如制取含結晶水的物質、除去KNO3中的少量NaCl。
(2)蒸發結晶、趁熱過濾：如除去NaCl中的少量KNO3。
2．過濾——固、液分離。
3．洗滌——用冷水、酒精或電解質溶液洗去固體表面吸附的溶質。
4．蒸餾——分離沸點不同互溶的液體混合物。
5．分液——互不相溶的液體間的分離。
6．萃取——用一種溶劑將溶質從另一種溶劑中提取出來。(反萃取)
7．升華——將可直接汽化的固體分離出來。
8．鹽析——加無機鹽使溶質的溶解度降低而析出。
9．冷卻——利用氣體易液化的特點分離氣體，如工業合成氨中分離出液氨。
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SO2是硫酸工業尾氣的主要成分。以硫酸工業的尾氣為原料制備硫酸鉀和硫酸錳晶體(MnSO4·H2O)的工藝流程如圖所示。
學生用書?第223頁
回答下列問題：
(1)如圖所示是幾種鹽的溶解度曲線。反應Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，進行蒸發濃縮、 、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產品。
(2)檢驗硫酸鉀樣品中是否含有氯化物雜質的實驗操作是
。
(3)已知室溫下Mn(OH)2的Ksp＝4.5×10－13，向MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH＝10，請列式計算，判斷此時溶液中Mn2＋是否沉淀完全：
。
解析：　(1)在相同溫度下，K2SO4的溶解度最小，反應Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液，進行蒸發濃縮后，K＋和SO以K2SO4的形式結晶析出，此時趁熱過濾，可得到K2SO4晶體，同時也可防止其他鹽結晶析出。(2)因為Ag2SO4是微溶于水的白色固體，所以用HNO3酸化的AgNO3溶液檢驗Cl－時，應先加入過量Ba(NO3)2溶液使SO完全沉淀。(3)溶液的pH＝10時，c(OH－)＝1×10－4 mol·L－1，c(Mn2＋)＝＝4.5×10－5 mol·L－1>1×10－5 mol·L－1，所以此時溶液中的Mn2＋沒有沉淀完全。
答案：　(1)趁熱過濾　(2)取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba(NO3)2溶液，取上層清液滴加HNO3酸化的AgNO3溶液
(3)c(Mn2＋)＝＝4.5×10－5 mol·L－1>1×10－5 mol·L－1，Mn2＋沒有沉淀完全
題空突破四　流程中的化學計算
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化工流程題中涉及的計算主要有：樣品的質量分數或純度的計算，物質的轉化率或產率、物質的量濃度、物質的質量的計算。
1．計算公式
(1)n＝，n＝，n＝cV(aq)
(2)物質的質量分數(或純度)＝×100%
(3)產品產率＝×100%
(4)物質的轉化率＝×100%
2．計算方法——關系式法
關系式法常應用于一步反應或分多步進行的連續反應中，利用該法可以節省不必要的中間運算過程，避免計算錯誤，并能迅速準確地獲得結果。一步反應中可以直接找出反應物與目標產物的關系；在多步反應中，若第一步反應的產物是下一步反應的反應物，可以根據化學方程式將某中間物質作為“中介”，找出已知物質和所求物質之間量的關系。
如水中溶氧量(DO)的測定：
堿性條件下，O2將Mn2＋氧化為MnO(OH)2：
①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2↓
酸性條件下，MnO(OH)2將I－氧化為I2：
②MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O
用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2：
③2S2O＋I2===S4O＋2I－
可得關系式：
O2～2Mn2＋～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3
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黃銅礦(CuFeS2)可用來冶煉銅及制備鐵氧化物，常含有微量金、銀等。以黃銅礦為主要原料生產鐵紅(氧化鐵)顏料、膽礬的工藝流程如圖所示：
用滴定法測定所得產品中CuSO4·5H2O的含量，稱取a g樣品配成100 mL溶液，取出20.00 mL，用c mol·L－1EDTA(Na2H2Y·2H2O)標準溶液滴定至終點(EDTA不與雜質反應)，消耗EDTA標準溶液的體積為b mL。滴定反應為Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋。則CuSO4·5H2O的質量分數為 。滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準溶液，則會導致測定結果偏 (填“大”或“小”)。
解析：　根據滴定反應可知，20.00 mL溶液中n(Cu2＋)＝n(H2Y2－)＝c mol·L－1×b×10－3 L＝bc×10－3 mol，則a g樣品中CuSO4·5H2O的物質的量為5bc×10－3 mol，樣品中CuSO4·5H2O的質量分數為×100%＝%。滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準溶液，則標準溶液被稀釋，濃度偏小，導致消耗標準溶液的體積偏大，使測定結果偏大。
答案：　%　大
學生用書?第224頁
題型突破——整合精品組件
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1．審題——破題秘訣
(1)看原料：明確化工生產或化學實驗所需的材料。
(2)看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關鍵詞，確定化工生產或化學實驗的目的。
(3)看箭頭：進入的是投料(即反應物)；出去的是生成物(包括主產物和副產物)。
(4)看三線：主線主產品；分支副產品；回頭為循環。
(5)找信息：明確反應條件控制和分離提純方法。
(6)關注所加物質的可能作用：參與反應、提供反應氛圍、滿足定量要求。
2．方法——考場支招
(1)粗讀題干，挖掘圖示，明確目的
圖示中一般會出現超出教材范圍的知識，但題目有提示或者問題中不涉及，關注題目的每一個關鍵字，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質都推出，只需問什么推什么。通過閱讀明確生產目的，找到制備物質所需的原料及所含雜質。
(2)攜帶問題，精讀信息
讀主干抓住關鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質流向(進入與流出)、實驗操作方法。
(3)看清問題，準確規范作答
答題時要看清問題，不能答非所問，要注意語言表達的科學性和準確性，答題時不具有“連帶效應”，即前一問未答出，不會影響后面答題。
3．答題——關鍵要素
(1)原料預處理
①溶解、水浸、酸浸：通常用酸溶，如用硝酸、鹽酸、濃硫酸等使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的溶解過程。
②灼燒、焙燒、煅燒：改變結構，使一些物質能溶解，并使一些雜質在高溫下氧化、分解。
③研磨：適用于有機物的提取或減小固體顆粒度，增大物質間接觸面積，加快反應速率。
(2)反應條件的控制
①調pH除雜。
a．控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。
b．調節pH所需的物質一般應滿足兩點：能與H＋/OH－反應，使溶液pH增大/減??；不引入新雜質。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。
②試劑除雜：利用難溶制更難溶原理。
③加熱：加快反應速率或促進平衡向某個方向移動在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或產物，則要注意控制溫度不能過高。如NaHCO3、H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)、銨鹽等物質。
④降溫：防止某物質在高溫時會溶解或分解、為使化學平衡向著題目要求的方向移動。
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INCLUDEPICTURE "例0.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\例0.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\例0.TIF" \* MERGEFORMATINET 磷酸鐵鋰(LiFePO4)被認為是最有前途的鋰離子電池正極材料。某企業利用富鐵浸出液生成磷酸鐵鋰，開辟了處理硫酸亞鐵廢液一條新途徑。其主要流程如下：
已知：H2TiO3是種難溶于水的物質。
(1)鈦鐵礦用濃硫酸處理之前，需要粉碎，其目的是 。
學生用書?第225頁
(2)TiO2＋水解生成H2TiO3的離子方程式為 。
(3)加入NaClO發生反應的離子方程式為 。
(4)在實驗中，從溶液中過濾出H2TiO3后，所得濾液渾濁，應如何操作？ 。
(5)為測定鈦鐵礦中鐵的含量，某同學取經濃硫酸等處理的溶液(此時鈦鐵礦中的鐵已全部轉化為二價鐵離子)，采取KMnO4標準液滴定Fe2＋的方法：(不考慮KMnO4與其他物質反應)在滴定過程中，若未用標準液潤洗滴定管，則使測定結果 (填“偏高”、“偏低”或“無影響”)，滴定終點的現象是
。滴定分析時，稱取a g鈦鐵礦，處理后，用c mol/L KMnO4標準液滴定，消耗V mL，則鐵元素的質量分數的表達式為 。
[析圖]　工藝流程解讀如下：
解析：　(1)將鈦鐵礦粉碎，可以增大表面積，增大濃硫酸的接觸面積，加快反應速率；
(2)TiO2＋水解生成H2TiO3，同時生成氫離子，離子方程式為：TiO2＋＋2H2OH2TiO3↓＋2H＋；
(3)ClO－具有強氧化性，將Fe2＋氧化為Fe3＋，自身被還原為Cl－，酸性條件下，同時生成水，反應離子方程式為：ClO－＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O；
(4)從溶液中過濾出H2TiO3后，所得濾液渾濁，需要更換過濾器，重新過濾；
(5)如果未用標準液潤洗滴定管，會導致標準液被稀釋，消耗KMnO4標準液體積偏大，使測定結果偏高；當滴定達終點時，滴加最后半滴KMnO4標準液，溶液變成紫紅色，且半分鐘內不褪色。由MnO～5Fe2＋知，w(Fe)＝×100%＝%。
答案：　(1)增大固體的表面積，加快化學反應速率
(2)TiO2＋＋2H2OH2TiO3↓＋2H＋
(3)ClO－＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(4)換上新的過濾器，將渾濁濾液重新過濾
(5)偏高　滴加最后半滴KMnO4標準液，溶液變成紫紅色，且在半分鐘內不褪色　%
對點練．工業上以釩礦石(V2O5，含SiO2、Fe2O3、Al2O3等雜質)為主要原料提取五氧化二釩(V2O5)的工藝流程如下：
已知：①萃取與反萃取的過程可表示為nVO2＋＋m(HA)2(VO)n(A)2n(HA)2(m－n)＋2nH＋。②“沉釩”時生成的沉淀為NH4VO3?！?br/>回答下列問題：
(1)釩礦石預先粉碎的目的是 ，
濾渣的主要成分是 。
(2)“還原”的主要目的是將VO轉變為VO2＋，反應的離子方程式為 ，
同時還有H＋和 (填離子符號)被還原；在“反萃取”時，應向體系中加入適量的試劑a為 (填“稀硫酸”或“氨水”)。
(3)“氧化”時將VO2＋變為VO，則氧化劑與還原劑物質的量之比為 。
(4)該工藝生產中可循環使用的物質為 。
解析：　由題干流程圖可知，“酸浸”發生的反應為：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、V2O5＋H2SO4===(VO2)2SO4＋H2O，過濾后得濾渣為SiO2，濾液中含有Al3＋、Fe3＋和VO，然后“還原”發生的反應有：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2VO＋4H＋===Fe2＋＋2VO2＋＋2H2O、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，萃取除雜時將VO2＋萃取到有機相中，水相中含有Fe2＋、Al3＋等，氧化時是將VO2＋氧化為VO，反應的離子方程式為：2VO2＋＋S2O＋2H2O===2VO＋2SO＋4H＋，沉釩時反應為：NH3·H2O＋H＋＋VO===NH4VO3↓＋H2O，過濾洗滌干燥后得NH4VO3，在煅燒時發生的反應為：2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O，煙氣中排出NH3和水蒸氣。
(1)釩礦石預先粉碎的目的是可以增大釩礦與硫酸的接觸面積，加快反應速率，使釩礦充分反應，提高浸取率等，由分析可知，濾渣的主要成分是SiO2；
(2)由分析可知，“還原”的主要目的是將VO轉變為VO2＋，反應的離子方程式為Fe＋2VO＋4H＋===Fe2＋＋2VO2＋＋2H2O，同時還有H＋和Fe3＋被還原；由題干信息可知，萃取與反萃取的過程可表示為nVO2＋＋m(HA)2(VO)n(A)2n(HA)2(m－n)＋2nH＋。
則在“反萃取”時，應向體系中加入適量的試劑a為稀硫酸，以增大溶液中的H＋濃度，使上述平衡逆向移動，實現反萃取過程；
(3)由分析可知，S2O中有2個氧原子的化合價為－1價，“氧化”時將VO2＋變為VO，反應的離子方程式為：2VO2＋＋S2O＋2H2O===2VO＋2SO＋4H＋，則氧化劑與還原劑物質的量之比為1∶2；
(4)由分析可知，沉釩過程中需加入NH3·H2O，最后尾氣中排出NH3和H2O，故該工藝生產中可循環使用的物質為NH3。
答案：　(1)增大釩礦與硫酸的接觸面積，加快反應速率，使釩礦充分反應，提高浸取率等　SiO2
(2)Fe＋2VO＋4H＋===Fe2＋＋2VO2＋＋2H2O　Fe3＋　稀硫酸
(3)1∶2　(4)NH3
真題演練　明確考向
1．(2022·湖北選擇考，18)全球對鋰資源的需求不斷增長，“鹽湖提鋰”越來越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進行濃縮和初步除雜后，得到濃縮鹵水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)，并設計了以下流程通過制備碳酸鋰來提取鋰。
學生用書?第226頁
25 ℃時相關物質的參數如下：
LiOH的溶解度：12.4 g/100 g H2O
化合物 Ksp
Mg(OH)2 5.6×10－12
Ca(OH)2 5.5×10－6
CaCO3 2.8×10－9
Li2CO3 2.5×10－2
回答下列問題：
(1)“沉淀1”為 。
(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是
。
(3)為提高Li2CO3的析出量和純度，“操作A”依次為 、 、洗滌。
(4)有同學建議用“侯氏制堿法”的原理制備Li2CO3。查閱資料后，發現文獻對常溫下的Li2CO3有不同的描述：①是白色固體；②尚未從溶液中分離出來。為探究LiHCO3的性質，將飽和LiCl溶液與飽和NaHCO3溶液等體積混合，起初無明顯變化，隨后溶液變渾濁并伴有氣泡冒出，最終生成白色沉淀。上述現象說明，在該實驗條件下LiHCO3 (填“穩定”或“不穩定”)，有關反應的離子方程式為 。
(5)他們結合(4)的探究結果，擬將原流程中向“濾液2”加入Na2CO3改為通入CO2。這一改動能否達到相同的效果，作出你的判斷并給出理由
。
解析：　濃縮鹵水(含有Na＋、Li＋、Cl－和少量Mg2＋、Ca2＋)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有Na＋、Li＋、Cl－和Ca2＋的濾液1，沉淀1為Mg(OH)2，向濾液1中加入Li2CO3后，得到濾液2，含有的離子為Na＋、Li＋、Cl－和OH－，沉淀2為CaCO3，向濾液2中加入Na2CO3，得到Li2CO3沉淀，再通過蒸發濃縮，趁熱過濾，洗滌、干燥后得到產品Li2CO3。
(1)濃縮鹵水中含有Mg2＋，當加入石灰乳后，轉化為Mg(OH)2沉淀，所以沉淀1為Mg(OH)2。
(2)濾液1中含有Na＋、Li＋、Cl－和Ca2＋，結合已知條件：LiOH的溶解度和化合物的溶度積常數，可推測，加入Li2CO3的目的是將Ca2＋轉化成CaCO3沉淀除去，同時不引入新雜質。
(3)由Li2CO3的溶解度曲線可知，溫度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在溫度高時，溶解度小，有利于析出，所以為提高Li2CO3的析出量和純度，需要在較高溫度下析出并過濾得到沉淀，即依次蒸發濃縮，趁熱過濾，洗滌。
(4)飽和LiCl和飽和NaHCO3等體積混合后，產生了LiHCO3和NaCl，隨后LiHCO3分解產生了CO2和Li2CO3。
(5)“濾液2”中含有LiOH，加入Na2CO3，目的是將LiOH轉化為Li2CO3。若改為通入過量的CO2，則LiOH轉化為LiHCO3，結合(4)的探究結果，LiHCO3也會很快分解產生Li2CO3，所以這一改動能達到相同的效果。
答案：　(1)Mg(OH)2
(2)將Ca2＋轉化成CaCO3沉淀除去，同時不引入新雜質
(3)蒸發濃縮　趁熱過濾
(4)不穩定　Li＋＋HCO===LiHCO3，2LiHCO3===Li2CO3↓＋CO2↑＋H2O
(5)能達到相同效果，因為改為通入過量的CO2，則LiOH轉化為LiHCO3，結合(4)的探究結果，LiHCO3也會很快分解產生Li2CO3，所以這一改動能達到相同的效果
2．(2021·河北選擇考，15節選)綠色化學在推動社會可持續發展中發揮著重要作用。某科研團隊設計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產生廢棄物，實現了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na＋內循環。工藝流程如圖：
回答下列問題：
(1)高溫連續氧化工序中被氧化的元素是 (填元素符號)。
(2)工序①的名稱為 。
(3)濾渣Ⅰ的主要成分是 (填化學式)。
(4)工序③中發生反應的離子方程式為 。
(5)物質V可代替高溫連續氧化工序中的NaOH，此時發生的主要反應的化學方程式為
，
可代替NaOH的化學試劑還有 (填化學式)。
(6)熱解工序產生的混合氣體最適宜返回工序 (填“①”或“②”或“③”或“④”)參與內循環。
解析：　由題給流程可知，鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣在高溫下連續氧化發生反應，在熔融氫氧化鈉作用下，Fe(CrO2)2被氧氣高溫氧化生成鉻酸鈉和氧化鐵，氧化鋁與熔融氫氧化鈉反應轉化為偏鋁酸鈉，氧化鎂不反應；將氧化后的固體加水溶解，過濾得到含有氧化鎂、氧化鐵的濾渣Ⅰ和含有過量氫氧化鈉、鉻酸鈉、偏鋁酸鈉的濾液；將濾液在介穩態條件下分離得到鉻酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液和偏鋁酸鈉溶液；向鉻酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳得到重鉻酸鈉和碳酸氫鈉沉淀；向偏鋁酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳氣體得到氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉；向濾渣Ⅰ中通入二氧化碳和水蒸氣，氧化鎂與二氧化碳和水蒸氣反應轉化為碳酸氫鎂溶液；碳酸氫鎂溶液受熱分解得到碳酸鎂固體和二氧化碳、水蒸氣，二氧化碳、水蒸氣可以在工序②循環使用；碳酸鎂高溫煅燒得到氧化鎂。
(1)由分析可知，高溫連續氧化工序中被氧化的元素是鐵元素和鉻元素；
(2)由分析可知，工序①為將氧化后的固體加水溶解浸出可溶性物質；
(3)由分析可知，濾渣Ⅰ的主要成分是氧化鐵和氧化鎂；
(4)工序③中發生的反應為鉻酸鈉溶液與過量的二氧化碳反應生成重鉻酸鈉和碳酸氫鈉沉淀，反應的離子方程式為2Na＋＋2CrO＋2CO2＋H2O===Cr2O＋2NaHCO3↓；
(5)碳酸氫鈉代替高溫連續氧化工序中的氫氧化鈉發生的主要反應為高溫下，Fe(CrO2)2與氧氣和碳酸氫鈉反應生成鉻酸鈉、氧化鐵、二氧化碳和水，反應的化學方程式為4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO38Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；若將碳酸氫鈉換為碳酸鈉也能發生類似的反應；
(6)熱解工序產生的混合氣體為二氧化碳和水蒸氣，將混合氣體通入濾渣Ⅰ中可以將氧化鎂轉化為碳酸氫鎂溶液，則混合氣體最適宜返回工序為工序②。
答案：　(1)Fe、Cr　(2)溶解浸出　(3)MgO、Fe2O3　(4)2Na＋＋2CrO＋2CO2＋H2O===Cr2O＋2NaHCO3↓　(5)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO38Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O　Na2CO3　(6)②
課時精練(四十七)　化學工藝流程題的解題策略
(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)
1．過氧化鈣常用作殺菌劑及封閉膠泥的快干劑，難溶于水，溶于酸生成過氧化氫。以大理石(含有少量氧化亞鐵和氧化鐵雜質)為原料制備過氧化鈣的工藝流程如圖所示。
回答下列問題：
(1)操作Ⅰ的目的是調節溶液的pH，使鐵元素完全沉淀，則試劑A最好選用 (填字母)。
a．鹽酸　　　　　　　　 b．硝酸
c．鹽酸和過氧化氫 d．硫酸
(2)測得濾液M中Ca2＋的物質的量濃度為0.56 mol·L－1，若加入等體積的(NH4)2CO3溶液時CaCO3開始沉淀，則(NH4)2CO3的物質的量濃度為 (已知Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9)。
(3)反應Ⅰ是放熱反應，不同濃度的H2O2溶液對反應生成CaO2產率的影響如表：
H2O2的濃度/% 5 10 15 20 25 30
CaO2的產率/% 62.40 63.10 63.20 64.54 62.42 60.40
分析題給信息，解釋H2O2的濃度大于20%后CaO2產率反而減小的原因：
。
(4)制備所得的過氧化鈣中常含有CaO雜質，實驗室可按以下步驟測定CaO2的質量分數：
步驟1：準確稱取0.3 900 g過氧化鈣樣品，置于250 mL的錐形瓶中；
步驟2：加入10 mL蒸餾水和20 mL磷酸，振蕩使樣品完全溶解；
步驟3：用0.1 000 mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定至終點，記錄數據；
步驟4：平行測定3次(數據記錄見表)，計算試樣中CaO2的質量分數。
實驗 1 2 3
V(酸性KMnO4溶液)/mL 19.50 19.48 19.52
已知：上述實驗過程中反應關系為CaO2～H2O2，5H2O2～2KMnO4。
①步驟3判斷滴定達到終點的現象是 ．
②由表中數據可知，該樣品中CaO2的質量分數為 %。若實驗時剛洗凈的滴定管未用酸性KMnO4溶液潤洗，則測定的CaO2的質量分數會 (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
解析：　大理石主要成分為CaCO3，含有雜質FeO、Fe2O3，制備CaO2需除去鐵元素雜質，故第一步應該是加鹽酸溶解，同時加入氧化劑如H2O2，將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于除雜，加入氨水使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀而被除去，濾液M中主要含有CaCl2、NH4Cl，加入(NH4)2CO3可將CaCl2轉化為CaCO3沉淀，濾液Y中主要含有NH4Cl，CaCO3再用鹽酸溶解，再與氨水、H2O2等物質反應得到產品。
(1)試劑A是為了溶解CaCO3，應該使用酸，由于含有少量氧化亞鐵和氧化鐵雜質，加入氨水后形成的是Fe(OH)3沉淀。因此還應該加入具有氧化性的物質，將氧化亞鐵反應產生的Fe2＋氧化生成Fe3＋，結合環保知識，可知應該選擇的物質是鹽酸和過氧化氫，選項c; (2)加入等體積(NH4)2CO3溶液時，c(Ca2＋)被稀釋一半，即此時c(Ca2＋)＝＝0.28 mol/L，由Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝2.8×10－9，代入數據解得c(CO)＝1×10－8mol/L，由于被稀釋，故原(NH4)2CO3濃度＝2c(CO)＝2×10－8mol/L；
(3)H2O2濃度增大后，反應速率加快，由于反應放熱，H2O2受熱又易分解，故導致CaO2產率減??；
(4)①KMnO4與H2O2反應，使KMnO4溶液的紫紅色褪去，當H2O2反應完全時，紫紅色不再褪去，因此步驟3中當看到加入最后半滴酸性KMnO4溶液，錐形瓶中溶液由無色變為淺紅色且半分鐘內不褪色，證明達到滴定終點；
②反應的關系式是5CaO2～5H2O2～2KMnO4，反應消耗的KMnO4平均體積是V＝(19.50＋19.48＋19.52)÷3＝19.50 mL，n(KMnO4)＝0.1 000 mol·L－1×19.50 mL×10－3L/mL＝1.95×10－3mol；所以n(CaO2)＝＝＝4.875×10－3mol，該樣品中CaO2質量分數＝[(4.875×10－3mol×72 g/mol)÷0.3 900 g]×100%＝90%；若實驗時剛洗凈的滴定管未用KMnO4標準溶液潤洗，標準液被稀釋，則消耗的KMnO4標準溶液體積偏大，因此會使CaO2的質量分數測定結果偏高。
答案：　(1)c　(2)2×10－8mol·L－1
(3)H2O2濃度大，反應速率快，反應放熱使體系迅速升溫，促使H2O2分解
(4)①當滴入最后半滴酸性KMnO4溶液，錐形瓶中溶液由無色變為淺紅色(或粉紅色、紅色)，且半分鐘內不褪色，即達到滴定終點?、?0　偏高
2．鈀催化劑(主要成分為Pd、α Al2O3，還含少量鐵、銅等元素)在使用過程中，Pd易被氧化為難溶于酸的PdO而失活。一種從廢鈀催化劑中回收海綿鈀的工藝流程如圖。
(1)“還原i”加入甲酸的目的是還原 (填化學式)。
(2)“酸浸”過程：
①從綠色化學要求出發，酸浸液應選擇 (填字母)。
A．王水(濃硝酸和濃鹽酸按體積比1∶3混合)
B．鹽酸和Cl2
C．鹽酸和H2O2
②溫度、固液比對浸取率的影響如圖，則“酸浸”的最佳條件為 。
(3)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：[PdCl4]2－＋2RCl R2PdCl4＋2Cl－，(RCl為陰離子交換樹脂)。
①“離子交換”流出液中陽離子有H＋、 (填離子符號)。
②淋洗液需保持pH小于2的原因是 。
(4)“沉鈀”過程鈀元素主要發生如下轉化：H2PdCl4(稀溶液)→[Pd(NH3)4]Cl2(稀溶液)→[Pd(NH3)2]Cl2(沉淀)?！俺菱Z”的目的是 。
(5)“還原ii”中產生無毒無害氣體。由[Pd(NH3)2]Cl2生成海綿鈀的化學方程式為
。
(6)該工藝流程中可循環利用的物質有 。
解析：　廢鈀催化劑加入甲酸，在使用過程中， 將Pd氧化生成的 PdO還原為Pd。加入鹽酸和H2O2酸浸，Pd轉化為H2PdCl4，鐵和銅被氧化為離子，α Al2O3不溶，過濾出來，浸出液中含有H2PdCl4、Fe3＋和Cu2＋，浸出液進行離子交換，離子交換樹脂中的Cl－被[PdCl4]2－交換，Pd被留在離子交換樹脂中，其他離子H＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－等離子在流出液中。然后再洗脫，[PdCl4]2－重新進入溶液中，加鹽酸，H2PdCl4 (稀溶液) →[Pd(NH3)4]Cl2 (稀溶液) →[Pd(NH3)2]Cl2 (沉淀)，得到的[Pd(NH3)2]Cl2用N2H4·H2O還原得到海綿鈀。
(1)鈀催化劑在使用過程中， Pd 易被氧化為難溶于酸的 PdO 而失活，“還原i”加入甲酸的目的是還原 PdO。
(2)王水有很強的氧化性和揮發性，且王水不穩定，容易分解得到氯氣，氯氣有毒，所以從綠色化學要求出發，酸浸液應選擇鹽酸和H2O2，故選C。從題圖中可以看出，當溫度在75 ℃～80 ℃時，浸取率最大，能達到98%～99%，固液比為4∶1時，浸取率也最大，能達到98%，故“酸浸”的最佳條件為溫度控制在75 ℃～80 ℃，固液比為4∶1。
(3)由以上分析可知，“離子交換”流出液中陽離子有H＋ 、Fe3＋、Cu2＋。淋洗過程中有[Pd(NH3)4]Cl2(aq)[Pd(NH3)2]Cl2(s)＋2NH3(aq)，加入鹽酸，H＋和NH3反應，使平衡正向移動，從而使Pd沉淀，所以需控制pH小于2。
(4)“沉鈀”的目的是將Pd和其他雜質如NH4Cl等分離。
(5)“還原ii”中產生無毒無害氣體。由[Pd(NH3)2]Cl2生成海綿鈀的化學方程式為：2[Pd(NH3)2]Cl2＋N2H4·H2O===2Pd＋N2↑＋4NH4Cl＋H2O。
(6)在“離子交換”步驟有HCl生成，可以回到“酸浸”步驟重復使用；洗脫過程中產生的RCl也可以循環使用。
答案：　(1)PdO　(2)① C?、跍囟瓤刂圃?5 ℃～80 ℃，固液比為4∶1　(3)①Fe3＋、Cu2＋　
②淋洗過程中有[Pd(NH3)4]Cl2(aq)[Pd(NH3)2]Cl2(s)＋2NH3(aq)，加入鹽酸，H＋和NH3反應，使平衡正向移動，從而使Pd沉淀，所以需控制pH小于2
(4)將Pd和其他雜質如NH4Cl等分離
(5)2[Pd(NH3)2]Cl2＋N2H4·H2O===2Pd＋N2↑＋4NH4Cl＋H2O
(6)HCl、RCl
3．銅轉爐煙灰含金屬元素(主要為Cu、Zn、Pb、Fe)的硫酸鹽和氧化物以及SiO2。其有價金屬回收工藝流程如下。已知：25 ℃時，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。
回答下列問題：
(1)“浸出液①”中所含有的金屬陽離子有 和Fe2＋、Fe3＋。“浸出”中，當硫酸濃度大于1.8 mol·L－1時，金屬離子浸出率反而下降，原因是
。
(2)“除雜”中，加入ZnO調pH至5.2后，用KMnO4溶液氧化后，所得濾渣主要成分為Fe(OH)3、MnO2，該氧化過程的離子方程式為
。
(3)ZnSO4的溶解度隨溫度變化曲線如圖所示。
“濃縮結晶”的具體操作步驟為：
①在100 ℃時蒸發至溶液出現晶膜，停止加熱；
②降溫至 ℃蒸發至溶液出現晶膜，停止加熱；
③冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥。其中，步驟①的目的為 。
(4)“轉化”后，濾餅的主要成分是SiO2和 。該工藝中，可循環利用的物質有 。
(5)測定煙灰中的Pb2＋：取20 mL硝酸浸出液于錐形瓶中，調pH為5，加入指示劑后用a mol·L－1的EDTA標準溶液(Na2H2Y)滴定至終點(離子方程式為Pb2＋＋H2Y2－===PbY2－＋2H＋)，消耗EDTA標準溶液b mL，則Pb2＋的濃度為 g·L－1。
解析：　銅轉爐煙灰用硫酸“浸出”，得到難溶于硫酸的浸出渣SiO2、PbSO4；浸出液①中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵；浸出渣加入碳酸鈉溶液中，PbSO4沉淀轉化為PbCO3，濾餅用硝酸溶解，PbCO3生成Pb(NO3)2，濾液中加入硫酸生成PbSO4沉淀；“浸出液①”中加入過量鐵粉置換出銅、鐵把硫酸鐵還原為硫酸亞鐵，所得濾液①中含有硫酸鋅、硫酸亞鐵；“除雜”中，加入ZnO調pH至5.2后，用KMnO4溶液氧化把Fe2＋氧化為Fe(OH)3，過濾，所得濾渣主要成分為Fe(OH)3、MnO2，濾液②蒸發濃縮得到ZnSO4·7H2O。
(1)“浸出液①”中含有硫酸鋅、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵；“浸出液①”中所含有的金屬陽離子有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋；當硫酸濃度大于1.8 mol·L－1時，難溶物PbSO4覆蓋在表面，阻礙銅、鋅元素的浸出，金屬離子浸出率反而下降。
(2)“除雜”中，加入ZnO調pH至5.2后，用KMnO4溶液氧化Fe2＋，氧化產物是Fe(OH)3、還原產物是MnO2，根據得失電子守恒，配平氧化過程的離子方程式為3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋。
(3)①在100 ℃時蒸發至溶液出現晶膜，停止加熱；
②60 ℃硫酸鋅的溶解度最大，降溫至60 ℃蒸發至溶液出現晶膜，得到硫酸鋅飽和濃溶液；
③冷卻至室溫，過濾、洗滌、干燥。其中，步驟①在100 ℃時蒸發的目的加快蒸發速率。
(4)“轉化”后，PbSO4沉淀轉化為PbCO3，濾餅的主要成分是SiO2和PbCO3。該工藝中，“酸浸”是PbCO3和硝酸反應生成硝酸鉛，“沉鉛”是硝酸鉛和硫酸反應生成硫酸鉛和硝酸，所以可循環利用的物質有HNO3。
(5)設20 mL硝酸浸出液中的Pb2＋的物質的量是x mol
Pb2＋＋H2Y2－===PbY2－＋2H＋
　　　1　　　1
x mol　ab×10－3mol
x＝ab×10－3mol；則Pb2＋的濃度為＝10.35ab g·L－1。
答案：　(1)Cu2＋、Zn2＋　難溶物PbSO4覆蓋在表面，阻礙銅、鋅元素的浸出
(2)3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
(3)②60?、奂涌煺舭l速率
(4)PbCO3　HNO3
(5)10.35ab
4．三氯化六氨合鈷(Ⅲ)([Co(NH3)6]Cl3)是合成其他含鈷配合物的重要原料，其工業制備過程如下：
步驟Ⅰ：工業利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、CaO、MgO、SiO2等)制取氯化鈷晶體：
步驟Ⅱ：在活性炭的催化作用下，通過氧化CoCl2·6H2O制得到[Co(NH3)6]Cl3流程如下：
CoCl2·6H2O[Co(NH3)6]Cl3
已知：①氧化性：Co3＋＞ClO
②沉淀Ⅰ、沉淀Ⅱ中都只含有兩種沉淀
③以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表：
沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2
開始沉淀 2.7 4.0 7.6
完全沉淀 3.7 5.2 9.6
沉淀物 Mn(OH)2 Mg(OH)2 Co(OH)2
開始沉淀 7.7 9.6 7.5
完全沉淀 9.8 11.1 9.2
(1)加入Na2SO3的主要作用： 。
(2)向“浸出液”中加入適量的NaClO3，反應的離子方程式是 ，
加入Na2CO3調節溶液pH范圍為： ；
萃取劑層含錳元素，則加入NaF的作用是： 。
(3)制備[Co(NH3)6]Cl3時需要將CoCl2·6H2O晶體研細，研磨時用到的主要儀器是 。
(4)在步驟Ⅱ中“氧化”過程，需水浴控溫在50～60 ℃，溫度不能過高，原因是：
。
“系列操作”是指在高濃度的鹽酸中使[Co(NH3)6]Cl3結晶析出，過濾，醇洗，干燥。使用乙醇洗滌產品的具體操作是：
。
(5)結束后廢水中的Co2＋，人們常用FeS沉淀劑來處理，原理是 (用離子方程式表示)。
解析：　水鈷礦中加入鹽酸和Na2SO3，Co3＋具有強氧化性，能將Na2SO3氧化，浸出液中Co元素以Co2＋形式存在，Fe3＋具有強氧化性，能將Na2SO3氧化成Na2SO4，浸出液中鐵元素以Fe2＋形式存在， Al2O3、MnO、CaO、MgO與鹽酸反應生成Al3＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋，SiO2為酸性氧化物，不與鹽酸反應，也不與Na2SO3反應，因為NaClO3具有強氧化性，且Co3＋的氧化性強于ClO，浸取液中加入NaClO3，利用ClO氧化性，將Fe2＋氧化成Fe3＋，加入碳酸鈉，調節pH，沉淀Ⅰ只含有兩種沉淀，根據信息③可知，加入碳酸鈉，使Fe3＋、Al3＋全部以氫氧化物形式沉淀，根據問題(2)中萃取劑層含錳元素，因此加入NaF溶液的目的是除去Ca2＋和Mg2＋，水層經過蒸發濃縮、冷卻結晶得到目標產物。
(1)根據上述分析以及流程可知，加入Na2SO3溶液，利用Na2SO3的還原性，將Co(Ⅲ)還原成Co(Ⅱ)；
(2)根據上述分析，加入NaClO3的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋，本身被還原成Cl－，根據化合價升降法進行配平，其離子方程式為ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O；加入碳酸鈉溶液，調節pH，使Fe3＋、Al3＋以Fe(OH)3和Al(OH)3形式沉淀，但Co2＋不能沉淀，因此需要調節pH的范圍是5.2≤pH<7.5；加入NaF，利用CaF2、MgF2難溶于水，其作用是除去Ca2＋、Mg2＋；
(3)研磨固體需要的主要儀器是研缽和研杵；
(4)“氧化”過程用H2O2作氧化劑，H2O2受熱易分解，如果溫度過高，導致H2O2大量分解，降低產率；洗滌產品的操作是向漏斗中注入乙醇使其浸沒沉淀，待乙醇自然流下，重復操作2～3次；
(5)含Co2＋的廢水中加入FeS，利用CoS比FeS更難溶的性質，即反應原理是Co2＋＋FeS===CoS＋Fe2＋。
答案：　(1)作還原劑，將Co(Ⅲ)還原成Co(Ⅱ)
(2)6H＋＋ClO＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O　5.2≤pH<7.5　沉淀(或除去)Ca2＋和Mg2＋
(3)研缽、研杵
(4)溫度過高，H2O2大量分解，降低產率　 向漏斗中注入乙醇使其浸沒沉淀，待乙醇自然流下，重復操作2～3次
(5)Co2＋＋FeS===CoS＋Fe2＋
5．亞鐵氰化鉀晶體，化學式為K4[Fe(CN)6]·3H2O(M＝422 g·mol－1)，俗名黃血鹽，可溶于水，不溶于乙醇，在電鍍、食品添加劑等方面有廣泛用途。用含NaCN的廢液合成黃血鹽的主要工藝流程如下：
(1)實驗室用綠礬晶體配制硫酸亞鐵溶液時，為了防止其變質需要添加的試劑為 。
(2)反應器中發生的主要反應的化學方程式為 。
(3)在“除雜”步驟中，向體系中加入適量的試劑X為 (填字母)。
a．NaCl　　　b．Na2CO3　　　c．NaOH
(4)轉化器中發生反應的離子方程式為 。
(5)實驗室進行步驟a的操作為 。
(6)對所得樣品進行純度測定：
步驟1：準確稱取8.884 g黃血鹽樣品加入水中充分溶解，將所得溶液轉移至容量瓶并配制成100.00 mL溶液。
步驟2：量取25.00 mL上述溶液，用2.000 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定，達到滴定終點時，共消耗KMnO4溶液30.50 mL。該實驗中所發生的反應如下：
10K4[Fe(CN)6]·3H2O＋122KMnO4＋299H2SO4===162KHSO4＋5Fe2(SO4)3＋122MnSO4＋60HNO3＋60CO2↑＋218H2O
①通過計算確定該樣品的純度是 (保留3位有效數字)。
②下列操作會使測定結果偏高的是 (填字母)。
A．步驟1過程中黃血鹽所含亞鐵在空氣中部分氧化
B．滴定前仰視滴定管讀數，滴定后讀數正確
C．滴定結束后，滴定管內壁附著液滴
D．滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后尖嘴部分無氣泡
解析：　(1)硫酸亞鐵溶液中亞鐵離子容易被空氣中氧氣氧化，且亞鐵離子容易水解使溶液顯酸性，故實驗室用綠礬晶體配制硫酸亞鐵溶液時，為了防止其變質需要添加的試劑為鐵粉、稀硫酸，稀硫酸可以抑制亞鐵離子水解，鐵粉能把三價鐵離子轉化為二價鐵離子；
(2)由流程可知，反應器中NaCN、FeSO4、CaCl2反應，根據質量守恒和最終產物K4[Fe(CN)6]·3H2O推斷反應生成Na4[Fe(CN)6]、CaSO4和NaCl，發生的主要反應為6NaCN＋FeSO4＋CaCl2===Na4[Fe(CN)6]＋CaSO4↓＋2NaCl；
(3)反應器中得到濾液中含有Na4[Fe(CN)6]，第一次過濾后濾液中含有過量的鈣離子，可以加入適量的碳酸鈉和鈣離子反應生成碳酸鈣沉淀，且不引入新的雜質離子，故在“除雜”步驟中，向體系中加入適量的試劑X為碳酸鈉，故選b；
(4)由流程可知，轉化器中加入氯化鉀后最終生成亞鐵氰化鉀晶體，故發生反應為Na4[Fe(CN)6]和氯化鉀反應轉化為K4[Fe(CN)6]，離子方程式為4K＋＋[Fe(CN)6]4－＋3H2O===K4[Fe(CN)6]·3H2O↓；
(5)亞鐵氰化鉀晶體可溶于水，不溶于乙醇，第2次過濾得到亞鐵氰化鉀晶體，為了除去晶體表面的雜質殘液，可以用乙醇洗滌，故實驗室進行步驟a的操作為用玻璃棒引流向漏斗中加乙醇至沒過沉淀，待乙醇自然流下，重復操作2～3次；
(6)①根據方程式體現的關系可知，10K4[Fe(CN)6]·3H2O～122KMnO4～299H2SO4，則樣品中K4[Fe(CN)6]的物質的量為30.50×10－3L×2.000 mol·L－1××＝0.020 mol，則該樣品的純度是×100%≈95.0%；
②A.步驟1過程中黃血鹽所含亞鐵在空氣中部分氧化，導致標準液用量減少，結果偏低，A錯誤；B.滴定前仰視滴定管讀數，滴定后讀數正確，導致讀數偏小，結果偏低，B錯誤；C.滴定結束后，滴定管內壁附著液滴，導致讀數偏大，結果偏高，C正確；D.滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后尖嘴部分無氣泡，導致標準液用量偏大，結果偏高，D正確。
答案：　(1)鐵粉、稀硫酸
(2)6NaCN＋FeSO4＋CaCl2===Na4[Fe(CN)6]＋CaSO4↓＋2NaCl
(3)b
(4)4K＋＋[Fe(CN)6]4－＋3H2O===K4[Fe(CN)6]·3H2O↓
(5)用玻璃棒引流向漏斗中加乙醇至沒過沉淀，待乙醇自然流下，重復操作2～3次
(6)① 95.0%　② CD
學生用書?第227頁

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