江苏省2020高考化学二轮复习题型二化工工艺流程题训练含解析
题型二 化工工艺流程题
1．磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F 和有机碳等。
溶解度：Ca5(PO4)3(OH)
”或“<”)。
②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，____________________________。
(3)酸浸时，磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因：________________________________________________________________________。
(5)脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO残留，原因是______________________；
加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是
________________________________________________________________________。
(6)取a g所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞做指示剂，用b mol·L－1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。(已知：H3PO4摩尔质量为98 g·mol－1)
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解析：(1)流程中能加快反应速率的措施有将磷精矿研磨，酸浸时进行加热。(2)①该反应符合复分解反应中“强酸制弱酸”的规律。②比较硫酸与磷酸的酸性强弱，可以比较S与P的非金属性强弱。结合元素周期律可以比较S、P的原子半径、核电荷数。(3)根据元素守恒可写出反应的化学方程式。(4)有机碳的脱除率受两个因素的共同影响：一方面，温度越高，反应速率越快，在相同投料比、相同反应时间内，有机碳的脱除率越高；另一方面，温度升高可使较多的H2O2分解，氧化剂的量减少，使得有机碳的脱除率降低。80 ℃后，H2O2分解对有机碳脱除率的影响超过了温度升高的影响，导致脱除率逐渐降低。(5)脱硫是用CaCO3除去剩余的硫酸，由于生成的硫酸钙是微溶物，所以即使CaCO3过量，充分反应后仍有SO残留。加入BaCO3可使CaSO4转化为更难溶的BaSO4，进一步提高硫的脱除率。
(6)H3PO4 ＋ 2NaOH===Na2HPO4＋2H2O
98 g 2 mol
m(H3PO4) 10－3bc mol
m(H3PO4)＝4.9×10－2bc g，则精制磷酸中H3PO4的质量分数为×100%＝%＝。
答案：(1)研磨、加热
(2)①< ②核电荷数PS，得电子能力P0，高于85 ℃，随着温度升高，反应①中c(Ca2＋)、c(OH－)减小，温度对平衡移动的影响反应①大于反应②，使反应②中平衡逆向移动，沉砷率下降。
(4)“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，化学方程式为H3AsO4＋H2O＋SO2===H3AsO3＋H2SO4；还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，所以“操作A”为加热、过滤；由化学方程式可知，滤液Ⅱ的主要溶质是H2SO4。
(5)“氧化”过程中将Na3AsO3氧化为Na3AsO4，关系式为2H3AsO3～2Na3AsO3～O2；“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，关系式为H3AsO4～SO2；已知消耗相同条件下O2
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和SO2的体积分别为x L、y L，体积比等于物质的量之比，即n(O2)∶n(SO2)＝x∶y，由关系式可知，n(H3AsO3)＝2n(O2)＝2x，则废水中原有的n(H3AsO4)＝y－2x，则废水中n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)＝2x∶(y－2x)。
答案：(1)搅拌(或多次浸取或其他合理答案) H3AsO3＋3OH－===AsO＋3H2O (2)增大O2的溶解度，加快反应速率 (3)85 ℃ 随着温度升高，反应①中c(Ca2＋)、c(OH－)减小，温度对平衡移动的影响反应①大于反应②，使反应②中平衡逆向移动，沉砷率下降 (4)H3AsO4＋H2O＋SO2===H3AsO3＋H2SO4 加热 H2SO4 (5)2x∶(y－2x)
4．(2019·淮安高三模拟)硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产，常温下能与水反应，易溶于异丙胺(沸点为33 ℃)。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O，含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4，其工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)NaBH4的电子式为________。
(2)碱溶时Mg2B2O5发生反应的化学方程式是__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)滤渣的成分是________。
(4)高温合成中，加料之前需将反应器加热至100 ℃以上并通入氩气，该操作的目的是________________________________________________________________________；
原料中的金属钠通常保存在________中，实验室取用少量金属钠用到的实验用品有________、玻璃片和小刀。
(5)操作2的名称为________。流程中可循环利用的物质是________。
(6)在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4，装置如图所示，电解总反应的离子方程式为_________________________________________________________。
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(7)NaBH4常用作还原剂，H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时，1 g NaBH4的还原能力相当于________g H2的还原能力(B元素化合价不变，氧化产物中氢元素化合价相同，计算结果保留两位小数)。
解析：(1)NaBH4的电子式为Na＋[]－。(2)由流程图可知，碱溶时Mg2B2O5与NaOH反应转化为NaBO2，发生反应的化学方程式是Mg2B2O5＋2NaOH＋H2O===2NaBO2＋2Mg(OH)2。(3)硼镁矿中Fe3O4不溶于浓NaOH溶液，以滤渣的形式析出，另外，碱溶时生成的Mg(OH)2也以滤渣的形式析出，所以滤渣的成分为Mg(OH)2和Fe3O4。(4)Na的性质活泼，能与水和空气中的氧气反应，结合题干中硼氢化钠在常温下能与水反应，所以加料之前须先排除水蒸气和空气(或氧气)的干扰。(5)NaBH4易溶于异丙胺且异丙胺的沸点较低，结合流程图可知，操作2是蒸馏NaBH4的异丙胺溶液，回收异丙胺，异丙胺可循环利用。(6)由“在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4”可知，电解总反应的离子方程式为BO＋2H2OBH＋2O2↑。(7)NaBH4和氢气做还原剂时氧化产物中氢元素都为＋1价，则1 g NaBH4的还原能力相当于0.21 g H2的还原能力。
答案：(1)Na＋[]－
(2)Mg2B2O5＋2NaOH＋H2O===2NaBO2＋2Mg(OH)2
(3)Fe3O4和Mg(OH)2
(4)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子、滤纸
(5)蒸馏 异丙胺
(6)BO＋2H2OBH＋2O2↑
(7)0.21
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