（新课标）广西2020高考化学二轮复习 题型十 工艺流程题专项练
题型十 工艺流程题
1.(2018北京理综,26)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是 。
(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有S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,以百里香酚酞作指示剂,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的摩尔质量为98 g·mol-1)
答案(1)研磨、加热
(2)< 核电荷数PS,得电子能力P1.0×10-5 mol·L-1,因此Mg2+没有完全沉淀。
4.三盐(3PbO·PbSO4·H2O)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,200 ℃以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。以200 t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。
已知:PbSO4和PbCO3的溶解度和溶度积Ksp如下表。
化合物
PbSO4
PbCO3
溶解度/g
1.03×10-4
1.81×10-7
Ksp
1.82×10-8
1.46×10-13
(1)步骤①转化的目的是 ,
滤液1中的溶质为Na2CO3和 (填化学式)。
(2)步骤③酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是 (任写一条)。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为 。
(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为 。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1,则此时c(S)= mol·L-1。
(4)步骤⑦洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤完全的方法是 。
(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为 ,若得到纯净干燥的三盐99.0 t,假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为 。
答案(1)将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率 Na2SO4
(2)适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案) 3Pb+8H++2N3Pb2++2NO↑+4H2O
(3)HNO3 1.00×10-3
(4)取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全(或其他合理答案)
(5)4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O 51.75%
8
解析(1)步骤①用纯碱溶液浸润铅泥,将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率,滤液1中的溶质为过量的Na2CO3和反应生成的Na2SO4。(2)步骤③酸溶时,可以通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径来提高酸溶速率;铅与硝酸反应的离子方程式为3Pb+8H++2N3Pb2++2NO↑+4H2O。(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为HNO3;根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-8=c(Pb2+)×c(S),c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1,则此时c(S)=1.00×10-3 mol·L-1。(4)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子,用盐酸酸化的氯化钡检验,其检验方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全。(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O,若得到纯净干燥的三盐99.0 t,则含有的铅元素质量为m(Pb)=99.0 t××100%=82.8 t,则铅泥中铅元素的质量分数为×100%=51.75%。
5.硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。利用硼精矿(主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如图1:
图1
图2
已知:偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水,不溶于醇,在碱性条件下稳定存在。回答下列问题:
(1)写出加快硼精矿溶解速率的措施
(写一种)。
(2)操作1为 ,滤渣主要成分为 。
(3)除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:①能将硅、铝以沉淀除去;② 。
8
(4)氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为 ;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1,其化学方程式为 。
(5)如图2在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式 。
(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应的离子方程式: 。
答案(1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等(答1点即可)
(2)过滤 Fe(OH)3
(3)提供碱性溶液抑制NaBO2水解
(4)-1价 2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO
(5)B+6H2O+8e-B+8OH-
(6)4Cu2++B+8OH-4Cu+B+6H2O
解析(1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。(2)根据以上分析,操作1为过滤,滤渣主要成分为Fe(OH)3。(3)已知NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:①能将硅、铝以沉淀除去;②提供碱性溶液抑制NaBO2水解。(4)根据化合价代数和为0,则氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为-1价;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4和MgO,则化学方程式为2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO。(5)在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室B得电子发生还原反应生成B,则电极反应式为B+6H2O+8e-B+8OH-。(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,则反应的离子方程式为4Cu2++B+8OH-4Cu+B+6H2O。
6.下图是工业上以天然气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:
(1)脱硫反应第一步是利用Fe(OH)3除去H2S,该反应的化学方程式是 。
(2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是 (填选项)。
A.Cl2 B.H2O2
C.KMnO4 D.O3
(3)流程中Fe(OH)3和K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有 。
8
(4)合成氨反应的原料气中V(N2)∶V(H2)=1∶3。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示:
平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系
则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是 (用“>”“<”或“=”表示);A点H2的平衡转化率为 。
答案(1)3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O
(2)3∶2 BD
(3)N2和H2
(4)KA>KB=KC 66.7%
解析(1)由流程可知,利用Fe(OH)3与H2S反应生成硫化铁和水从而除去H2S,反应的化学方程式为3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O。(2)由流程得知利用空气中的氧气氧化硫化铁生成硫单质,氧气得4e-,硫化铁失2×3e-,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2;氯气有毒,高锰酸钾会引入新杂质,故选BD。(3)因为合成氨是可逆反应,不能完全转化,因此N2和H2也需要循环利用。(4)因为平衡常数只随温度变化,由图像变化趋势可知随温度升高,氨气含量减小,说明平衡逆向移动,所以温度越高平衡常数越小,又A、B、C三点温度为B=C>A,所以A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KA>KB=KC;V(N2)∶V(H2)=1∶3,又A点氨气平衡含量为50%,所以设氮气转化的物质的量为x mol,则
N2+3H22NH3
开始/mol 1 3 0
转化/mol x 3x 2x
平衡/mol 1-x 3-3x 2x
则×100%=50%,解得x=,所以H2的转化率=×100%≈66.7%。
8
