大題題型集訓(xùn)(二)化學(xué)工藝流程(建議用時(shí)：35分鐘)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第170頁(yè))1．(2019·廣西名校聯(lián)考)碳酸錳(MnCO3)是制造電信器材的軟磁鐵氧體，也用作脫硫的催化劑，瓷釉、涂料和清漆的顏料。工業(yè)上利用軟錳礦(主要成分是MnO2，還含有Fe2O3、CaCO3、CuO等雜質(zhì))制取碳酸錳的流程如下圖所示：已知：還原焙燒的主反應(yīng)為2MnO2＋Ceq\o(=,\s\up8(焙燒))2MnO＋CO2↑?？赡苡玫降臄?shù)據(jù)如下：氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Mn(OH)2開始沉淀pH1.56.54.28.3沉淀完全pH3.79.77.49.8根據(jù)要求回答下列問(wèn)題：(1)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟A操作時(shí)，需要用到的主要儀器名稱為________。(2)步驟C中得到的濾渣主要成分是CaSO4和________，步驟D中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為________。(3)步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為________，其目的是__________________________________________________________________________。(4)步驟G發(fā)生的離子方程式為_____________________________________________________________________________________，若Mn2＋沉淀完全時(shí)測(cè)得溶液中COeq\o\al(2－,3)的濃度為2.2×10－6mol·L－1，則Ksp(MnCO3)＝________。(5)實(shí)驗(yàn)室可以用Na2S2O8溶液來(lái)檢驗(yàn)Mn2＋是否完全發(fā)生反應(yīng)，原理為Mn2＋＋S2Oeq\o\al(2－,8)＋H2O→H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋MnOeq\o\al(－,4)，確認(rèn)Mn2＋已經(jīng)完全反應(yīng)的現(xiàn)象是___________________________________________________________________________________________________________。[解析](2)步驟C中得到的濾渣是不溶于水的Cu和微溶的CaSO4，步驟D中加入MnO2氧化溶液中的Fe2＋，其中Mn從＋4價(jià)降為＋2價(jià)，F(xiàn)e從＋2價(jià)升高為＋3價(jià)，F(xiàn)e2＋是還原劑，根據(jù)電子守恒，還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2∶1。(3)由圖表可知為了使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，而不影響Mn2＋，步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為大于Fe(OH)3的沉淀的pH而小于Mn2＋形成沉淀需要的pH，即選擇條件為3.7≤pH<8.3(或3.7<pH<8.3)。(4)在含有Mn2＋的溶液中加入NH4HCO3生成MnCO3沉淀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mn2＋沉淀完全時(shí)其濃度為1×10－5mol·L－1，溶液中COeq\o\al(2－,3)的濃度為2.2×10－6mol·L－1，則Ksp(MnCO3)＝(1×10－5mol·L－1)×(2.2×10－6mol·L－1)＝2.2×10－11。(5)可利用Na2S2O8溶液與Mn2＋反應(yīng)生成MnOeq\o\al(－,4)(紫色)來(lái)檢驗(yàn)Mn2＋是否存在。[答案](1)坩堝(2)Cu2∶1(3)3.7≤pH<8.3(或3.7<pH<8.3)使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，不影響Mn2＋(4)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O2.2×10－11(5)取少量試樣于試管中，滴入Na2S2O8溶液，溶液不變?yōu)樽仙珓tMn2＋已完全反應(yīng)2．(2019·上饒六校聯(lián)考)鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)常用于制造阻燃劑和無(wú)公害型冷水系統(tǒng)的金屬抑制劑。下圖是利用鉬精礦(主要成分是MoS2，含少量PbS等)為原料生產(chǎn)鉬酸鈉晶體的工藝流程圖：根據(jù)以上工藝流程圖，回答下列問(wèn)題：(1)提高焙燒效率的方法有______________________________。(寫任意一種即可)(2)“焙燒”時(shí)MoS2轉(zhuǎn)化為MoO3，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________，氧化產(chǎn)物是________。(3)“堿浸”時(shí)生成CO2的電子式為________，“堿浸”時(shí)含鉬化合物發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為____________________________。(4)若“除重金屬離子”時(shí)加入的沉淀劑為Na2S，則廢渣成分的化學(xué)式為__________________。(5)測(cè)得“除重金屬離子”中部分離子的濃度：c(MoOeq\o\al(2－,4))＝0.20mol·L－1，c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.01mol·L－1?！敖Y(jié)晶”前應(yīng)先除去SOeq\o\al(2－,4)，方法是加入Ba(OH)2固體。假設(shè)加入Ba(OH)2固體后溶液體積不變，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，去除的SOeq\o\al(2－,4)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________%。[已知Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaMoO4)＝2.0×10－8](6)鉬精礦在酸性條件下，加入NaNO3溶液，也可以制備鉬酸鈉，同時(shí)有SOeq\o\al(2－,4)生成，該反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________________________。[解析](2)根據(jù)工藝流程，焙燒時(shí)，通入空氣，產(chǎn)生MoO3和SO2，即化學(xué)方程式為2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up8(高溫))2MoO3＋4SO2；氧化產(chǎn)物是還原劑被氧化后得到的產(chǎn)物，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式中Mo、S的化合價(jià)升高，即氧化產(chǎn)物是MoO3、SO2。(3)根據(jù)問(wèn)題(5)，堿浸時(shí)，Mo元素以MoOeq\o\al(2－,4)的形式存在，即“堿浸”時(shí)含鉬化合物發(fā)生的主要離子反應(yīng)是MoO3＋COeq\o\al(2－,3)=MoOeq\o\al(2－,4)＋CO2↑。(5)根據(jù)溶度積，SOeq\o\al(2－,4)先沉淀出來(lái)，BaMoO4開始出現(xiàn)沉淀，此時(shí)溶液中c(Ba2＋)＝eq\f(KspBaMoO4,cMoO\o\al(2－,4))＝eq\f(2.0×10－8,0.20)＝1.0×10－7mol·L－1，此時(shí)溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))＝Ksp(BaSO4)/c(Ba2＋)＝1×10－10/1.0×10－7mol·L－1＝1.0×10－3mol·L－1，令溶液的體積為VL，去除SOeq\o\al(2－,4)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(0.01mol·L－1－0.001mol·L－1×VL×96g·mol－1,0.01mol·L－1×VL×96g·mol－1)×100%＝90%。(6)MoS2與NOeq\o\al(－,3)反應(yīng)，S和Mo的化合價(jià)都升高，S原子被氧化成SOeq\o\al(2－,4)，鉬元素以MoOeq\o\al(2－,3)的形式存在，NOeq\o\al(－,3)中N的化合價(jià)降低，轉(zhuǎn)化成NO。[答案](1)粉碎固體顆粒(2)2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up8(高溫))2MoO3＋4SO2MoO3、SO2(3)MoO3＋COeq\o\al(2－,3)=MoOeq\o\al(2－,4)＋CO2↑(4)PbS(5)90(6)MoS2＋6NOeq\o\al(－,3)=MoOeq\o\al(2－,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)＋6NO↑3．鉻和鉻的化合物是重要的化工原料，含鉻廢液易造成環(huán)境污染。以某鉻礦石(主要成分是Cr2O3，含F(xiàn)eO、SiO2等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)Cr2O3的工業(yè)流程如圖所示：已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，lg2＝0.3(1)步驟Ⅱ中為了提高反應(yīng)速率應(yīng)該采取的措施有______________________。(任寫2種)(2)濾液1中的陰離子除COeq\o\al(2－,3)外，主要還有__________________________。(3)步驟Ⅳ發(fā)生的反應(yīng)中Cr2Oeq\o\al(2－,7)和蔗糖(C12H22O11)的物質(zhì)的量之比為________。(4)步驟Ⅴ中為了使Cr3＋完全沉淀[此時(shí)，c(Cr3＋)≤10－5mol·L－1]，常溫下，pH至少調(diào)至________。(5)氯化鉻酰(CrO2Cl2)是紅色液體，它可由固體紅礬(K2Cr2O7)與KCl和濃硫酸在小心加熱情況下制得，寫出制備CrO2Cl2的化學(xué)方程式___________________________________________________________________________________________________________。(6)鋼鐵分析中為消除鉻對(duì)測(cè)定錳含量的干擾，利用(5)中反應(yīng)生成的CrO2Cl2加熱揮發(fā)而除去。然后將氣體通入亞硫酸鈉溶液吸收。寫出吸收過(guò)程中的化學(xué)方程式_____________________________________________________。[解析]鉻礦石(主要成分是Cr2O3，含F(xiàn)eO、SiO2等雜質(zhì))中加入純堿和氧氣，高溫下，SiO2和純堿反應(yīng)生成硅酸鈉，F(xiàn)eO被氧化為氧化鐵，根據(jù)信息濾液2與蔗糖反應(yīng)生成含Cr3＋的溶液，結(jié)合信息Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，可知濾液1中含有Na2CrO4、Na2SiO3及過(guò)量的碳酸鈉，固體1為氧化鐵。加入硫酸可使硅酸根離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾液2中含有Na2Cr2O7、Na2SO4，再與蔗糖、尿素反應(yīng)后，濾液3中的主要的溶質(zhì)為(NH4)2SO4、Na2SO4。(2)濾液1中含有Na2CrO4、Na2SiO3及過(guò)量的碳酸鈉，則濾液1中的陰離子除COeq\o\al(2－,3)外，主要還有CrOeq\o\al(2－,4)、SiOeq\o\al(2－,3)。(3)Cr2Oeq\o\al(2－,7)和蔗糖(C12H22O11)的反應(yīng)中Cr的化合價(jià)由＋6降為＋3，C由0價(jià)升高到＋4價(jià)，根據(jù)得失電子守恒：6n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝48n(C12H22O11)，則n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))∶n(C12H22O11)＝8∶1。(4)為了使Cr3＋完全沉淀[此時(shí)，c(Cr3＋)≤10－5mol·L－1]，根據(jù)Ksp[Cr(OH)3]＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝6.4×10－31，c(OH－)＝4×10－9mol·L－1，則c(H＋)＝10－14/(4×10－9)mol·L－1＝0.25×10－5mol·L－1，pH＝5.6。(6)CrO2Cl2中Cr為＋6價(jià)，被還原為＋3價(jià)，Na2SO3中S為＋4價(jià)被氧化為＋6價(jià)。[答案](1)適當(dāng)升溫、粉碎鉻礦石、攪拌等(合理答案均可)(2)CrOeq\o\al(2－,4)、SiOeq\o\al(2－,3)(3)8∶1(4)5.6(5)K2Cr2O7＋4KCl＋3H2SO4=3K2SO4＋2CrO2Cl2＋3H2O(6)6CrO2Cl2＋9Na2SO3＋3H2O=2Cr2(SO4)3＋12NaCl＋2Cr(OH)3↓＋3Na2SO44．(2019·淄博二模)用工業(yè)制立德粉后的鉛鋅廢渣(主要成分為ZnO和PbSO4，雜質(zhì)為含Si、Fe3＋、Cu、Cd等元素的化合物)為原料，制活性氧化鋅和黃色顏料鉛鉻黃，工業(yè)流程如圖所示：已知常溫下Ksp(PbSO4)＝1.6×10－5，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－38。(1)“堿浸”過(guò)程中PbSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________________________________________________，氣體A的化學(xué)式為______________________。(2)“酸浸”過(guò)程中，在常溫下應(yīng)控制pH不低于______________。(3)“沉降Ⅰ”中發(fā)生沉降反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________________。(4)濾液D中溶質(zhì)的主要成分為________。(5)以1t含鋅元素10%的鉛鋅廢渣制得活性氧化鋅113.4kg，依據(jù)以上數(shù)據(jù)能否計(jì)算出鋅元素的回收率。若能，寫出計(jì)算結(jié)果，若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由：___________________________________________________________________________________________________________。(6)常溫下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝1.8×10－5；碳酸的電離常數(shù)：Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝5.6×10－11。該溫度下某濃度的(NH4)2CO3溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))/c(NH3·H2O)＝18。則溶液pH為________，c(HCOeq\o\al(－,3))/c(H2CO3)＝________。[解析](1)已知：常溫下Ksp(PbSO4)＝1.6×10－5，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14，所以“堿浸”過(guò)程中PbSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；“酸浸”后產(chǎn)生的氣體為二氧化碳，化學(xué)式為CO2。(2)“酸浸”過(guò)程中，若pH過(guò)低，酸性強(qiáng)，鐵與酸反應(yīng)生成的有關(guān)鐵的化合物進(jìn)入濾液中，再加堿時(shí)，會(huì)出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀，根據(jù)c(Fe3＋)＝1×10－5mol·L－1時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)×c3(OH－)＝1.0×10－38，c(OH－)＝10－11mol·L－1，c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝3，因此要想除去鐵離子，在常溫下應(yīng)控制pH不低于3。(4)由圖知濾液B中含有的離子為Zn2＋、NHeq\o\al(＋,4)、COeq\o\al(2－,3)，加硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH＝6.0～6.5出現(xiàn)Zn2(OH)2CO3，濾液為(NH4)2SO4。(5)除去銅、鎘的過(guò)程中添加了鋅粉，最終ZnO中的鋅元素不完全來(lái)自于鉛鋅廢渣，無(wú)法計(jì)算鉛鋅廢渣中鋅元素的回收率，所以結(jié)論為不能。(6)常溫下NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝1.8×10－5；則NHeq\o\al(＋,4)的水解平衡常數(shù)為1×10－14/1.8×10－5，溶液中存在：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋則c(NH3·H2O)×c(H＋)/c(NHeq\o\al(＋,4))＝1×10－14/1.8×10－5，已知：c(NHeq\o\al(＋,4))/c(NH3·H2O)＝18，所以c(H＋)＝10－8mol·L－1，則溶液pH為8；溶液中存在HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－，碳酸的電離常數(shù)：Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝5.6×10－11；可知Kh2＝c(H2CO3)×c(OH－)/c(HCOeq\o\al(－,3))＝1×10－14/4.4×10－7，又因?yàn)閏(OH－)＝10－6mol·L－1，所以c(HCOeq\o\al(－,3))/c(H2CO3)＝44。[答案](1)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)CO2(2)3(3)2Pb2＋＋2OH－＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)=2PbCrO4↓＋H2O(4)(NH4)2SO4(5)不能，因?yàn)槌ャ~、鎘的過(guò)程中添加了鋅粉，最終ZnO中的鋅元素不完全來(lái)自于鉛鋅廢渣，無(wú)法計(jì)算鉛鋅廢渣中鋅元素的回收率(6)8445．(2019·試題調(diào)研)釩是一種熔點(diǎn)很高的金屬，具有良好的可塑性和低溫抗腐蝕性，有延展性、硬度大，無(wú)磁性。廣泛應(yīng)用于鋼鐵、航空航天、能源、化工等領(lǐng)域。工業(yè)上常用釩爐渣(主要含F(xiàn)eO·V2O3，還有少量SiO2、P2O5等雜質(zhì))提取V2O5的流程如圖1所示：圖1(1)焙燒的目的是將FeO·V2O3轉(zhuǎn)化為可溶性NaVO3，其中鐵元素的化合價(jià)轉(zhuǎn)化為＋3，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________。(2)加MgSO4溶液的步驟中，濾渣的主要成分是______(用化學(xué)式表示)。(3)沉釩過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________________________，得到的固體物質(zhì)往往需要洗滌，寫出實(shí)驗(yàn)室洗滌NH4VO3沉淀的操作方法：___________________________________________________________________________________________________________。(4)已知常溫下NH4VO3的溶解度為0.468g，則NH4VO3的溶度積常數(shù)為________。(假設(shè)水溶解溶質(zhì)后體積不變)(5)元素釩在溶液中還可以以V2＋(紫色)、V3＋(綠色)、VO2＋(藍(lán)色)、VOeq\o\al(＋,2)(淡黃色)等形式存在。利用釩元素微粒間的反應(yīng)設(shè)計(jì)的可充電電池的工作原理如圖2所示，已知溶液中還含有1molH2SO4，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：圖2①充電時(shí)，左槽溶液的顏色由藍(lán)色逐漸變?yōu)榈S色，則左槽電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________。②放電過(guò)程中，右槽溶液顏色變化為________________，若此時(shí)外電路轉(zhuǎn)移了3.01×1022個(gè)電子，則左槽溶液中H＋的變化量Δn(H＋)＝________。[解析]向釩爐渣中加入碳酸鈉