化學工藝流程解讀1.[2020·泉州一模]碲是當代高科技材料不可缺少的重要組成元素。以鉍碲礦(主要含Te、Bi、Si、S等元素)為原料生產(chǎn)精碲的工藝流程如下:圖Z3-1已知:TeO2是兩性氧化物,微溶于水。回答下列問題:(1)浸出液中碲以TeO2+存在,步驟①加入Na2SO3進行還原,反應的離子方程式為。Na2SO3的實際用量比理論用量偏多,其主要原因是。(2)王水是由約3體積濃鹽酸和約1體積濃硝酸配制而成。在實驗室中配制王水所用的玻璃儀器除玻璃棒外還有。王水溶解粗碲時,加入的碲粉與生成的NO的物質的量之比為。(3)粗碲中仍含有硅元素,凈化時加入CaCl2溶液可以除去硅元素,硅元素將以(填化學式)形式被除去。(4)步驟③,將Na2TeO3轉化為TeO2,反應的離子方程式是。(5)電解時,精碲在極析出,電解產(chǎn)物中可循環(huán)使用是。2.[2020·臨沂三模]銅是人類最早使用的金屬,在生產(chǎn)生活中應用極其廣泛。工業(yè)上以黃銅礦(主要成分FeCuS2)為原料制取金屬銅,其主要工藝流程如圖Z3-2所示。圖Z3-2已知:反應Ⅱ的離子方程式:Cu2++CuS+4Cl-2[CuCl2]-+S回答下列問題:(1)FeCuS2中S的化合價為。(2)反應Ⅰ在隔絕空氣、高溫煅燒條件下進行,寫出化學方程式:。(3)為了使反應Ⅰ充分進行,工業(yè)上可采取的措施是。(4)反應Ⅲ的離子方程式為。(5)向反應Ⅲ后的溶液中加入稀硫酸的目的是。(6)該流程中,可循環(huán)利用的物質除CuCl2外,還有(填化學式)。(7)反應Ⅳ中,處理尾氣SO2的方法,合理的是(填字母)。A.高空排放B.用BaCl2溶液吸收制備BaSO3C.用氨水吸收后,再經(jīng)氧化,制備(NH4)2SO4(8)CuCl懸濁液中加入Na2S,發(fā)生的反應為2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq)。該反應的平衡常數(shù)K=[已知Ksp(CuCl)=a,Ksp(Cu2S)=b]。3.[2020·臨沂一模]工業(yè)上利用軟錳礦漿進行煙氣脫硫并制備MnSO4和Mg(OH)2的工藝流程如圖Z3-3所示(已知軟錳礦的主要成分是MnO2,還含有Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)。圖Z3-3已知:Ksp[Mg(OH)2]=4.9×10-12,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。(1)“脫硫浸錳”中軟錳礦漿吸收SO2的化學方程式為。(2)向浸出液中添加適量MnO2的作用是;濾渣2的主要成分是。(3)“沉錳”的離子方程式為。(4)“沉錳”過程中pH和溫度對Mn2+和Mg2+沉淀率的影響如圖Z3-4所示。圖Z3-4①由圖可知,“沉錳”的合適條件是。②當溫度高于45℃時,Mn2+和Mg2+沉淀率變化的原因是。(5)將NH3通入0.015mol·L-1MgSO4溶液中,使Mg2+恰好完全沉淀即溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5mol·L-1,此時溶液中NH3·H2O的物質的量濃度為(忽略反應前后溶液體積的變化,計算結果保留2位小數(shù))。4.[2020·山東模擬]普通立德粉(BaSO4·ZnS)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中,可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制備。以粗氧化鋅(含Zn、CuO、FeO等雜質)和BaSO4為原料制備立德粉的流程如下:圖Z3-5(1)生產(chǎn)ZnSO4的過程中,反應器Ⅰ要保持強制通風,原因是。(2)加入鋅粉的主要目的是(用離子方程式表示)。(3)已知KMnO4在酸性溶液中被還原為Mn2+,在弱酸性、弱堿性溶液中被還原為MnO2,在堿性溶液中被還原為MnO42-。據(jù)流程判斷,加入KMnO4時溶液的a.2.2~2.4b.5.2~5.4c.12.2~12.4濾渣Ⅲ的成分為。(4)制備BaS時,按物質的量之比計算,BaSO4和炭粉的投料比要大于1∶2,目的是;

生產(chǎn)過程中會有少量氧氣進入反應器Ⅳ,反應器Ⅳ中產(chǎn)生的尾氣需用堿液吸收,原因是。(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量為29.4%,高品質銀印級立德粉中ZnS含量為62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中選取三種試劑制備銀印級立德粉,所選試劑為,反應的化學方程式為(已知BaSO4相對分子質量為233,ZnS相對分子質量為97)。5.[2020·綿陽第一次診斷]以含鋰電解鋁廢渣(主要含AlF3、NaF、LiF、CaO)和濃硫酸為原料,制備電池級碳酸鋰,同時得副產(chǎn)品冰晶石,其工藝流程如下:圖Z3-6已知LiOH易溶于水,Li2CO3微溶于水。回答下列問題:(1)電解鋁廢渣與濃硫酸反應產(chǎn)生的氣體化學式為。濾渣2的主要成分是(寫化學式)。(2)堿解反應中,同時得到氣體和沉淀反應的離子方程式為。(3)一般地說K>105時,該反應進行得就基本完全了?！翱粱磻敝写嬖谌缦缕胶?Li2CO3(s)+Ca2+(aq)2Li+(aq)+CaCO3(s)。通過計算說明該反應是否進行完全:[已知Ksp(Li2CO3)=8.64×10-4、Ksp(CaCO3)=2.5×10-9]。(4)碳化反應后的溶液得到Li2CO3的具體實驗操作有:加熱濃縮、、、干燥。(5)上述流程得到副產(chǎn)品冰晶石的化學方程式為。1.(1)TeO2++2SO32-+H2OTe↓+2SO42-+2H+Na2SO3與鹽酸反應產(chǎn)生(2)量筒和燒杯3∶4(3)CaSiO3(4)TeO32-+2H+TeO2↓+H2O(5)[解析](1)浸出液中碲以TeO2+存在,步驟①加入Na2SO3進行還原,發(fā)生氧化還原反應生成粗碲、SO42-,并用電荷守恒配平,離子方程式為TeO2++2SO32-+H2OTe↓+2SO42-+2H+。浸泡時,HCl、NaClO3過量,加入亞硫酸鈉時會發(fā)生化學反應,導致Na2SO3的實際用量比理論用量偏多。(2)實驗室配制王水時,量取鹽酸、硝酸的體積用量筒,配制時在燒杯中進行,攪拌使用玻璃棒;王水溶解粗碲時,反應的離子方程式為3Te+4H++4NO3-3TeO2+4NO↑+2H2O,碲粉與生成的NO的物質的量之比為3∶4。(3)粗碲中仍含有硅元素,且以硅酸根離子的形式存在,加入CaCl2溶液時可生成硅酸鈣沉淀。(4)步驟③,通過調(diào)節(jié)pH,將Na2TeO3轉化為TeO2,反應的離子方程式為TeO32-+2H+TeO2↓+H2O。(5)TeO2是兩性氧化物,加入NaOH溶液時,以TeO32-形式存在,電解時,2.(1)-2(2)FeCuS2+SFeS2+CuS(3)粉碎或攪拌(4)4[CuCl2]-+O2+4H+4Cu2++8Cl-+2H2O(5)在相同條件下,CuSO4的溶解度低于其他物質,加入H2SO4,有利于CuSO4析出(6)S、H2SO4、HCl(7)C(8)a[解析](1)根據(jù)化合價代數(shù)和為零的原則Fe為+2價,Cu為+2價,則FeCuS2中S的化合價為-2。(2)黃銅礦主要成分為FeCuS2,反應Ⅰ在隔絕空氣、高溫煅燒條件下進行,硫和FeCuS2發(fā)生反應生成FeS2和CuS,化學方程式為FeCuS2+SFeS2+CuS。(4)由反應Ⅱ的離子方程式:Cu2++CuS+4Cl-2[CuCl2]-+S,可知濾液中含有[CuCl2]-、H+等離子,通入空氣后[CuCl2]-中的+1價銅被氧氣氧化,所以反應Ⅲ的離子方程式為4[CuCl2]-+O2+4H+4Cu2++8Cl-+2H2O。(5)因為在相同條件下,CuSO4的溶解度低于其他物質,所以向反應Ⅲ后的溶液中加入稀硫酸的目的是使CuSO4變成晶體析出。(6)根據(jù)流程圖分析可知:該流程中可循環(huán)利用的物質有CuCl2、S、H2SO4、HCl。(7)二氧化硫有毒,不能直接高空排放,否則會污染空氣,應該用堿液吸收,A錯誤;鹽酸酸性大于亞硫酸,所以二氧化硫和BaCl2不反應,則不能用二氧化硫和氯化鋇溶液制取BaSO3,B錯誤;二氧化硫是酸性氧化物、一水合氨是堿,二者反應生成亞硫酸銨,亞硫酸銨不穩(wěn)定,易被氧化成硫酸銨,所以用氨水吸收后,再經(jīng)氧化制備硫酸銨,C正確。(8)CuCl懸濁液中加入Na2S,發(fā)生的反應為2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq),反應的平衡常數(shù)K=c2(Cl-)c(S3.(1)MnO2+SO2MnSO4(2)將Fe2+氧化為Fe3+NiS和ZnS(3)Mn2++HCO3-+NH3·H2OMnCO3↓+NH4+(4)①45℃,pH=7.5②當溫度高于45℃時,隨著溫度升高,NH4HCO3分解,c(CO32-)下降,所以Mn2+沉淀率下降;同時,隨著溫度升高,Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大,所以(5)1.19mol·L-1或1.17mol·L-1[解析]①“脫硫浸錳”:Fe、Al、Mg、Zn、Ni等金屬元素轉化為離子進入“浸出液”,Si元素進入濾渣1。MnO2不溶于稀硫酸,通入含SO2的煙氣,將MnO2還原為Mn2+。“浸出液”加入氧化劑MnO2,將Fe2+氧化生成Fe3+。②“調(diào)pH”:加入氨水,使Fe3+、Al3+轉化為氫氧化物沉淀,除去Fe、Al元素。③“除雜”:加入(NH4)2S,將Zn2+、Ni2+轉化為ZnS、NiS沉淀,形成濾渣2。④“沉錳”:加入NH4HCO3和氨水,生成MnCO3沉淀。(5)Mg2+恰好完全沉淀時:c(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]c(Mg方法一:近似認為溶質只有(NH4)2SO4,c(NH4+)=2c(SO42-)c(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH方法二:根據(jù)電荷守恒:c(NH4+)+2c(Mg2+)+c(H+)=2c(SO42-)+溶液為堿性環(huán)境,c(H+)可忽略,c(NH4+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)+c(Mg2+)=10-5mol·L-1,c(SO42-)=0.015mol·L-1,c(OH-)=7×10-4mol·解得:c(NH4+)=(0.03+6.8×10-4)mol·c(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH-4.(1)驅除產(chǎn)生的氫氣,防止發(fā)生爆炸(2)Zn+Cu2+Zn2++Cu、Zn+2H+Zn2++H2↑(3)bMnO2和Fe(OH)3(4)防止生成有毒的CO氣體氧氣氧化BaS會生成SO2有毒氣體,可用堿液吸收除去(5)ZnSO4、BaS、Na2S4ZnSO4+BaS+3Na2SBaSO4·4ZnS↓+3Na2SO4[解析](1)反應器Ⅰ中,Zn與硫酸反應會產(chǎn)生H2,但空氣中的H2達到一定濃度時,容易引發(fā)爆炸,故需要通風。(2)加入Zn可以除去反應器Ⅰ中生成的Cu2+以及過量的H2SO4。(3)反應Ⅲ加入KMnO4的目的是要將Fe2+氧化生成Fe(OH)3而除去,由信息知,KMnO4在酸性條件下生成Mn2+,在堿性溶液中生成MnO42-,均會留在ZnSO4溶液中,對產(chǎn)品純度會造成影響,故調(diào)節(jié)溶液為弱酸性或弱堿性,使KMnO4生成MnO2,可以過濾出MnO2和Fe(OH)3。(4)反應器Ⅳ中發(fā)生反應為BaSO4+2CBaS+2CO2↑,若C過量,則會發(fā)生C+CO22CO,產(chǎn)生有毒氣體。生產(chǎn)過程中有少量O2進入,則會將BaS氧化產(chǎn)生SO2等有毒氣體,故需用堿液吸收。(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS的含量為29.4%,高品質銀印級立德粉中ZnS的含量變大,故設高品質銀印級立德粉的化學式為xBaSO4·yZnS,ZnS的含量為97y233x+97y×100%=62.5%,得出x∶y=1∶4,則化學式為BaSO4·4ZnS。由原子守恒知,需要選擇BaS和ZnSO4,若產(chǎn)物BaSO4·4ZnS為1mol,由Zn原子守恒知,需要4molZnSO4,4molZnSO4拿出1molSO42-與BaS反應生成1molBaSO4,4molZnS中S2-有1mol來自BaS,則還需要補充3molS2-,故另一原料為Na2S,且為3mol,由此寫出反應方程式為4ZnSO4+BaS+3Na2SBaSO45.(1)HFCaCO3、Al(OH)3(2)2Al3++3CO32-+3H2O2Al(OH)3↓+3CO(3)該反應的K=3.5×105,可以認為該反應進行完全(4)冷卻結晶過濾洗滌(5)6HF+Na2SO4+NaAlO2Na3AlF6+H2SO4+2H2O[解析]含鋰電解鋁廢渣主要成分為LiF、AlF3、NaF、CaO,加入濃硫酸生成的氣體為HF,再經(jīng)過水浸后過濾分離出的濾渣1為CaSO4,濾液中加碳酸鈉溶液發(fā)生2Al3++3CO