2019高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題跟蹤檢測(cè) 化工流程.doc
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專(zhuān)題跟蹤檢測(cè) 化工流程綜合題 1.(2018武漢模擬)硒(Se)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途,以銅陽(yáng)極泥(主要成分為Ag2Se、Cu2Se和銀、金、鉑等)為原料制備純硒的工藝流程如圖所示: 回答下列問(wèn)題: (1)“焙燒”時(shí)的硫酸濃度最好為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。 A.濃硫酸 B.20%硫酸 C.50%硫酸 (2)“焙燒”過(guò)程中Cu2Se參與反應(yīng)時(shí),該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是______________________。 (3)“水吸收”所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。 (4)“過(guò)濾”所得粗硒可采用真空蒸餾的方法進(jìn)行提純,獲得純硒。真空蒸餾的揮發(fā)物中硒含量與溫度的關(guān)系如圖所示: 蒸餾操作中控制的最佳溫度是________(填標(biāo)號(hào))。 A.455 ℃ B.462 ℃ C.475 ℃ D.515 ℃ (5)“水浸出”中的爐渣需粉碎,且加入溫水進(jìn)行浸泡,目的是______________________,“浸渣”中含有的金屬單質(zhì)是______________。 (6)若“浸出液”中c(Ag+)=3.010-2 molL-1,則溶液中c(SO)最大為_(kāi)___________________。[已知:Ksp(Ag2SO4)=1.410-5,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字] 解析:(1)根據(jù)銅陽(yáng)極泥的主要成分知,加硫酸并焙燒的產(chǎn)物有SeO2、SO2、CuSO4、Ag2SO4等,Se元素由-2價(jià)升為+4價(jià),S元素由+6價(jià)變?yōu)椋?價(jià),說(shuō)明焙燒時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng),硫酸除了作酸外,還作氧化劑,因此選用濃硫酸。(2)Cu2Se與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4、SeO2、SO2與H2O,該反應(yīng)中Cu、Se元素化合價(jià)升高,因此該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是CuSO4、SeO2。(3)“水吸收”時(shí),SeO2轉(zhuǎn)化為Se,Se元素的化合價(jià)降低,則S元素的化合價(jià)升高,SO2轉(zhuǎn)化為H2SO4,配平該化學(xué)方程式為SeO2+2SO2+2H2O===2H2SO4+Se↓。(4)由題圖可知,在475 ℃時(shí),真空蒸餾的揮發(fā)物中硒含量最大,故最好選擇475 ℃。(5)“水浸出”中的爐渣需粉碎,且加入溫水進(jìn)行浸泡,目的是加快浸出速率,“浸渣”中含有與濃硫酸不反應(yīng)的Au、Pt。(6)根據(jù)Ksp(Ag2SO4)=c2(Ag+)c(SO),“浸出液”中c(SO)≤= molL-1≈1.610-2 molL-1。 答案:(1)A (2)CuSO4、SeO2 (3)SeO2+2SO2+2H2O===2H2SO4+Se↓ (4)C (5)加快浸出速率 金、鉑(或Au、Pt) (6)1.610-2 molL-1 2.某煤礦篩選煤后的廢棄煤矸石中主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3,利用該煤矸石可生產(chǎn)金屬Al及紅色顏料Fe2O3。其生產(chǎn)工藝流程如圖所示: 回答下列問(wèn)題: (1)將煤矸石進(jìn)行粉碎,使粉末狀的煤矸石在鹽酸中酸浸,煤矸石粉碎操作的目的是______________,“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中陽(yáng)離子除H+外,還有____________。 (2)殘?jiān)饕煞值幕瘜W(xué)式為_(kāi)___________,寫(xiě)出該物質(zhì)的一種用途:__________________________。 (3)“轉(zhuǎn)化ⅰ”操作加入NH3的作用是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)“堿溶”操作中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________ ________________________________________________________________________。 (5)“轉(zhuǎn)化ⅱ”操作通入了過(guò)量的氣體X,X的化學(xué)式為_(kāi)_______________。 (6)電解氧化鋁的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)___________________,若該煤矸石中含Al2O3為25%,且“酸浸”“轉(zhuǎn)化ⅰ”“堿溶”“轉(zhuǎn)化ⅱ”Al損失均為2%,則處理1.00 t該煤矸石,最后電解轉(zhuǎn)移的電子為_(kāi)_______mol。 解析:(1)將塊狀固體粉碎,增大反應(yīng)物之間的接觸面積,可提高浸出速率。加入鹽酸酸浸時(shí),煤矸石中的Al2O3、Fe2O3分別生成Al3+、Fe3+。(2)SiO2與鹽酸不反應(yīng),過(guò)濾時(shí)以殘?jiān)男问奖贿^(guò)濾出來(lái),SiO2可用來(lái)制光導(dǎo)纖維。(3)通入的氨氣可中和“酸浸”時(shí)加入的過(guò)量鹽酸,使Al3+、Fe3+分別轉(zhuǎn)化為沉淀Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)Al(OH)3是兩性氫氧化物,能溶解在氫氧化鈉溶液中生成NaAlO2。(5)轉(zhuǎn)化ⅱ需要加入酸,加入的過(guò)量酸,只能是弱酸,故X為CO2。(6)電解Al2O3時(shí),陽(yáng)極O2-失電子生成O2。該工藝流程中,1.00 t煤矸石制得Al2O3的質(zhì)量為1106 g25%(1-2%)4≈2.31105 g,電解時(shí)轉(zhuǎn)移的電子為6≈1.36104 mol。 答案:(1)提高浸出速率(或提高反應(yīng)速率) Al3+、Fe3+ (2)SiO2 制光導(dǎo)纖維 (3)中和酸浸時(shí)過(guò)量的鹽酸,使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀 (4)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O (5)CO2 (6)2O2--4e-===O2↑ 1.36104 3.濕法煉鋅產(chǎn)生的銅鎘渣主要含鋅、鎘(Cd)、銅、鐵、鈷(Co)等金屬單質(zhì)。利用銅鎘渣可生產(chǎn)Cu、Cd及ZnSO47H2O 等,其生產(chǎn)流程如圖: 如表是部分金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開(kāi)始沉淀的pH按金屬離子濃度為0.1 molL-1計(jì)算): 氫氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 1.9 7.0 7.2 5.4 沉淀完全的pH 3.2 9.0 9.5 8.2 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)提高銅鎘渣的“浸出”速率的措施有__________________________(寫(xiě)出1條即可)。 (2)Fe的金屬性比Co強(qiáng),該流程中“除鈷”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe,“除鈷”中Fe發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________________。 (3)“除鐵”操作中加入H2O2的目的是______________________________,加入ZnO的目的是調(diào)節(jié)溶液pH,以除去溶液中的鐵元素,調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為_(kāi)________,“除鐵”操作中的沉淀成分是__________(寫(xiě)化學(xué)式)。 (4)“電解”操作中,Cd2+在________極放電得到金屬Cd,電極反應(yīng)式是____________________。 (5)“電解”后的電解廢液是ZnSO4溶液,用該電解廢液制備ZnSO47H2O的方法是______________________。 (6)“除鈷”后的含鈷廢渣在空氣中煅燒,煅燒后的成分測(cè)定如表: 元素 Co Zn Cu Fe 含量/% 59.00 0.52 0.20 13.16 則煅燒后所得固體混合物中,鈷氧化合物的化學(xué)式是________。 解析:(1)升高溫度、增大反應(yīng)物表面積等均可提高反應(yīng)速率。(2)因Zn的金屬性比Fe強(qiáng),故可用Zn代替鐵除鈷。除鈷中Fe與Co2+發(fā)生置換反應(yīng)生成Fe2+和Co。(3)H2O2可氧化Fe2+,使之轉(zhuǎn)化為Fe3+。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),可知欲除去溶液中的鐵元素,需加入ZnO調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為3.2~5.4,此時(shí)Fe3+完全轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3 沉淀。(4)電解操作中Cd2+在陰極得電子生成單質(zhì)Cd。(5)從ZnSO4溶液中制備ZnSO47H2O的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾。(6)由題意知,煅燒后所得固體為鈷氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物,設(shè)煅燒后所得固體質(zhì)量為100 g,結(jié)合題表中的數(shù)據(jù)可知,鈷氧化物中m(O)=100 g-59.00 g-81 gmol-1-80 gmol-1-160 gmol-1=21.302 g,則鈷氧化物中n(O)=≈1.33 mol,n(Co)==1.00 mol,故鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。 答案:(1)適當(dāng)升高浸取液溫度(或?qū)~鎘渣磨制成粉末等) (2)能 Fe+Co2+===Fe2++Co (3)將Fe2+氧化成Fe3+ 3.2~5.4 Fe(OH)3 (4)陰 Cd2++2e-===Cd (5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾 (6)Co3O4 4.(2015全國(guó)卷Ⅰ)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示: 回答下列問(wèn)題: (1)寫(xiě)出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________。 為提高浸出速率,除適當(dāng)增加硫酸濃度外,還可采取的措施有__________(寫(xiě)出兩條)。 (2)利用________的磁性,可將其從“浸渣”中分離?!敖敝羞€剩余的物質(zhì)是________(寫(xiě)化學(xué)式)。 (3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液,作用是__________________________。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5,目的是______________________________________________________。 (4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是______________(填名稱(chēng))。 (5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機(jī)合成中的重要還原劑,其電子式為_(kāi)___________________。 (6)單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼,用化學(xué)方程式表示制備過(guò)程_______________________________________________。 解析:(1)鹽跟酸反應(yīng)生成新鹽和新酸,據(jù)此可寫(xiě)出Mg2B2O5H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:Mg2B2O5H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3。可采取升高溫度、將礦石粉碎增大接觸面積或攪拌等措施,以提高浸出速率。(2)Fe3O4具有磁性?!敖敝谐現(xiàn)e3O4外,還含有與H2SO4不反應(yīng)的SiO2,以及CaO與H2SO4反應(yīng)生成的微溶物CaSO4。(3)硫酸浸出后的濾液中,含有的主要物質(zhì)有MgSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、H3BO3等,H2O2具有氧化性,因此加入H2O2溶液可將其中的Fe2+氧化為Fe3+。由工藝流程圖可知,最后過(guò)濾得到含鎂鹽母液,因此調(diào)節(jié)溶液的pH約為5,可使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀、Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀。(4)由(3)分析及最后過(guò)濾得到含鎂鹽母液,可知粗硼酸中的主要雜質(zhì)應(yīng)為硫酸鎂。(5)NaBH4是一種離子化合物,由Na+與[BH4]-構(gòu)成,其電子式為。(6)以H3BO3與Mg為原料可制備單質(zhì)B,根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)結(jié)合質(zhì)量守恒定律可知,其制備過(guò)程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B。 答案:(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4 提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑 (2)Fe3O4 SiO2和CaSO4 (3)將Fe2+氧化成Fe3+ 使Fe3+與Al3+形成氫氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸鎂 (5) (6)2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO 5.高氯酸可用于生產(chǎn)高氯酸鹽、人造金剛石提純、電影膠片制造、醫(yī)藥工業(yè)等方面。工業(yè)上用以下工藝流程生產(chǎn)高氯酸,同時(shí)得到副產(chǎn)物亞氯酸鈉(NaClO2)粗品。 已知:①NaHSO4的溶解度隨溫度的升高而增大,適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出。 ②高氯酸是迄今為止已知酸中的最強(qiáng)酸,沸點(diǎn)為90 ℃。 ③NaClO2固體受熱易分解。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________ ________________________________________________________________________, 冷卻過(guò)濾的目的是_______________________________,能用蒸餾法分離出高氯酸的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)器Ⅱ中通入SO2的目的是__________________。 (3)從反應(yīng)器Ⅱ中獲得NaClO2粗品的實(shí)驗(yàn)操作依次是______(填字母,下同),進(jìn)一步提純的操作為_(kāi)_______。 a.過(guò)濾 b.重結(jié)晶 c.蒸餾 d.蒸發(fā)濃縮 e.蒸干灼燒 f.冷卻結(jié)晶 g.萃取分液 (4)現(xiàn)提供0.1 molL-1的NaHSO4溶液,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案判斷HSO在溶液中是否完全電離:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)分析流程圖可以看出,反應(yīng)器Ⅰ中的反應(yīng)物是NaClO3和濃H2SO4,反應(yīng)產(chǎn)物是NaHSO4、ClO2、HClO4和H2O,據(jù)此可寫(xiě)出化學(xué)方程式。因?yàn)镹aHSO4的溶解度隨溫度的升高而增大,冷卻過(guò)濾可降低NaHSO4的溶解度并分離出NaHSO4晶體。因?yàn)楦呗人岬姆悬c(diǎn)為90 ℃,與H2O的沸點(diǎn)相差10 ℃,所以可通過(guò)蒸餾法使之從溶液中逸出。(2)反應(yīng)器Ⅱ中,NaOH、ClO2與通入的SO2反應(yīng)生成NaClO2,顯然SO2是作為還原劑把ClO2還原為NaClO2。(3)從溶液中得到晶體需經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾的過(guò)程,進(jìn)一步提純的操作為重結(jié)晶。(4)若HSO完全電離,則0.1 molL-1的NaHSO4溶液中,c(H+)=0.1 molL-1,其pH=1,因此通過(guò)測(cè)定溶液的pH可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 答案:(1)3NaClO3+3H2SO4(濃)===HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 降低NaHSO4的溶解度并分離出NaHSO4晶體 高氯酸的沸點(diǎn)比較低,與溶劑H2O的沸點(diǎn)相差10 ℃,容易從溶液中逸出 (2)SO2作為還原劑把ClO2還原為NaClO2 (3)dfa b (4)用精密pH試紙或pH計(jì)測(cè)定0.1 molL-1的NaHSO4溶液的pH,如果pH=1,則HSO在溶液中完全電離;若pH>1,則HSO在溶液中不完全電離 6.五氧化二釩(V2O5)是重要的催化劑,可用某釩礦石(含有V2O3、Fe、Al2O3等)制備,工藝流程如圖: 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)釩礦石“粉碎”的目的是__________________________________________。 (2)“濾渣1”中除含有Al2O3、Fe(VO3)2、Fe(VO3)3外,還含有________(填化學(xué)式)。 (3)“酸浸”時(shí),若用硝酸代替雙氧水和鹽酸,弊端為_(kāi)___________________________。 (4)“濾渣2”的主要成分為MgCO3、Fe(OH)3和Al(OH)3,其中生成Al(OH)3的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________。 (5)若“凈化Ⅰ”時(shí)直接加入過(guò)量的(NH4)2CO3,可能導(dǎo)致的后果為_(kāi)_____________________________________。 (6)已知濾液1中VO的濃度為0.1 molL-1,為使沉釩效率達(dá)到90%,應(yīng)調(diào)節(jié)NH的最低濃度為_(kāi)_______[25 ℃時(shí)Ksp(NH4VO3)=1.610-3,溶液體積變化忽略不計(jì)]。從綠色化學(xué)角度分析,要進(jìn)一步提高沉釩效率,可采取的措施是____________________。 (7)某興趣小組利用氧化還原滴定法測(cè)定V2O5的純度,其原理為2VO+H2C2O4+2H+===2VO2++2CO2↑+2H2O。該興趣小組同學(xué)準(zhǔn)確稱(chēng)取V2O5產(chǎn)品2.0 g,加入足量的稀硫酸使其完全生成(VO2)2SO4,并配成250 mL 溶液。取25.00 mL該溶液用0.100 0 molL-1的H2C2O4溶液滴定,消耗H2C2O4溶液10.00 mL。則V2O5產(chǎn)品的純度為_(kāi)_______。 解析:(1)釩礦石粉碎是為了增大接觸面積,加快焙燒速率,使焙燒更充分。(2)濾渣1酸浸得到含Mg2+、Fe3+、VO、Al3+的溶液,結(jié)合題意及流程圖知,濾渣1中含有Al2O3、Fe(VO3)2、Fe(VO3)3、MgO。(3)“酸浸”時(shí),若用硝酸代替雙氧水和鹽酸,則其還原產(chǎn)物NO或NO2有毒,會(huì)污染環(huán)境。(4)由流程圖知,Al3+和CO發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)得到Al(OH)3:2Al3++3CO+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑。(6)25 ℃時(shí)Ksp(NH4VO3)=c(NH)c(VO)=1.610-3,所以為使沉釩效率達(dá)到90%,應(yīng)調(diào)節(jié)NH的最低濃度為=0.16 molL-1,從綠色化學(xué)角度分析,要進(jìn)一步提高沉釩效率,可以采用將母液循環(huán)利用的方法。(7)根據(jù)2VO+H2C2O4+2H+===2VO2++2CO2↑+2H2O,則250 mL溶液中n(VO)=20.01 L0.100 0 molL-1=0.02 mol,2.0 g V2O5產(chǎn)品中n(V2O5)=0.01 mol,m(V2O5)=0.01 mol182 gmol-1=1.82 g,所以產(chǎn)品的純度為100%=91%。 答案:(1)增大釩礦石的比表面積,加快焙燒速率,使焙燒更充分 (2)MgO (3)生成氮的氧化物,污染環(huán)境 (4)2Al3++3CO+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑ (5)生成NH4VO3沉淀,使釩的利用率降低 (6)0.16 molL-1 將母液循環(huán)利用 (7)91% 7.錳的用途非常廣泛,在鋼鐵工業(yè)中,錳的用量?jī)H次于鐵,90%的錳消耗于鋼鐵工業(yè),10%的錳消耗于有色冶金、化工、電子、電池、農(nóng)業(yè)等部門(mén)。以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3,還含有鐵、鎳、 鈷等碳酸鹽雜質(zhì))為原料生產(chǎn)金屬錳的工藝流程如圖: 已知25 ℃,部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如表所示: 物質(zhì) Mn(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 MnS CoS NiS Ksp 2.110-13 3.010-16 5.010-16 1.010-11 5.010-22 1.010-22 (1)步驟Ⅰ中,MnCO3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)步驟Ⅰ中需要加入稍過(guò)量的硫酸,其目的有3點(diǎn):①使礦物中的物質(zhì)充分反應(yīng);②提供第Ⅱ步氧化時(shí)所需要的酸性環(huán)境;③______________________________________。 (3)步驟Ⅱ中,MnO2在酸性條件下可將Fe2+氧化為Fe3+,該反應(yīng)的離子方程式是______________________________;加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為5.0~6.0,以除去Fe3+。 (4)步驟Ⅲ中,需要用到的玻璃儀器除玻璃棒、漏斗外,還有________;濾渣2的主要成分是________________________________________________________________________。 (5)電解后的廢水中還含有Mn2+,常用石灰乳進(jìn)行一級(jí)沉降得到Mn(OH)2沉淀,過(guò)濾后再向?yàn)V液中加入適量Na2S,進(jìn)行二級(jí)沉降。欲使溶液中c(Mn2+)≤1.010-5 molL-1,則應(yīng)保持溶液中c(S2-)≥_____molL-1。 解析:向碳酸錳礦(主要成分為MnCO3,還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì))中加入硫酸,可以發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽,其中具有氧化性的MnO2可以將Fe2+氧化為Fe3+,調(diào)節(jié)pH可以將Fe(OH)3沉淀下來(lái),向?yàn)V液中加入硫化銨,可以將鎳離子、鈷離子形成硫化物沉淀下來(lái),最后對(duì)得到的含有錳離子的鹽電解,可以得到金屬錳。(1)加稀硫酸時(shí)MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4,并產(chǎn)生二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnCO3+H2SO4===MnSO4+CO2↑+H2O。(2)Mn2+易水解,加入過(guò)量硫酸,還可以抑制Mn2+的水解。(3)步驟Ⅱ中,MnO2在酸性條件下可將Fe2+氧化為Fe3+,反應(yīng)的離子方程式是MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O。(4)過(guò)濾時(shí)的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒及漏斗,故還需燒杯;濾渣2的主要成分是CoS和NiS。(5)MnS的Ksp=c(Mn2+)c(S2-)=1.010-11,為了將Mn2+降到1.010-5 molL-1,則c(S2-)===1.010-6 molL-1,即硫化鈉的濃度大于或等于1.010-6 molL-1。 答案:(1)MnCO3+H2SO4===MnSO4+CO2↑+H2O (2)抑制Mn2+的水解 (3)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O (4)燒杯 CoS和NiS (5)110-6 8.金屬鉬在工業(yè)和國(guó)防建設(shè)中有重要的作用。鉬(Mo)的常見(jiàn)化合價(jià)為+6、+5、+4。由鉬精礦(主要成分是MoS2)可制備單質(zhì)鉬和鉬酸鈉晶體(Na2MoO42H2O),部分流程如圖所示: 已知:鉬酸微溶于水,可溶于液堿和氨水。 回答下列問(wèn)題: (1)鉬精礦焙燒時(shí),每有1 mol MoS2反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。 (2)鉬精礦焙燒時(shí)排放的尾氣對(duì)環(huán)境的主要危害是____________,請(qǐng)你提出一種實(shí)驗(yàn)室除去該尾氣的方法__________________________。 (3)操作2的名稱(chēng)為_(kāi)_______。由鉬酸得到MoO3所用到的硅酸鹽材料儀器的名稱(chēng)是________。 (4)操作1中,加入碳酸鈉溶液充分反應(yīng)后,堿浸液中c(MoO)=0.80 molL-1,c(SO)=0.04 molL-1,在結(jié)晶前需加入Ba(OH)2固體以除去溶液中的SO。當(dāng)BaMoO4開(kāi)始沉淀時(shí),SO的去除率是________。[Ksp(BaSO4)=1.110-10、Ksp(BaMoO4)=4.010-8,溶液體積變化可忽略不計(jì)] (5)焙燒鉬精礦所用的裝置是多層焙燒爐,如圖為各爐層固體物料的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)(φ)。 ①x=________。 ②焙燒爐中也會(huì)發(fā)生MoS2與MoO3反應(yīng)生成MoO2和SO2的反應(yīng),若該反應(yīng)轉(zhuǎn)移6 mol 電子,則消耗的氧化劑的化學(xué)式及物質(zhì)的量分別為_(kāi)_______、________。 解析:(2)由流程圖可知,鉬精礦焙燒產(chǎn)生的SO2為大氣污染物,其對(duì)環(huán)境的主要危害是形成酸雨,實(shí)驗(yàn)室可用氨水或氫氧化鈉溶液吸收SO2。(3)灼燒用到的硅酸鹽材料儀器為坩堝。(4)根據(jù)Ksp(BaMoO4)及c(MoO)可計(jì)算出MoO開(kāi)始沉淀時(shí)溶液中c(Ba2+),再根據(jù)c(Ba2+)和Ksp(BaSO4)計(jì)算出此時(shí)溶液中c(SO),進(jìn)而可求出SO的去除率。(5)①根據(jù)題圖可知,在爐層序號(hào)為6時(shí),MoS2和MoO3的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)均為18%,則MoO2的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)為100%-18%2=64%。②根據(jù)反應(yīng)MoS2+6MoO37MoO2+2SO2↑,則消耗的氧化劑的化學(xué)式為MoO3,反應(yīng)轉(zhuǎn)移6 mol電子時(shí),消耗MoO3的物質(zhì)的量為3 mol。 答案:(1)14 mol (2)形成酸雨 可用氨水或氫氧化鈉溶液吸收(其他合理答案均可) (3)過(guò)濾 坩堝 (4)94.5% (5)①64 ②MoO3 3 mol 9.實(shí)驗(yàn)室用鹵塊(主要成分為MgCl26H2O,含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì))制備少量Mg(ClO3)26H2O的流程如圖: 已知:①四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線(xiàn)如圖所示: ②室溫時(shí)一些物質(zhì)的Ksp如表所示: 化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Ksp 8.010-18 8.010-38 1.810-11 ③Mg(ClO3)2有較強(qiáng)的氧化性,其還原產(chǎn)物是Cl-。 回答下列問(wèn)題: (1)H2O2的電子式為_(kāi)_______________。 (2)濾渣的成分是________________(填化學(xué)式)。 (3)經(jīng)測(cè)定,D中鐵離子的濃度為110-5 molL-1,則x為_(kāi)_______(已知:lg 5≈0.7)。 (4)D中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________ ________________________,框圖中由D→ …… →制Mg(ClO3)26H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為①加熱蒸發(fā);②____________(請(qǐng)補(bǔ)充);③冷卻結(jié)晶;④過(guò)濾洗滌。 解析:(1)H2O2屬于共價(jià)化合物,電子式為。 (2)鹵塊(主要成分為MgCl26H2O,含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì))中的Fe2+被雙氧水氧化生成Fe3+,加入適量的BaCl2溶液可以使SO沉淀,加入MgO調(diào)節(jié)溶液的pH,根據(jù)氫氧化物的溶度積常數(shù)可知,可使Fe3+沉淀,因此濾渣中含有Fe(OH)3、BaSO4。(3)經(jīng)測(cè)定,D中Fe3+的濃度為110-5 molL-1,c(OH-)= molL-1=210-11 molL-1 ,則c(H+)=510-4 molL-1,pH=-lg c(H+)≈3.3。 (4)根據(jù)溶解度曲線(xiàn),D中NaClO3與MgCl2反應(yīng)生成Mg(ClO3)2和NaCl沉淀,化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaClO3+MgCl2===2NaCl↓+ Mg(ClO3)2,Mg(ClO3)2 的溶解度隨溫度的變化較大,由Mg(ClO3)2溶液制Mg(ClO3)26H2O 晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為①加熱蒸發(fā);②趁熱過(guò)濾;③冷卻結(jié)晶;④過(guò)濾洗滌。 答案:(1) (2)Fe(OH)3、BaSO4 (3)3.3 (4)2NaClO3+MgCl2===2NaCl↓+ Mg(ClO3)2 趁熱過(guò)濾 10.(2018肇慶模擬)草酸鈷用途廣泛,可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoC2O4工藝流程如圖: 已知:①浸出液含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等。 ②部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如表所示: 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 (1)浸出過(guò)程中加入Na2SO3的目的是將________(填離子符號(hào))還原以便固體溶解。該步反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________(寫(xiě)一個(gè))。 (2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+,氯元素被還原為最低價(jià)。該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)利用平衡移動(dòng)原理分析:加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀的原因是_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是________________;使用萃取劑適宜的pH=________(填字母)左右。 A.2.0 B.3.0 C.4.0 (5)濾液Ⅰ“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.3510-11、Ksp(CaF2)=1.0510-10。當(dāng)加入過(guò)量NaF后,所得濾液=________。 解析:含鈷廢料中加入鹽酸和Na2SO3,可得到CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2,加入NaClO3,可得到FeCl3,然后加入Na2CO3調(diào)pH至5.2,可得到 Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,過(guò)濾后所得濾液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2,向溶液中加入NaF溶液,除去Ca2+、Mg2+,然后向過(guò)濾得到的濾液Ⅱ中加入萃取劑,萃取后溶液加入(NH4)2C2O4,得到CoC2O4。(1)Na2SO3具有還原性,能還原氧化性離子Fe3+、Co3+,所以浸出過(guò)程中加入Na2SO3的目的是將Fe3+、Co3+還原,反應(yīng)的離子方程式為SO+2Fe3++H2O===SO+2Fe2++2H+或SO+2Co3++H2O===SO+2Co2++2H+。(2)NaClO3具有氧化性,能將浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+,自身被還原生成Cl-,同時(shí)生成水,反應(yīng)的離子方程式為ClO+6Fe2++6H+===6Fe3++Cl-+3H2O。(3)Fe3+、Al3+水解導(dǎo)致溶液呈酸性,水解方程式為R3++3H2OR(OH)3+3H+,CO和H+反應(yīng),從而促進(jìn)水解平衡向右移動(dòng),產(chǎn)生Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。(4)根據(jù)流程圖可知,此時(shí)溶液中存在Mn2+、Co2+;由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知,調(diào)節(jié)溶液pH在3.0~3.5之間,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀。(5)當(dāng)加入過(guò)量NaF后,所得濾液中====0.7。 答案:(1)Fe3+、Co3+ SO+2Fe3++H2O===SO+2Fe2++2H+(或SO+2Co3++H2O===SO+2Co2++2H+) (2)ClO+6Fe2++6H+===6Fe3++Cl-+3H2O (3)因Fe3+和Al3+(用R3+代替)在水溶液中存在平衡R3++H2OR(OH)3+3H+,加入Na2CO3后CO與H+結(jié)合生成難電離的HCO,使水解平衡右移而產(chǎn)生沉淀 (4)除去Mn2+ B (5)0.7- 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