
?微主題4 化學(xué)工藝流程
化學(xué)工藝流程(選擇題)
1. (2021·常州重點(diǎn)中學(xué)期中)某廢催化劑主要含Al、Ni、Mo(鉬)等的氧化物,回收利用其金屬資源的流程如圖所示:
已知:堿性條件下,Mo元素以MoO的形式存在;Ksp(BaMoO4)=3.5×10-8。
下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( )
A. 焙燒時(shí),Al2O3與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
B. 水浸時(shí),控制適當(dāng)溫度并不斷攪拌,有利于提高鋁、鉬浸取率
C. 沉鋁后,過(guò)濾所得濾渣的主要成分是Al(OH)3
D. 沉鉬后,過(guò)濾所得濾液中不存在MoO
2. (2021·蘇州期中)含SO2的工業(yè)尾氣轉(zhuǎn)化為硫酸鉀的流程如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 反應(yīng)Ⅰ得到固體A的主要成分是CaSO3
B. 為提高A的轉(zhuǎn)化速率,控制反應(yīng)Ⅱ在高溫下進(jìn)行
C. 反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為
2KCl+(NH4)2SO4===2NH4Cl+K2SO4↓
D. 濾液B中存在的主要離子有NH、Cl-、SO
3. (2022·南京六校期初)CuCl可用作有機(jī)合成的催化劑。工業(yè)上用黃銅礦(主要成分是CuFeS2,還含有少量SiO2)制備CuCl的工藝流程如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A. “浸取”時(shí)的離子方程式為CuFeS2+4O2===Cu2++Fe2++2SO
B. “濾渣①”的成分是Fe(OH)3
C.“還原”時(shí)加入NaCl和濃鹽酸主要是為了提供Cl-,跟銅元素形成可溶于水的物質(zhì)
D. CuCl的晶胞如圖,每個(gè)氯離子周?chē)c之距離最近的氯離子數(shù)目是4
4. (2021·南通海門(mén)期末)實(shí)驗(yàn)室利用廢棄舊電池的銅帽(主要成分為Zn和Cu)回收Cu并制備ZnCl2的部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示。下列敘述不正確的是( )
A. “溶解”操作中可鼓入O2代替H2O2
B. 加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH的目的之一減少后續(xù)鋅粉的用量
C. “置換”后的濾液中只含有ZnCl2一種溶質(zhì)
D. 從ZnCl2溶液中獲取無(wú)水ZnCl2固體需在氯化氫氛圍中進(jìn)行加熱
5. (2021·如東一檢)疊氮酸鈉(NaN3)是重要的化工原料。以甲醇、亞硝酸鈉等為原料制備N(xiāo)aN3流程如圖所示。已知水合肼(N2H4·H2O)不穩(wěn)定,具有強(qiáng)還原性。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 反應(yīng)①和反應(yīng)③中濃硫酸均作催化劑
B. 反應(yīng)②中,當(dāng)消耗3 mol N2H4·H2O時(shí),N2H4·H2O失去10 mol電子
C. 反應(yīng)④制備水合肼時(shí)應(yīng)將氨水逐滴滴入NaClO溶液中
D. N的空間結(jié)構(gòu)為折線(xiàn)形
6. (2022·南通四模)弱堿性條件下,利用含砷氧化銅礦(含CuO、As2O3及少量不溶性雜質(zhì))制備Cu2(OH)2SO4的工藝流程如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( )
A. “氨浸”時(shí),As2O3發(fā)生的離子反應(yīng)為
As2O3+6NH3+3H2O===6NH+2AsO
B. “氨浸”后的濾液中存在的陽(yáng)離子主要有:Cu2+、NH
C. “氧化除AsO”時(shí)生成1 mol FeAsO4,消耗1.5 mol (NH4)2S2O8
D. “蒸氨”后的濾液中含有(NH4)2SO4
7. (2021·海安期初)工業(yè)上以硫酸泥(主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等)為原料提取硒,流程如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( )
A. 脫硫過(guò)程中,利用了相似相溶原理
B. 氧化過(guò)程中,Se轉(zhuǎn)化為H2SeO3的反應(yīng)中,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為4∶5
C. 濾液Ⅲ中主要存在的離子有:
Na+、Zn2+、Fe3+、Cu2+、SO、SO
D. 還原過(guò)程中生成粗硒的化學(xué)方程式為
H2SeO3+2Na2SO3===Se↓+2Na2SO4+H2O
8. (2021·通中、鹽中聯(lián)考)鈰(Ce)是一種重要的稀土元素,以平板電視顯示屏生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)為原料制備Ce(OH)4的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是( )
A. 可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)濾渣A是否洗滌干凈
B. 過(guò)程②反應(yīng)的離子方程式為
2CeO2+3H2O2+6H+===2Ce3++2O2↑+6H2O
C. 過(guò)程③反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)
D. 過(guò)程④反應(yīng)的化學(xué)方程式為
4Ce(OH)3+O2+2H2O===4Ce(OH)4
9. (2021·連云港期中)硫代硫酸鈉(Na2S2O3),又名大蘇打、海波,可以看成是硫酸鈉中一個(gè)氧原子被硫原子取代的產(chǎn)物(SO結(jié)構(gòu)為),易溶于水。硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可作為照相業(yè)的定影劑,反應(yīng)原理為AgBr+2Na2S2O3===Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr。為了從廢定影液中制備AgNO3晶體,設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)流程。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 1 mol Na3[Ag(S2O3)2]中含有8 mol σ鍵
B. “沉淀”步驟中生成Ag2S沉淀的離子方程式為2Ag++S2-===Ag2S↓
C. “溶解”步驟中主要發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2S+4HNO3(濃)===2AgNO3+S+2NO2↑+2H2O
D. 將“過(guò)濾2”步驟中所得濾液加熱蒸干獲得AgNO3晶體
10. (2022·如皋適應(yīng)性)以鉻礦石燒渣(主要含Na2CrO4、MgO、NaFeO2和Na2SiO3)為主要原料制取重鉻酸鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O)的流程如圖所示。已知“水浸”時(shí)NaFeO2發(fā)生的反應(yīng)為NaFeO2+2H2O===Fe(OH)3↓+NaOH。下列說(shuō)法不正確的是( )
A. “水浸”時(shí)適當(dāng)升高溫度和攪拌有利于加快浸取的速率
B. “酸化”時(shí),Na2CrO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CrO+2H+Cr2O+H2O
C. “濾渣”的成分為H2SiO3
D. “母液”中主要存在離子是Na+和SO
11. (2021·高郵調(diào)研)工業(yè)利用含鎳廢料(以鎳鐵鈣合金為主)制取NiC2O4(草酸鎳),再經(jīng)高溫煅燒NiC2O4制取Ni2O3的流程如圖所示。已知:NiC2O4、CaC2O4均難溶于水;Fe3+完全沉淀時(shí)的pH約為3.7。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 酸溶時(shí),可加入大量硫酸來(lái)提高“酸溶”效率
B. 調(diào)pH時(shí),加入Na2CO3溶液,目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2(CO3)3沉淀
C. 沉鎳時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
Ni2++C2O===NiC2O4↓
D. 煅燒時(shí),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2NiC2O4Ni2O3+3CO↑+CO2↑
化學(xué)工藝流程(非選擇題)
1. (2022·南通基地學(xué)校聯(lián)考)氯鋯(ZrOCl2·8H2O)是生產(chǎn)硫酸鋯的前驅(qū)體。一種利用鋯英砂(主要成分為ZrSiO4)制備氯鋯的過(guò)程如下:
已知:ZrOCl2·8H2O能溶于水,溶解時(shí)發(fā)生電離:ZrOCl2ZrO2++2Cl-。
(1) “堿燒”時(shí)應(yīng)先將鋯英砂粉碎,其目的是_________________________________________________。
(2) “轉(zhuǎn)型壓濾”發(fā)生的主要反應(yīng)為Na2ZrO3+2HCl===ZrO(OH)2+2NaCl?!稗D(zhuǎn)型壓濾”和“酸化”時(shí)都要加入鹽酸,但不能將這兩步操作合并進(jìn)行的原因是 。
(3) “酸化”時(shí)加入的鹽酸需過(guò)量的原因是______________________________________________________________________________________________________________。
(4) 與NaOH相比,CaO更易獲得且價(jià)格低廉。其他條件相同時(shí),控制“堿燒”過(guò)程中=6∶1,測(cè)得不同時(shí),鋯英砂轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系如圖1所示。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中選擇=0.5∶1、溫度為800 ℃,而不選擇=0∶1、溫度為700 ℃的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。
圖1
(5) 向ZrOCl2·8H2O濃溶液中加入稀硫酸,會(huì)很快析出白色硫酸鋯沉淀,且反應(yīng)明顯放熱。硫酸鋯沉淀率隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖2所示。30~60 ℃時(shí),隨溫度升高硫酸鋯沉淀率上升的原因是_______________________________________________________________________________________。
圖2
2. (2021·揚(yáng)州中學(xué))以菱錳礦(主要成分為MnCO3,主要雜質(zhì)為Fe2+、Ca2+)為原料,采用氯化銨焙燒工藝,可由菱錳礦制備高純碳酸錳。其主要實(shí)驗(yàn)流程如圖所示?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1) 菱錳礦粉與氯化銨混合物的焙燒溫度約為500 ℃,菱錳礦粉中MnCO3與氯化銨的物質(zhì)的量之比約為1∶2.4。選用n(NH4Cl)∶n(MnCO3)>2∶1的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。
(2) 一種除去水浸出液中Fe2+的方法:向溶液中加入適量的MnO2粉末,攪拌反應(yīng)一段時(shí)間后,調(diào)節(jié)溶液的pH=4.5,趁熱過(guò)濾。在除雜工藝中,MnO2參與反應(yīng)的離子方程式可表示為_(kāi)_______________________________,趁熱過(guò)濾的目的是_____________________________________________。
(3) 一種除去水浸出液中Ca2+的方法是向溶液中加入適量的NH4F,反應(yīng)生成CaF2沉淀除去。已知Ksp(CaF2)=2.7×10-11,若生成CaF2沉淀的清液中c(F-)=1.0×10-3 mol/L,則清液中c(Ca2+)=________mol/L。
(4) 焙燒產(chǎn)生的尾氣和過(guò)濾Ⅱ得到的濾液都可以回收使用。焙燒尾氣中可利用的氣體為_(kāi)_______(填化學(xué)式,下同),濾液中主要溶質(zhì)為_(kāi)_______。
3. (2021·如東一檢)CuCl可用作有機(jī)合成的催化劑。工業(yè)上用黃銅礦(主要成分是CuFeS2,還含有少量SiO2)制備CuCl的工藝流程如下?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1) “浸取”時(shí),硫元素轉(zhuǎn)化為硫酸根離子,則反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________________________。
(2) “濾渣①”的成分是__________________________________________(填化學(xué)式)。
(3) 已知在水溶液中存在平衡:CuCl+2Cl-[CuCl3]2-(無(wú)色)?!斑€原”時(shí)使用濃鹽酸和NaCl固體的原因是________________________;當(dāng)出現(xiàn)____________現(xiàn)象時(shí),表明“還原”進(jìn)行完全。
(4) 制備CuCl。請(qǐng)補(bǔ)充由還原所得的濾液制備CuCl的操作步驟:_______________________________________________________________________________________________________________________________________,真空干燥。[已知CuCl是一種難溶于水和乙醇的白色固體,潮濕時(shí)易被氧化。實(shí)驗(yàn)中必須使用的試劑:水、HCl、BaCl2、C2H5OH]
4. (2022·南京六校期初)稀土在電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。鈧(Sc)是一種稀土金屬,利用鈦尾礦回收金屬鈧和草酸的工藝流程如圖所示。
已知:①xNH4Cl·yScF3·zH2O是“沉鈧”過(guò)程中ScF3與氯化物形成的復(fù)鹽沉淀,在強(qiáng)酸中部分溶解。
②“脫水除銨”是復(fù)鹽沉淀的熱分解過(guò)程。
(1) “焙燒”過(guò)程生成Sc2O3的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________________________。
(2) “脫水除銨”過(guò)程中固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示,其中在380~400 ℃過(guò)程中會(huì)有白煙冒出,保溫至無(wú)煙氣產(chǎn)生,即得到ScF3,由圖中數(shù)據(jù)可得x∶z=________(F—19,Sc—45)。
(3) 傳統(tǒng)制備ScF3的方法是先得到ScF3·6H2O沉淀,再高溫脫水得ScF3,但通常含有ScOF雜質(zhì),原因是_________________________________________ (用化學(xué)方程式表示)。流程中“沉鈧”后,“脫水除銨”可制得純度很高的ScF3,其原因是____________________________________。
5. (2021·無(wú)錫期中)合理利用廢舊鉛蓄電池中的鉛膏可緩解鉛資源短缺,同時(shí)減少污染。一種從廢舊電池的鉛膏中回收鉛的生產(chǎn)流程如下圖(部分產(chǎn)物已略去)。
已知:①25 ℃,Ksp(PbSO4)=2.5×10-8,Ksp(PbCO3)=7.2×10-14;
②PbSiF6和H2SiF6均為能溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)。
(1) 為提高過(guò)程①的反應(yīng)速率,你認(rèn)為可采取的措施是________________________。過(guò)程①中的物質(zhì)a表現(xiàn)________(填“氧化”或“還原”)性。
(2) 過(guò)程②中PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3的平衡常數(shù)K的值為_(kāi)_______。
(3) 過(guò)程③發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________。
(4) 過(guò)程④使用純鉛和粗鉛作電極,H2SiF6和PbSiF6混合溶液作電解液,可進(jìn)行粗鉛精煉,則陽(yáng)極的電極材料是________。電解精煉時(shí)需要調(diào)控好電解液中H2SiF6的起始濃度,其他條件相同時(shí),隨起始時(shí)c(H2SiF6)的增大,鉛產(chǎn)率先增大后減小,減小的原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________。
6. (2022·如皋適應(yīng)性)硫酸工業(yè)所得廢釩催化劑主要含SiO2、VOSO4、V2O5和K2SO4,VOSO4易溶于水,V2O5微溶于水,易溶于強(qiáng)堿,在酸中溶解較慢。一種利用廢釩催化劑制取多釩酸銨[(NH4)xH6-xV10O28]的流程如圖所示:
已知“酸浸”后的溶液中主要含離子是H+、K+、Na+、VO2+、SO,“氧化”后的溶液中主要含離子H+、K+、Na+、VO、SO、Cl-。
(1) “酸浸”的目的是__________________________________________。
(2) 寫(xiě)出“氧化”時(shí)所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________________________________________________。
(3) 其他條件一定,“沉釩”所得多釩酸銨的質(zhì)量與溶液pH的關(guān)系如圖所示。pH>5時(shí),多釩酸銨的質(zhì)量隨pH的升高而降低的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。
(4) 為測(cè)定多釩酸銨的組成,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):稱(chēng)取一定質(zhì)量的多釩酸銨,加熱至完全分解,將所得氣體混合物通過(guò)堿石灰,得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.792 L,稱(chēng)量所得V2O5固體質(zhì)量為18.2 g。計(jì)算多釩酸銨的化學(xué)式(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程,N—14,O—16,V—51)。
微主題4 化學(xué)工藝流程
化學(xué)工藝流程(選擇題)
1. D 【解析】 焙燒時(shí),Al2O3與NaOH生成NaAlO2和H2O,A正確;水浸時(shí),控制適當(dāng)溫度并不斷攪拌,有利于固體與液體充分接觸,提高鋁、鉬浸取率,B正確;過(guò)量CO2與AlO反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀,沉鋁后,過(guò)濾所得濾渣的主要成分是Al(OH)3,C正確;BaMoO4存在沉淀溶解平衡,沉鉬后,過(guò)濾所得濾液中仍然存在少量MoO,D錯(cuò)誤。
2. C 【解析】 反應(yīng)Ⅰ有O2參與,由2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2知,固體A的主要成分是CaSO4,A錯(cuò)誤;高溫條件下,NH4HCO3分解,NH3的溶解度減小,B錯(cuò)誤;反應(yīng)Ⅱ生成的(NH4)2SO4與KCl反應(yīng)生成溶解度較小的K2SO4,C正確;反應(yīng)Ⅲ中SO轉(zhuǎn)化為K2SO4晶體,濾液B中SO較少,D錯(cuò)誤。
3. C 【解析】 “浸取”時(shí),CuFeS2在酸性條件下與O2發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為4CuFeS2+17O2+4H+===4Cu2++4Fe3++8SO+2H2O,A錯(cuò)誤;加入過(guò)量氧化銅的目的是將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3除去,“濾渣①”的成分是Fe(OH)3和過(guò)量的CuO,B錯(cuò)誤;“還原”時(shí)加入NaCl和濃鹽酸主要是為了提供Cl-,跟銅元素形成可溶于水的物質(zhì),便于除雜,然后經(jīng)過(guò)一系列操作得到CuCl,C正確;由CuCl的晶胞圖可知,每個(gè)Cl-周?chē)c之距離最近的Cl-數(shù)目是12,D錯(cuò)誤。
4. C 【解析】 在酸性溶液中O2能將Zn、Cu氧化,A正確;由于在“溶解”步驟中加入了稀鹽酸,若不加入堿中和,過(guò)量的鹽酸會(huì)與加入的鋅粉反應(yīng)而導(dǎo)致加大了鋅粉的用量,B正確;在“置換”步驟之前,加入了NaOH,能與“溶解”步驟中加入的鹽酸反應(yīng)生成NaCl,故濾液中還含有NaCl,C錯(cuò)誤;ZnCl2水解得到Zn(OH)2和HCl,故制取無(wú)水ZnCl2時(shí)要在氯化氫氛圍中加熱,D正確。
5. B 【解析】 反應(yīng)①中濃硫酸作催化劑,反應(yīng)③中濃硫酸作反應(yīng)物,A錯(cuò)誤;反應(yīng)②中N2H4·H2O中的N元素由-2價(jià)升高到-價(jià),消耗3 mol N2H4·H2O時(shí),N2H4·H2O失去電子的物質(zhì)的量為×2×3 mol=10 mol,B正確;反應(yīng)④制備水合肼時(shí)應(yīng)將NaClO溶液逐滴滴入氨水中,防止過(guò)量的NaClO氧化N2H4·H2O生成N2,C錯(cuò)誤;N與CO2互為等電子體,空間結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)形,D錯(cuò)誤。
6. B 【解析】 As2O3與NH3、水發(fā)生反應(yīng)生成NH和AsO,A正確;“氨浸”后的濾液中存在的陽(yáng)離子主要有[Cu(NH3)4]2+和NH,B錯(cuò)誤;生成1 mol FeAsO4,失去3 mol電子,根據(jù)得失電子守恒可知,消耗(NH4)2S2O8的物質(zhì)的量為1.5 mol,C正確;“蒸氨”反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu(NH3)4SO4+2H2OCu2(OH)2SO4+(NH4)2SO4+6NH3↑,D正確。
7. C 【解析】 煤油將S溶解,利用了相似相溶原理,A正確;氧化過(guò)程的化學(xué)方程式為4NaClO3+5Se+2H2SO4+3H2O===2Na2SO4+2Cl2↑+5H2SeO3,氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為4∶5,B正確;加入Na2SO3,H2SeO3被還原成Se,F(xiàn)e3+被還原為Fe2+,濾液Ⅲ中不含有Fe3+,C錯(cuò)誤;還原過(guò)程中生成粗硒的化學(xué)方程式為H2SeO3+2Na2SO3===Se↓+2Na2SO4+H2O,D正確。
8. B 【解析】 洗滌濾液A中含有Cl-,用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)Cl-,A正確;濾渣A中含SiO2和CeO2,H2O2還原CeO2的離子方程式為2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3++O2↑+4H2O,B錯(cuò)誤;過(guò)程③為CeCl3和NaOH生成Ce(OH)3沉淀和NaCl,是復(fù)分解反應(yīng),C正確;過(guò)程④為Ce(OH)3氧化為Ce(OH)4,化學(xué)方程式為4Ce(OH)3+O2+2H2O===4Ce(OH)4,D正確。
9. C 【解析】 Na+與[Ag(S2O3)2]3-以離子鍵結(jié)合,[Ag(S2O3)2]3-中Ag+與S2O形成2個(gè)配位鍵(屬于σ鍵),S2O中有4個(gè)σ鍵,1 mol Na3[Ag(S2O3)2]中含有10 mol σ鍵,A錯(cuò)誤;配合物內(nèi)界不能電離,離子方程式中不可以寫(xiě)Ag+,B錯(cuò)誤;濃硝酸將Ag2S氧化為S,濃硝酸被還原為NO2,C正確;Ag+水解,硝酸揮發(fā),蒸發(fā)AgNO3溶液得不到AgNO3晶體,D錯(cuò)誤。
10. D 【解析】 適當(dāng)加熱和攪拌能加快浸取速率,A正確;Na2CrO4溶液酸化發(fā)生反應(yīng):2CrO+2H+Cr2O+H2O,B正確;酸化時(shí),SiO與H+生成H2SiO3沉淀,C正確;“母液”中主要存在的離子是Na+、SO和Cr2O,D錯(cuò)誤。
11. D 【解析】 酸溶時(shí),加入的硫酸不能過(guò)量太多,否則在調(diào)pH時(shí)消耗較多的碳酸鈉,A錯(cuò)誤;用Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH,目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,B錯(cuò)誤;草酸為弱酸,書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí),不能拆開(kāi),C錯(cuò)誤;煅燒過(guò)程中,NiC2O4分解生成Ni2O3、CO和CO2,D正確。
化學(xué)工藝流程(非選擇題)
1. (1) 增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高鋯元素的浸出率 (2) 防止產(chǎn)物中混有NaCl雜質(zhì) (3) 保證反應(yīng)充分進(jìn)行、降低ZrOCl2·8H2O的溶解度 (4) 兩種情況下鋯英砂的轉(zhuǎn)化率都很高,用CaO替代NaOH會(huì)降低原料成本,升高溫度會(huì)增加能源消耗,綜合來(lái)看,原料成本對(duì)生產(chǎn)的影響更大 (5) 溫度升高,有利于生成的HCl從溶液中快速揮發(fā)出去,促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行,提高硫酸鋯的沉淀率
【解析】 (1) 鋯英砂粉碎后可以增大反應(yīng)物接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高鋯元素的浸出率。(2) “轉(zhuǎn)型壓濾”可以過(guò)濾除去氯化鈉,合并的話(huà),氯化鈉就無(wú)法除去。(3) 一方面可以保證反應(yīng)充分進(jìn)行,另一方面根據(jù)ZrOCl2ZrO2++2Cl-,可以發(fā)現(xiàn)鹽酸過(guò)量可以使該反應(yīng)逆向移動(dòng)。(4) 由圖中信息可知,兩種情況下鋯英砂的轉(zhuǎn)化率都是比較高的,但是根據(jù)題中信息可知氧化鈣更易獲得且價(jià)格低廉,成本更低,當(dāng)然該條件下溫度較高,能耗較大,但工業(yè)生產(chǎn)中選擇該條件,說(shuō)明原料成本對(duì)生產(chǎn)的影響更大。(5) 該反應(yīng)中有氯化氫生成,而氯化氫揮發(fā)性較強(qiáng),溫度越高,越易揮發(fā)。
2. (1) 氯化銨高溫下會(huì)分解,導(dǎo)致與MnCO3反應(yīng)不徹底 (2) MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O 減少氯化錳晶體析出帶來(lái)的損失 (3) 2.7×10-5
(4) NH3、CO2 NH4Cl
【解析】 (1) 選用n(NH4Cl)∶n(MnCO3)>2∶1的原因是氯化銨高溫下會(huì)分解,導(dǎo)致與MnCO3反應(yīng)不徹底,則提高NH4Cl的用量,可使MnCO3充分反應(yīng)。(2) MnO2將Fe2+氧化為Fe3+,離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O,趁熱過(guò)濾的目的是減少氯化錳晶體析出帶來(lái)的損失。(3) c(Ca2+)== mol/L=2.7×10-5 mol/L。(4) 焙燒尾氣為NH3、CO2,二者均可利用,濾液中主要溶質(zhì)為NH4Cl。
3. (1) 4CuFeS2+17O2+4H+===4Cu2++4Fe3++8SO+2H2O (2) CuO、Fe(OH)3 (3) 提供反應(yīng)所需Cl-,促進(jìn)CuCl溶解與不溶物分離 溶液變?yōu)闊o(wú)色 (4) 加入大量的水,過(guò)濾,洗滌,用HCl酸化的BaCl2檢驗(yàn)是否洗滌干凈,用無(wú)水乙醇洗滌
【解析】 (1) 浸取過(guò)程中,CuFeS2與O2、H+發(fā)生反應(yīng)生成Cu2+、Fe3+、SO和水。(2) 浸出液中加入CuO調(diào)節(jié)pH使Fe3+沉淀,濾渣①中含有Fe(OH)3和過(guò)量的CuO。(3) 根據(jù)CuCl+2Cl-[CuCl3]2-可知,加入濃鹽酸和NaCl固體可使平衡正向移動(dòng),促進(jìn)CuCl的溶解,有利于與不溶物分離;還原時(shí)發(fā)生反應(yīng)Cu2++Cu+6Cl-===2[CuCl3]2-,還原進(jìn)行完全時(shí),藍(lán)色的Cu2+轉(zhuǎn)化為無(wú)色的[CuCl3]2-,因此現(xiàn)象為溶液變?yōu)闊o(wú)色。(5) 加入大量的水使CuCl+2Cl-[CuCl3]2-向左移動(dòng),CuCl析出,沉淀析出后過(guò)濾,洗滌沉淀,用鹽酸酸化的BaCl2檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈,最后用無(wú)水乙醇洗滌,真空干燥后得到CuCl固體。
4. (1) 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2 (2) 1∶2 (3) ScF3+H2OScOF+2HF↑(或ScF3·6H2OScOF+2HF↑+5H2O) “除銨”時(shí)NH4Cl分解生成HCl,抑制Sc3+的水解
【解析】 (1) 由流程圖可知,Sc2(C2O4)3經(jīng)焙燒后生成Sc2O3和CO2。(2) 200~300 ℃時(shí),減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量,380~400 ℃時(shí),減少的質(zhì)量為NH4Cl的質(zhì)量,則水的物質(zhì)的量為=0.12 mol,NH4Cl的物質(zhì)的量為=0.06 mol,x∶z=0.06∶0.12=1∶2。(3) 流程中“沉鈧”后“脫水除銨”可制得純度很高的ScF3,其原因是“除銨”時(shí)NH4Cl分解生成的HCl抑制Sc3+的水解。
5. (1) 攪拌鉛膏漿液或升高溫度(答案合理即可) 還原 (2) 3.47×105 (3) PbCO3+2H+===Pb2++H2O+CO2↑ (4) 粗鉛 起始c(H2SiF6)增大,電解液中c(H+)增大,陰極發(fā)生副反應(yīng):2H++2e-===H2↑,影響Pb2+放電,使鉛產(chǎn)率減小
【解析】 (2) PbSO4(s)+CO(aq)PbCO3(s)+SO(aq),K====3.47×105。(3) PbSiF6和H2SiF6均能拆分為離子形式,過(guò)程③反應(yīng)的離子方程式為PbCO3+2H+===Pb2++H2O+CO2↑。(4) 類(lèi)比粗銅電解精煉,過(guò)程④使用的陽(yáng)極材料是粗鉛。起始c(H2SiF6)增大,電解液中c(H+)增大,陰極上H+放電生成H2,影響Pb2+放電,使鉛產(chǎn)率減小。
6. (1) 將V2O5轉(zhuǎn)化為易溶的VOSO4,提高釩元素的浸出率 (2) 6VO2++ClO+3H2O===6VO+Cl-+6H+ (3) pH>5時(shí),溶液中c(NH)[或c(NH)和c(H6-xV10Ox-28)]減小,生成多釩酸銨的量減少
(4) n(NH)=n(NH3)==0.08 mol,n(V2O5)==0.1 mol ,n(V10O)=0.02 mol,n(NH)∶n(V10O)=4∶1,x=4,釩酸銨的化學(xué)式:(NH4)4H2V10O28
【解析】 (1) V2O5微溶于水,“酸浸”可將V2O5轉(zhuǎn)化為易溶的VO2+,提高釩元素的浸出率。(2) ClO可將VO2+氧化為VO,ClO被還原為Cl-,離子方程式為6VO2++ClO+3H2O===6VO+Cl-+6H+。(3) pH>5時(shí),溶液中c(NH)減小,生成多釩酸銨的量減少。
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