1 [2024江蘇卷]回收磁性合金釹鐵硼(Nd2Fe14B)可制備半導(dǎo)體材料鐵酸鉍和光學(xué)材料氧化釹。
浸出初期，起始c(H＋)較大，F(xiàn)e2O3與H＋反應(yīng)生成Fe3＋；約5 min后，c(H＋)較小，F(xiàn)e3＋水解程度增大，生成Fe(OH)3沉淀進(jìn)入濾渣
c(H＋)減小，萃取正向進(jìn)行程度增大，萃取率上升；當(dāng)pH大于3，部分La3＋水解生成不能被萃取的La(OH)3，萃取率下降
(2) [2024常州期末]聚合氯化鋁(PAC)水解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生聚合穩(wěn)定態(tài)物質(zhì)[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7＋(簡(jiǎn)稱Al13)。Al13對(duì)水中膠體和顆粒物具有高度電中和橋聯(lián)作用，是凈水過(guò)程中的重要物質(zhì)。①Al3＋在水解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生[Al(OH)]2＋、[Al(OH)2]＋等產(chǎn)物。寫(xiě)出 Al3＋水解產(chǎn)生[Al(OH)]2＋的離子方程式：___________________________ ________。②使用Al3＋凈水時(shí)應(yīng)控制pH在6.80～8.02之間，否則凈水效果不佳。在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性環(huán)境時(shí)凈水效果差的原因是___________________ ______________________________________________________________________________________。
強(qiáng)酸性環(huán)境，抑制Al3＋的水解，主要以Al3＋形式存在；強(qiáng)堿性環(huán)境，Al元素主要以[Al(OH)4]－形式存在
[溫度的影響]2 (1) 其他條件相同時(shí)，用SO2還原浸出Cu(AsO2)21 h，不同溫度下砷的浸出率如圖1。隨著溫度升高，砷的浸出率先增大后減小的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
升溫能加快反應(yīng)速率，同時(shí)溫度升高SO2的溶解度減小，反應(yīng)速率減小，T＜60 ℃，升溫對(duì)反應(yīng)速率影響大，T＞60 ℃，濃度減小對(duì)反應(yīng)速率影響大
(2) “轉(zhuǎn)化”后所得LiHCO3溶液中含有的Ca2＋需要加入Li3PO4除去。除鈣步驟中其他條件不變，反應(yīng)相同時(shí)間，溫度對(duì)除鈣率和Li2CO3產(chǎn)率的影響如圖2。①隨著溫度升高，最終Li2CO3的產(chǎn)率逐漸減小的原因是________________________________________________ ______________。②當(dāng)溫度高于50 ℃時(shí)，除鈣率下降的原因可能是________________ _______________________。
溫度過(guò)高LiHCO3分解產(chǎn)生Li2CO3沉淀，與Ca3(PO4)2一同被過(guò)濾
(3) [2024南京、鹽城期末]V2O5-WO3/TiO2催化劑可以催化NH3脫除煙氣中的NO。反應(yīng)：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 632.4 kJ/ml。將模擬煙氣以一定流速通過(guò)裝有V2O5-WO3/TiO2催化劑的反應(yīng)管，反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖3所示。
①反應(yīng)溫度高于350 ℃，NO轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是____________ __________________________________________________。②若煙氣中含有SO2，則會(huì)導(dǎo)致催化劑失活，原因可能是_________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
下降，反應(yīng)速率減?。籒H3與O2發(fā)生反應(yīng)生成NO
SO2會(huì)被(V2O5)催化氧化為SO3，SO3與NH3作用生成NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆蓋(沉積)在催化劑的表面，大大減小了催化劑和反應(yīng)物的接觸面積[或SO2與NH3作用生成NH4HSO3或(NH4)2SO3，最終被氧化為NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆蓋(沉積)在催化劑的表面，大大減小了催化劑和反應(yīng)物的接觸面積]
[物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)的影響]3 (1) [2024常州期末]實(shí)驗(yàn)室以廢舊磷酸鐵鋰(LiFePO4)電極粉末為原料回收Li2CO3，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖1。
以鹽酸－次氯酸鈉體系選擇性浸出鋰。將2 g磷酸鐵鋰加入三頸燒瓶中(裝置見(jiàn)圖2)，滴液漏斗a裝有0.6 ml/L 鹽酸、b中裝有0.8 ml/L NaClO溶液?？刂?5 ℃，依次將兩種溶液加入三頸燒瓶，充分反應(yīng)30 min后，過(guò)濾。
已知：常溫時(shí)，Ka1(H3PO4)＝7.5×10－3，Ka2(H3PO4)＝6.2×10－8，Ka3(H3PO4)＝2.2×10－13，Ksp(FePO4)＝1.3×10－22。①浸出后過(guò)濾，所得濾渣的主要成分為FePO4。寫(xiě)出LiFePO4轉(zhuǎn)化為FePO4的離子方程式：___________________________________________ _______________。②控制原料n(LiFePO4)∶n(HCl)∶n(NaClO)＝1∶1.3∶0.6，鋰的浸出率為95.59%。若提高鹽酸用量，可使鋰浸出率達(dá)99%以上，但同時(shí)可能存在的缺陷有_________________________________________________ ________________________________________________________________________________________。
2LiFePO4＋ClO－＋2H＋===2FePO4＋2Li＋＋
過(guò)量的鹽酸溶解FePO4，F(xiàn)e元素也隨Li元素一起浸出，導(dǎo)致產(chǎn)品純度下降；產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境；后階段消耗更多的Na2CO3，增加試劑成本
(2) [2024無(wú)錫期末]使用ZnMnO3脫硫劑脫除CH4或H2中的H2S。ZnMnO3脫硫和再生的過(guò)程如圖3所示(部分產(chǎn)物已省略)，在脫硫過(guò)程中脫硫劑表面形成羥基，有利于H2S的脫除。
①脫除H2S(步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，需350 ℃)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________ __________________________________________。②中間體MnSO4對(duì)脫硫劑的再生起關(guān)鍵作用，原因是____________ _____________________________________________________________________________________________________。③天然氣中少量的水蒸氣加快了H2S的脫除，原因是____________ ________________________________________________。
(850 ℃)分解產(chǎn)生SO2等氣體，生成多孔MnO2和ZnO(或生成多孔ZnMnO3)，增加了脫硫劑的比表面積
在脫硫劑表面，增加了羥基，有利于H2S的脫除
【解析】 (1) ①在酸性條件下，LiFePO4中的Fe(Ⅱ)被ClO－(自身被還原為Cl－)氧化為FePO4中的Fe(Ⅲ)，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒以及原子守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式。②由于鹽酸的酸性強(qiáng)于磷酸，故過(guò)量的鹽酸能溶解FePO4，從而使得Fe元素也隨Li元素一起浸出，導(dǎo)致產(chǎn)品純度下降；同時(shí)過(guò)量的鹽酸與NaClO反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境；后階段中加入的Na2CO3也能與鹽酸反應(yīng)，使得Na2CO3消耗增多，從而增加了試劑成本。(2) ③已知：脫硫劑表面形成羥基，有利于H2S的脫除，故水分子吸附在脫硫劑表面，可增加羥基數(shù)目，有利于H2S的脫除。
難點(diǎn)1　化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則
難點(diǎn)2　溫度控制1 控制溫度的目的提高反應(yīng)速率、提高產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率、減少副反應(yīng)、提高產(chǎn)品純度；加熱可增大反應(yīng)速率或促進(jìn)反應(yīng)的某個(gè)方向(一般是有利于生成物生成的方向)反應(yīng)程度更大。2 在一定范圍內(nèi)控制溫度的目的(1) 若溫度過(guò)低，則反應(yīng)速率(或溶解速率)較小。(2) 若溫度過(guò)高，某些物質(zhì)會(huì)分解(如H2O2、NH4HCO3、氨水、濃硝酸)或揮發(fā)(如濃硝酸、濃鹽酸)或被氧化(如Na2SO3)或促進(jìn)水解(如AlCl3)。
3 冰水浴冷卻的目的(1) 使某物質(zhì)液化、降低產(chǎn)物的溶解度。(2) 減少其他副反應(yīng)，提高產(chǎn)品純度。
難點(diǎn)3　其他原因分析1 濃度(1) 根據(jù)需要選擇適宜的濃度或投料比，不僅可控制一定的反應(yīng)速率，還可使反應(yīng)更有利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成。(2) 反應(yīng)物過(guò)量，能保證反應(yīng)的完全發(fā)生或提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，但對(duì)后續(xù)操作也會(huì)產(chǎn)生影響。2 壓強(qiáng)：改變反應(yīng)速率，使平衡向需要的方向移動(dòng)。3 催化劑：選擇合適的催化劑，能增大反應(yīng)速率。4 使用保護(hù)氣：(1) 隔絕空氣(主要是隔絕O2、H2O)。(2) 抑制弱離子的水解(如HCl氛圍)。
1 [2024南京調(diào)研]NaClO溶液處理含氨氮廢水(pH為6.0～7.0)。室溫下，分別取200 mL預(yù)處理后的廢水，將初始pH調(diào)節(jié)至不同值，加入等量NaClO溶液，30分鐘后檢測(cè)剩余氨氮濃度。不同初始pH對(duì)NaClO氧化脫除氨氮效果的影響如圖1所示，不同初始pH對(duì)應(yīng)反應(yīng)結(jié)束后的pH如圖2所示。
(1) NaClO將廢水中NH3氧化為無(wú)污染氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________，實(shí)驗(yàn)中NaClO溶液的實(shí)際投入量大于理論計(jì)算量，其原因是______________________________。(2) 處理后的廢水pH在6.0～9.0之間才能排放。NaClO溶液處理含氨氮廢水初始pH設(shè)置為7.0而不是2.0的原因是_________________________ ________________________。
2NH3＋3NaClO===N2↑＋3H2O＋3NaCl
NaClO(或HClO)不穩(wěn)定，易分解
pH為7.0時(shí)氨氮去除率高且
【解析】 (1) 由題意先寫(xiě)出NH3＋NaClO——N2＋NaCl，再根據(jù)得失電子守恒寫(xiě)出2NH3＋3NaClO——N2＋3NaCl，最后根據(jù)原子守恒配平。由于反應(yīng)肯定是控制在一定時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)物不能反應(yīng)完全，為使NH3在一定時(shí)間內(nèi)盡可能被氧化去除，故應(yīng)增大NaClO的實(shí)際投入量；另外次氯酸鹽或次氯酸易分解，也是增大其投入量的原因之一。(2) 由圖1知，當(dāng)pH＝7.0時(shí)氨氮去除率更高，由圖2知，當(dāng)pH＝7.0或2.0時(shí)，反應(yīng)后的廢水都符合排放標(biāo)準(zhǔn)，但調(diào)節(jié)初始pH＝2.0所需的酸更多。
(1) 從反應(yīng)后的混合物中獲得較高產(chǎn)率的NaFeY·3H2O粗品的實(shí)驗(yàn)操作是__________________________________，過(guò)濾，水洗，干燥。檢驗(yàn)NaFeY·3H2O是否洗凈的試劑是________________________。
AgNO3溶液和稀硝酸
(2) 保持其他條件不變，乙二胺四乙酸鐵鈉的產(chǎn)率隨反應(yīng)液pH的變化如圖所示。pH過(guò)低或過(guò)高產(chǎn)品產(chǎn)率均減小的主要原因是____________ ________________________________________________________________________________________________________。
pH過(guò)低，H4Y電離出的Y4－濃度小(或pH過(guò)低，H4Y在水中溶出量小)，pH過(guò)高，F(xiàn)e3＋轉(zhuǎn)為Fe(OH)3，溶液中Fe3＋濃度減小
3 [2024宿遷調(diào)研]燃煤煙氣中含有大量SO2和NO。某實(shí)驗(yàn)室模擬“軟錳礦漿同步脫硫脫硝技術(shù)”并制備MnSO4·H2O，部分流程如下：已知：①軟錳礦(主要成分為MnO2，另含有少量Fe2O3、CaO、SiO2等雜質(zhì))；②Ksp(MnF2)＝1.6×10－3；Ksp(CaF2)＝8.0×10－11；
【解析】 (2) 除氣時(shí)，一定量的O3可將NO轉(zhuǎn)化為NO2，而NO2易與水反應(yīng)，NO難溶于水，這樣會(huì)提高NO的脫除率。
(1) ①“浸錳”過(guò)程，SO2發(fā)生的主要化學(xué)方程式為_(kāi)_____________ ______________。②濾渣Ⅰ的主要成分為_(kāi)_________________(填化學(xué)式)。(2) “除氣”過(guò)程，煙氣中混入一定量O3可提高NO脫除率，其可能的原因是_______________________________________________________ ______。
O3可將NO氧化為在水中溶解性好的NO2；NO2氧化性強(qiáng)于

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