2020届高三化学五月题型闯关专题限时集训化学工艺流程的解答策略

1、2020届高三化学五月题型闯关专题限时集训 化学工艺流程的解答策略 1LiTiO和LiFePO都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成45412分为FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质)来制备。工艺流程如下： 23 回答下列问题： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。 (2)TiOxHO沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 22温度/ 30 35 40 45 50 /% OHTiOx转化率2292 95 97 93 88 分析40 时TiOxHO转化率最高的原因_ 22_。 (3)LiTiO中

2、Ti的化合价为4，其中过氧键的数目为_。 155221，加入双氧水和磷酸(molc(MgL设溶液体积)0.02 (4)若“滤液”中3351，此时是mol )增加1倍)，使Fe1.0恰好沉淀完全即溶液中c(Fe10L否有Mg(PO)沉淀生成？_(列式计算)。FePO、Mg(PO)的K分别sp34324422224。1010 、1.0为1.3_。 (5)写出“高温煅烧”中由FePO制备LiFePO的化学方程式 44_ _。 【解析】 (1)根据图像分析，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为100 、2 h或90 、5 h。 (2)当温度低于40 时，HO、NHHO不易分解，但是温度低，反应速

3、率2232慢，TiOxHO转化率低；当温度高于40 时，HO分解，NH逸出，反应物32222浓度降低，反应速率下降，TiOxHO的转化率低。 22(3)设LiTiO中过氧键的数目为x，则非过氧键氧原子数目为152x，根1552据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得：2x2(152x)1245，解得：x4。 2233)恰好完全沉淀时溶液中及Fec(Fe1.3(4)根据K(FePO)104sp22101.31171513mol1.310 。 molL 1.010molL，可得c(PO)L 45101.00.0232113223)0.01(Mg(1.3c(Mg) molLc0.01 molL10

4、(PO，则c 42172404024，因此10不会生成1.710KMg(PO)1.01.69)1023sp4Mg(PO)2沉淀。 43(5)煅烧过程中，Fe元素化合价由3降至2，被还原，则HCO应作还422高温原剂，其氧化产物为CO，反应的化学方程式为2FePOLiCOHCO=44222232LiFePO3COHO。 2425 h 、90 或2 h、(1)100 【答案】(2)低于40 ，TiOxHO转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ，双22氧水分解与氨气逸出导致TiOxHO转化反应速率下降 (3)4 22221.310331171，L1.310(4)Fe )恰好沉淀完全时，c(POLm

5、ol mol 451.01033223172401.710KMg(PO)，c因此不会生(Mg)值为)c(PO0.01(1.310424sp3成Mg(PO)沉淀 243高温(5)2FePOLiCOHCO=2LiFePO3COHO 2342442222高锰酸钾常用作消毒杀菌剂、水质净化剂等。某小组用软锰矿(主要含MnO，还含有少量SiO、AlO、FeO等杂质)模拟工业制高锰酸钾流程如下。332222试回答下列问题： (1)配平焙烧时发生的化学反应方程式：_MnO_ _2焙烧_O=_KMnO_HO；工业生产中采用对空气加2242压的方法提高MnO利用率，试用碰撞理论解释其原因：_ 2_。 (2)滤渣

6、的成分有_(化学式)；第一次通CO不能用稀盐酸代替的原2因是_ _。 (3)第二次通入过量CO生成MnO 。_的离子方程式为22 (4)将滤液进行一系列操作得KMnO。由图像可知，从滤液得到KMnO44需经过_、_、洗涤等操作。 (5)工业上按上述流程连续生产。用含a%MnO的软锰矿1吨，理论上最多2可制KMnO_吨。(保留2位有效数字) 4(6)利用电解法可得到更纯的KMnO。用惰性电极电解滤液。 4电解槽阳极反应式为_。 阳极还可能有气体产生，该气体是_。 【解析】 由流程图可知，软锰矿在空气和碱性环境中焙烧冷却后，得到KMnO、硅酸盐、偏铝酸盐和FeO，过滤后，滤液中是KMnO、硅酸盐、

7、偏422234铝酸盐，通入CO生成HSiO和Al(OH)沉淀，滤液中第二次通入过量CO生22233成KMnO。(2)滤渣是HSiO和Al(OH)沉淀；盐酸是强酸，易将Al(OH)沉34332淀溶解，不宜掌握用量。(3)第二次通入的CO和溶液中的KMnO反应的离子4222(4)由曲线可知，4CO2HO=MnO2MnO4HCO。3MnO方程式为322442KMnO溶解度随温度变化较小，故使用蒸发结晶法，趁热过滤。(5)依据工艺流4程，含Mn物质间的定量转化应为： 21MnOKMnOKMnOMnO 2224433但是MnO循环利用，多次转化，可视为原料中的Mn全部转化为KMnO421 ta%2MnO

8、，阳极被氧化电解滤液。(6) t158)所以：m(KMnO0.018a 4487。阳极还可能发生4OHe=Oe=MnO2HO，产生O 。2224 加压增大了氧气浓度，使单位体积内 1 2 2 【答案】 (1)2 4KOH 反应更充分的活化分子数增加，有效碰撞次数增多，反应速率加快，使MnO2 ，不易控制稀盐酸的用量HSiO 稀盐酸可溶解Al(OH)、(2)Al(OH)33232 O=MnO2MnO4HCO(3)3MnO4CO2H342224 (4)蒸发结晶 趁热过滤 (5)0.018a2 O (6)MnOe=MnO2441。HO化学名：三盐基硫酸铅，简称三盐，M990 gmol33PbOPbS

9、O24PbSO及Pb不溶于水，微黄色粉末，可用作聚氯乙烯稳定剂。以铅泥(含PbO、4 为原料制备三盐基硫酸铅的工艺流程如图所示。等) 138 1010。的，PbCOK1.4621.82的已知：PbSOKspsp34 请回答下列问题：放电2PbSOPbO2HSO2HO。充(1)铅蓄电池其工作原理是Pb22424充电电时，阳极的电极反应式为_ _。 (2)步骤转化的目的是_， 将滤液1、滤液3合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种1)，其化学式为_；滤液2mol322 M结晶水合物(g中可循环利用的溶 。)填化学式_(质为2512)时Lcc(Pb(SO，)9.1010则此mol中(3)

10、沉铅后的滤液41。_molL (4)步骤合成三盐的化学方程式为_ _； 步骤洗涤沉淀时的操作是_ _； 若以100.0 t铅泥为原料制得纯净干燥的三盐49.5 t，假设铅泥中的铅元素有90%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为_。 【解析】 (1)铅蓄电池充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应式为PbSO424H。(2)步骤加入NaO2eCO=PbOSO溶液能将PbSO转2H422342化为PbCO，可以提高铅元素的利用率。结合上述分析可知滤液1、滤液3中均3含有NaSO，再结合所得晶体的摩尔质量可知析出的晶体为NaSO10HO。滤22442251，则L10沉铅后滤液中c(Pbmol)9.10

11、液2中的HNO可循环使用。(3)38101.82?PbSOK4sp1412。 Lc(SO)2.010滤液中 Lmol mol 4529.1010?c?Pb(4)步骤中加入NaOH溶液，使PbSO转化成三盐，化学方程式为4PbSO445060 6NaOH=3PbOPbSOHO3NaSO2HO。沉淀表面有NaSO等4424222杂质，洗涤沉淀时，向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，并重复上述操作23次即可。设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据关系式： 4Pb 3PbOPbSOHO 241 4 mol207 gmol990 g 1000 tx90% 49.5 t 1mol207 g4 mol

12、990 g则，解得x46.0 %。 49.5 t90%100.0 tx2 4HSO2e=PbO2H【答案】 (1)PbSOO4224(2)将PbSO转化为PbCO，提高铅的利用率 NaSO10HO HNO 3342424 (3)2.0105060 (4)4PbSO6NaOH=3PbOPbSOHO3NaSO2HO 向漏斗242442中加蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，并重复上述操作23次 46.0% 世纪金属”。21金属钛被称为“4 )、主要成分为FeTiO，主要含FeOAlO、SiO等杂质(1)工业上用钛矿石(2332 经过以下流程制得TiO：2 FeSO=TiOSO2HSOFeTiO其中

13、，步骤发生的主要反应为42443 。O2H2 、步骤发生反应的离子方程式是_ 。_还可步骤可采取的办法除提高碱的浓度外，为提高钛矿石的碱浸出速率， 写出两种方法)。_(以采取的办法有_、 的目的是_；步骤中加入Fe _。分离出FeSO晶体的操作是4为胶体，步骤发生反应的化学方程式为O步骤形成的TiOnH22 _。 (2)可利用通过下述两种方法制备金属钛。TiO2为电解液，碳块作电解池作阴极，石墨作阳极，熔融CaO方法一：将TiO2，可能生成的气体是_槽，电解TiO制得钛，阳极上一定生成的气体是2 _。 方法二：通过以下反应制备金属钛。高温 (s)TiO2Cl (g)(g)(g)TiClO224

14、21molH151 kJ 高温2MgClTiClTi 2Mg24实际生产中，需在反应过程中加入碳，可以顺利制得TiCl。碳的作用除4燃烧放热外，还具有的作用是_ _。 【解析】 (1)步骤中AlO、SiO均能与浓NaOH溶液反应，其离子方2322HO、SiO2OH=2AlO=SiOHO。为提O程式分别为Al2OH2222323高钛矿石的碱浸出速率，可采取适当增加碱的浓度、升高反应温度、粉碎钛矿石23，加入适量铁粉，Fe易被氧化成或搅拌等措施。步骤所得溶液中的Fe32。从溶液中分离出FeSO还原为可将溶液中的FeFe晶体时，可采取的操作4为过滤。TiOSO在溶液中加热水解生成 TiOnHO(胶体

15、)的化学方程式为2242向阳中的OSO。(2)熔融CaO1)HO=TiOnHO(胶体)HTiOSO(n4242222失电子被氧化为O；由于碳块作电解池槽，则阳极还可能极移动，阳极上O2生成CO、CO或二者的混合气体。反应的过程中加入适量碳，碳燃烧放出热2量提供反应所需的高温，此外碳还可以和生成物O反应，促使反应的平衡正2向移动。 H2OHO =2AlO(1)【答案】 AlO22232HO 升高温度(或加热) 粉碎钛矿石或搅拌SiO2OH(=SiO其他2233 过滤 TiOSO(n1)HO=TiOnHO()合理答案均可 还原Fe胶2242体)HSO (2)O(或氧气) CO(或CO或CO、CO)

16、 消耗O，促进反应的222422平衡向正反应方向移动 5.铅及其化合物有着优异的性能和广泛的应用。工业上利用铅浮渣(主要成分 可制备硫酸铅。制备流程图如下：CaO)、Ag还含有少量的Pb、PbO是 85 4.910 K(CaSO)已知：K(PbSO1.61044spsp2，写出PbPb参(1)步骤有NO产生，浸出液中含量最多的金属阳离子为加反应的化学方程式：_ _， 为防止Ag被溶解进入浸出液，步骤操作时应注意_。 (2)粗PbSO产品含有的杂质是_；要得到纯净的PbSO，需要用试44剂进行多次洗涤，再用蒸馏水洗涤。最好选用的试剂是_。 A稀硫酸 B稀盐酸 D 酒精 C硝酸铅溶液 2(3)母液

17、中可循环利用的物质是HNO，若母液中残留的SO过多，则循环43利用时可能出现的问题是_ _。 225110L，则溶液中的完全沉淀c(Pbmol)1.0(4)若将步骤中的Pb21。 )至少为_molc(SOL4(5)(CHCOO)Pb是皮毛行业的染色助剂，可用PbSO与CHCOONH反应42433制备，写出反应的离子方程式_ _。 【解析】 (1)Pb能与稀HNO发生氧化还原反应，其化学方程式为3Pb38HNO=3Pb(NO)2NO4H中，故步骤AgPb。由于金属活泼性：O2233为了防止Ag溶解进入浸出液，需控制硝酸的用量并使铅浮渣(或Pb)稍有剩余。(2)根据题图可知所得粗PbSO产品中含有

18、CaSO杂质，根据PbSO、CaSO的4444溶度积常数可知相同条件下PbSO更难溶，为了得到纯净的PbSO，可用硝酸铅44溶液多次洗涤粗产品，使CaSO转化为PbSO，再用蒸馏水洗涤。(3)若母液中4422过多，则其会与浸出时生成的Pb反应生成PbSOSO，PbSO会随浸残留的44422(Pb中Pb完全沉淀时溶液中c出渣排出，从而降低PbSO的产率。(4)步骤481.6102511 10molc(SO)1.010至少为L molL1.6，则溶液中 451.01031。(5)根据题中信息可知PbSOmolL与CHCOONH发生复分解反应得到4342=(CHCOO)PbSOPbSO2CH3COO

19、。 (CHCOO)Pb，其离子方程式为443322【答案】 (1)3Pb8HNO=3Pb(NO)2NO4HO 控制硝酸的用量2332并使铅浮渣(或Pb)稍有剩余(其他合理答案均可) 2生成PbSO浸出时部分Pb随浸出渣排出，降低PbSO(2)CaSO C (3)44423=(CHCOO)PbSO (5)PbSO2CHCOO(4)1.6的产率 10 433426二氧化铈(CeO)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeCOF)32为原料制备CeO的一种工艺流程如下： 2 24(4x)2结合成CeSO； ，也能与SO已知：i.Ce能与F结合成CeF4x443不能； (HA)萃取，而ii.在硫

20、酸体系中CeCe能被萃取剂261。101.0饱和溶液浓度为)(CO常温下，iii.CeLmol 323 回答下列问题： “氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是(1) )。_(写出2种即可：式与烧”产物CeO稀HSO反应的离子方程(2)写出“氧化焙422 。_44CeACe(H)4H表示n(HA)。D(3)“萃取”时存在反应：Cen4222n?HcACe?n2n42(D分别在有机层中与水层中存在形式的浓度之比的比值)。保2?CeSOc?42，(SO)SO以改变水层中的c持其他条件不变，在起始料液中加入不同量的Na4242_ (SOc增大而减小的原因是)D随起始料液中4 。_3

21、K)(s)(4)浸渣经处理可得Ce(BF)，加入KCl溶液发生反应：Ce(BF34433 (aq)。(aq)3KBF(s)Ce4K、b，则该反应的平衡常数若一定温度时，Ce(BF)、KBF的K分别为asp443 表示)。_(用a、b为式子发生主要方反程应的离(5)“反萃取”中加HO22。常温下，在“反萃取”后所得水层中加入_331(Ce恰好沉淀完全时c(CO)沉淀，当Ce1.0 molL的NHHCO溶液，产生Ce33432251 _，溶液中c(CO。)110)molL约为3是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧(6)CeO20.25)CeOxO(0x化气氛中耗氧。在尾气消除过程中发生着CeO22(1x2)_ 尾气的化学方程式：的循环。写出CeO消除CO2 。_过程中，将矿石粉碎成细颗粒、通入大量空气”【解析】 (1)“氧化焙烧24结合成能与根据CeSO等均可以加快反应速率和提高原料利用率。(2)422CeO和OCeSOH反应生成知，CeO与稀HSOCeSO，离子方程式为242442222242CeSOCe会与SO结合成SO=CeSO2HO。(3)4H水层中的444242244Ce(Ce)减小，导致萃取平衡增大，c(CeSO)增大，随着c(SOc)