突破08 工艺流程综合题(解析版)

1、突破08突破工艺流程综合题（3）（条件控制）限时：40分钟1.六氟铝酸钠俗称冰晶石，广泛应用于冶铝工业。以磷肥副产物氟硅酸铵为原料制备六氟铝酸钠的简易流程如下:(NHSiFh 氨永f稚液陪液过滤过量NHlF 溶液陶。H,偏铝酸溶溜钠溶液过滤波液请回答下列问题: （1）写出反应的化学方程式：，适当加热可以提高反应的化学反应速率，但是温度不宜过高，其原因有两点：其一是避免氨水挥发，降 低反应物浓度，其二。（2）反应得到Na3AlF6和废液，废液用于反 （填“”或“”）循环利用。NH4F溶液不能用玻璃容器盛装，其原因是（3）通过实验得出Na3AlF6的产率与外界条件关系如图所示（提示：温度、时间针对

2、反应）。6040200财T氏囹I产率与温度关系I，01(H)川)402-0r/mln 产串与时间关系普lt氐时60402110 0.5 1.1）1.5 2.0图&产率导投料比关系根据上述实验结果，最佳条件：反应温度、反应时间、氢氧化钠与氢氧化铝的物质的量之比依次是【答案】（1）（NH4）2SiF6+4NH3.H2O=6N耳F+H2SiO3l+H2O 避免NH4F水解程度增大而损失（2） NH4F水解生成HF，HF腐蚀玻璃(3) 60 C、60 min、2.0解析(1)氟硅酸铵与氨水反应，可以看成是氟硅酸铵先水解生成氟化氢、硅酸和氨水，然后氨水和氟化氢反应生成氟化铵。温度高，氨水挥发加快、NH4

3、F水解程度增大，因此选择合适温度。(2)反应为 NaAlO2 + 2H2O + 6NH4F+2NaOH=Na3AlF6； + 6NH3-H2O，废液中氨水可以用作反应的反应物。NH4F 发生水解生成HF，HF能与玻璃中二氧化硅反应生成四氟化硅和水。(3)从图像看出，应选择产率最高的 条件。2.(2019合肥一模)以软锰矿粉(主要含有MnO2，还含有少量的Fe2O3、A12O3等杂质)为原料制备高纯MnO2 的流程如图所示：已知常温下，氢氧化物沉淀的条件：Al3+、Fe3+完全沉淀时的pH分别为5.0、2.8； Mn2+开始沉淀的pH为7.7。“酸浸”时加入一定量的硫酸，硫酸的量不能过多或过少。

4、硫酸过多造成氨的损失；硫酸过少时，“酸浸”时会有红褐色渣出现，原因是。 加入氨水应调节pH 的范围为。 “过滤II”所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是(填化学式)，写出其阳离子的电 子式：。加入碳酸氢铵产生沉淀的过程为“沉锰”。“沉锰”过程中放出CO2,反应的离子方程式为。“沉锰”过程中沉锰速率与温度变化的关系如图所示。当温度高于60。时，沉锰速率随着温度升高而减慢的原因可能是。答案(1)生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀5.07.7Ed： N ： V_(NH4)2SO4Mn2+2HCO=MnCO3l + CO2f+H2O温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率 随碳酸氢

5、铵浓度的减小而减慢解析(1)硫酸过少时，“酸浸”时会有红褐色渣出现，原因是生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀。(2) 由题中信息可知，Al3+、Fe3+完全沉淀时的pH分别为5.0、2.8, Mn2+开始沉淀的pH为7.7。所以，加入氨 水应调节pH的范围为5.07.7。(3) “过滤II”所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是(NH4)2SO4,II *H ： W II：-其阳离子的电子式为 n。(4)&“沉锰”过程中放出CO2，反应的离子方程式为Mn2+2HCO-=MnCC3； + CO2T+H2O。温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小 而减慢。3

6、.利用钛矿的酸性废液(含TiO2+、Fe2+、Fe3+、SO4-等)，可回收获得FeS2纳米材料、Fe2O3和TiO2H2O等 产品，流程如下：(1) TiO2 +中钛元素的化合价为 价。TiO2 +只能存在于强酸性溶液中，因为 TiO2 +易水解生成TiO2-H2O，写出水解的离子方程式： (2)向富含TiO2 +的酸性溶液中加入Na2CO3粉末能得到固体TiO2H2O。请用化学反应原理解释:(3) NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式为:该反应需温度在308 K以下，其目的是答案(1)+4 TiO2+ + (+1)H2O：LTiO2H2O+2H+(2) Na2CO3消耗H+，

7、c(H+)减少，使TiO2+水解平衡向生成TiO2H2O方向移动(3) Fe2+2HCO-=FeCO3l+CO2f+H2O防止NH4HCO3受热分解和减少Fe2+的水解解析(2)由于原溶液显酸性，CO3-直接与H+反应，不能解释成CO3-水解促进TiO2+的水解。(3)要充分考虑H+与HCO-不共存，HCO-与Fe2+产生FeCO3和H+，会继续与HCO-反应产生CO2气体。另外NH4HCO3不稳定受热易分解，因而要控制在较低温度下进行。4.铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某度旧铍铜元伟含25% BeO、71% CuS、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流

8、程如下:Bed条件.e 固体 Be被桐溶液 元件声更一固体源渣H U + TT 反& II稀H湍滤破D-固体德液已知：1 .铍、铝元素化学性质相似；II.常温下部分难溶物的溶度积常数如下表:难溶物Cu(OH)2Fe(OH)3Mn(OH)2溶度积常数(Xsp)2.2x10-2。4.0 x10-382.1x10-13 滤液A的主要成分除NaOH外，还有(填化学式)，写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应 的离子方程式：。 滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,最合理的实验步骤顺序为(填字母)。a-加入过量的氨水匕通入过量的CO2c-加入过量的NaOH d-加入适量的HCle.

9、洗涤f.过滤从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是。MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质。写出反应I中 CuS发生反应的化学方程式：若用浓HNO3溶解金属硫化物，缺点是(任写一条)。(4)滤液 D 中 c(Cu2+)=2.2 molL-1、c(Fe3+) = 0.008 molL-1、c(Mn2+) = 0.01 mol-L-1,逐滴加入稀氨水调节pH可将其依次分离，首先沉淀的是(填离子符号)，为使铜离子开始沉淀，常温下应调节溶液的 pH大于。电解NaCl-BeCl2混合熔盐可制备金属铍，下图是电解装置图。C1石罂只漆f瀛t耋4曲=, .二T -日: fTii I I I i i

10、 i i I电解过程中，加入氯化钠的目的是。石墨电极上的电极反应式为。电解得到的Be蒸气中约含1%的Na蒸气除去Be中少量Na的方法为已知部分物质的熔、沸点如下表：物质熔点(K)沸点(K)Be1 5513 243Na3701 156答案(1)Na2BeO2、Na2SiO3 BeO2-+4H+=Be2+2H2Oafed要在HCl气流中蒸发结晶 MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+S+CuSO4+2H2O 会产生污染环境的气体Fe3+ 4降低电解质的熔融温度，降低能耗Be2+2e-=Be可以控制温度1 1563 243 K之间冷却 解析(1)由题中信息可知，Be、SiO2与氢氧化钠反应生成

11、Na2BeO2、Na2SiO3, Na2BeO2与HCl反应生 成BeCl2，离子方程式为：BeO2-+4H+=Be2+2H2O；(2)由于Be的性质与Al相似，所以Be具有 两性，用氨水使Be2+全部沉淀，再过滤，将Be(OH)2洗涤后，加入盐酸最终转化成BeCl2；由于Be2+易 水解，所以从氯化铍溶液中得到纯净的BeCl2,需要在HCl气流中蒸发结晶；(3)MnO2能将金属硫化物 中的硫元素氧化为硫单质，所以化学反应方程式为：MnO2+CuS+2H2SO4=MnSQ+S+CuSO4+2H2O； 由于HNO3的氧化性很强，在反应中会产生氮的氧化物，对空气造成污染，所以我们不选用浓硝酸；(4

12、) 根据 KspCu(OH)2 = 2.2x10-20=c(Cu2+).c2(OH-)，当溶液中 c(Cu2+) = 2.2 mol-L-1 时，计算可得 c(OH-) = 10 -10 mol/L，即当 c(OH-) = 10-10 mol/L 时，即 pH=4 时，Cu2+开始沉淀；根据 KspFe(OH)3=4.0 x10-38=c(Fe3 +) c3(OH-)，c(Fe3+) = 0.008 mol/L，可得到 c(OH-) = 3.68x10-13 mol/L，即当 c(OH-) = 3.68x10-13 mol/L 时， Fe3+开始沉淀；根据 KspMn(OH)2 = 2.1x1

13、0-13 = c(Mn2+).c2(OH-)，c(Mn2+)=0.01 mol/L，可得到 c(OH-) = 4.83x10-7 mol/L，即当c(OH-)=4.83x10-7 mol/L时，Mn2+开始沉淀；由计算可知，Fe3+先沉淀，其次是Cu2 +，最后是Mn2+；(5)电解过程中，加入氯化钠是为了增大导电性即降低电解质熔融状态的温度，节约 能耗；石墨电极生成金属Be，电极反应方程式为：Be2+2e-=Be；图表信息可知Na和Be的熔、沸 点差距很大，分离Na蒸气和Be蒸气可以控制温度1 1563 243 K之间冷却。5.(2019江苏化学，16)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污

14、染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1) N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加 热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为。NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为NO+NO2+2OH-=2NO+H2O2NO2+2OH-=NO-+NO-+H2O下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有(填字母)。加快通入尾气的速率采用气、液逆流的方式吸收尾气吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质 (填化学 式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮

15、氧化物是(填化学式)。NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转 化为NO-的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。2 I 6 ft inJ1H-盖超善CN在酸性NaClO溶液中，HC1O氧化NO生成Cl -和NO -，其离子方程式为NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是。催化剂答案(1) 2NH3+2O2=N2O + 3H2O(2)BC NaNO3 NO(3 )& 3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO-+5H+溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强解析(1) NH3被O2氧化生成N2O，N元素从一3价升至+ 1价，1 mol NH3失去4 mole-，O元素从0 价降至一2价，1 mol O2得到4 mol e-，根据N和O元素得失电子守恒及原子守恒配平方程式。(2)A 项，通入尾气速率过快时，尾气吸收不充分，错误；B项，采用气、液逆流方式吸收尾气时，尾气