2020年高三化学考前突破训练：化学工艺流程综合题

第第页共20页第第17页共20页+氧化为Fe3+，便于除去。⑶除去Fea+及Ab+，应使二者沉淀完全，故pH应大于4.7。(4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”的主要成分为ZnS、NiS。⑸“除杂1”步骤结束后，杂质金属阳离子只有Mg2+，加入MnF形成MgF沉淀22而除去Mg2+，若溶液酸度过高，H+浓度偏大，F-与H+结合形成HF，使MgF沉淀2溶解平衡正向移动而重新溶解。⑹“沉锰”时加入NHHCO发生反应:Mn2++2HCO-TOC\o"1-5"\h\z33===MnCO4+CO个+HO。(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求22得z=3°答案⑴SiOMnO+MnS+2HSO===2MnSO+S+2HO(2)将Fe2+氧化为222442Fe3+⑶4.7⑷NiS和ZnS⑸F-与H+结合形成弱电解质HF，促进MgFMg2++2F-平衡向右移动21(6)Mn2++2HCO-===MnCOJ+COt+HO(7上32238・(2018•全国卷II)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如2图所示：TO^ZnO七涪視-・氟化绘杂—to址曲除杂十滤液T咆斛卜粹T滤渣I滤活2相关金属离子［c(Mr+)=0.1mol•L-i］形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:0金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：焙烧过程中主要反应的化学方程式为°滤渣1的主要成分除SiO外还有;氧化除杂工序中ZnO的作用2是，若不通入氧气，其后果是溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为

o电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为；沉积锌后的电解液可返回工序继续使用。解析(1)闪锌矿的主要成分是ZnS,所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+30焙烧=2ZnO+2SO。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分为ZnO,还存22在少量SiO、FeO、CdO、PbO,加稀HSO后，SiO不溶于酸，其他物质发生一223242系列化学反应：ZnO+HSO===ZnSO+H0、FeO+3HSO===Fe(SO)+3H0、CdO244223242432+HSO==CdSO+HO、PbO+HSO==PbSO+HO。其中PbSO不溶于水，以沉淀的244224424形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO和PbSO。氧化除杂工序中ZnO的24作用是调节溶液的pH在2.8〜6.2,使Fe3+完全转变为Fe(OH)沉淀；通入O的32目的是使溶液中的Fe2+转化为Fe3+，有利于除杂，若不通入O,无法除去溶液2中的杂质Fe2+。(3)溶液中的Cd2+与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn+Cd2+==Ze++Cd。(4)电解ZnSO溶液制备单质Zn时，阴极放电的是4Zn2+，电极反应式是Zn2++2e-==Zn,阳极放电的是OH-,电极反应是4OH--4e_===2HO+OT。沉积锌后的溶液应该是ZnSO和稀HSO,可返回到溶浸工序循22424环使用。答案(1)2ZnS+3O焙烧2ZnO+2SO(2)PbSO调节溶液的pH,以便除去224Fe3+无法除去杂质Fe2+(3)Cd2++Zn===Cd+Zn2+(4)Zn2++2e-===Zn溶浸9.LiTiO和LiFePO都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分5124为FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质)来制备。工艺流程如下:为FeTiO，还含有少量MgO、SiO等杂质)来制备。工艺流程如下:32滤渣临lU锻饶H—八…、取罠水罔Mi1心应”"门T%奮⑷胡塾萨班症而两葯严班％回答下列问题：(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为。?/}|舐三，卡』舉?/}|舐三，卡』舉⑵“酸浸”后，钛主要以TiOC"-形式存在，写出相应反应的离子方程式:4分析40°C时TiO・xHO转化率最高的原因22⑷LiTiO中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为。2515⑸若“滤液②”中c(Mg2+)=0・02mol・L-i，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0X10-5mol・L-i,此时是否有Mg(PO)沉淀生成？342(列式计算)。FePO、Mg(PO)的K分别为1.3X10-22、1.0X10-24。342sp⑹写出“高温煅烧②”中由FePO制备LiFePO的化学方程式：44解析(1)从图像直接可以看出，铁的浸出率为70%时对应的温度、时间为100C、2h和90C、5ho⑵钛酸亚铁中钛为+4价，铁为+2价，产物有氯化亚铁，比较FeTiO和TiOCl2-知，产物中一定有HO。⑶联系化学反应速率、342双氧水和氨水性质分析转化率。即低于40C时，随着温度的升高，反应速率加快，转化率增大；高于40C时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，反而使转化率降低。(4)锂元素在化合物中只有一种化合价(+1)，过氧键中氧显一1价，由化合物中元素化合价代数和等于0,设LiTiO2515”x+y=15,中一2价、一1价氧原子个数分别为x、y,有：仁解得x=7，y=l2x+y=2288。所以，过氧键数目为2=4。⑸分两步计算：①计算铁离子完全沉淀时磷酸13X10-22根离子浓度：c(Fe3+)・c(PO3-)=K(FePO),则c(POa-)=mol・L-i4sp441.0X10-5=1.3X10-17mol・L-i。②混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg2+)=0.01mol・L-1,C3(Mg2+)・C2(PO3-)=O.O1aX(1.3X1O-17)2Q1.7X1O-40<K[Mg(PO)],没有sp342磷酸镁沉淀生成。(6)草酸中碳为+3价,高温煅烧过程中铁的化合价降低,碳的化合价升高，有CO生成。2答案(1)100°C、2h,90°C、5h⑵FeTiO+4H++4CI-==Fe2++TiOCl2-34+2HO(3)低于40°C,TiO・xHO转化率随温度升高而增加；超过40C,双222氧水分解与氨气逸出导致TiO・xHO转化率下降⑷4⑸Fe3+恰好沉淀完全221.3X10-22时，c(PO3-)=•mol・L-1=1.3X10-17mol•L-1,则C3(Mg2+)