高考化学化工流程全突破专题08化工流程计算知识讲解

--#-专题08化工流程计算化学计算包括：纯度，转化率、产率计算，有效数字的取舍。.关系式法典例1铁矿石主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。有一种测定铁矿石中含铁量的方法如下。已知：2Na2s2O3+I2-Na2s4O6+2NaI。完成下列填空：(1)步骤②用到的玻璃仪器除烧杯外，还有。(2)步骤③对应反应的离子方程式为。(3)步骤④中煮沸的作用是。步骤⑤中必须用到的定量实验仪器是。(4)步骤⑦可用淀粉作为滴定终点的指示剂，达到滴定终点时的现象是。若滴定过程中有空气进入，则测定结果 (选填“偏高”、“偏低”或“无影响”。(5)若过程⑦中消耗0.5000mol/LNa2s2O3溶液20.00mL,则铁矿石中铁的百分含量为。【答案】漏斗、玻璃棒2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-除去过量的氯气，避免影响后续滴定250mL容量瓶溶液由蓝色恰好变为无色且30秒内不还原偏高70%【解析】(1)步骤②操作方法是过滤，用到的玻璃仪器时烧杯、玻璃棒、(普通斗5O)铁『石中含有铁的氧化物，杂质不含铁元素和氧元素，加入稀硫酸，铁的氧化物与稀硫酸发生反应,滤涌A中有含铁元素的离子，通入足量氯气的目的是把落滞中FeX氧化成即离子方程式为2F/++C12=2Fe3++2Cl^⑶步骤③中通入过量的氯气,过量的氯气能与N3asi5发生反应，因此加熟煮沸的目的是除去过量的氯气,避免对后续实险产生干扰3步骤⑤稀释至250mL溶浦.这需要在容量瓶中进行操作，即步骤⑤必须用到的定量实脸仪器是250mL容量瓶)(4)加入足量的KI溶液，发生如芦++2「=并d,+通向此涔,液中滴加渔松溶液,'溶液变篮,然后滴加NaiSh仇溶灌消耗卬因此滴定终点的现象是溶液由蓝色恰好变为无色且丸秒内不还原j空气中氧气能把I-氧化成I2,使消耗的Na2s2O3的量增加，即所测结果偏高；(5)根据反应的方程式可知2Fe3+〜2I-〜2Na2s203,矿石中铁元素的百分含量=TOC\o"1-5"\h\z250mL ,,0.02LxQ.Smol/LX x20mi …… x100%=70%。典例2焦亚硫酸钠(Na2s205)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:(1)生产Na2s205,通常是由NaHS03过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式(2)利用烟道气中的S02生产Na2Na2s205Na2s205可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2s205残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol-L-i的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为，该样品中Na2s205的残留量为g-L-i(以s02计)。【答案】2NaHs03=Na2s205+H20NaHs03得至UNaHs03过饱和溶液2H20-4e-=4H++02fas2052-+2I2+3H20=2s042－+4I－+6H+0.128【解析】(1)亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHs03=Na2s205+H20；(2)①碳酸钠饱和溶液吸收s02后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即I中为NaHs03；罩匕匚9胤体 SO,耳11 E结晶脱水阳**pH=41①pH=4.1时，1中为溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2c03固体、并再次充入S02的目的是。(3)制备Na2s205也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中S02碱吸收液中含有NaHS03和Na2s03。阳极的电极反应式为。电解后， 室的NaHs03浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2s205。稀HWQ GO、酿吸收液

②要制雷焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶'液,因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSCh过饱和溶液;(3)阳极发生失去电子的氧化反应邛日极区是稀硫酸,氢氧根放电,则电极反应式为烟口-o阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸氢钠◎阴极是氢离子放电,氢氧根浓度增大,与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠,所以电解后工空中亚硫酸氢钠的浓度增大。(4)单质碘具有氧化性,能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠，反应的方程式为的口产一天死十3mo=2S04”Mrr消耗碘的物度的量是0.0001mol,所以焦亚硫酸钠的残留量(以计)是i™/moti™/mot=EL128g/L。.守恒法典例3铁的化合物有广泛用途，如碳酸亚铁(FeC°)可作为补血剂，铁红(Fe2°)可作为颜料。利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO,还有一定量的SiO2)制备碳酸亚铁的流程如下：(1)“酸溶”时加快反应速率的方法有 (写出一种)。下：(1)“酸溶”时加快反应速率的方法有 (写出一种)。(2)①“还原”时，FeS2与H2SO4不反应，Fe3+通过两个反应被还原，其中一个反应如下：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+,则另一个反应的离子方程式为：；②FeS2还原后，检验Fe3+是否反应完全的方法是。(3)①“沉淀”时，需控制pH不宜过高，否则生成的FeCO3中可能混有—杂质；②写出加入NH4HCO3生成“沉淀”的化学方程式：；③所得FeCO3需充分洗涤，检验沉淀已洗涤干净的方法是。FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，同时释放出CO2,则与FeCO3反应的物质为(填化学式)。FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧34.8g的FeCO「得到Fe2O3和FeO的混合物23.76g。则Fe2O3的质量为g。【答案】适度加热、适量增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等FeS2+2Fe3++=3Fe2++2S取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明其中含有Fe3+,反之，未反应完全^(。叫血叫+北噌牡二地二双+隆利(+H2O+C°2T取少许最后一次洗涤液于试管中，滴加稍过量稀盐酸，无明显现象，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则表明已洗涤干净02、HO21.62【解析】烧渣《主要成分氏16、FcO,还有一定量的即急)用硫酸浸取,过滤后含有硫酸铁、硫酸亚铁।未反应的硫酸,滤渣为二氧化让，用二硫化亚铁还原F*■后过滤，得滤,液中含有硫酸亚铁，向源港中加入碳酸镀，过滤得碳酸亚铁,漉酒中含有硫酸筱、碳酸钺-可以通过加热、增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等措施提高酸浸时反庖速率；(？)①F铲神反的还原成FES发生反应的离子方程式包括二Fe£计14F铲MJfcOKF铲+益琉Si+aFc^—SF#+2公②F中与KSCN溶液反应呈血红色，检睑F岸+是否反应完全可选择KSCN溶液,具体方法是取少量溶涌，滴入几滴KSCN溶涌，若溶液变为血红色，说明其中含有F9+,反之，未反应完全；(3)①pH过高时溶淹生成氢氧化亚铁沉淀；②加入,瓯眈6生成“沉淀”的优学方程式为龌就)：|+团由汨：6邢国)］出)/十FeCQg出HiCHCatj③碳酸亚铁表面会附着硫酸镁，所以检蛉FcCQg是否洗净,可以检脸洗涤滤液中是否有硫酸根离子，具体方法为:取少许最后一次洗涤液于试管中,滴加稀盐酸,无明显现象，再滴加的6溶洒，若无白色沉荒生成，则表明已洗涤干浮j(4)红褐色固体是Fb(OH)i,FeCM(5)在空气中固烧ACS生成氧化铁和氧化亚铁，设在。的物质的量为Amol」A0的物质的量为ymol,根据化学反应前后铁元素守恒可得：①常口刊1②1她［十72y=23.76,联立解得EH35；可知氏@的质量为219典例4一种用软锰矿(主要成分Mn02)和黄铁矿(主要成分FeS2)制取MnS04・H20并回收单质硫的工艺流程如下：已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。回答下列问题：(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是；步骤②浸取时若生成S、MnS04及Fe2(S04)3的化学方程式为。(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+,为了除去Fe2+可先加入；步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4〜5,再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是 。步骤⑤所得滤渣为 (填化学式)。(3)步骤⑦需在90~100c下进行，该反应的化学方程式为。(4)测定产品MnSO4・H2O的方法之一是：准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol-L-iKMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL,产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)=。【答案】增大接触面积,提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率3MnO2+2FeS2+6H2SO4=3MnSO4+Fe(SO4)3+4Sj+6H20软锰矿粉或H2O2溶液破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离Fe(OH)3(NH4)2Sx+i=^=2NHJ+H2sf+xS；(8.25cV/a)%或(8.25cVX10-2)/a或0.0825cV/a或0.0825cV/aX100%【解析】分析：两种矿物经帮碎研唇①与硫酸混合②,由于在酸性条件下具有氧化性，因此反应生成可溶性硫酸镜、硫酸铁和单质磕，③过滤后，,滤液用碱流处理④除去铁元素⑤后,溶液经浓缩结晶得产品MflSOiM,滤渣与(NH^S混合作用⑥后，经分解⑦处理得另一产品S,分解的其它产物可转化为(NHiXS循环使用口详解：(1)步骤①混合的唇成细端的主要目的是增大反应物的接触面积，提高硫酸漫取时的浸取速率和浸取率,提高原料的利用率宁硫酸浸取时的反应方程式为3MlQMFeSl6H2S5TMil2/F啾S6X+4机■+阻Q。整)由于F铲具有较强的还原性，在酸性条件下可用软镜矿粉(Mnth)或m5将其氧化为氏力既不引人杂质，又能达到除去的目的3用碱海处理时，需将涛满加侧!至沸，然后在不断搅拌下调节pH为再维续煮沸一段时间,以破坏rt(OH>胶体并使沉淀颗粒增大,便于过漉分离,得到的谑渣为Fe(OH>口0)步骤⑦在映1口口℃下进行〉反应的化学方程式为(N%期3-加嗝"两舒+■蛆h0)已知本实骁条件下,高镉酸钾溶酒与硫酸镒溶液混合产生二氧化镒。根据电子转移守恒可得二者反应的方程式为2KM004+3岫150440=珏血6H■KaS5+2H2SO++H3口,已知n(KMhO4>cmol/LxVxl^L^Vxlfl-^mol;则ufMnSOi>t0)=1-5cVxlfr3mol;产品中岫声的质量分数为鹏出力=[1.5cVx1^molx55g/mDl]/agx100%r=(8.25cV/a)%q三.其他典例5以高硫铝土矿(主要成分为A1203、Fe203、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe304的部分工艺流程如下：(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃焙烧后矿粉中•元素总质量硫去除率二(1一L野：户「.元素-「ijxioo%①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于。②700c焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由(填化学式)转化为 (填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)：n(Fe2O3)=。【答案】S02+0H^=HSO3-FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中NaA102Al(OH)J：16【解析】分析：根据流程，矿粉焙烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2,在空气中CaO可将SO2转化为CaSO4；“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3；Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,(1)过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3和H2O。(2)①根据题给已知，多数金属硫酸盐的分解温度高于600℃,不添加CaO的矿粉低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于FeS。②添加CaO,Ca0起固硫作用,根据硫去除率的含义,700P焙烧时,添加133的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉磕去除率低口(3)“减浸并TAbCh、SiCh转化为溶于水的N®Ch.NaiSiOj,向*'过滤"得到的源港中通人过量C6,CO」与NaAKh反应生成NaHCS和Al(OH)3。M)F口6与F&混合后在缺氧条件下焙烧生成电G.和SOI,反应的化学方程式为FeSr+1liFeiQs^lIFegOi+SSOiT口详解：⑴过量S5与mQH反应生成NaHSG和药口，反应的化学方程式为SOi+NaOH=XaHSO],离子方程式为SQi+OH-=HSQ3o(2)①根据题给已知,多数金属硫酸盐的分解温度高于如。吧,不添加60的矿粉低于5加盟焙烧时？去除的疏元素主要来源于反斑口②添加65 起固硫作用，添加心心发生的反应为2CaO+2SOrH3rfCaS04,根据硫去除率的含义，7