高考化学化工流程全突破专题06化工流程题中有关溶度积计算对点专练

--#-专题06化工流程题中有关溶度积计算1.镧系金属元素金市(Ce)常见有+3、+4两种价态，金市的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。请回答下列问题：(1)雾霾中含有的污染物NO可以被含Ce，+的溶液吸收，生成“。之、物质的量之比为1：1，试写出该反应的离子方程式 。(2)用电解的方法可将上述吸收液中的.•转化为稳定的无毒气体，同时再生Ce4+,其原理如图所示。户直流电源Fq[-■不」二二二二二主干F1一■— —r1—— -二]二二」~-7.1 一 一 一 7 一—一— —|质子交换蕨-i①无毒气体从电解槽的(填字母序号)口逸出。②每生成标准状况下22.4L无毒气体，同时可再生Ce4+mol。(3)金市元素在自然界中主要以氟碳金市矿形式存在，其主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳金市矿提取CeCl3的一种工艺流程如下：①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。②假设参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为3：1,试写出相应的化学方程式③向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是。④常温下，当溶液中的某离子浓度匚」x二：“「皿・・时，可认为该离子沉淀完全。据此，在生成Ce(OH)3的反应中，加入NaOH溶液至pH至少达到时，即可视为Ce3+已完全沉淀。‘二'f…⑤加热CeCl3•6H2O和NH4cl的固体混合物可得固体无水CeCl3,其中NH4cl的作用是

【答案】4Ce4++2NO+3H2O=4Ce3++NO2-+NO3-+6H+c61:49CeO2+3CeF4+45HC1+3H3BO3=Ce(Br4)J+11CeCl3+6C12f+27H2O避免Ce3+以Ce(BF4)3形式沉淀而损失(或将Ce3+全部转化为CeCl3,提高产率)9NH4cl固体分解产生的HCl可抑制CeCl3的水解【解析】(1)雾霾中含有大量的污染物N6可以被含C阴■的溶液吸收，生成NQr、N6物质的量之比为1：L反应的方程式为3H282NO+4C广印Ce^+NOr+NS-_HSHlC2)①电解池中阳极失去电子，则Ce3+在阳极失去电子转化为Ce%因此C卡从电解槽的律口流出，阴极是NOr得到电干特化为霸气，则无毒气体从电解槽的c口逸出;②阳极电极反应式为8+-1：卡八阴极的电极反应式为州Q2H珏怏l=NT+4Hi。。每生成标准状况下224L无毒气体,同时可再生Ccxemcl,(3)①根据流程图可知焙烧过程中CeKXA与■HI氧气反应生成CeOi.CtRi、C。』反应方程式为4CeFCOi+O2 3CeOr+CeErHC□力其中氧化剂5和还原剂CeHXh的物质的量之匕肢1：45②1限设参与酸浸反应的Ceft和CdF4的物质的量之比为3：1,根据端程可知反应物还有HCl、H3BO3,生成物有阳的曲沉淀.OCh,根据化合价的变化，因元素O由+4价变为+3价】化合价降低，由氧化还原反应原理可知，应有元素化合价升高，则应有Ch生成，结合质量守恒，则反应的化学方程式为9CeO34-3C&F4+45HC1+SHaBO]=Ce(Bf4)iH1ICeCh+6ChH27^0③避免C物以Ce(BF相形式沉淀而损失或将X+全部转化为CeCh,提高产率，故向Ce(BF。中加入KC1溶流:④常温下，当溶液中 酿X。=1.0xlO-5m&bL-1时，^[^(0//)3])=c(iCe^)c3(0/f-)=1.0 xc3(0/f~)=1.0xlO-241,则《。片)=1.0X1—,即pH司据此,在生成Ce(0H)3的反应中，加入NaOH溶诫至网至少达到5时，即可视为+已完全沉淀,⑤加热CeCh-耻。和NWC1的固体混合物可得固体无水CeC比其中NH4cl的作用是MUCl固体分解产生的HQ可抑制CeCh的水解。2.镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上

制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下：已知：a.NiCl易溶于水，设计实验流程如下：已知：a.NiCl易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+。银IU料

旧池材

废电极b.某温度下一些金属氢氧化物的Ksp及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示:M(OH)nKsppH开始沉淀沉淀完全Al(OH)31.9X10-333.434.19Fe(OH)33.9X10-382.532.94Ni(OH)21.6X10-147.609.75回答下列问题：(1)根据表中数据判断步骤②依次析出的沉淀n和沉淀m(填化学式)，则叫pH2(填“>”、"=”或“<”)，控制两种沉淀析出可利用(填序号)。A.pH试纸B.石蕊指示剂C.pH计(2)已知溶解度：NiqVNiqQRANiq"2"。，则步骤③的化学方程式是——。步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有。(3)试写出步骤⑥的离子方程式。【答案】Fe(0H)3Al(0H)3<CNiCl2+Na2C204+2H20=NiC204・2H20j+2NaCl漏斗、玻璃棒和烧杯2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2=2Ni(OH)3＋2Cl－【解析】废旧镇电池电极材料由碳箱、氧化铁等涂覆在铝箔上制成的,根据流程图,加入盐酸,其中碳箱不反应得到残渣和溶液A,利用题中给的信息，NiCb易溶于水，不能氧化推知A中含有被盐酸溶解生成的即%F^+、AP+三种离子j由题给条件，金属氢氧化物的Ksp及沉淀析出的理论pH可知〉在A溶液中加入Ng是为了调节溶涌pH,使相应的铝离子“三价铁离子全部沉症析出〉NR十在溶液B中口流程中得到的艮溶液中主要是NA,加入N武溶液」生成了沉淀饼口口，已知溶解度:NiC3O+>NLGO4・HCl>MCQr迪)所以生成的沉淀I为防604-21七口。沉淀中加入氢氧化钠溶濮？根据用(口助开始沉淀到全部沉淀的pH范围为7.60-9.75,加入过量氢氧化钠溶海能使沉淀NiC：Or2M转化为Ni(OHh；所以C为沉淀NifOHJi口D溶液主要是氯•化钠溶液,电解氯化钠溶液在阳极得到氯气,阴极得到氨气，所以E气体是氯气，根据流程图中的转化关系，沉淀C和氯气能生成Ni9H)3,据此解答口(1冲艮据pH可以确定开始析出沉淀和全部沉淀的阳范围，先析出沉淀H是FeCOH)力沉淀pH范围是上33〜2-94,然后析出沉淀m是A1(DH)打沉淀pH的范围3.43-4.19,所以pHUpfbc■控制两种沉淀析出必须准确测定溶液pH,所以用pH计测定，答案选C。(2)由溶解度：NiC2O4>NiC2O/H2O>NiC2Oj2H2O和流程中的变化可知沉淀为溶解度小的NiC2O4-2H2O,则步骤③的化学方程式是NiCl2+Na2c2O4+2H2O=NiC2O4-2H2Ol+2NaCl。步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。(3)根据镍元素化合价变化由+2升高到+3,结合氧化还原反应的规律可知步骤⑥的离子方程式为2Ni(0H)2+20H-+Cl2=2Ni(0H)3+2Cl-。3．钪及其化合物具有许多优良的性能,在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下：NaOH盐酸氨水盐酸草酸废酸一丽4M屋回海电幅一，谛1]源可噩一殛]一画画一成品回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是 。(2)先加入氨水调节pH=3,过滤，滤渣主要成分是；再向滤液加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为。(已知：K[Mn(OH)2]=1.9X10-13、K[Fe(OH)3]=2.6X10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0X10-31)(3)用草酸“沉铳"。25°C时PH=2的草酸溶液中«也。00=(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式 。[已知Ka1(H2c2O4)=5.9X10-2，Ka2(H2c2O4)=6.4X10-5](4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为 。(5)废酸中含钪量为15mg・L-i，VL废酸最多可提取Sc2O3的质量为。【答案】将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入H2O2中，并不断搅拌Fe(OH)39.0X10-7mol・L-i3.8X10-22Sc3++3H’,『ScJCg)J+6H+2Sc2(C2O4)3+3O2sM2Sc2O3+12CO20.023Vg【解析】(1)不同的液体在混合时，一般先加密度较小，易挥发的，后加密度大的、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的，因此，混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入H2O2中，并不断搅拌；(2)废酸中含钪、钛、铁、锰等离子，洗涤“油相”已除去大量的钛离子，根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9X10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6X10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0X10-31，可以求出余下三种离子沉淀完全(离子浓度小于10-5mol/L）的pH,发现锰离子沉淀完全时pH约为10,钪离子沉淀完全时pH约为5,而铁离子沉,淀完全时pH约为4,所以先加入氢水调节pH=3,过滤，滤渣主要成分是Fe（OH＞再向滤液加入氨水调节阳乂，此时溶'懑中滤液中第+的浓度为备辞=&口VI0-fliM/L3 (3)25P时pH=2的草酸溶液中曳信T*1心式OJXQ（也JOQX =6.4X10-5X5.9X1O-=X =3.3X10-3,“沉铳宣得到草酸铳TOC\o"1-5"\h\z（＜l-LJJ LJ的离子方程式为氏计+士氏&O4T^©O＜）W+旦小⑷草酸铳.灼烧酶化的化学方程式为2fMe曲,十35超2SMD3十1282J（5）废酸中含铳量为15mgl'^则VL废酸中含铳的质量为15X10-a5/txKL=0.01巾少所以最多可提取舐Q的质量为史沪工苫=0.023V5o4＞J -4.一种以含镍废料（含NiS、A12O3、FeO、CaO、SiO2）为原料制取醋酸镍的工艺流程图如下:E!KO/Em（少融flQ ^HiF 叫CQ丽］调去瞥述海］ 瀛&靠酸银—蒸发、结晶、洗涤，—♦♦wcR/mr相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表:金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH物质20℃时溶解性（HO）2Fe3+1.13.2CaSO4微溶Fe2+5.88.8NiF可溶A13+3.05.0CaF2难溶Ni2+6.79.5NiCO3Ksp=9.60X10-6TOC\o"1-5"\h\z（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是。（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是 、 。（3）酸浸过程中，1molNiS失去6Na个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式 。(4)沉镇过程中，若c(Ni2+)=2.0mol-L-i,欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全［c(Ni2+)W10-5mol-L-i,则需要加入Na2CO3固体的质量最少为g。(保留小数点后1位有效数字)。(5)保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间为 。7fiL_&_e111।।1/■_」I40 10 100 (2ft!如L60时间由Jn【答案】5.0WpH<6.7SiO2、CaSO4CaF2NiS+H2sO4+2HNO3=NiSO4+SO2T+2NOT+2H2031.4g70℃和120min【解析】分析：含银囹斗(含NiS、AhMFeO.CiO.Si(h)指碎，加硫酸和硝酸酸浸，过源滤渣1为二氧化硅和硫酸钙j浸出液含有NA、F声、A1匕C产』加HXh把亚铁离子氧化为F9+,然后加NaOH调节pH,使AT*.&若专化为沉淀］同时Ni'不能转化为沉淀，所以调节pH的范围5.灼归<6.7,过滤】漉查2为氢氧化铁和氢氧化铝,滤液中含有即\色露再加氟化镀,生成Ca后沉淀，过温漉查彳为C诋,滤液中加碳酸钠生成NiCQ沉淀，过滤，滤渣中加醋酸溶解，生成(CHjC口。)2N1溶液，然后蒸发浓缩、冷却结晶得到〈嗨。0。)以固体j⑴调节pH使A1匕F/常化为沉淀,根据表中的数据分析f㈡)根据流程分析；(3)酸浸过程中「lm8NlS失去啦媪个电子】同时生成两种无色有毒气体，则生成NO和(4)已知N1C6的Ks『QQl<P,使1口的1该滤液中的N沔沉淀物完全,即［c(NM)寸0务加1%力，求出碳酸根离子的浓度，然后求出其物质的量和底量；(5)根据图象中不同温度、时间下酸浸出率分析。详解:根据以上分析,(1)调节pH使AltF叫专化为沉淀，同时NM不能传化为沉淀,根据表中的数据可知，调节pH的范围为5.0^E<6.7;㈡)由流程分析可知,滤渣1为二氧化之和硫酸钙,滤渣3为CzFi⑴酸浸围程中，ImolNG被硝酸氧化失去处吹个电子，同时生成两种无色有毒气体，贝性成NO和其反应的化学方程式为；NiS+HiSO产2HNtMJi£6+S<hH2NOt+2H2S(4)已知NiCS的Ksp=¥01Oj使1口0向该滤液中的Ni书冗淀物完全，即[(:(Ni2+)<1O^dmjI-L1]?则溶懑中匕(8^) w丫'mol/LR一崛皿，与NN反应的n(CW-)=cV=2mcl/LxO.l]X>2im<il,±3广廿〕io」则加入的碳酸钠的总物底的量口(CX型-)=0一2mlM一蝇nDWj01L=0_296mol,所以ntF^nM=fl_2^6mol^106g<me1=3l.+g/⑸由图象可知j为刘兀、12Qmin时，酸浸出率最高。5.四氧化三铅小％04,也可写作2PbO-PbO2)俗名“铅丹”或“红丹”，可用作防锈剂。工业上以废旧铅酸电池的铅膏(主要成分是PbSO4和