无机化学基础-“无机化工流程题”解题指导

无机化学基础无机化工流程题是以实际的工业生产过程为背景，以解决化学实际问题为思路设置问题，通常以流程图的形式呈现生产过程，有时还结合表格和图像提供多种信息。试题的结构通常分为题头、流程和设问三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)；流程部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；设问主要是根据生产过程中涉及的化学知识来设置，从而组成一道完整的化学试题。从要解决的问题看，这类试题通常有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某种物质；二是利用某些物质制备另一物质。——“无机化工流程题”解题指导无机化工流程题是以实际的工业生产过程为背景，以解决化学实际问题为思路设置问题，通常以流程图的形式呈现生产过程，有时还结合表格和图像提供多种信息。试题的结构通常分为题头、流程和设问三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)；流程部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；设问主要是根据生产过程中涉及的化学知识来设置，从而组成一道完整的化学试题。从要解决的问题看，这类试题通常有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某种物质；二是利用某些物质制备另一物质。1．化工生产的一般流程2．试题的设问角度化工流程题的考点主要从以下6点设置：(1)基本操作除杂、分离、检验、洗涤、干燥等实验操作的步骤描述；加入某些试剂或某个操作步骤的目的描述。(2)物质的分离与提纯通过调节pH使溶液中的金属离子沉淀达到分离除杂的目的，据此选择需要加入的化学试剂；加入某种物质使难溶物转化为更难溶的物质后，通过过滤除去等。(3)化学反应速率与化学平衡理论的运用例如，研磨使反应物颗粒变小，增大反应物间的接触面积，从而增大反应速率，提高原料利用率；升高温度能增大反应速率，使吸热反应平衡正向移动等。(4)化学方程式或离子方程式的书写根据流程图及设问中的信息找出反应物和生成物，书写指定的化学方程式或离子方程式。(5)环境与绿色化学思想流程中物质的转化和循环、资源的回收和利用、“三废”的来源、对环境的影响及处理措施等。(6)化学计算联系原料纯度、转化率、损失率、产物产率等计算产品质量；联系溶液配制、滴定操作测定样品中某元素含量或产品纯度；联系溶度积常数，计算溶液中某离子浓度或完全沉淀时的pH等。题型一以物质制备为目的工艺流程1．工艺流程中的常见专业术语释义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿浸取向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程浸出率固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少滴定定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等碱作用去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅、调节pH、促进水解(沉淀)2．工艺流程题中常见问题的答题方向常见问题答题要考虑的角度分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作，如从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—(洗涤、干燥)提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或特定气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或特定气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次判断沉淀是否洗涤干净取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①使化学平衡移动；控制化学反应的方向②控制固体的溶解与结晶③控制反应速率：使催化剂达到最大活性④升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑤加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离[典例1]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SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：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：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________，若不通入氧气，其后果是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)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_____________________________________________________。(4)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。[解题流程][答案](1)ZnS＋eq\f(3,2)O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))ZnO＋SO2(或2ZnS＋3O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))2ZnO＋2SO2)(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2＋(3)Cd2＋＋Zn=Cd＋Zn2＋(4)Zn2＋＋2e－=Zn溶浸[备考方略]解答化工流程题的基本步骤(1)从题干中获取有用信息，阅读题干时要随手画出目的及相关信息，了解反应物是什么，产品是什么，主要分析出产品中各个元素的来源，即分析“元素流向”。(2)了解流程中一些实验操作的目的，通常都是为了净化原料或者提纯产品。(3)对反应条件的分析可从以下几个方面着手：①对反应速率有何影响；②对平衡转化率有何影响；③对综合生产效益有何影响(从原料来源、能源成本、环境保护、循环利用方面考虑)。[对点练1]3PbO·PbSO4·H2O化学名：三盐基硫酸铅，简称三盐，M＝990g·mol－1。不溶于水，微黄色粉末，可用作聚氯乙烯稳定剂。以铅泥(含PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐基硫酸铅的工艺流程如图所示。已知：PbSO4的Ksp＝1.82×10－8，PbCO3的Ksp＝1.462×10－13。请回答下列问题：(1)铅蓄电池其工作原理是Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up11(放电),\s\do4(充电))2PbSO4＋2H2O。充电时，阳极的电极反应式为____________________________。(2)步骤①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，可得到一种结晶水合物(M＝322g·mol－1)，其化学式为________；滤液2中可循环利用的溶质为________(填化学式)。(3)沉铅的滤液中c(Pb2＋)＝9.10×10－5mol·L－1，则此时c(SOeq\o\al(2－,4))＝________mol·L－1。(4)步骤⑥合成三盐的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________；步骤⑦洗涤沉淀时的操作是______________________________________________；若以100.0t铅泥为原料制得纯净干燥的三盐49.5t，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PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。(2)步骤①加入Na2CO3溶液能将PbSO4转化为PbCO3，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中均含有Na2SO4，再结合所得晶体的摩尔质量可知析出的晶体为Na2SO4·10H2O。滤液2中的HNO3可循环使用。(3)沉铅后滤液中c(Pb2＋)＝9.10×10－5mol·L－1，则滤液中c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(KspPbSO4,cPb2＋)＝eq\f(1.82×10－8,9.10×10－5)mol·L－1＝2.0×10－4mol·L－1。(4)步骤⑥中加入NaOH溶液，使PbSO4转化成三盐，化学方程式为4PbSO4＋6NaOHeq\o(=,\s\up11(50～60℃),\s\do4())3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O。沉淀表面有Na2SO4等杂质，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2～3次即可。设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据关系式：4Pb～3PbO·PbSO4·H2O4mol×207g·mol－1990g100．0t×x×90%49.5t则eq\f(4mol×207g·mol－1,100.0t×x×90%)＝eq\f(990g,49.5t)，解得x＝46.0%。答案：(1)PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(2)将PbSO4转化为PbCO3，提高铅元素的利用率Na2SO4·10H2OHNO3(3)2.0×10－4(4)4PbSO4＋6NaOHeq\o(=,\s\up11(50～60℃),\s\do4())3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O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2～3次46.0%题型二以分离提纯为目的工艺流程1．物质转化过程中分离提纯阶段的主要操作除杂加入沉淀剂或控制溶液的酸碱性使形成氢氧化物沉淀。如：除去含Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH加热加快反应速率或使平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质降温防止某物质在高温时会分解或使平衡向着题目要求的方向移动分离固液分离——过滤液液分离：a.有溶解度差异——结晶或重结晶(蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干；蒸发结晶、趁热过滤)b.有溶解性差异——(萃取)分液c.有沸点差异——蒸馏2．获得产品阶段的主要操作洗涤(冰水、热水、有机溶剂)水洗：洗去晶体表面的杂质离子(适用于溶解度小的物质)冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗(适用于高温溶解度大、低温溶解度小的物质)醇洗(常用于溶解度较大的物质)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗(若对溶解度小的物质进行醇洗，则是为了洗去杂质离子，并使其尽快干燥)蒸发时的气体氛围抑制水解如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解蒸发浓缩、冷却结晶如K2Cr2O7和少量NaCl的混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，母液中是NaCl和少量K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl蒸发结晶、趁热过滤如NaCl和少量K2Cr2O7的混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，母液中是K2Cr2O7和少量NaCl；同样原理可除去NaCl中的少量KNO3[典例2]以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“酸浸”时V2O5转化为VOeq\o\al(＋,2)，反应的离子方程式为_____________________，同时V2O4转化成VO2＋。“废渣1”的主要成分是________。(2)“氧化”中欲使3mol的VO2＋变为VOeq\o\al(＋,2)，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。(3)“中和”作用之一是使钒以V4Oeq\o\al(4－,12)形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4Oeq\o\al(4－,12)eq\o(,\s\up11(离子交换),\s\do4(洗脱))R4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是________。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。[解题流程][答案](1)V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)碱(5)K＋(6)2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高温))V2O5＋H2O＋2NH3↑[对点练2]湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O等，其生产流程如图：如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol·L－1计算)：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH1.97.07.25.4沉淀完全的pH3.29.09.58.2请回答下列问题：(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有________________________________(写出1条即可)。(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是__________________________________。(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是______________________________，加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为_________，“除铁”操作中的沉淀成分是__________(写化学式)。(4)“电解”操作中，Cd2＋在________极放电得到金属Cd，电极反应式是________________________________________________________________________。(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO4·7H2O的方法是________________________________________________________________________。(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：元素CoZnCuFe含量/%59.000.520.2013.16则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是________。解析：(1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.2～5.4，此时Fe3＋完全转化成Fe(OH)3沉淀。(4)电解操作中Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)＝100g－59.00g－81g·mol－1×eq\f(0.52g,65g·mol－1)－80g·mol－1×eq\f(0.20g,64g·mol－1)－160g·mol－1×eq\f(13.16g,112g·mol－1)＝21.302g，则钴氧化物中n(O)＝eq\f(21.302g,16g·mol－1)≈1.33mol，n(Co)＝eq\f(59.00g,59g·mol－1)＝1.00mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。答案：(1)适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)(2)能Fe＋Co2＋=Fe2＋＋Co(3)将Fe2＋氧化成Fe3＋3.2～5.4Fe(OH)3(4)阴Cd2＋＋2e－=Cd(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(6)Co3O4[课时检测]1．醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程如图：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(H2O)Fe3＋1.13.2CaSO4微溶Fe2＋5.88.8NiF2可溶Al3＋3.05.0CaF2难溶Ni2＋6.79.5NiCO3Ksp＝9.60×10－6(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)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：_______________________。(4)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：_________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)沉镍过程中，若c(Ni2＋)＝2.0mol·L－1，欲使100mL该滤液中的Ni2＋沉淀完全[c(Ni2＋)≤10－5mol·L－1]，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)(6)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分别为________℃、________min。解析：(1)～(3)制取醋酸镍的工艺流程可解读为将含镍废料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3进行酸浸，过滤后得到主要含Ni2＋、Al3＋、Fe3＋(还可能含少量Fe2＋、Ca2＋)的溶液和主要含SiO2、CaSO4的滤渣，弃去滤渣，向滤液中加入H2O2将可能含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，调节溶液pH为5.0≤pH＜6.7，使Al3＋、Fe3＋转化为氢氧化物沉淀，再通过过滤除去，向过滤所得的滤液1中加入NH4F除去滤液中的Ca2＋，过滤后向滤液2中加入Na2CO3使Ni2＋沉淀为NiCO3，过滤后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸镍，再进一步蒸发、结晶、洗涤得到醋酸镍产品。(4)由题意知，酸浸时1molNiS失去6mol电子，S2－被氧化为SO2，硝酸被还原为NO，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。(5)Ni2＋沉淀完全时溶液中c(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(KspNiCO3,cNi2＋)＝eq\f(9.60×10－6,10－5)＝0.96mol·L－1，故需要加入Na2CO3的质量最少为[0.96mol·L－1×0.1L＋(2.0mol·L－1－10－5mol·L－1)×0.1L]×106g·mol－1≈31.4g。答案：(1)5.0≤pH＜6.7(2)SiO2、CaSO4CaF2(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(4)NiS＋H2SO4＋2HNO3=NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O(5)31.4(6)701202．电石广泛应用于生产PVC、维尼纶等，电石与水反应所得残渣——电石渣，主要含Ca(OH)2、CaCO3及少量其他杂质。某工业电石渣的几种回收利用流程如下：几种物质在水中的溶解度曲线如图所示。回答下列问题：(1)常温氯化①反应的化学方程式是__________________________________________________________________________________________________________________________。②为提高Cl2转化为Ca(ClO)2的转化率，可行的措施有________(填字母)。A．加热升高温度B．适当减缓通入Cl2的速率C．充分搅拌浆料D．加水使Ca(OH)2完全溶解③电石渣中的有害杂质CN－与ClO－反应转化为两种无害的气体，每转化1molCN－至少需要消耗氧化剂ClO－________mol。(2)75℃氯化①生成氯酸钙中氯的化合价为________，氯化完成后过滤，滤渣的主要成分为____________________________________________________________(填化学式)。②氯酸钙能与KCl反应转化为氯酸钾的原因是_________________________________________________________________________________________________________。(3)有机反应首先生成氯代乙醇，其结构简式为____________，氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷。总反应的化学方程式是__________________________________________________。解析：(1)①常温氯化，Cl2与Ca(OH)2发生反应得到漂白液。②加热升高温度，Ca(OH)2的溶解度降低，则Cl2的转化率也降低，A项不符合题意；适当减缓通入Cl2的速率，等效于增大Ca(OH)2的浓度，Cl2的转化率增大，B项符合题意；充分搅拌浆料，能使反应完全，Cl2的转化率增大，C项符合题意；加水使Ca(OH)2完全溶解，不能改变Cl2的转化率，D项不符合题意。③根据题意，CN－与ClO－反应转化为CO2和N2，CN－中C、N分别为＋2价、－3价，1molCN－失去5mol电子，而ClO－转化为Cl－，1molClO－得到2mol电子，根据得失电子守恒，则每转化1molCN－至少需要消耗氧化剂ClO－2.5mol。(2)①Ca(ClO3)2中Cl的化合价为＋5价。氯化完成后过滤，得到的滤渣的主要成分为CaCO3、Ca(OH)2。②根据题图知，75℃时氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多，故氯酸钙与KCl能发生反应：Ca(ClO3)2＋2KCleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2KClO3↓。(3)氯代乙醇为氯原子取代乙醇分子中乙基上的氢原子，根据“氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷”，则氯原子应取代甲基上的氢原子，故氯代乙醇的结构简式为ClCH2CH2OH，总反应的化学方程式为CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O。答案：(1)①2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O②BC③2.5(2)①＋5CaCO3、Ca(OH)2②75℃时，氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多(3)ClCH2CH2OHCH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2O3．实验室用卤块(主要成分为MgCl2·6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质)制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如图：已知：①四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示：②室温时一些物质的Ksp如表所示：化学式Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2Ksp8.0×10－188.0×10－381.8×10－11③Mg(ClO3)2有较强的氧化性，其还原产物是Cl－。回答下列问题：(1)H2O2的电子式为________________。(2)滤渣的成分是________________(填化学式)。(3)经测定，D中铁离子的浓度为1×10－5mol·L－1，则x为________(已知：lg5≈0.7)。(4)D中所发生的化学反应方程式为_______________________________________________________________，框图中由D→……→制Mg(ClO3)2·6H2O晶体的实验步骤依次为①加热蒸发；②____________(请补充)；③冷却结晶；④过滤洗涤。解析：(1)H2O2属于共价化合物，电子式为。(2)卤块中的Fe2＋被双氧水氧化生成Fe3＋，加入适量的BaCl2溶液可以使SOeq\o\al(2－,4)沉淀，加入MgO调节溶液的pH，根据氢氧化物的溶度积常数可知，可使Fe3＋沉淀，因此滤渣中含有Fe(OH)3、BaSO4。(3)经测定，D中Fe3＋的浓度为1×10－5mol·L－1，c(OH－)＝eq\r(3,\f(8.0×10－38,1×10－5))mol·L－1＝2×10－11mol·L－1，则c(H＋)＝5×10－4mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)≈3.3。(4)根据溶解度曲线，D中NaClO3与MgCl2反应生成Mg(ClO3)2和NaCl沉淀，化学反应方程式为2NaClO3＋MgCl2=2NaCl↓＋Mg(ClO3)2，Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化较大，由Mg(ClO3)2溶液制Mg(ClO3)2·6H2O晶体的实验步骤依次为①加热蒸发；②趁热过滤；③冷却结晶；④过滤洗涤。答案：(1)(2)Fe(OH)3、BaSO4(3)3.3(4)2NaClO3＋MgCl2=2NaCl↓＋Mg(ClO3)2趁热过滤4．氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。以钡矿粉(主要成分为BaCO3，含有SiO2、Fe2＋、Mg2＋等杂质)为原料制备氟化钡的流程如下：已知：常温下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。(1)滤渣A的化学式为____________________。(2)滤液1加H2O2氧化的过程中主要反应的离子方程式为_______________________。(3)加20%NaOH溶液调节pH＝12.5，得到滤渣C的主要成分是________________。(4)滤液3加入盐酸酸化后再经______、冷却结晶、______、洗涤、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O。(5)常温下，用BaCl2·2H2O配制成0.2mol·L－1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应，可得到氟化钡沉淀。请写出该反应的离子方程式：________________________。已知Ksp(BaF2)＝1.84×10－7，当钡离子完全沉淀时(即钡离子浓度≤10－5mol·L－1)，溶液中氟离子浓度至少是__________mol·L－1。(结果保留三位有效数字，已知eq\r(1.84)＝1.36)(6)已知：Ksp(BaCO3)＝2.58×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.07×10－10。将氯化钡溶液滴入等物质的量浓度的硫酸钠和碳酸钠的混合溶液中，当BaCO3开始沉淀时，溶液中eq\f(cCO\o\al(2－,3),cSO\o\al(2－,4))＝________。(结果保留三位有效数字)解析：(1)钡矿粉中SiO2与盐酸不反应，故滤渣A为SiO2。(2)滤液1加H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(3)根据已知信息及流程图可知，加H2O2、调pH，得到的滤渣B为Fe(OH)3，加20%NaOH溶液调节pH＝12.5，得到的滤渣C为Mg(OH)2。(4)滤液3加盐酸酸化后得到BaCl2和HCl的混合溶液，由该溶液得到BaCl2·2H2O的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、真空干燥等。(5)根据Ksp(BaF2)＝c(Ba2＋)·c2(F－)，当Ba2＋完全沉淀时，至少需要的c(F－)＝eq\r(\f(KspBaF2,cBa2＋))＝eq\r(\f(1.84×10－7,10－5))mol·L－1＝0.136mol·L－1。(6)Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)，则加入氯化钡溶液时，SOeq\o\al(2－,4)先沉淀，当BaCO3开始沉淀时，溶液中eq\f(cCO\o\al(2－,3),cSO\o\al(2－,4))＝eq\f(cCO\o\al(2－,3)·cBa2＋,cSO\o\al(2－,4)·cBa2＋)＝eq\f(KspBaCO3,KspBaSO4)＝eq\f(2.58×10－9,1.07×10－10)≈24.1。答案：(1)SiO2(2)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(3)Mg(OH)2(4)加热浓缩过滤(5)Ba2＋＋2F－=BaF2↓0.136(6)24.15．磷化氢(PH3)是一种剧毒气体，是最常用的高效熏蒸杀虫剂，也是一种电子工业原料。(1)在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂，遇水蒸气放出PH3气体，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)利用反应PH3＋3HgCl2=P(HgCl)3＋3HCl，可准确测定微量的PH3。①HgCl2溶液几乎不导电，说明HgCl2属于____________(填“共价”或“离子”)化合物。②通过测定溶液________变化，可测定一定体积空气中PH3的浓度。(3)PH3的一种工业制法涉及的物质转化关系如图所示：①亚磷酸属于________元酸。②当反应Ⅰ生成的n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)＝3∶1时，参加反应的n(P4)∶n(NaOH)＝____________________。(4)一种用于处理PH3废气的吸收剂成分为次氯酸钙80%、锯木屑(疏松剂)15%、活性炭2.5%、滑石粉(防结块)2.5%。①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。②空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程，其原因可能是________________________________________________________________________。(5)从(4)中的吸收残留物中回收磷酸氢钙(CaHPO4)的方法如下：①试剂X为________(填化学式)。②已知25℃时，H3PO4的Ka1＝7.5×10－3、Ka2＝6.3×10－8、Ka3＝4.4×10－13。CaHPO4悬浊液pH__________7(填“>”“＝”或“<”)，通过计算说明理由：_________________________________________________________________________________________。解析：(1)磷化铝(AlP)遇水蒸气放出PH3气体，结合原子守恒推知还生成Al(OH)3，反应的化学方程式为AlP＋3H2O=Al(OH)3＋PH3↑。(2)①HgCl2溶液几乎不导电，说明溶液中离子浓度较小，HgCl2难发生电离，故HgCl2为共价化合物。②PH3与HgCl2反应生成P(HgCl)3和HCl，溶液的导电性和酸性均增强，故可通过测定溶液中电导率或pH的变化来测定一定体积空气中PH3的浓度。(3)①亚磷酸钠的化学式为Na2HPO3，据此推测亚磷酸(H3PO3)属于二元弱酸。②反应Ⅰ中黄磷(P4)与NaOH溶液发生歧化反应生成NaH2PO2、Na2HPO3和PH3，其中PH3是还原产物，NaH2PO2和Na2HPO3是氧化产物，若产物中n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)＝3∶1，设n(Na2HPO3)＝amol，则有n(NaH2PO2)＝3amol，反应中得电子的物质的量为3amol＋3amol＝6amol；根据得失电子守恒可知，反应中生成PH3的物质的量为2amol；根据P、Na原子守恒可知，n(P4)＝1.5amol、n(NaOH)＝5amol，故参加反应的n(P4)∶n(NaOH)＝1.5amol∶5amol＝3∶10。(4)①次氯酸钙将PH3氧化为H3PO4，而本身被还原为CaCl2，化学方程式为2Ca(ClO)2＋PH3=H3PO4＋2CaCl2。②Ca(ClO)2属于强碱弱酸盐，与水蒸气接触后水解生成HClO，而HClO的氧化能力强于Ca(ClO)2，故空气中的水蒸气可加快PH3的氧化过程。(5)①残留物中含有H3PO4，加入试剂X调节pH，过滤得到Ca3(PO4)2沉淀，显然该过程的目的是中和H3PO4电离产生的H＋，为防止引入新杂质，试剂X应选择CaO或Ca(OH)2。②加入试剂Y搅拌后生成CaHPO4，HPOeq\o\al(2－,4)在水溶液中发生电离(HPOeq\o\al(2－,4)POeq\o\al(3－,4)＋H＋)和水解(HPOeq\o\al(2－,4)＋H2OH2POeq\o\al(－,4)＋OH－)，则HPOeq\o\al(2－,4)的电离常数为Ka3(HPOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(cH＋·cPO\o\al(3－,4),cHPO\o\al(2－,4))＝4.4×10－13，HPOeq\o\al(2－,4)的水解常数为Kh(HPOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(cH2PO\o\al(－,4)·cOH－,cHPO\o\al(2－,4))＝eq\f(cH2PO\o\al(－,4)·cOH－·cH＋,cHPO\o\al(2－,4)·cH＋)＝eq\f(KW,Ka2)＝eq\f(1×10－14,6.3×10－8)≈1.59×10－7，显然Kh(HPOeq\o\al(2－,4))>Ka3(HPOeq\o\al(2－,4))，说明HPOeq\o\al(2－,4)的水解程度大于其电离程度，溶液呈碱性，故pH大于7。答案：(1)AlP＋3H2O=Al(OH)3＋PH3↑(2)①共价②电导率(或pH)(3)①二②3∶10(4)①2Ca(ClO)2＋PH3=H3PO4＋2CaCl2②次氯酸钙与水蒸气接触，水解得到氧化能力更强的HClO(5)①Ca(OH)2(或CaO)②>Ka3(HPOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(cH＋·cPO\o\al(3－,4),cHPO\o\al(2－,4))＝4.4×10－13；Kh(HPOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(cH2PO\o\al(－,4)·cOH－,cHPO\o\al(2－,4))＝eq\f(1×10－14,6.3×10－8)>Ka3(HPOeq\o\al(2－,4))，HPOeq\o\al(2－,4)的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性6．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼(Mo)的常见化合价为＋6、＋5、＋4。由钼精矿(主要成分是MoS2)可制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)，部分流程如图1所示：已知：钼酸微溶于水，可溶于碱液和氨水。回答下列问题：(1)钼精矿焙烧时，每有1molMoS2反应，转移电子的物质的量为________。(2)钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是________________________________________________，请你提出一种实验室除去该尾气的方法______________________。(3)操作2的名称为________。由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是________。(4)操作1中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中c(MoOeq\o\al(2－,4))＝0.80mol·L－1，c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.04mol·L－1，在结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去溶液中的SOeq\o\al(2－,4)。当BaMoO