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1、1题型十题型十 工艺流程题工艺流程题1 1.(2018 北京理综,26)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:已知:磷精矿主要成分为 Ca5(PO4)3(OH),还含有 Ca5(PO4)3F 和有机碳等。溶解度:Ca5(PO4)3(OH)”或“S,得电子能力 P1.010-5 molL-1,因此 Mg2+没有完全2(-)=1.8 10- 11(10- 4)2沉淀。4 4.三盐(3PbOPbSO4H2O)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,200 以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。以 200 t 铅泥(主要成分为 PbO、Pb 及 PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。已知:PbSO4和
2、PbCO3的溶解度和溶度积Ksp如下表。化合物PbSO4PbCO3 溶解度/g1.0310-41.8110-7Ksp1.8210-81.4610-13(1)步骤转化的目的是 , 滤液 1 中的溶质为 Na2CO3和 (填化学式)。 (2)步骤酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是 (任写一条)。其中铅与硝酸反应生成 Pb(NO3)2和 NO 的离子方程式为 。 5(3)滤液 2 中可循环利用的溶质的化学式为 。若步骤沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.8210-5 molL-1,则此时c(S)= molL-1。 2 -4(4)步骤洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤完全的方法是 。 (5)步骤合成三盐的
3、化学方程式为 ,若得到纯净干燥的三盐 99.0 t,假设铅泥中的铅元素有 80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为 。 答案(1)将 PbSO4转化为 PbCO3,提高铅的利用率 Na2SO4(2)适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案) 3Pb+8H+2N3Pb2+2NO+4H2O- 3(3)HNO3 1.0010-3(4)取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全(或其他合理答案)(5)4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbOPbSO4H2O+2H2O 51.75% 解析(1)步骤用纯碱溶液浸润铅泥
4、,将 PbSO4转化为 PbCO3,提高铅的利用率,滤液 1 中的溶质为过量的 Na2CO3和反应生成的 Na2SO4。(2)步骤酸溶时,可以通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径来提高酸溶速率;铅与硝酸反应的离子方程式为3Pb+8H+2N3Pb2+2NO+4H2O。(3)滤液 2 中可循环利用的溶质的化学式为 HNO3;根据- 3Ksp(PbSO4)=1.8210-8=c(Pb2+)c(S),c(Pb2+)=1.8210-5 molL-1,则此时c(S)2 -42 -4=1.0010-3 molL-1。(4)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子,用盐酸酸化的氯化钡检验,其检验方法为取少量最后一
5、次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全。(5)步骤合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbOPbSO4H2O+2H2O,若得到纯净干燥的三盐 99.0 t,则含有的铅元素质量为m(Pb)=99.0 t100%=82.8 t,则铅泥中铅元素的质量分数为207 4 990100%=51.75%。82.8 80% 200 5 5.硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。利用硼精矿(主要成分为 B2O3,含有少量 Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取 NaBH4的流程如图
6、1:图 16图 2已知:偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水,不溶于醇,在碱性条件下稳定存在。回答下列问题:(1)写出加快硼精矿溶解速率的措施 (写一种)。 (2)操作 1 为 ,滤渣主要成分为 。 (3)除硅、铝步骤加入 CaO 而不加入 CaCl2的原因有:能将硅、铝以沉淀除去; 。 (4)氢化镁(MgH2)中 H 元素的化合价为 ;MgH2与 NaBO2在一定条件下发生反应 1,其化学方程式为 。 (5)如图 2 在碱性条件下,在阴极上电解 NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式 。 (6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应
7、的离子方程式: 。 答案(1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大 NaOH 浓度、升温等(答 1 点即可)(2)过滤 Fe(OH)3(3)提供碱性溶液抑制 NaBO2水解(4)-1 价 2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO(5)B+6H2O+8e-B+8OH- 2- 4(6)4Cu2+B+8OH-4Cu+B+6H2O- 4- 2解析(1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大 NaOH 浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。(2)根据以上分析,操作 1 为过滤,滤渣主要成分为 Fe(OH)3。(3)已知 NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入 CaO 而不加入 CaCl2的原因有:能将硅
8、、铝以沉淀除去;提供碱性溶液抑制NaBO2水解。(4)根据化合价代数和为 0,则氢化镁(MgH2)中 H 元素的化合价为-1 价;MgH2与 NaBO2在一定条件下发生反应生成 NaBH4和 MgO,则化学方程式为 2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO。(5)在阴极上电解 NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室 B得电子发生还原反应生成 B,则电极反应式为 B- 2- 4+6H2O+8e-B+8OH-。(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜- 2- 4制得纳米铜,则反应的离子方程式为 4Cu2+B+8OH-4Cu+B+6H2O。- 4- 26 6.下图是工业上以天然
9、气、空气为原料合成氨的一种工艺流程:(1)脱硫反应第一步是利用 Fe(OH)3除去 H2S,该反应的化学方程式是 。 (2)脱硫反应第二步是利用空气氧化回收硫,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,下列试剂中也适宜作此反应的氧化剂的是 (填选项)。 A.Cl2B.H2O2C.KMnO4D.O37(3)流程中 Fe(OH)3和 K2CO3可循环利用,你认为流程中还可循环利用的物质有 。 (4)合成氨反应的原料气中V(N2)V(H2)=13。平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示:平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是 (用“
10、”“KB=KC 66.7%解析(1)由流程可知,利用 Fe(OH)3与 H2S 反应生成硫化铁和水从而除去 H2S,反应的化学方程式为3H2S+2Fe(OH)3Fe2S3+6H2O。(2)由流程得知利用空气中的氧气氧化硫化铁生成硫单质,氧气得4e-,硫化铁失 23e-,根据电子守恒,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 32;氯气有毒,高锰酸钾会引入新杂质,故选 BD。(3)因为合成氨是可逆反应,不能完全转化,因此 N2和 H2也需要循环利用。(4)因为平衡常数只随温度变化,由图像变化趋势可知随温度升高,氨气含量减小,说明平衡逆向移动,所以温度越高平衡常数越小,又A、B、C三点温度为B=CA,所以A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC的关系是KAKB=KC;V(N2)V(H2)=13,又A点氨气平衡含量为 50%,所以设氮气转化的物质的量为x mol,则N2+3H22NH3开始/mol130转化/molx3x2x平衡/mol1-x3-3x2x则100%=50%,解得x= ,所以 H2的转化率= 100%66.7%。2 1 - + 3 - 3 + 22 32 3