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化工流程題主要考查考生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識來解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力,具有考查知識面廣、綜合性強(qiáng)、思維容量大的特點(diǎn)。這類題型不但綜合考查考生在中學(xué)階段所學(xué)的元素及其化合物知識以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)用語、電解質(zhì)溶液、化學(xué)平衡、電化學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作等知識,而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力,且這類試題陌生度高,文字量大,包含信息多,思維能力要求高,近年來已成為高考化學(xué)主觀題中的必考題型。
重要的化學(xué)工業(yè):
侯氏制堿法、海水中提取鎂、溴、碘等、鋁土礦中提取鋁、金屬的冶煉、硫酸工業(yè)、硝酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、氯堿工業(yè)、煤的綜合利用。
一、化工流程圖的一般模式
工業(yè)流程題目在流程上一般分為三個(gè)過程:原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品
要點(diǎn)詮釋:
1、規(guī)律:主線主產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)。
2、核心考點(diǎn):物質(zhì)的分離操作、除雜試劑的選擇、生成條件的控制等。
3、原料預(yù)處理(初步分離)
(1)起到富集反應(yīng)物的作用:
在無機(jī)題中,原材料是一種混合物,可能是礦石、某工廠廢料或發(fā)生變質(zhì)的材料等,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程或反應(yīng)流程就是分離提純,想辦法提取有效元素。
(2)工業(yè)流程常見的操作與名詞:
①研礦:增大接觸面積,使反應(yīng)充分,提高反應(yīng)速率
②溶解:通常用酸溶,如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等(有時(shí)可用堿溶,如鋁礦溶解)。
水浸:與水接觸反應(yīng)或溶解。
浸出:固體加水(酸)溶解得到離子浸出。
浸出率:固體溶解后離子在溶液中的含量的多少(更多轉(zhuǎn)化) 。
酸浸:在酸溶液中反應(yīng)使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液,不溶物通過過濾除去的溶解過程。
③焙燒、灼燒或煅燒(結(jié)構(gòu)改變更易溶解浸出;使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解)
吹出(利用空氣吹出溶液中的氣體)
④調(diào)pH值除雜:控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。
4、中間產(chǎn)品、終極產(chǎn)品的分離提純
(1)物理方法:溶解過濾、水洗、結(jié)晶、蒸餾、萃取分液、升華、液化、鹽析、滲析法 、電滲析、離子交換、吸附法、浮選法
(2)化學(xué)方法:熱分解法,酸、堿處理法,沉淀法,氧化還原法、電解法
二、考查知識點(diǎn)
(1)反應(yīng)速率與平衡理論的運(yùn)用;
反應(yīng)物顆粒大小:反應(yīng)速率、原料的利用率等
溫度:反應(yīng)速率、物質(zhì)的穩(wěn)定性、物質(zhì)的結(jié)晶等
(2)氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫;
(3)利用控制pH分離除雜;
(4)化學(xué)反應(yīng)的能量變化(熱化學(xué)方程式的書寫);
(5)實(shí)驗(yàn)基本操作:除雜、分離、檢驗(yàn)、洗滌、干燥等;
(6)流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán),資源的回收和利用;
(7)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)評價(jià)。
三、分析流程題需要的一般思路
流程類試題的結(jié)構(gòu)分題頭、題干和題尾三部分。
題頭一般是簡單介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮砘蚬に嚿a(chǎn)的原材料和工藝生產(chǎn)的目的(包括附產(chǎn)品);題干部分主要用框圖形式將操作或物質(zhì)轉(zhuǎn)換或原料到產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程表示出來;題尾主要是根據(jù)流程中涉及到的化學(xué)知識設(shè)制成系列問題,構(gòu)成一道完整的化學(xué)試題。
解答流程題的一般思路是:
瀏覽全題,確定該流程的目的,看懂生產(chǎn)流程圖;了解流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示性信息,并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用;解析流程圖并思考從原料到產(chǎn)品依次進(jìn)行了什么反應(yīng),利用了什么原理。每一步操作進(jìn)行到什么程度最佳,每一步除目標(biāo)物質(zhì)外還產(chǎn)生了什么雜質(zhì)或副產(chǎn)物,雜質(zhì)或副產(chǎn)物是怎樣除去的等等。要抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。
解答流程題要注意的問題是:
注意化學(xué)方程式的書寫,反應(yīng)物、產(chǎn)物的分子式書寫要正確;化學(xué)方程式要配平,電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式一定要書寫正確;等號或可逆符號不能少;沉淀、氣體、固態(tài)、水溶液等符號要標(biāo)明。注意評價(jià)或比較實(shí)驗(yàn)方案要全面,反應(yīng)物種類多少、是否易得、是否對環(huán)境有污染;反應(yīng)產(chǎn)物的種類多少,對目標(biāo)產(chǎn)物的分離和提純是否有影響;反應(yīng)條件是否苛刻;儀器、設(shè)備是否要求高;工藝流程、實(shí)驗(yàn)步驟的多少。注意描述語言的規(guī)范性和準(zhǔn)確性,從化學(xué)原理的角度、用化學(xué)語言作答;要抓住主要問題,針對具體問題作具體分析;要看清題目要求,按要求答題。
高考鏈接
1.【2016年高考北京卷】(12分)以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下:
(1)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是__________。[來源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK]
(2)過程Ⅰ中,F(xiàn)e2+催化過程可表示為:
i:2Fe2++PbO2+4H++SO42?=2Fe3++PbSO4+2H2O
ii: ……
①寫出ii的離子方程式:________________。
②下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅。
b.______________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如圖所示。
①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復(fù)使用,其目的是_____(選填序號)。
A.減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率
B.重復(fù)利用氫氧化鈉,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4濃度,提高脫硫效率
②過濾Ⅲ的目的是提純,綜合上述溶解度曲線,簡述過程Ⅲ的操作_______________________。
【答案】(1)Pb + PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+ 2H2O。(2)①2Fe3++Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2+;
②取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應(yīng)后,紅色褪去。
(3)①A、B;②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加熱至110℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌并干燥得到PbO固體。
【解析】
(1)根據(jù)題給化學(xué)工藝流程知,過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水,化學(xué)方程式為Pb + PbO2+ 2H2SO42PbSO4+ 2H2O。
(2)①催化劑通過參加反應(yīng),改變反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)的活化能,加快化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后保持不變。根據(jù)題給信息知反應(yīng)i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則反應(yīng)ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+,離子方程式為2Fe3++Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2+;
②a實(shí)驗(yàn)證明發(fā)生反應(yīng)i,則b實(shí)驗(yàn)需證明發(fā)生反應(yīng)ii,實(shí)驗(yàn)方案為取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應(yīng)后,紅色褪去。
(3)①過程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4+2NaOH==PbO+Na2SO4+H2O,而濾液Ⅰ中含有硫酸,可降低溶液的pH,使平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq)逆向移動(dòng),減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率,同時(shí)重復(fù)利用NaOH,提高原料的利用率答案選AB;
②根據(jù)PbO的溶解度曲線,提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液,降溫結(jié)晶、過濾,洗滌并干燥即可得到PbO。
2.【2016年高考海南卷】(8分)KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中,采用廢易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示?;卮鹣铝袉栴}:
(1)為盡量少引入雜質(zhì),試劑①應(yīng)選用___(填標(biāo)號)。
A.HCl溶液 B.H2SO4溶液 C.氨水 D.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。
(3)沉淀B的化學(xué)式為________;將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是__________。
(4)已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于_________。
【答案】
(1)d (2分)
(2)2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑(2分)
(3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中H+濃度增大(每空1分,共2分)
(4)20 (2分)
【解析】(1)易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)),它們都是比較活潑的金屬,都可以與酸發(fā)生反應(yīng),而Al可以與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)變?yōu)镹aAlO2進(jìn)入溶液,而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應(yīng),所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬,應(yīng)該用強(qiáng)堿NaOH溶液溶解,選項(xiàng)d正確;Mg、Fe不溶解,會留在濾渣中;(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑,反應(yīng)的離子方程式是2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;(3)濾液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液,AlO2-、NH4+發(fā)生鹽的雙水解反應(yīng),產(chǎn)生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O,反應(yīng)的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+=Al(OH)3↓+NH3·H2O,所以沉淀B化學(xué)式為Al(OH)3;將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是該鹽是強(qiáng)酸弱堿鹽,Al3+發(fā)生水解反應(yīng),消耗水電離產(chǎn)生的OH-,當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液顯酸性。(4)已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。
3.【2016年高考江蘇卷】(12分)以電石渣[主要成分為Ca(OH)2和CaCO3]為原料制備KClO3的流程如下:
(1)氯化過程控制電石渣過量,在75℃左右進(jìn)行。氯化時(shí)存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應(yīng),Ca(ClO)2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解為CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式為 。
②提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的轉(zhuǎn)化率的可行措施有 (填序號)。
A.適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2速率
B.充分?jǐn)嚢铦{料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化過程中Cl2 轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的總反應(yīng)方程式為6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后過濾。
①濾渣的主要成分為 (填化學(xué)式)。
②濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比n[Ca(ClO3)2] ∶n[CaCl2] 1∶5(填“>”、“<”或“=”)。
(3)向?yàn)V液中加入稍過量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉(zhuǎn)化為KClO3,若溶液中KClO3的含量為100g?L-1,從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是 。
【答案】(1)①2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O;②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<;
(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶
【解析】(1)①氯氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成次氯酸鈣、氯化鈣和水,則生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式為2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。
②A.適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2速率可以使氯氣被氫氧化鈣充分吸收而反應(yīng),可以提高氯氣的轉(zhuǎn)化率,A正確;B.充分?jǐn)嚢铦{料可以增大反應(yīng)物的接觸面積,使氯氣被氫氧化鈣充分吸收而反應(yīng),可以提高氯氣的轉(zhuǎn)化率,B正確;C.加水使Ca(OH)2完全溶解氫氧化鈣濃度降低,不利于氯氣的吸收,C錯(cuò)誤,答案選AB。
(2)①碳酸鈣不溶于水,與氯氣不反應(yīng),氫氧化鈣微溶,因此濾渣的主要成分為CaCO3、Ca(OH)2。
②由于氯氣還能與氫氧化鈣反應(yīng)生成次氯酸鈣、氯化鈣和水,因此濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質(zhì)的量之比n[Ca(ClO3)2] ∶n[CaCl2]<1∶5。
(3)根據(jù)圖像可知氯酸鉀的溶解度受溫度影響最大,因此從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。
4.【2016年高考四川卷】 (16分)資源的高效利用對保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。磷尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小組提出了磷尾礦綜合利用的研究方案,制備具有重要工業(yè)用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2,其簡化流程如下:
已知:①Ca5(PO4)3F在950℃不分解;
②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4
請回答下列問題:
(1)950℃煅燒磷尾礦生成氣體的主要成分是___________。
(2)實(shí)驗(yàn)室過濾所需的玻璃儀器是_____________。
(3)NH4NO3溶液能從磷礦I中浸取出Ca2+的原因是__________。
(4)在浸取液II中通入NH3,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。
(5)工業(yè)上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應(yīng)制備磷酸。已知25℃,101kPa時(shí):
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l)
△H=-271kJ/mol
5 CaO(s)+H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l)
△H=-937kJ/mol
則Ca5(PO4)3F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學(xué)方程式是_________________。
(6)在一定條件下CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),當(dāng)CO與H2O(g)的起始物質(zhì)的量之比為1:5,達(dá)平衡時(shí),CO轉(zhuǎn)化了5/6.若akg含Ca5(PO4)3F(相對分子質(zhì)量為504)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的磷尾礦,在上述過程中有b%的Ca5(PO4)3F轉(zhuǎn)化為P4,將產(chǎn)生的CO與H2O(g)按起始物質(zhì)的量之比1:3混合,則相同條件下達(dá)平衡時(shí)能產(chǎn)生H2________kg。
【答案】(1)CO2
(2)漏斗、燒杯、玻璃棒。
(3)NH4+水解使溶液呈酸性,與CaO、Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca2+
(4)MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4。
(5)Ca5(PO4)3F(s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) △H=-418kJ/mol。
(6)
【解析】(1)根據(jù)題給化學(xué)工藝流程和信息①知磷尾礦[主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3]在950℃下煅燒,其中碳酸鈣和碳酸鎂分解,生成氣體的成分為二氧化碳(CO2)。
(2)實(shí)驗(yàn)室過濾所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒。
(3)NH4NO3溶液中銨離子水解呈酸性,與CaO、Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca2+。
(4)根據(jù)化學(xué)工藝流程判斷浸取液II的主要成分為硫酸鎂溶液,通入NH3,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4。
(5)已知25℃,101kPa時(shí):
①CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH =-271kJ/mol
②5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH =-937kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律:①×5-②得Ca5(PO4)3F和硫酸反應(yīng)生成磷酸的熱化學(xué)方程式是Ca5(PO4)3F(s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH =-418kJ/mol 。
則x2/(1-x)(3-x)=1,解得x=3/4,即達(dá)平衡時(shí),CO轉(zhuǎn)化了3/4。轉(zhuǎn)化為P4的Ca5(PO4)3F質(zhì)量為a×10%×b%kg,根據(jù)反應(yīng)4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的質(zhì)量為(30×28×a×10%×b%)/(4×504)kg,則轉(zhuǎn)化的CO的質(zhì)量為3(30×28×a×10%×b%)/4(4×504)kg,根據(jù)反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)知相同條件下達(dá)平衡時(shí)能產(chǎn)生H23(30×28×a×10%×b%)/56(4×504)kg=kg。
5.【2016年高考新課標(biāo)Ⅲ卷】(14分)過氧化鈣微溶于水,溶于酸,可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實(shí)驗(yàn)方法。回答下列問題:
(一)碳酸鈣的制備
(1)步驟①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于____。
(2)右圖是某學(xué)生的過濾操作示意圖,其操作不規(guī)范的是______(填標(biāo)號)。
a.漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁
b.玻璃棒用作引流
c.將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁
d.濾紙邊緣高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動(dòng)以加快過濾速度
(二)過氧化鈣的制備
(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,此時(shí)溶液呈____性(填“酸”、“堿”或“中”。將溶液煮沸,趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是___________。
(4)步驟③中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________,該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行,原因是_________。
(5)將過濾得到的白色結(jié)晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌,使用乙醇洗滌的目的是_______。
(6)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應(yīng),過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是______,產(chǎn)品的缺點(diǎn)是_______。
【答案】(1)調(diào)節(jié)溶液pH使Fe(OH)3沉淀;過濾分離;(2)ade ;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;
(4)CaCl2+2NH3·H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;溫度過高時(shí)過氧化氫分解;
(5)去除結(jié)晶表面水分;(6)工藝簡單、操作簡單;純度較低。
【解析】
(1)反應(yīng)中鹽酸過量,且溶液中含有鐵離子,因此步驟①加入氨水的目的是中和多余的鹽酸,沉淀鐵離子;小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于過濾。
(2)a.過濾時(shí)漏斗末端頸尖應(yīng)該緊靠燒杯壁,a錯(cuò)誤;b.玻璃棒用作引流,b正確;c.將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁,防止有氣泡,c正確;d.濾紙邊緣應(yīng)該低于漏斗,d錯(cuò)誤;e.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動(dòng)容易弄碎濾紙,e錯(cuò)誤,答案選ade。
(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,溶液中有二氧化碳生成,因此溶液呈酸性。溶液中含有二氧化碳,而過氧化鈣能與酸反應(yīng),因此將溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。
(4)根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)中還有氯化銨和水生成,則步驟③中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCl2+2NH3·H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;雙氧水不穩(wěn)定,受熱易分解,因此該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行的原因是防止過氧化氫分解。
(5)過氧化鈣不溶于乙醇,使用乙醇洗滌的目的是去除結(jié)晶表面的水分。
(6)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應(yīng),過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是原料來源豐富、操作方便,產(chǎn)品的缺點(diǎn)是得到產(chǎn)品的純度較低。
6.【2016年高考新課標(biāo)Ⅲ卷】(14分)
以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為:
物質(zhì) | V2O5 | V2O4 | K2SO4 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 2.2~2.9 | 2.8~3.1 | 22~28 | 60~65 | 1~2 | <1 |
以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線:
回答下列問題:
(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+,反應(yīng)的離子方程式為___________,同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)成VO2+?!皬U渣1”的主要成分是__________________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O2+,則需要氧化劑KClO3至少為______mol。
(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中?!皬U渣2”中含有_______。
(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為:4ROH+ V4O124?R4V4O12+4OH?(以ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率,淋洗液應(yīng)該呈_____性(填“酸”“堿”“中”)。
(5)“流出液”中陽離子最多的是________。
(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。
【答案】(1)V2O5+2H+=2VO2++H2O;SiO2;(2)0.5;(3)Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)堿;(5)K+;(6)2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。
【解析】(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+,V元素化合價(jià)不變,說明不是氧化還原反應(yīng),根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為V2O5+2H+=2VO2++H2O;二氧化硅與酸不反應(yīng),則“廢渣1”的主要成分是二氧化硅。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O2+,V元素化合價(jià)從+4價(jià)升高到+5價(jià),而氧化劑KClO3中氯元素化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià),則根據(jù)電子得失守恒可知需要氯酸鉀的物質(zhì)的量為3mol÷6=0.5mol。
(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中,同時(shí)生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,則“廢渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。
(4)根據(jù)方程式可知為了提高洗脫效率,反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,因此淋洗液應(yīng)該呈堿性。
(5)由于前面加入了氯酸鉀和氫氧化鉀,則“流出液”中陽離子最多的是鉀離子。
(6)根據(jù)原子守恒可知偏釩酸銨(NH4VO3)“煅燒”生成七氧化二釩、氨氣和水,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。
本文標(biāo)簽:化學(xué)考試
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