1、题型十工艺流程题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“”)。结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同,。(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:。(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间、不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 后脱除率变化的原因是。(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有S残留,原因
2、是;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是。(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b molL-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是。(已知:H3PO4的摩尔质量为98 gmol-1)答案(1)研磨、加热(2)核电荷数PS,得电子能力PS,非金属性PS,所以酸性H3PO41.010-5 molL-1,因此Mg2+没有完全沉淀。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PbSO
3、4等)为原料制备三盐的工艺流程如图所示。已知:PbSO4和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。(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。(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
4、成三盐的化学方程式为,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)HNO31.0010-3(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+2H2O51.75%解析(1)步骤用纯碱溶液浸润铅泥,将PbSO4转化为Pb
5、CO3,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Ksp(PbSO4)=1.8210-8=c(Pb2+)c(S),c(Pb2+)=1.8210-5 molL-1,则此时c(S)=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
6、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100%=51.75%。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1:图1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
7、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+NaBO2
8、NaBH4+2MgO(5)B+6H2O+8e-B+8OH-(6)4Cu2+B+8OH-4Cu+B+6H2O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、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+2M
9、gO。(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+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制得纳米铜,则反应的离子方程式为4Cu2+B+8OH-4Cu+B+6H2O。6.下图是工业上以天然气、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.O3(3)流程中Fe(O
10、H)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“”“KB=KC66.7%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%。
