資源簡介

化學(xué)工藝流程
【2020年】
1.（2020·山東卷）以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量SiO2，F(xiàn)e2O3和A12O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：
已知浸出時產(chǎn)生的廢渣中有SiO2，F(xiàn)e(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯誤的是
A.
浸出鎂的反應(yīng)為
B.
浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行
C.
流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3.NH4Cl
D.
分離Mg2+與Al3+、Fe3+是利用了它們氫氧化物Ksp的不同
【答案】B
【解析】菱鎂礦煅燒后得到輕燒粉，MgCO3轉(zhuǎn)化為MgO，加入氯化銨溶液浸取，浸出的廢渣有SiO2.Fe(OH)3.Al(OH)3，同時產(chǎn)生氨氣，則此時浸出液中主要含有Mg2+，加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煅燒得到高純鎂砂。高溫煅燒后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以與銨根水解產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)，促進(jìn)銨根的水解，所以得到氯化鎂、氨氣和水，化學(xué)方程式為MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O，故A正確；一水合氨受熱易分解，沉鎂時在較高溫度下進(jìn)行會造成一水合氨大量分解，揮發(fā)出氨氣，降低利用率，故B錯誤；浸出過程產(chǎn)生的氨氣可以回收制備氨水，沉鎂時氯化鎂與氨水反應(yīng)生成的氯化銨又可以利用到浸出過程中，故C正確；Fe(OH)3.Al(OH)3的Ksp遠(yuǎn)小于Mg(OH)2的Ksp，所以當(dāng)pH達(dá)到一定值時Fe3+、Al3+產(chǎn)生沉淀，而Mg2+不沉淀，從而將其分離，故D正確；故答案為B。
2.（2020·山東卷）用軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe3O4.Al2O3)和BaS制備高純MnCO3的工藝流程如下：
已知：MnO2是一種兩性氧化物；25℃時相關(guān)物質(zhì)的Ksp見下表。
物質(zhì)
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Ksp
回答下列問題
（1）軟錳礦預(yù)先粉碎的目的是____________________________________，MnO2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO的化學(xué)方程式為______________________________________。
（2）保持BaS投料量不變，隨MnO2與BaS投料比增大，S的量達(dá)到最大值后無明顯變化，而Ba(OH)2的量達(dá)到最大值后會減小，減小的原因是______________________________________。
（3）濾液I可循環(huán)使用，應(yīng)當(dāng)將其導(dǎo)入到______________操作中(填操作單元的名稱)。
（4）凈化時需先加入的試劑X為________(填化學(xué)式)。再使用氨水調(diào)溶液的pH，則pH的理論最小值為_______(當(dāng)溶液中某離子濃度時，可認(rèn)為該離子沉淀完全)。
（5）碳化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。
【答案】
（1）增大接觸面積，充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率：
（2）過量的MnO2消耗了產(chǎn)生的Ba(OH)2
（3）蒸發(fā)
（4）H2O2
4.9
（5）
【解析】軟錳礦粉(主要成分為MnO2，含少量Fe3O4.Al2O3)加入硫化鋇溶液進(jìn)行反應(yīng)，主要發(fā)生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S，過濾得到Ba(OH)2溶液，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、干燥得到氫氧化鋇；濾渣用硫酸溶解，得到的濾液中主要金屬陽離子有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+，得到的濾渣為不溶于稀硫酸的硫磺；之后向濾液中加入合適的氧化劑將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，壓濾得到的廢渣為Fe(OH)3和Al(OH)3，此時濾液中的金屬陽離子只有Mn2+，向濾液中加入碳酸氫銨、氨水，Mn2+和碳酸氫根電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸錳沉淀，過濾、洗滌、干燥得到高純碳酸錳。
（1）軟錳礦預(yù)先粉碎可以增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分，提高反應(yīng)速率；MnO2與BaS反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO，Mn元素的化合價由+4價降低為+2價，根據(jù)元素價態(tài)規(guī)律可知-2價的S元素應(yīng)被氧化得到S單質(zhì)，則MnO2與BaS的系數(shù)比應(yīng)為1:1，根據(jù)后續(xù)流程可知產(chǎn)物還有Ba(OH)2，結(jié)合元素守恒可得化學(xué)方程式為：MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S；
（2）根據(jù)題目信息可知MnO2為兩性氧化物，所以當(dāng)MnO2過量時，會消耗反應(yīng)產(chǎn)生的Ba(OH)2，從而使Ba(OH)2的量達(dá)到最大值或會減小；
（3）濾液I為結(jié)晶后剩余的Ba(OH)2飽和溶液，所以可以導(dǎo)入到蒸發(fā)操作中循環(huán)使用；
（4）凈化時更好的除去Fe元素需要將Fe2+氧化為Fe3+，為了不引入新的雜質(zhì)，且不將Mn元素氧化，加入的試劑X可以是H2O2；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)e(OH)3和Al(OH)3為同種沉淀，而Al(OH)3的Ksp稍大，所以當(dāng)Al3+完全沉淀時，F(xiàn)e3+也一定完全沉淀，當(dāng)c(Al3+)=1.0×10-5mol/L時，c(OHˉ)==10-9.1mol/L，所以c(H+)=10-4.9mol/L，pH=4.9，即pH的理論最小值為4.9；
（5）碳化過程Mn2+和碳酸氫根電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸錳沉淀，促進(jìn)碳酸氫根的電離，產(chǎn)生的氫離子和一水合氨反應(yīng)生成銨根和水，所以離子方程式為Mn2++HCO+NH3·H2O=MnCO3↓+NH+H2O。
3.（2020·新課標(biāo)Ⅰ）釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3.+4.+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2.Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。
該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金屬離子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
開始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列問題：
（1）“酸浸氧化”需要加熱，其原因是______________________________________。
（2）“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成，同時還有___________離子被氧化。寫出VO+轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式_____________________________。
（3）“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的_____________________________。
（4）“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是___________。
（5）“調(diào)pH”中有沉淀生產(chǎn)，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________。
（6）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是___________。
【答案】（1）加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進(jìn)氧化完全）
（2）Fe2+
VO++MnO2+2H+=+Mn2++H2O
（3）
Mn2+
Fe3+、Al3+
（4）Fe(OH)3
（5）NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=
NaCl+Al(OH)3↓+H2O
（6）利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全
【解析】黏土釩礦中，釩以+3.+4.+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2.Fe3O4，用30%H2SO4和MnO2“酸浸氧化”時VO+和VO2+被氧化成，F(xiàn)e3O4與硫酸反應(yīng)生成的Fe2+被氧化成Fe3+，SiO2此過程中不反應(yīng)，濾液①中含有、K+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、；濾液①中加入NaOH調(diào)節(jié)pH=3.0~3.1，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，根據(jù)表中提供的溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH，此過程中Fe3+部分轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，部分Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，濾液②中含有K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、，濾餅②中含V2O5·xH2O、Fe(OH)3.Al(OH)3，濾餅②中加入NaOH使pH>13，V2O5·xH2O轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解，Al(OH)3轉(zhuǎn)化為NaAlO2，則濾渣③的主要成分為Fe(OH)3；濾液③中含釩酸鹽、偏鋁酸鈉，加入HCl調(diào)pH=8.5，NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去；最后向濾液④中加入NH4Cl“沉釩”得到NH4VO3。
（1）“酸浸氧化”需要加熱，其原因是：升高溫度，加快酸浸和氧化反應(yīng)速率（促進(jìn)氧化完全）；
(2)
“酸浸氧化”中，釩礦粉中的Fe3O4與硫酸反應(yīng)生成FeSO4.Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性，則VO+和VO2+被氧化成的同時還有Fe2+被氧化，反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=
Mn2++2Fe3++2H2O；VO+轉(zhuǎn)化為時，釩元素的化合價由+3價升至+5價，1molVO+失去2mol電子，MnO2被還原為Mn2+，Mn元素的化合價由+4價降至+2價，1molMnO2得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，VO+轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的離子方程式為VO++MnO2+2H+=+Mn2++H2O；
（3）根據(jù)分析，“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、Mn2+，以及部分的Fe3+、Al3+；
（4）根據(jù)分析，濾渣③的主要成分是Fe(OH)3；
（5）“調(diào)pH”中有沉淀生成，是NaAlO2與HCl反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=
NaCl+Al(OH)3↓+H2O。
（6）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是：增大NH4+離子濃度，利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全。
4.（2020·新課標(biāo)Ⅲ）某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：
溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金屬離子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
開始沉淀時(c=0.01
mol·L?1)的pH沉淀完全時(c=1.0×10?5
mol·L?1)的pH
7.28.7
3.74.7
2.23.2
7.59.0
回答下列問題：
（1）“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是____________________________________。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性，生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式_________________________。
（2）“濾液②”中含有的金屬離子是_________________________。
（3）“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是_________________________。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”，即
“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為_________________________。
（4）利用上述表格數(shù)據(jù)，計算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出計算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0
mol·L?1，則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是_________________________。
（5）硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應(yīng)的離子方程式_________________________。
（6）將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是_________________________。
【答案】（1）除去油脂、溶解鋁及其氧化物
+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O
（2）Ni2+、Fe2+、Fe3+
（3）O2或空氣
Fe3+
（4）
3.2~6.2
（5）2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O
（6）提高鎳回收率
【解析】由工藝流程分析可得，向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進(jìn)行堿浸，可除去油脂，并發(fā)生反應(yīng)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O將Al及其氧化物溶解，得到的濾液①含有NaAlO2，濾餅①為Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性雜質(zhì)，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的濾液②，F(xiàn)e2+經(jīng)H2O2氧化為Fe3+后，加入NaOH調(diào)節(jié)pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH濃縮結(jié)晶得到硫酸鎳的晶體，據(jù)此分析解答問題。
（1）根據(jù)分析可知，向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進(jìn)行堿浸，可除去油脂，并將Al及其氧化物溶解，濾液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4])，加入稀硫酸可發(fā)生反應(yīng)+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O；
（2）加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“濾液②”中含有的金屬離子是Ni2+、Fe2+、Fe3+；
（3）“轉(zhuǎn)化”在H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，可用O2或空氣替代；若將工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”，會使調(diào)pH過濾后的溶液中含有Fe2+，則濾液③中可能含有轉(zhuǎn)化生成的Fe3+；
（4）由上述表格可知，Ni2+完全沉淀時的pH=8.7，此時c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，則c(OH-)=，則Ni(OH)2的；或者當(dāng)Ni2+開始沉淀時pH=7.2，此時c(Ni2+)=0.01mol·L-1，c(H+)=1.0×10-7.2mol·L-1，則c(OH-)=，則Ni(OH)2的；如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0mol·L-1，為避免鎳離子沉淀，此時，則，即pH=6.2；Fe3+完全沉淀的pH為3.2，因此“調(diào)節(jié)pH”應(yīng)控制的pH范圍是3.2~6.2；
（5）由題干信息，硫酸鎳在強(qiáng)堿中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反應(yīng)中Ni2+被氧化為NiOOH沉淀，ClOˉ被還原為Clˉ，則根據(jù)氧化還原得失電子守恒可得離子方程式為2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O；
（6）分離出硫酸鎳晶體后的母液中還含有Ni2+，可將其收集、循環(huán)使用，從而提高鎳的回收率。
5.（2020·江蘇卷）實驗室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥，主要成份為鐵的氧化物)制備軟磁性材料α-Fe2O3。
其主要實驗流程如下：
（1）酸浸：用一定濃度的H2SO4溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件不變，實驗中采取下列措施能提高鐵元素浸出率的有___________(填序號)。
A．適當(dāng)升高酸浸溫度
B．適當(dāng)加快攪拌速度
C．適當(dāng)縮短酸浸時間
（2）還原：向“酸浸”后的濾液中加入過量鐵粉，使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+。“還原”過程中除生成Fe2+外，還會生成___________(填化學(xué)式)；檢驗Fe3+是否還原完全的實驗操作是______________。
（3）除雜：向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液，使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、將會導(dǎo)致CaF2沉淀不完全，其原因是___________[，]。
（4）沉鐵：將提純后的FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應(yīng)，生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的離子方程式為____________________________________。
②設(shè)計以FeSO4溶液、氨水-
NH4HCO3混合溶液為原料，制備FeCO3的實驗方案：______________。
【FeCO3沉淀需“洗滌完全”，F(xiàn)e(OH)2開始沉淀的pH=6.5】。
【答案】（1）AB
H2
（2）取少量清液，向其中滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色是否呈血紅色
（3）pH偏低形成HF，導(dǎo)致溶液中F-濃度減小，CaF2沉淀不完全
（4）或
在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；靜置后過濾，所得沉淀用蒸餾水洗滌2~3次；取最后一次洗滌后的濾液，滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，不出現(xiàn)白色沉淀
【解析】鐵泥的主要成份為鐵的氧化物，鐵泥用H2SO4溶液“酸浸”得到相應(yīng)硫酸鹽溶液，向“酸浸”后的濾液中加入過量鐵粉將Fe3+還原為Fe2+；向“還原”后的濾液中加入NH4F使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀而除去；然后進(jìn)行“沉鐵”生成FeCO3，將FeCO3沉淀經(jīng)過系列操作制得α—Fe2O3；據(jù)此分析作答。
（1）適當(dāng)升高酸浸溫度，加快酸浸速率，能提高鐵元素的浸出率，A選；適當(dāng)加快攪拌速率，增大鐵泥與硫酸溶液的接觸，加快酸浸速率，能提高鐵元素的浸出率，B選；適當(dāng)縮短酸浸時間，鐵元素的浸出率會降低，C不選；
（2）為了提高鐵元素的浸出率，“酸浸”過程中硫酸溶液要適當(dāng)過量，故向“酸浸”后的濾液中加入過量的鐵粉發(fā)生的反應(yīng)有：Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑，“還原”過程中除生成Fe2+外，還有H2生成；通常用KSCN溶液檢驗Fe3+，故檢驗Fe3+是否還原完全的實驗操作是：取少量清液，向其中滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色是否呈血紅色，若不呈血紅色，則Fe3+還原完全，若溶液呈血紅色，則Fe3+沒有還原完全。
（3）向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液，使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀，Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-)，當(dāng)Ca2+完全沉淀（某離子濃度小于1×10-5mol/L表明該離子沉淀完全）時，溶液中c(F-)至少為mol/L=×10-2mol/L；若溶液的pH偏低，即溶液中H+濃度較大，H+與F-形成弱酸HF，導(dǎo)致溶液中c(F-)減小，CaF2沉淀不完全。
（4）①將提純后的FeSO4溶液與氨水—NH4HCO3混合溶液反應(yīng)生成FeCO3沉淀，生成FeCO3的化學(xué)方程式為FeSO4+NH3·H2O+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O[或FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4]，離子方程式為Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O（或Fe2+++NH3=FeCO3↓+）。
②根據(jù)題意Fe(OH)2開始沉淀的pH=6.5，為防止產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀，所以將FeSO4溶液與氨水—NH4HCO3混合溶液反應(yīng)制備FeCO3沉淀的過程中要控制溶液的pH不大于6.5；FeCO3沉淀需“洗滌完全”，所以設(shè)計的實驗方案中要用鹽酸酸化的BaCl2溶液檢驗最后的洗滌液中不含
。
【2019年】
1．[2019·新課標(biāo)Ⅰ]硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3.Al2O3）為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）在95
℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。
（2）“濾渣1”的主要成分有_________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學(xué)試劑是_________。
（3）根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3+H2O===H++B(OH)?4，Ka=5.81×10?10，可判斷H3BO3是______酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是_______________。
（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為__________，母液經(jīng)加熱后可返回___________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是_________。
【答案】（1）NH4HCO3+NH3==
(NH4)2CO3
（2）SiO2.Fe2O3.Al2O3
KSCN
（3）一元弱
轉(zhuǎn)化為H3BO3，促進(jìn)析出
（4）2Mg2++3
CO32-+2H2O==Mg(OH)2·MgCO3↓+2
HCO3-
（或2Mg2++2
CO32-+H2O==Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑）
溶浸
高溫焙燒
【解析】（1）根據(jù)流程圖知硼鎂礦粉中加入硫酸銨溶液產(chǎn)生的氣體為氨氣，用碳酸氫銨溶液吸收，反應(yīng)方程式為：NH3+NH4HCO3==
(NH4)2CO3。
（2）濾渣I為不與硫酸銨溶液反應(yīng)的Fe2O3.Al2O3.SiO2；檢驗Fe3+，可選用的化學(xué)試劑為KSCN，
（3）由硼酸的離解方程式知，硼酸在水溶液中是通過與水分子的配位作用產(chǎn)生氫離子，而三價硼原子最多只能再形成一個配位鍵，且硼酸不能完全解離，所以硼酸為一元弱酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是將B(OH)?4轉(zhuǎn)化為H3BO3，并促進(jìn)H3BO3析出，
（4）沉鎂過程中用碳酸銨溶液與Mg2+反應(yīng)生成Mg(OH)2?MgCO3，沉鎂過程的離子反應(yīng)為：2Mg2++2H2O+3CO32-==Mg(OH)2?MgCO3↓+2HCO3-；母液加熱分解后生成硫酸銨溶液，可以返回“溶浸”工序循環(huán)使用；堿式碳酸鎂不穩(wěn)定，高溫下可以分解，故由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是高溫焙燒。
2．[2019·新課標(biāo)Ⅱ]立德粉ZnS·BaSO4（也稱鋅鋇白），是一種常用白色顏料。回答下列問題：
（1）利用焰色反應(yīng)的原理既可制作五彩繽紛的節(jié)日煙花，亦可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒立德粉樣品時，鋇的焰色為__________（填標(biāo)號）。
A．黃色
B．紅色
C．紫色
D．綠色
（2）以重晶石（BaSO4）為原料，可按如下工藝生產(chǎn)立德粉：
①在回轉(zhuǎn)爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學(xué)方程式為______________________。回轉(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。
②在潮濕空氣中長期放置的“還原料”，會逸出臭雞蛋氣味的氣體，且水溶性變差。其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的___________（填化學(xué)式）。
③沉淀器中反應(yīng)的離子方程式為______________________。
（3）成品中S2?的含量可以用“碘量法”測得。稱取m
g樣品，置于碘量瓶中，移取25.00
mL
0.1000
mol·L?1的I2?KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應(yīng)5
min，有單質(zhì)硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.1000
mol·L?1Na2S2O3溶液滴定，反應(yīng)式為I2+2==2I?+。測定時消耗Na2S2O3溶液體積V
mL。終點(diǎn)顏色變化為_________________，樣品中S2?的含量為______________（寫出表達(dá)式）。
【答案】（1）D
（2）①BaSO4+4C==BaS+4CO↑
CO+H2O==CO2+H2
②BaCO3
③S2?+Ba2++Zn2++==
BaSO4·ZnS↓
（3）淺藍(lán)色至無色
【解析】
（1）焰色反應(yīng)不是化學(xué)變化，常用來檢驗金屬元素存在，常見金屬元素焰色：A．鈉的焰色為黃色，故A錯誤；B．鈣的焰色為紅色，故B錯誤；C．鉀的焰色為紫色，故C錯誤；D．鋇的焰色為綠色，故D正確；故選D。
（2）①注意焦炭過量生成CO，反應(yīng)物為硫酸鋇與焦炭，產(chǎn)物為BaS與CO，寫出方程式BaSO4+4C==BaS+4CO↑；CO與水蒸氣反應(yīng)生成CO2與H2，寫出方程式：CO+H2O==CO2+H2。
②根據(jù)信息臭雞蛋氣味氣體為硫化氫氣體，由強(qiáng)酸制弱酸原理，還原料硫化鋇與空氣中水，二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鋇與硫化氫氣體。
③硫化鋇與硫酸鋅為可溶性強(qiáng)電解質(zhì)，寫成離子形式，產(chǎn)物硫酸鋇與硫化鋅為沉淀，不可電離，寫出離子方程式：S2?+Ba2++Zn2++
SO42-==BaSO4·ZnS↓。
（3）碘單質(zhì)與硫離子的反應(yīng)：S2-+I2==S+2I-；碘單質(zhì)與淀粉混合為藍(lán)色，用硫代硫酸鈉滴定過量的I2，故終點(diǎn)顏色變化為淺藍(lán)色至無色；根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)相等，利用關(guān)系式法解題；根據(jù)化合價升降相等列關(guān)系式，設(shè)硫離子物質(zhì)的量為n
mol：
S2-
～
I2
2S2O32-
～
I2
1
mol
1
mol
2
mol
1
mol
n
mol
n
mol
0.1V×10-3mol
0.1V×10-3mol
n+0.1V×10-3mol=250.1V×10-3mol，得n=（25-V）0.1×10-3mol
則樣品中硫離子含量為：×100%=
×100%。
3．[2019·新課標(biāo)Ⅲ]
高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含F(xiàn)E.Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示。回答下列問題：
相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1
mol·L?1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
金屬離子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
開始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
（1）“濾渣1”含有S和__________________________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。
（2）“氧化”中添加適量的MnO2的作用是________________________。
（3）“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為_______~6之間。
（4）“除雜1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“濾渣3”的主要成分是______________。
（5）“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度過高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。
（6）寫出“沉錳”的離子方程式___________________________________________________。
（7）層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學(xué)式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為+2.+3.+4。當(dāng)x=y=時，z=___________。
【答案】（1）SiO2（不溶性硅酸鹽）
MnO2+MnS+2H2SO4==2MnSO4+S+2H2O
（2）將Fe2+氧化為Fe3+
（3）4.7
（4）NiS和ZnS
（5）F?與H+結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2Mg2++2F?平衡向右移動
（6）Mn2++2
HCO3-==MnCO3↓+CO2↑+H2O
（7）
【解析】（1）Si元素以SiO2或不溶性硅鹽存在，SiO2與硫酸不反應(yīng)，所以濾渣I中除了S還有SiO2；在硫酸的溶浸過程中，二氧化錳和硫化錳發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，二氧化錳作氧化劑，硫化錳作還原劑，方程式為：MnO2+MnS+2H2SO4==2MnSO4+S+2H2O。
（2）二氧化錳作為氧化劑，使得MnS反應(yīng)完全，且將溶液中Fe2+氧化為Fe3+。
（3）由表中數(shù)據(jù)知pH在4.7時，F(xiàn)e3+和Al3+沉淀完全，所以應(yīng)該控制pH在4.7~6之間。
（4）根據(jù)題干信息，加入Na2S除雜為了除去鋅離子和鎳離子，所以濾渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。
（5）由HFH++F-知，酸度過大，F(xiàn)-濃度減低，使得MgF2Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方向移動，Mg2+沉淀不完全。
（6）根據(jù)題干信息沉錳的過程是生成了MnCO3沉淀，所以反應(yīng)離子方程式為：Mn2++2HCO3-==MnCO3↓+CO2↑+H2O。
（7）根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0的規(guī)律得：1+2x+3y+4z=6，已知，x=y=1/3，帶入計算得：z=1/3。
4．[2019·江蘇卷]實驗室以工業(yè)廢渣（主要含CaSO4·2H2O，還含少量SiO2.Al2O3.Fe2O3）為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體，其實驗流程如下：
（1）室溫下，反應(yīng)CaSO4(s)+
CO32-
(aq)CaCO3(s)+
SO42-
(aq)達(dá)到平衡，則溶液中=
▲
[Ksp(CaSO4)=4.8×10?5，Ksp(CaCO3)=3×10?9]。
（2）將氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其離子方程式為
▲
；浸取廢渣時，向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是
▲
。
（3）廢渣浸取在如圖所示的裝置中進(jìn)行。控制反應(yīng)溫度在60~70
℃，攪拌，反應(yīng)3小時。溫度過高將會導(dǎo)致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降，其原因是
▲
；保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變，實驗中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有
▲
。
（4）濾渣水洗后，經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCO3所需的CaCl2溶液。設(shè)計以水洗后的濾渣為原料，制取CaCl2溶液的實驗方案：
▲
[已知pH=5時Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5時Al(OH)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑：鹽酸和Ca(OH)2]。
【答案】（1）1.6×104
（2）HCO3-+NH3·H2O==
NH4++
CO32-+H2O(或HCO3-+NH3·H2O
NH4++
CO32-+H2O)
增加溶液中CO32-的濃度，促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化
（3）溫度過高，(NH4)2CO3分解
加快攪拌速率
（4）在攪拌下向足量稀鹽酸中分批加入濾渣，待觀察不到氣泡產(chǎn)生后，過濾，向濾液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH試紙測量溶液pH，當(dāng)pH介于5~8.5時，過濾
【解析】
（1）反應(yīng)CaSO4（s）+CO32-（aq）CaCO3（s）+SO42-（aq）達(dá)到平衡時，溶液中====1.6×104。
（2）NH4HCO3屬于酸式鹽，與氨水反應(yīng)生成（NH4）2CO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4HCO3+NH3·H2O=（NH4）2CO3+H2O[或NH4HCO3+NH3·H2O（NH4）2CO3+H2O]，離子方程式為HCO3-+NH3·H2O=NH4++CO32-+H2O（或HCO3-+NH3·H2ONH4++CO32-+H2O）；浸取廢渣時，加入的（NH4）2CO3屬于弱酸弱堿鹽，溶液中存在水解平衡：CO32-+NH4++H2OHCO3-+NH3·H2O，加入適量濃氨水，水解平衡逆向移動，溶液中CO32-的濃度增大，反應(yīng)CaSO4（s）+CO32-（aq）CaCO3（s）+SO42-（aq）正向移動，促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化。
（3）由于銨鹽具有不穩(wěn)定性，受熱易分解，所以溫度過高，（NH4）2CO3分解，從而使CaSO4轉(zhuǎn)化率下降；由于浸取過程中的反應(yīng)屬于固體與溶液的反應(yīng)（或發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化），保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變，提高CaSO4轉(zhuǎn)化率即提高反應(yīng)速率，結(jié)合外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實驗過程中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作為加快攪拌速率（即增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高浸取率）。
（4）工業(yè)廢渣主要含CaSO4·2H2O，還含有少量SiO2.Al2O3和Fe2O3，加入（NH4）2CO3溶液浸取，其中CaSO4與（NH4）2CO3反應(yīng)生成CaCO3和（NH4）2SO4，SiO2.Al2O3和Fe2O3都不反應(yīng)，過濾后所得濾渣中含CaCO3.SiO2.Al2O3和Fe2O3；若以水洗后的濾渣為原料制取CaCl2溶液，根據(jù)題給試劑，首先要加入足量鹽酸將CaCO3完全轉(zhuǎn)化為CaCl2，發(fā)生的反應(yīng)為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，與此同時發(fā)生反應(yīng)Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，SiO2不反應(yīng)，經(jīng)過濾除去SiO2；得到的濾液中含CaCl2.AlCl3.FeCl3，根據(jù)“pH=5時Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀完全，pH=8.5時Al（OH）3開始溶解”，為了將濾液中Al3+、Fe3+完全除去，應(yīng)加入Ca（OH）2調(diào)節(jié)溶液的pH介于5~8.5[加入Ca（OH）2的過程中要邊加邊測定溶液的pH]，然后過濾即可制得CaCl2溶液。
【2018年】
1.
（2018·全國卷Ⅰ）焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題：
（1）生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式__________。
（2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為：
①pH=4.1時，Ⅰ中為__________溶液（寫化學(xué)式）。
②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是__________。
（3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_____________。電解后，__________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。
（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00
mL葡萄酒樣品，用0.01000
mol·L?1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗10.00
mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_____________，該樣品中Na2S2O5的殘留量為____________g·L?1（以SO2計）。
【答案】
（1）.
2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O
（2）.
①NaHSO3
②
得到NaHSO3過飽和溶液
（3）.
2H2O－4e－＝4H＋+O2↑
a
（4）.
S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋
0.128
【解析】
（1）亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O；
（2）①碳酸鈉飽和溶液吸收SO2后的溶液顯酸性，說明生成物是酸式鹽，即Ⅰ中為NaHSO3；
②要制備焦亞硫酸鈉，需要制備亞硫酸氫鈉過飽和溶液，因此工藝中加入碳酸鈉固體、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3過飽和溶液；
（3）陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陽極區(qū)是稀硫酸，氫氧根放電，則電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝4H＋+O2↑。陽極區(qū)氫離子增大，通過陽離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電，氫氧根濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。
（4）單質(zhì)碘具有氧化性，能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為S2O52－+2I2+3H2O＝2SO42－+4I－+6H＋；消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol，所以焦亞硫酸鈉的殘留量（以SO2計）是。
2.
（2018·全國卷II）我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì)）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：
相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1
mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
金屬離子
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
開始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列問題：
（1）焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
（2）濾渣1的主要成分除SiO2外還有___________；氧化除雜工序中ZnO的作用是____________，若不通入氧氣，其后果是________________。
（3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_________________。
（4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為______________；沉積鋅后的電解液可返回_______工序繼續(xù)使用。
【答案】
（1）.
ZnS+O2ZnO+SO2
（2）.
PbSO4
（3）.
調(diào)節(jié)溶液的pH
（4）.
無法除去雜質(zhì)Fe2+
（5）.
Zn+Cd2+Zn2++Cd
（6）.
Zn2++2e－Zn
（7）.
溶浸
【解析】焙燒時硫元素轉(zhuǎn)化為SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘，二氧化硅與稀硫酸不反應(yīng)轉(zhuǎn)化為濾渣，由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣1中還含有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的pH較大，需要將其氧化為鐵離子，通過控制pH得到氫氧化鐵沉淀；濾液中加入鋅粉置換出Cd，最后將濾液電解得到金屬鋅，據(jù)此將解答。
（1）由于閃鋅礦的主要成分是ZnS，因此焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ZnS+3O22ZnO+2SO2。
（2）由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣1的主要成分除SiO2外還有PbSO4；要測定鐵離子，需要調(diào)節(jié)溶液的pH，又因為不能引入新雜質(zhì)，所以需要利用氧化鋅調(diào)節(jié)pH，即氧化除雜工序中ZnO的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知沉淀亞鐵離子的pH較大，所以若不通入氧氣，其后果是無法除去雜質(zhì)Fe2+。
（3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cd2+＝Zn2++Cd。
（4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，因此陰極是鋅離子放電，則陰極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e－＝Zn；陽極是氫氧根放電，破壞水的電離平衡，產(chǎn)生氫離子，所以電解后還有硫酸產(chǎn)生，因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。
3.
（2018·全國卷Ⅲ）KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑。回答下列問題：
（1）KIO3的化學(xué)名稱是_______。
（2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：
“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2.Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“濾液”中的溶質(zhì)主要是_______。“調(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。
（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。
①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式______。
②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_________，其遷移方向是_____________。
③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有______________（寫出一點(diǎn)）。
【答案】（1）.
碘酸鉀
（2）.
加熱
（3）.
KCl
（4）.
KH(IO3)2+KOH==2KIO3+H2O或（HIO3+KOH==KIO3+H2O）
（5）.
2H2O+2e－==2OH－+H2↑
（6）.
K+
（7）.
a到b
（8）.
產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境
【解析】
（1）根據(jù)氯酸鉀（KClO3）可以推測KIO3為碘酸鉀。
（2）將溶解在溶液中的氣體排出的一般方法是將溶液加熱，原因是氣體的溶解度是隨溫度上升而下減小。第一步反應(yīng)得到的產(chǎn)品中氯氣在“逐Cl2”時除去，根據(jù)圖示，碘酸鉀在最后得到，所以過濾時KH(IO3)2應(yīng)該在濾渣中，所以濾液中主要為KCl。“調(diào)pH”的主要目的是將KH(IO3)2轉(zhuǎn)化為KIO3，所以方程式為：KH(IO3)2+KOH=2KIO3+H2O。
（3）①由圖示，陰極為氫氧化鉀溶液，所以反應(yīng)為水電離的氫離子得電子，反應(yīng)為2H2O
+
2e-
=
2OH-
+
H2↑。
②電解時，溶液中的陽離子應(yīng)該向陰極遷移，明顯是溶液中大量存在的鉀離子遷移，方向為由左向右，即由a到b。
③KClO3氧化法的最大不足之處在于，生產(chǎn)中會產(chǎn)生污染環(huán)境的氯氣。
4.
（2018·江蘇卷）以高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3.Fe2O3.SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽）為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：
（1）焙燒過程均會產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為______________________。
（2）添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如題16圖所示。
已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600
℃
硫去除率=（1—）×100%
①不添加CaO的礦粉在低于500
℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于__________________。
②700℃焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。
（3）向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由_______________（填化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為_______________（填化學(xué)式）。
（4）“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。
【答案】（12分）
（1）SO2+OH?HSO3?
（2）①FeS2
②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中
（3）NaAlO2
Al(OH)3
（4）1∶16
【解析】根據(jù)流程，礦粉焙燒時FeS2與O2反應(yīng)生成Fe2O3和SO2，在空氣中CaO可將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO4；“堿浸”時Al2O3.SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2.Na2SiO3；Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，
（1）過量SO2與NaOH反應(yīng)生成NaHSO3和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+NaOH=NaHSO3，離子方程式為SO2+OH-=HSO3-。
（2）①根據(jù)題給已知，多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度高于600℃，不添加CaO的礦粉低于500℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于FeS2。
②添加CaO，CaO起固硫作用，添加CaO發(fā)生的反應(yīng)為2CaO+2SO2+O2=2CaSO4，根據(jù)硫去除率的含義，700℃焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低的原因是：硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4留在礦粉中。
（3）“堿浸”時Al2O3.SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2.Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al（OH）3，反應(yīng)的離子方程式為CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，即Al元素存在的形式由NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al（OH）3。
（4）Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。
5.
（2018·江蘇卷）以Cl2.NaOH、(NH2)2CO（尿素）和SO2為原料可制備N2H4·H2O（水合肼）和無水Na2SO3，其主要實驗流程如下：
已知：①Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O是放熱反應(yīng)。
②N2H4·H2O沸點(diǎn)約118
℃，具有強(qiáng)還原性，能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。
（1）步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度超過40
℃，Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO3和NaCl，其離子方程式為____________________________________；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是____________________________________。
（2）步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如題19圖?1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40
℃以下反應(yīng)一段時間后，再迅速升溫至110
℃繼續(xù)反應(yīng)。實驗中通過滴液漏斗滴加的溶液是_____________；使用冷凝管的目的是_________________________________。
（3）步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3（水溶液中H2SO3.HSO3-、SO32-隨pH的分布如題19圖?2所示，Na2SO3的溶解度曲線如題19圖?3所示）。
①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實驗中確定何時停止通SO2的實驗操作為_________________。
②請補(bǔ)充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案：
_______________________，用少量無水乙醇洗滌，干燥，密封包裝。
【答案】（15分）
（1）3Cl2+6OH?5Cl?+ClO3?+3H2O
緩慢通入Cl2
（2）NaClO堿性溶液
減少水合肼的揮發(fā)
（3）①測量溶液的pH，若pH約為4，停止通SO2
②邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，測量溶液pH，pH約為10時，停止滴加NaOH溶液，加熱濃縮溶液至有大量晶體析出，在高于34℃條件下趁熱過濾
【解析】步驟I中Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備NaClO；步驟II中的反應(yīng)為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼，；步驟III分離出水合肼溶液；步驟IV由SO2與Na2CO3反應(yīng)制備Na2SO3。
（1）溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成NaClO3.NaCl和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O，離子方程式為3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了減少NaClO3的生成，應(yīng)控制溫度不超過40℃、減慢反應(yīng)速率；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是：緩慢通入Cl2。
（2）步驟II中的反應(yīng)為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼，由于水合肼具有強(qiáng)還原性、能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2，為了防止水合肼被氧化，應(yīng)逐滴滴加NaClO堿性溶液，所以通過滴液漏斗滴加的溶液是NaClO堿性溶液。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在110℃繼續(xù)反應(yīng)，N2H4·H2O沸點(diǎn)約118
℃，使用冷凝管的目的：減少水合肼的揮發(fā)。
（3）①向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液，根據(jù)圖示溶液pH約為4時，HSO3-的摩爾分?jǐn)?shù)最大，則溶液的pH約為4時停止通入SO2；實驗中確定何時停止通入SO2的實驗操作為：測量溶液的pH，若pH約為4，停止通SO2。
②由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3，首先要加入NaOH將NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2SO3，根據(jù)含硫微粒與pH的關(guān)系，加入NaOH應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH約為10；根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線，溫度高于34℃析出Na2SO3，低于34℃析出Na2SO3·7H2O，所以從Na2SO3溶液中獲得無水Na2SO3應(yīng)控制溫度高于34℃。由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案為：邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，測量溶液pH，pH約為10時，停止滴加NaOH溶液，加熱濃縮溶液至有大量晶體析出，在高于34℃條件下趁熱過濾，用少量無水乙醇洗滌，干燥，密封包裝。
6.（2018·北京卷）磷精礦濕法制備磷酸的一種工藝流程如下：
已知：磷精礦主要成分為Ca5(PO4)3(OH)，還含有Ca5(PO4)3F和有機(jī)碳等。
溶解度：Ca5(PO4)3(OH)（1）上述流程中能加快反應(yīng)速率的措施有__________。
（2）磷精礦粉酸浸時發(fā)生反應(yīng)：
2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4
①該反應(yīng)體現(xiàn)出酸性關(guān)系：H3PO4__________H2SO4（填“>”或“<”）。
②結(jié)合元素周期律解釋①中結(jié)論：P和S電子層數(shù)相同，__________。
（3）酸浸時，磷精礦中Ca5(PO4)3F所含氟轉(zhuǎn)化為HF，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為SiF4除去。寫出生成HF的化學(xué)方程式：__________。
（4）H2O2將粗磷酸中的有機(jī)碳氧化為CO2脫除，同時自身也會發(fā)生分解。相同投料比、相同反應(yīng)時間，不同溫度下的有機(jī)碳脫除率如圖所示。80℃后脫除率變化的原因：____________________。
（5）脫硫時，CaCO3稍過量，充分反應(yīng)后仍有殘留，原因是__________；加入BaCO3可進(jìn)一步提高硫的脫除率，其離子方程式是____________________。
（6）取a
g所得精制磷酸，加適量水稀釋，以百里香酚酞作指示劑，用b
mol·L?1NaOH溶液滴定至終點(diǎn)時生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c
mL。精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。（已知：H3PO4摩爾質(zhì)量為98
g·mol?1）
【答案】（1）研磨、加熱
（2）①＜
②核電荷數(shù)P＜S，原子半徑P＞S，得電子能力P＜S，非金屬性P＜S
（3）2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF
（4）80
℃后，H2O2分解速率大，濃度顯著降低
（5）CaSO4微溶
BaCO3++2H3PO4BaSO4+CO2↑+H2O+2
（6）
【解析】（1）研磨能增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，加熱，升高溫度加快反應(yīng)速率；流程中能加快反應(yīng)速率的措施有：研磨、加熱。
（2）①根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律，酸性：H3PO4H2SO4。
②用元素周期律解釋酸性：H3PO4H2SO4，P和S電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)PS，原子半徑PS，得電子能力PS，非金屬性PS。
（3）根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律，Ca5（PO4）3F與H2SO4反應(yīng)生成HF、磷石膏和磷酸，生成HF的化學(xué)方程式為2Ca5（PO4）3F+10H2SO4+5H2O10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑。
（4）圖示是相同投料比、相同反應(yīng)時間，不同溫度下的有機(jī)碳脫除率，80℃前溫度升高反應(yīng)速率加快，相同時間內(nèi)有機(jī)碳脫除率增大；80℃后溫度升高，H2O2分解速率大，H2O2濃度顯著降低，反應(yīng)速率減慢，相同條件下有機(jī)碳脫除率減小。
（5）脫硫時，CaCO3稍過量，充分反應(yīng)后仍有SO42-殘留，原因是：CaSO4微溶于水。加入BaCO3可進(jìn)一步提高硫的脫除率，因為BaSO4難溶于水，其中SO42-與BaCO3生成更難溶的BaSO4和CO32-，H3PO4的酸性強(qiáng)于H2CO3，在粗磷酸中CO32-轉(zhuǎn)化成H2O和CO2，反應(yīng)的離子方程式為BaCO3+SO42-+2H3PO4=
BaSO4+CO2↑+2H2PO4-+H2O。
（6）滴定終點(diǎn)生成Na2HPO4，則消耗的H3PO4與NaOH物質(zhì)的量之比為1：2，n（H3PO4）=n（NaOH）=bmol/Lc10-3L=mol，m（H3PO4）=mol98g/mol=g=0.049bcg，精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。
【2017年】
1．【2017·新課標(biāo)1卷】（14分）
Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為___________________。
（2）“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。
（3）TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40
min所得實驗結(jié)果如下表所示：
溫度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%
92
95
97
93
88
分析40
℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。
（4）Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4，其中過氧鍵的數(shù)目為__________________。
（5）若“濾液②”中，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？
（列式計算）。FePO4.Mg3(PO4)2的Ksp分別為。
（6）寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式
。
【答案】（1）100℃、2h，90℃，5h
（2）FeTiO3+
4H++4Cl?
=
Fe2++
+
2H2O
（3）低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降
（4）4
（5）Fe3+恰好沉淀完全時，c()=mol·L?1=1.3×10–17
mol·L?1，c3(Mg2+)×c2()＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp
[Mg3(PO4)2]，因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀。
（6）2FePO4
+
Li2CO3+
H2C2O42LiFePO4+
H2O↑+
3CO2↑
【解析】（1）由圖示可知，“酸浸”時鐵的凈出率為70%時所需要的時間最短，速率最快，則應(yīng)選擇在100℃、2h，90℃，5h下進(jìn)行；
（2）“酸浸”時用鹽酸溶解FeTiO3生成TiOCl42?時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+4H++4Cl?＝Fe2++
TiOCl42?
+
2H2O；
（3）溫度是影響速率的主要因素，但H2O2在高溫下易分解、氨水易揮發(fā)，即原因是低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降；
（4）Li2Ti5O15中Li為+1價，O為-2價，Ti為+4價，過氧根(O22-)中氧元素顯-1價，設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x，根據(jù)正負(fù)化合價代數(shù)和為0，可知(+1)×2+(+4)×5+(-2)×(15-2x)+(-1)×2x=0，解得：x=4；
（5）Ksp[FePO4]=c(Fe3+)×c(PO43-)=1.3×10-2，則c(PO43-)＝＝1.3×10-17mol/L，Qc[Mg3(PO4)2]＝c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.69×10-40＜1.0×10—34，則無沉淀。
（6）高溫下FePO4與Li2CO3和H2C2O4混合加熱可得LiFePO4，根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4
+
Li2CO3+
H2C2O42LiFePO4+
H2O↑+
3CO2↑。
2．【2017·新課標(biāo)2卷】水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：
回答下列問題：
（1）在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，還可使用___________代替硝酸。
（2）沉淀A的主要成分是_________，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。
（3）加氨水過程中加熱的目的是___________。沉淀B的主要成分為_____________、____________（填化學(xué)式）。
（4）草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為：
+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。實驗中稱取0.400
g水泥樣品，滴定時消耗了0.0500
mol·L-1的KMnO4溶液36.00
mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________。
【答案】
將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+
雙氧水(H2O2)
SiO2
(或H2SiO3)
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
防止膠體生成，易沉淀分離
Fe(OH)3
Al(OH)3
45.0%
【解析】（1）根據(jù)題中信息，水泥中含有一定量的鐵、鋁、鎂等金屬氧化物，根據(jù)流程需要除去這些雜質(zhì)，因為
Fe3+容易在pH較小時以氫氧化物的形式沉淀出來，因此加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fe2＋轉(zhuǎn)化成Fe3＋；
加入的物質(zhì)要具有氧化性，同時不能引入新的雜質(zhì)，因為過氧化氫被稱為綠色氧化劑，所以可以選擇雙氧水；
（2）根據(jù)水泥中成分，二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅；
SiO2溶于氫氟酸，發(fā)生的反應(yīng)是：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
（3）鹽類水解是吸熱反應(yīng)，加熱可以促進(jìn)Fe3+、Al3+水解轉(zhuǎn)換為Fe(OH)3.Al(OH)3；根據(jù)流程圖，pH4～5時Ca2+、Mg2+不沉淀，F(xiàn)e3+、Al3+沉淀，所以沉淀B為Fe(OH)3.Al(OH)3。
（4）草酸鈣的化學(xué)式為CaC2O4，MnO4－作氧化劑，化合價降低5價，H2C2O4中的C化合價由＋3價→＋4價，整體升高2價，最小公倍數(shù)為10，
因此MnO4－的系數(shù)為2，H2C2O4的系數(shù)為5，
運(yùn)用關(guān)系式法5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4
n(KMnO4)=0.0500mol/L×36.00×10－3mL=1.80×10－3mol
n(Ca2+)=4.50×10－3mol
水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.50×10－3mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。
3．【2017·新課標(biāo)3卷】（15分）
重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：
回答下列問題：
（1）步驟①的主要反應(yīng)為：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+
Fe2O3+CO2+
NaNO2
上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_______。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_____。
（2）濾渣1中含量最多的金屬元素是_______，濾渣2的主要成分是__________及含硅雜質(zhì)。
（3）步驟④調(diào)濾液2的pH使之變____________（填“大”或“小”），原因是_____________（用離子方程式表示）。
（4）有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________（填標(biāo)號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。
a．80℃
b．60℃
c．40℃
d．10℃
步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。
（5）某工廠用m1
kg
鉻鐵礦粉（含Cr2O3
40%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品
m2
kg，產(chǎn)率為_____________。
【答案】（1）2∶7
陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)
（2）鐵
Al(OH)3
（3）小
2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
（4）d
復(fù)分解反應(yīng)
（5）×100%
【解析】（1）FeO·Cr2O3是還原劑，完全氧化為Na2CrO4和Fe2O3，每摩轉(zhuǎn)移7mol電子，而NaNO3是氧化劑，還原產(chǎn)物為NaNO3，每摩轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)電子守恒可知，F(xiàn)eO·Cr2O3和NaNO3的系數(shù)比為2:7；陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)，則熔融時不能使用陶瓷容器；
（2）熔塊中氧化鐵不溶于水，過濾后進(jìn)入濾渣1，則濾渣1中含量最多的金屬元素是鐵；濾液1中含有AlO2-、SiO32-及CrO42-，調(diào)節(jié)溶液pH并過濾后得濾渣2為Al（OH）3；
（3）濾液2調(diào)節(jié)pH的目的是提高溶液的酸性，pH變小；因為溶液中存在2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，增大溶液中H+濃度，可促進(jìn)平衡正向移動，提高溶液中Cr2O72-的濃度；
（4）由圖示可知，在10℃左右時，得到K2Cr2O7的固體最多，故答案為d；2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7↓+2NaCl的反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)；
（5）樣品中Cr2O3的質(zhì)量為m1×40%Kg，則生成K2Cr2O7的理論質(zhì)量為m1×40%Kg×，則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2Kg÷（m1×40%Kg×）×100%=×100%。
4．【2017·北京卷】（13分）TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：
資料：TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸點(diǎn)/℃
58
136
181（升華）
316
1412
熔點(diǎn)/℃
?69
?25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
難溶
（1）氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。
已知：TiO2(s)+2
Cl2(g)=
TiCl4(g)+
O2(g)
ΔH1=+175.4
kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)
ΔH2=-220.9
kJ·mol-1
①
沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式：_______________________。
②
氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：CO2生成CO反應(yīng)的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判斷依據(jù)：_______________。
③
氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是__________________________。
④
氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_____________。
（2）精制過程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：
物質(zhì)a是______________，T2應(yīng)控制在_________。
【答案】（1）①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)
△H=-45.5
kJ/mol
②>
隨溫度升高，CO含量增大，說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2.AlCl3.FeCl3
（2）SiCl4
高于136℃，低于181℃
【解析】（1）①生成TiCl4和CO的反應(yīng)方程式為TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根據(jù)蓋斯定律，兩式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)
△H=ΔH1+ΔH2=（-220.9
kJ·mol-1）+（+175.4
kJ·mol-1）=-45.5kJ·mol－1。②根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO的濃度增加，CO2濃度降低，說明升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，即△H>0。③除去氯氣中混有HCl一般采用將氣體通過飽和食鹽水，結(jié)合操作目的，因此先通過飽和食鹽水，然后在通入FeCl2溶液中，最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余的Cl2。④資料中已經(jīng)給出“TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表，因此氯化過程中生成的MgCl2.AlCl3.FeCl3只有少量溶解在液態(tài)TiCl4中，而SiCl4完全溶解在TiCl4中，因此過濾得到粗TiCl4混合液時濾渣中含有上述難溶物和微溶物。（2）根據(jù)資料，SiCl4的沸點(diǎn)最低，先蒸餾出來，因此物質(zhì)a為SiCl4，根據(jù)流程目的，為了得到純凈的TiCl4，后續(xù)溫度需控制在稍微大于136℃，但小于181℃。
5．【2017·江蘇卷】(12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：
注：SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。
（1）“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。
（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________
(填“增大”、“不變”或“減小”)。
（3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。
（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_____________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。
（5）鋁粉在1000℃時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________。
【答案】（1）Al2O3+2OH?=2AlO2－+H2O
（2）減小（3）石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化
（4）4CO32－+2H2O?4e?=4HCO3－+O2↑
H2
（5）NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜
【解析】結(jié)合流程及題中信息可知，鋁土礦在堿溶時，其中的氧化鋁和二氧化硅可溶于強(qiáng)堿溶液，過濾后，濾液中偏鋁酸鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，氫氧化鋁經(jīng)灼燒后分解為氧化鋁，最后電解熔融的氧化鋁得到鋁。碳酸鈉溶液經(jīng)電解后可以再生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉進(jìn)行循環(huán)利用。
（1）氧化鋁為兩性氧化物，可溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
。
(2為了提高鋁土礦的浸取率，氫氧化鈉溶液必須過量，所以過濾I所得濾液中含有氫氧化鈉，加入碳酸氫鈉溶液后，氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水，所以溶液的pH減小。
（3）電解I過程中，石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣，在高溫下，氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體，所以，石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化。
（4）由圖中信息可知，生成氧氣的為陽極室，溶液中水電離的OH-放電生成氧氣，破壞了水的電離平衡，碳酸根結(jié)合H+轉(zhuǎn)化為HCO3-，所以電極反應(yīng)式為4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2↑，陰極室氫氧化鈉溶液濃度變大，說明水電離的H+放電生成氫氣而破壞水的電離平衡生成大，所以陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A為H2
。
（5）鋁在常溫下就容易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜。氯化銨受熱分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜，所以加入少量的氯化銨有利于AlN的制備。
6．【2017·江蘇卷】
(15分)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低，對實驗的影響可忽略)。
已知：①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解，如：3NaClO====2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3)
2++
Cl?
+2H2O
③常溫時N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：
4Ag(NH3)
2++N2H4·H2O====4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O
（1）“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行，適宜的加熱方式為__________________。
（2）NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。
HNO3也能氧化Ag，從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是____________________。
（3）為提高Ag的回收率，需對“過濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌，并_______________________。
（4）若省略“過濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3·H2O不反應(yīng))，還因為_____________________。
（5）請設(shè)計從“過濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實驗方案：________________________(實驗中須使用的試劑有：2
mol·L?1水合肼溶液，1
mol·L?1H2SO4)。
【答案】（1）水浴加熱
（2）4Ag+4NaClO+2H2O====4AgCl+4NaOH+O2↑
會釋放出氮氧化物(或
NO、NO2
)，造成環(huán)境污染
（3）將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中
（4）未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水，且其中含有一定濃度的Cl?，不利于AgCl與氨水反應(yīng)
（5）向濾液中滴加2
mol·L?1水合肼溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，同時用1
mol·L?1
H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3，待溶液中無氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。
【解析】分析題中的實驗流程可知，第一步氧化是為了把光盤中的少量銀轉(zhuǎn)化為氯化銀，氯化銀難溶于水，過濾后存在于濾渣中；第三步溶解時，氨水把氯化銀溶解轉(zhuǎn)化為銀氨配離子，最后經(jīng)一系列操作還原為銀。
（1）“氧化”階段需在
80℃條件下進(jìn)行，由于加熱溫度低于水的沸點(diǎn)，所以適宜的加熱方式為水浴加熱。
（2）因為已知NaClO
溶液與
Ag
反應(yīng)的產(chǎn)物為
AgCl、NaOH
和
O2
，用化合價升降法即可配平，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ag+4NaClO+2H2O==4AgCl+4NaOH+O2↑。
HNO3也能氧化Ag，硝酸做氧化劑時通常被還原為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境，所以以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是會釋放出氮氧化物(或
NO、NO2
)，造成環(huán)境污染
。
（3）為提高Ag的回收率，需對“過濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌，洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存的銀氨配離子洗滌下來，并將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中。
（4）若省略“過濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3·H2O反應(yīng)外，還因為未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水，氨水的濃度變小，且其中含有一定濃度的Cl-，
不利于AgCl與氨水發(fā)生AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3)
2++
Cl-
+2H2O反應(yīng)
，使得銀的回收率變小。
（5）“過濾Ⅱ”后的濾液含有銀氨配離子，根據(jù)題中信息常溫時
N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原
Ag(NH3)
2+
：4
Ag(NH3)
2++N2H4·H2O==4Ag↓+
N2↑+
4NH4++
4NH3↑+H2O
，所以首先向該濾液中加入水合肼把銀氨配離子充分還原，由于該反應(yīng)產(chǎn)生所氣體中含有氨氣，氨氣有強(qiáng)烈的刺激性氣味會污染空氣，所以要設(shè)計尾氣處理措施，可以用題中提供的、要求必須使用的硫酸作尾氣吸收劑把氨氣吸收。最后把反應(yīng)混合物靜置、過濾、洗滌、干燥即可得到回收的銀。具體方案如下：向濾液中滴加2mol·L-1水合肼溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，同時用1
mol·L-1
H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3
，待溶液中無氣泡產(chǎn)生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。
7．【2017·海南卷】以工業(yè)生產(chǎn)硼砂所得廢渣硼鎂泥為原料制取MgSO4·7H2O的過程如圖所示：
硼鎂泥的主要成分如下表：
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%~40%
20%~25%
5%~15%
2%~3%
1%~2%
1%~2%
回答下列問題：
（1）“酸解”時應(yīng)該加入的酸是_______，“濾渣1”中主要含有_________（寫化學(xué)式）。
（2）“除雜”時加入次氯酸鈣、氧化鎂的作用分別是________、_______。
（3）判斷“除雜”基本完成的檢驗方法是____________。
（4）分離濾渣3應(yīng)趁熱過濾的原因是___________。
【答案】
（1）
H2SO4
SiO2
（2）
將Fe2＋氧化為Fe3＋
調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋、Al3＋以氫氧化物的形式沉淀除去
（3）取濾液將其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未變紅，則說明除雜完全
（4）防止MgSO4·7H2O結(jié)晶析出
【解析】（1）流程制備的是MgSO4·7H2O，為了不引入雜質(zhì)，因此所用的酸是硫酸，化學(xué)式為H2SO4；根據(jù)硼鎂泥的成分，SiO2不與硫酸反應(yīng)，因此濾渣1為SiO2；（2）硼鎂泥中含有FeO，與硫酸反應(yīng)后生成FeSO4，次氯酸鈣具有強(qiáng)氧化性，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，氧化鎂的作用是調(diào)節(jié)pH，使Al3＋和Fe3＋以氫氧化物形式沉淀出來，除去Fe3＋和Al3＋；（3）除雜是除去的Fe3＋和Al3＋，因此驗證Fe3＋就行，方法是取濾液將其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未變紅，則說明除雜完全；（4）防止MgSO4·7H2O結(jié)晶析出。
【2016年】
1．【2016·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__________。
（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下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補(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實驗證明發(fā)生反應(yīng)i，則b實驗需證明發(fā)生反應(yīng)ii，實驗方案為取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，減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率，同時重復(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·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。實驗室中，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。回答下列問題：
（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】（8分）
（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·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）向濾液中加入稍過量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．【2016·四川卷】
(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）實驗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：
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，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）實驗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：
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
。
（6）根據(jù)題給數(shù)據(jù)利用三行式分析。設(shè)CO的起始濃度為1mol/L，則水蒸氣的起始濃度為5mol/L
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)，
起始濃度（mol/L）1
5
0
0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）5/6
5/6
5/6
5/6
平衡濃度（mol/L）1/6
25/6
5/6
5/6
則K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1。相同條件下當(dāng)CO與H2O(g)的起始物質(zhì)的量之比為1:3，平衡常數(shù)不變，設(shè)轉(zhuǎn)化的CO為x。
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)，
起始濃度（mol/L）1
3
0
0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）x
x
x
x
平衡濃度（mol/L）(1-x)
(3-x)
x
x
則x2/(1-x)(3-x)=1，解得x=3/4，即達(dá)平衡時，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)平衡時能產(chǎn)生H23（30×28×a×10%×b%）/56（4×504）kg=kg。
5．【2016·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驗方法。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以加快過濾速度
(二)過氧化鈣的制備
CaCO3濾液
白色晶體
（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．過濾時漏斗末端頸尖應(yīng)該緊靠燒杯壁，a錯誤；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錯誤；e．用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動容易弄碎濾紙，e錯誤，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·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V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為___________，同時V2O4轉(zhuǎn)成VO2+。“廢渣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。“廢渣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V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，V元素化合價不變，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元素化合價從＋4價升高到＋5價，而氧化劑KClO3中氯元素化合價從＋5價降低到－1價，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↑。

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