1、化学工艺流程试题的突破方略(建议用时：40分钟)1一种以NH4Cl酸性蚀铜废液含NH4Cl、Cu(NH3)4Cl2、CuCl、CuSO4及盐酸等为原料制备CuCl并回收Cu(OH)2的工艺流程如图：回答下列问题：(1)“反应1”中，NaCl、Cu与CuSO4反应的离子方程式为_；生产中常将“过滤1”的滤渣返回到“反应1”中，其目的是_。(2)“水解”步骤中，加入大量水稀释即可析出CuCl，原因是_(结合离子方程式，从平衡角度分析)。(3)湿的CuCl在空气中易被氧化为Cu2(OH)3Cl，该反应的化学方程式为_；“洗涤”时用稀盐酸和乙醇洗涤的目的是_。(4)“反应2”需加入的试剂X是_；“吹脱
2、”出来的NH3可用于生产碳铵化肥，主要反应的化学方程式为_。(5)测定产品中CuCl质量分数的步骤如下：称取a g产品，加入稍过量的FeCl3溶液，待溶解后用邻菲罗啉作指示剂，立刻用c molL1的Ce(SO4)2标准溶液滴定到终点，消耗标准溶液V mL。则产品中CuCl的质量分数为_(已知滴定反应为Ce4Fe2=Ce3Fe3，列出计算式)。解析(5)根据电子守恒可得关系式：CuClFe2Ce4n(CuCl)n(Ce4)V103c molCuCl的质量分数为100%答案(1)CuCu28Cl=2CuCl提高铜元素的利用率(2)CuClCuCl3Cl，稀释时，平衡向粒子数增多的方向移动，即平衡右
3、移(3)4CuClO24H2O=2Cu2(OH)3Cl2HCl或12CuCl3O26H2O=4Cu2(OH)3Cl4CuCl2盐酸抑制其水解和氧化，用乙醇洗涤可促使其快速干燥(或其他合理答案)(4)NaOH溶液(或其他合理答案)NH3H2OCO2=NH4HCO3(5)100%2(2021淮阴模拟)As2O3在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素(As)的工业废水经如下流程图转化为粗As2O3。(1)“氧化”的目的是_，1 mol AsO转化为AsO至少需要O2_mol。(2)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀，发生的主要反应有：aCa(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(a
4、q)H0b5Ca2OH3AsOCa5(AsO4)3OHH0研究表明，“沉砷”的最佳温度是85 。用化学平衡原理解释温度高于85 后，随温度升高沉淀率下降的原因是_。(3)“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3，反应的化学方程式是_。(4)“还原”后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，同时结晶得到粗As2O3。As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示。为了提高粗As2O3的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是_。(5)下列说法中，正确的是_(填字母)。a粗As2O3中含有CaSO4b工业生产中，滤液2可循环使用，提高砷的回收率c通过先“沉砷”后“酸化”的顺序，可以达到
5、富集砷元素的目的解析(4)为了提高粗As2O3的沉淀率，根据曲线分析，溶解度先减小后增大，因此“结晶”过程进行的操作是调硫酸浓度约为7 molL1，冷却至25 ，过滤。答案(1)AsO转化为AsO0.5(2)温度升高，反应a平衡逆向移动，c(Ca2)下降，反应b平衡逆向移动，Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降(3)H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4(4)调硫酸浓度约为7 molL1，冷却至25 ，过滤(5)abc3(2020苏州模拟)NiSO46H2O晶体是一种绿色易溶于水的晶体，广泛应用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe等元素)为原料制取。制
6、取步骤如下：(1)在实验室中，欲用98%的浓硫酸(密度1.84 gmL1)配制40%的稀硫酸，需要的玻璃仪器除玻璃棒外，还有_。(2)向滤液中加入Na2S的目的是_。已知：Ksp(FeS)6.31018，Ksp(CuS)1.31036，Ksp(ZnS)1.31024，Ksp(NiS)1.11021，为保证Cu2沉淀完全而Ni2假设c(Ni2)1.0 molL1不沉淀，溶液中c(S2)浓度范围为_。(3)滤液中所含的阳离子主要有_，NiCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_。(4)一系列操作为_。(5)NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiO(OH)。该反应的离子方程
7、式为_。(6)在制备NiSO46H2O晶体时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂，原因是_(写出一条即可)。解析(2)Cu2沉淀完全时，c(S2)至少为x，根据x1.01051.31036，x1.31031 molL1，Ni2不沉淀时，c(S2)最大为y，根据y1.01.11021，y1.11021 molL1。答案(1)烧杯、量筒(2)除去滤液中的Zn2和Cu2131031 molL1c(S2)1.11021 molL1(3)Na、Ni2NiCO32H=Ni2CO2H2O(4)蒸发浓缩，冷却结晶(5)2Ni2ClO4OH=2NiO(OH)ClH2O(6)加快晶体干燥或防止晶体溶解而减少(合理即可
8、)4(2020山东六校联考)实验室以电镀废渣(Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO)为原料制取铜粉和K2Cr2O7的主要流程如下：(1)“酸浸”时，用硫酸而不用盐酸，这是因为_(从浸取产物的溶解性考虑)。(2)“制铜氨液”Cu(NH3)4SO4溶液时，采用8 molL1氨水，适量30% H2O2，并通入O2，控制温度为55 。温度不宜过高，这是因为_。(3)“沉CuNH4SO3”时可用如下装置(夹持、加热仪器略)：制取SO2的化学方程式为_。“沉CuNH4SO3”时，反应液需控制在45 ，合适的加热方式是_。反应完成的实验现象是_。(4)设计以“Cr(OH)3、Fe(OH)3”的混合物为原料
9、，制取K2Cr2O7的实验方案：将Cr(OH)3、Fe(OH)3的混合物加入烧杯中，加适量的水调成浆状，_，冰水洗涤及干燥。(已知：碱性条件下，H2O2可将3价的Cr氧化为CrO；酸性条件下，H2O2可将6价的Cr还原为3价的Cr；6价的Cr在溶液pH7时，主要以CrO存在。部分物质溶解度曲线如图所示。实验中必须使用的试剂：KOH溶液、10%H2O2溶液、稀盐酸)解析(1)废渣中含有CaO，使用硫酸可将大部分CaO转化为CaSO4沉淀除去。(2)温度过高，会导致氨水中NH3大量挥发、也会导致H2O2分解，从而降低原料的利用率，由反应Cu24NH3H2OCu(NH3)424H2O、NH3H2ON
10、H3H2O知，NH3的大量挥发会导致Cu(NH3)42解离。(3)实验中将温度控制在45 ，较好的加热方式是水浴加热。Cu(NH3)42是深蓝色离子，转化为CuNH4SO3后溶液变成无色。(4)向浆状物中加入KOH溶液并充分搅拌，然后加入双氧水将铬氧化为CrO，充分反应后再向容器中加入盐酸至pH5，使CrO转化为Cr2O。最后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到K2Cr2O7晶体，由于K2Cr2O7在冰水中溶解度较小，故要用冰水洗涤、最后干燥即可。答案(1)硫酸可将CaO转化为CaSO4沉淀除去(2)温度过高会加速NH3的挥发、加速H2O2的分解、“铜氨液”会分解生成Cu(OH)2(答出一点即可)(3
11、)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O水浴加热上层清液由深蓝色逐渐变为几乎无色(4)在不断搅拌下加入适量KOH溶液，再加入过量的10%H2O2溶液，维持pH大于7，充分反应后，煮沸(除去过量的H2O2)，静置、过滤，滤液用稀盐酸酸化至pH5，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤5(2020扬州模拟)氧化钪(Sc2O3)是一种稀土氧化物，可用于制作激光、半导体材料。以钪锰矿石(主要含MnO2、SiO2及少量Sc2O3、Al2O3、CaO、FeO)为原料制备Sc2O3的工艺流程如下，其中TBP和P507均为有机萃取剂。回答下列问题：(1)Sc2O3中Sc的化合价为_。(2)“溶解”时铁屑被MnO2氧
12、化为Fe3，该反应的离子方程式是_。(3)“滤渣”的主要成分是_。(4)“萃取除铁”时铁和钪的萃取率与O/A比(有机相与水相的体积比)的关系如图所示。该工艺中最佳O/A比为_。(5)有机萃取剂P507萃取Sc3的反应原理为阳离子交换：ScCl33HR=ScR33HCl(HR代表P507)。在“富钪有机相”中反应生成Sc(OH)3的化学方程式是_。(6)“萃余液2”中的金属阳离子除Al3、Ca2外，还有_。(7)Sc2(C2O4)3在空气中“煅烧”生成Sc2O3的化学方程式是_。(8)某厂用1 000 kg的钪锰矿制备Sc2O3，最终得到Sc2O3 306 g，该矿中钪的质量分数为_。解析(4)
13、“萃取除铁”目的是铁萃取率高，钪萃取率低，故此步的最佳O/A比为2。(8)m(Sc)245 g0.20 kg矿石中钪的质量分数为0.020%。答案(1)3(2)3MnO22Fe12H=3Mn22Fe36H2O(3)SiO2(4)2(5)ScR33NaOH=3NaRSc(OH)3(6)Mn2(7)2Sc2(C2O4)33O2煅烧,2Sc2O312CO2(8)0.02%6(2021无锡模拟)工业上以石煤(主要成分为V2O3，含有少量SiO2、P2O5等杂质)为原料制备钒的主要流程如图：已知：NH4VO3难溶于水。Ksp(MgSiO3)2.4105，KspMg3(PO4)22.71027。(1)焙烧
14、：通入空气的条件下，向石煤中加纯碱焙烧，将V2O3转化为NaVO3的化学方程式为_。(2)除硅、磷：用MgSO4溶液除硅、磷时，Si、P会形成Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀。若沉淀后溶液中c(PO)1.0108 molL1，则c(SiO)_molL1。如图甲所示，随着温度升高，除磷率下降，其原因是Mg3(PO4)2溶解度增大、_；随着温度升高，除硅率升高，其原因是_。图甲(3)沉钒：此过程反应温度需控制在50 左右，温度不能过高的原因为_。(4)灼烧：在灼烧NH4VO3的过程中，固体的残留率100%随温度变化的曲线如图乙所示，则AB段发生反应的方程式为_。图乙解析(2)KspMg3(PO
15、4)2c3(Mg2)c2(PO)c3(Mg2)(1.0108 molL1)22.71027，解之得c(Mg2)3104molL1，由Ksp(MgSiO3)c(Mg2)c(SiO)3104 molL1c(SiO)2.4105，解得c(SiO)0.08 molL1。Mg3(PO4)2(s)3Mg2(aq)2PO(aq)，升温促进Mg2水解，导致沉淀溶解平衡右移，故除磷率下降；MgSiO3(aq)Mg2(aq)SiO(aq)，升温促进SiO水解成H2SiO3，沉淀溶解平衡右移，但H2SiO3是沉淀，故除硅率升高。答案(1)Na2CO3O2V2O32NaVO3CO2(2)0.08促进Mg2水解生成Mg(OH)2促进SiO水解生成硅酸沉淀(3)NH4Cl受热会分解(4)2HVO3V2O5H2O
