1、专题强化训练1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：_。(5)脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO残留，原因是_；加入BaCO3可
2、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，以百里香酚酞做指示剂，用b molL1 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摩尔质量为98 gmol1)解析：(1)流程中能加快反应速率的措施有将磷精矿研磨，酸浸时进行加热。(2)该反应符合复分解反应中“强酸制弱酸”的规律。比较硫酸与磷酸的酸性强弱，可以比较S与P的非金属性强弱。结合元素周期律可以比较S、P的原子半径、核电荷数。(3)根据元素守恒可写出反应的化学方程式。(4)有机碳的脱除率受两个因素的共同影响：一方面，温度越高
3、，反应速率越快，在相同投料比、相同反应时间内，有机碳的脱除率越高；另一方面，温度升高可使较多的H2O2分解，氧化剂的量减少，使得有机碳的脱除率降低。80 后，H2O2分解对有机碳脱除率的影响超过了温度升高的影响，导致脱除率逐渐降低。(5)脱硫是用CaCO3除去剩余的硫酸，由于生成的硫酸钙是微溶物，所以即使CaCO3过量，充分反应后仍有SO残留。加入BaCO3可使CaSO4转化为更难溶的BaSO4，进一步提高硫的脱除率。(6)H3PO42NaOH=Na2HPO42H2O 98 g 2 mol m(H3PO4) 103bc molm(H3PO4)4.9102bc g，则精制磷酸中H3PO4的质量分
4、数为100%。答案：(1)研磨、加热(2)核电荷数PS，得电子能力PS，非金属性PS(3)2Ca5(PO4)3F10H2SO45H2O10CaSO40.5H2O6H3PO42HF(4)80 后，H2O2分解速率大，浓度显著降低(5)CaSO4微溶BaCO3SO2H3PO4=BaSO4CO2H2O2H2PO(6)2Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。 (2)“酸浸”
5、后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式：_。(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/3035404550TiO2xH2O转化率/%9295979388分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因：_。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为4，其中过氧键的数目为_。(5)若“滤液”中c(Mg2)0.02 molL1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3)1.0105 molL1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？_(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3102
6、2、1.01024。 (6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：_。解析：(1)从图像直接可以看出，铁的浸出率为70%时对应的温度、时间，符合温度升高，反应速率加快，值得注意的是，这类填空题可能有多个合理答案。(2)考查离子方程式书写。难点为生成物还有什么，钛酸亚铁中钛为4价，铁为2价，产物有氯化亚铁，比较FeTiO3和TiOCl知，产物中一定有H2O。值得注意的是钛酸亚铁与盐酸反应是非氧化还原反应。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化率。这类问题要从两个角度分析，即低于40 时，随着温度的升高，反应速率加快；高于40 时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率
7、加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4)考查化学式与元素化合价关系。锂元素在化合物中只有一种化合价(1)，化合物中元素化合价代数和等于0，过氧键中氧显1价，类似双氧水、过氧化钠。如果能求出1价氧原子个数，就能求出过氧键数目，即过氧键数目等于1价氧原子个数的一半。设Li2Ti5O15中2价、1价氧原子个数分别为x、y。有，解得x7，y8。所以，过氧键数目为4。(5)考查溶度积计算以及判断沉淀是否形成。分两步计算：计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。c(Fe3)c(PO)Ksp(FePO4)，c(PO) molL11.31017 molL1。混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg2)0.01
8、molL1，c3(Mg2)c2(PO)0.013(1.31017)21.71040KspMg3(PO4)2，没有磷酸镁沉淀生成。(6)草酸中碳为3价，高温煅烧过程中铁的化合价降低，碳的化合价升高，有CO2生成。答案：(1)100 、2 h，90 、5 h(2)FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O(3)低于40 ，TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ，双氧水分解与氨逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3恰好沉淀完全时，c(PO) molL11.31017molL1，c3(Mg2)c2(PO)0.013(1.31017)21.71040KspM
9、g3(PO4)2，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4Li2CO3H2C2O42LiFePO43CO2H2O3最新研究表明As2O3在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取As2O3，设计流程如下：已知：H3AsO3为弱酸，热稳定性差。(1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法：_；“碱浸”中H3AsO3转化成Na3AsO3的离子方程式为_。(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压，目的是_。(3)“沉砷”过程中有如下反应：Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)H05Ca2OH3AsOCa5(OH)(AsO4)3H0沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为_，高于
10、85 时，沉砷率下降的原因是_。(4)“还原”过程中获得H3AsO3的化学方程式为_；“操作A”为_、过滤；滤液的主要溶质是_。(5)若每步均完全反应，“氧化”和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L，则废水中n(H3AsO3)n(H3AsO4)_(写出含x、y的计算式)。解析：工业废料(含H3AsO3、H3AsO4)加入氢氧化钠溶液“碱浸”，与氢氧化钠反应生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液，通入氧气，将Na3AsO3氧化为Na3AsO4，向溶液中加入石灰乳，得到Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，将Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4，通入二氧化硫
11、与H3AsO4溶液混合：H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4，还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，据此分析解答。(1)反应物接触时间越长，反应越充分，所以“碱浸”时可采用搅拌或多次浸取使其充分反应，提高原料浸取率；H3AsO4与氢氧化钠反应为酸碱中和反应，离子方程式为H3AsO33OH=AsO3H2O。(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压，可以增大O2的溶解度，加快反应速率。(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀，发生的主要反应有Ca(OH)2(s)Ca2(aq)2OH(aq)H0，高于85 ，随着温度升高，反应中c(Ca2)、c(OH)
12、减小，温度对平衡移动的影响反应大于反应，使反应中平衡逆向移动，沉砷率下降。(4)“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，自身被氧化生成硫酸，化学方程式为H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4；还原后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，所以“操作A”为加热、过滤；由化学方程式可知，滤液的主要溶质是H2SO4。(5)“氧化”过程中将Na3AsO3氧化为Na3AsO4，关系式为2H3AsO32Na3AsO3O2；“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3，关系式为H3AsO4SO2；已知消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L，体积比等于物质的量
13、之比，即n(O2)n(SO2)xy，由关系式可知，n(H3AsO3)2n(O2)2x，则废水中原有的n(H3AsO4)y2x，则废水中n(H3AsO3)n(H3AsO4)2x(y2x)。答案：(1)搅拌(或多次浸取或其他合理答案)H3AsO33OH=AsO3H2O(2)增大O2的溶解度，加快反应速率(3)85 随着温度升高，反应中c(Ca2)、c(OH)减小，温度对平衡移动的影响反应大于反应，使反应中平衡逆向移动，沉砷率下降(4)H3AsO4H2OSO2=H3AsO3H2SO4加热H2SO4(5)2x(y2x)4(2019淮安高三模拟)硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产，常温下能与水反应，
14、易溶于异丙胺(沸点为33 )。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5H2O，含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4，其工艺流程如下：回答下列问题：(1)NaBH4的电子式为_。(2)碱溶时Mg2B2O5发生反应的化学方程式是_。(3)滤渣的成分是_。(4)高温合成中，加料之前需将反应器加热至100 以上并通入氩气，该操作的目的是_；原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠用到的实验用品有_、玻璃片和小刀。(5)操作2的名称为_。流程中可循环利用的物质是_。(6)在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4，装置如图所示，电解总反应的离子方程式为_。(7)NaBH4常
15、用作还原剂，H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时，1 g NaBH4的还原能力相当于_g H2的还原能力(B元素化合价不变，氧化产物中氢元素化合价相同，计算结果保留两位小数)。解析：(1)NaBH4的电子式为Na。(2)由流程图可知，碱溶时Mg2B2O5与NaOH反应转化为NaBO2，发生反应的化学方程式是Mg2B2O52NaOHH2O=2NaBO22Mg(OH)2。(3)硼镁矿中Fe3O4不溶于浓NaOH溶液，以滤渣的形式析出，另外，碱溶时生成的Mg(OH)2也以滤渣的形式析出，所以滤渣的成分为Mg(OH)2和Fe3O4。(4)Na的性质活泼，能与水和空气中的氧气反应，结合题干中硼氢化钠
16、在常温下能与水反应，所以加料之前须先排除水蒸气和空气(或氧气)的干扰。(5)NaBH4易溶于异丙胺且异丙胺的沸点较低，结合流程图可知，操作2是蒸馏NaBH4的异丙胺溶液，回收异丙胺，异丙胺可循环利用。(6)由“在碱性条件下，用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4”可知，电解总反应的离子方程式为BO2H2OBH2O2。(7)NaBH4和氢气做还原剂时氧化产物中氢元素都为1价，则1 g NaBH4的还原能力相当于0.21 g H2的还原能力。答案：(1)Na(2)Mg2B2O52NaOHH2O=2NaBO22Mg(OH)2(3)Fe3O4和Mg(OH)2(4)除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子、滤纸(5)蒸馏异丙胺(6)BO2H2OBH2O2(7)0.21