1、题型研究“无机化工流程题”解题指导1醋酸镍(CH3COO)2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程如图：相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH物质20 时溶解性(H2O)Fe31.13.2CaSO4微溶Fe25.88.8NiF2可溶Al33.05.0CaF2难溶Ni26.79.5NiCO3Ksp9.60106(1)调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是_。(2)滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是_、_。(3)写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式：_。(4)
2、酸浸过程中，1 mol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式：_。(5)沉镍过程中，若c(Ni2)2.0 molL1，欲使100 mL该滤液中的Ni2沉淀完全c(Ni2)105 molL1，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为_ g。(保留小数点后1位有效数字)(6)保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为_ 、_ min。解析：(1)(3)制取醋酸镍的工艺流程可解读为将含镍废料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3进行酸浸，过滤后得到主要含Ni2、Al3、Fe3(还可能含少量Fe2、Ca2)的溶液和
3、主要含SiO2、CaSO4的滤渣，弃去滤渣，向滤液中加入H2O2将可能含有的Fe2氧化为Fe3，调节溶液pH为5.0pH6.7，使Al3、Fe3转化为氢氧化物沉淀，再通过过滤除去，向过滤所得的滤液1中加入NH4F除去滤液中的Ca2，过滤后向滤液2中加入Na2CO3使Ni2沉淀为NiCO3，过滤后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸镍，再进一步蒸发、结晶、洗涤得到醋酸镍产品。(4)由题意知，酸浸时1 mol NiS失去6 mol电子，S2被氧化为SO2，硝酸被还原为NO，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。(5)Ni2沉淀完全时溶液中c(CO)0.96 molL1，故需要加入Na2CO3
4、的质量最少为0.96 molL10.1 L(2.0 molL1105 molL1)0.1 L106 gmol131.4 g。答案：(1)5.0pH6.7(2)SiO2、CaSO4CaF2(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(4)NiSH2SO42HNO3=NiSO4SO22NO2H2O(5)31.4(6)701202电石广泛应用于生产PVC、维尼纶等，电石与水反应所得残渣电石渣，主要含Ca(OH)2、CaCO3及少量其他杂质。某工业电石渣的几种回收利用流程如下：几种物质在水中的溶解度曲线如图所示。回答下列问题：(1)常温氯化反应的化学方程式是_。为提高Cl2转化为Ca(ClO)2的转化
5、率，可行的措施有_(填字母)。A加热升高温度B适当减缓通入Cl2的速率C充分搅拌浆料D加水使Ca(OH)2完全溶解电石渣中的有害杂质CN与ClO反应转化为两种无害的气体，每转化1 mol CN至少需要消耗氧化剂ClO_ mol。(2)75 氯化生成氯酸钙中氯的化合价为_，氯化完成后过滤，滤渣的主要成分为_(填化学式)。氯酸钙能与KCl反应转化为氯酸钾的原因是_。(3)有机反应首先生成氯代乙醇，其结构简式为_，氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷。总反应的化学方程式是_。解析：(1)常温氯化，Cl2与Ca(OH)2发生反应得到漂白液。加热升高温度，Ca(OH)2的溶解度降低，则Cl2的转化
6、率也降低，A项不符合题意；适当减缓通入Cl2的速率，等效于增大Ca(OH)2的浓度，Cl2的转化率增大，B项符合题意；充分搅拌浆料，能使反应完全，Cl2的转化率增大，C项符合题意；加水使Ca(OH)2完全溶解，不能改变Cl2的转化率，D项不符合题意。根据题意，CN与ClO反应转化为CO2和N2，CN中C、N分别为2价、3价，1 mol CN失去5 mol电子，而ClO转化为Cl，1 mol ClO得到2 mol电子，根据得失电子守恒，则每转化1 mol CN至少需要消耗氧化剂ClO 2.5 mol。(2)Ca(ClO3)2中Cl的化合价为5价。氯化完成后过滤，得到的滤渣的主要成分为CaCO3、
7、Ca(OH)2。根据题图知，75 时氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多，故氯酸钙与KCl能发生反应：Ca(ClO3)22KClCaCl22KClO3。(3)氯代乙醇为氯原子取代乙醇分子中乙基上的氢原子，根据“氯代乙醇再与Ca(OH)2反应生产环氧乙烷”，则氯原子应取代甲基上的氢原子，故氯代乙醇的结构简式为ClCH2CH2OH，总反应的化学方程式为CH2=CH2Cl2Ca(OH)2CaCl2H2O。答案：(1)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2OBC2.5(2)5CaCO3、Ca(OH)275 时，氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多(3)ClCH2
8、CH2OHCH2=CH2Cl2Ca(OH)2CaCl2H2O3实验室用卤块(主要成分为MgCl26H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质)制备少量Mg(ClO3)26H2O的流程如图：已知：四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示：室温时一些物质的Ksp如表所示：化学式Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2Ksp8.010188.010381.81011Mg(ClO3)2有较强的氧化性，其还原产物是Cl。回答下列问题：(1)H2O2的电子式为_。(2)滤渣的成分是_(填化学式)。(3)经测定，D中铁离子的浓度为1105 molL1，则x为_(已知：lg 50.7)。(4)D中
9、所发生的化学反应方程式为_，框图中由D制Mg(ClO3)26H2O晶体的实验步骤依次为加热蒸发；_(请补充)；冷却结晶；过滤洗涤。解析：(1)H2O2属于共价化合物，电子式为。(2)卤块中的Fe2被双氧水氧化生成Fe3，加入适量的BaCl2溶液可以使SO沉淀，加入MgO调节溶液的pH，根据氢氧化物的溶度积常数可知，可使Fe3沉淀，因此滤渣中含有Fe(OH)3、BaSO4。(3)经测定，D中Fe3的浓度为1105 molL1，c(OH) molL121011 molL1，则c(H)5104 molL1，pHlg c(H)3.3。(4)根据溶解度曲线，D中NaClO3与MgCl2反应生成Mg(Cl
10、O3)2和NaCl沉淀，化学反应方程式为2NaClO3MgCl2=2NaClMg(ClO3)2，Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化较大，由Mg(ClO3)2溶液制Mg(ClO3)26H2O晶体的实验步骤依次为加热蒸发；趁热过滤；冷却结晶；过滤洗涤。答案：(1) (2)Fe(OH)3、BaSO4(3)3.3(4)2NaClO3MgCl2=2NaClMg(ClO3)2趁热过滤4氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。以钡矿粉(主要成分为BaCO3，含有SiO2、Fe2、Mg2等杂质)为原料制备氟化钡的流程如下：已知：常温下Fe3、Mg2完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。(
11、1)滤渣A的化学式为_。(2)滤液1加H2O2氧化的过程中主要反应的离子方程式为_。(3)加20%NaOH溶液调节pH12.5，得到滤渣C的主要成分是_。(4)滤液3加入盐酸酸化后再经_、冷却结晶、_、洗涤、真空干燥等一系列操作后得到BaCl22H2O。(5)常温下，用BaCl22H2O配制成0.2 molL1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应，可得到氟化钡沉淀。请写出该反应的离子方程式：_。已知Ksp(BaF2)1.84107，当钡离子完全沉淀时(即钡离子浓度105 molL1)，溶液中氟离子浓度至少是_molL1。(结果保留三位有效数字，已知1.36)(6)已知：Ksp(BaCO3)2.581
12、09，Ksp(BaSO4)1.071010。将氯化钡溶液滴入等物质的量浓度的硫酸钠和碳酸钠的混合溶液中，当BaCO3开始沉淀时，溶液中_。(结果保留三位有效数字)解析：(1)钡矿粉中SiO2与盐酸不反应，故滤渣A为SiO2。(2)滤液1加H2O2的作用是将Fe2氧化为Fe3，反应的离子方程式为H2O22Fe22H=2Fe32H2O。(3)根据已知信息及流程图可知，加H2O2、调pH，得到的滤渣B为Fe(OH)3，加20%NaOH溶液调节pH12.5，得到的滤渣C为Mg(OH)2。(4)滤液3加盐酸酸化后得到BaCl2和HCl的混合溶液，由该溶液得到BaCl22H2O的实验操作为加热浓缩、冷却结
13、晶、过滤、洗涤、真空干燥等。(5)根据Ksp(BaF2)c(Ba2)c2(F)，当Ba2完全沉淀时，至少需要的c(F) molL10.136 molL1。(6)Ksp(BaSO4)”“”或“Ka3(HPO)，说明HPO的水解程度大于其电离程度，溶液呈碱性，故pH大于7。答案：(1)AlP3H2O=Al(OH)3PH3(2)共价电导率(或pH)(3)二310(4)2Ca(ClO)2PH3=H3PO42CaCl2次氯酸钙与水蒸气接触，水解得到氧化能力更强的HClO(5)Ca(OH)2(或CaO)Ka3(HPO)4.41013；Kh(HPO)Ka3(HPO)，HPO的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性
14、6金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼(Mo)的常见化合价为6、5、4。由钼精矿(主要成分是MoS2)可制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO42H2O)，部分流程如图1所示：已知：钼酸微溶于水，可溶于碱液和氨水。回答下列问题：(1)钼精矿焙烧时，每有1 mol MoS2反应，转移电子的物质的量为_。(2)钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是_，请你提出一种实验室除去该尾气的方法_。(3)操作2的名称为_。由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是_。(4)操作1中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中c(MoO)0.80 molL1，c(SO)0.04 molL1，在结晶前需加入B
15、a(OH)2固体以除去溶液中的SO。当BaMoO4开始沉淀时，SO的去除率是_。Ksp(BaSO4)1.11010、Ksp(BaMoO4)4.0108，溶液体积变化可忽略不计(5)焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图2为各炉层固体物料的物质的量的百分数()。x_。焙烧炉中也会发生MoS2与MoO3反应生成MoO2和SO2的反应，若该反应转移6 mol电子，则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为_、_。解析：(2)由流程图可知，钼精矿焙烧产生的二氧化硫为大气污染物，其对环境的主要危害是形成酸雨，实验室可用氨水或NaOH溶液吸收SO2。(3)灼烧用到的硅酸盐材料仪器为坩埚。(4)根据Ksp(BaM
16、oO4)及c(MoO)可计算出MoO开始沉淀时溶液中c(Ba2)，再根据c(Ba2)和Ksp(BaSO4)计算出此时溶液中c(SO)，进而可求出SO的去除率。(5)根据题图2可知，在炉层序号为6时，MoS2和MoO3的物质的量的百分数均为18%，则MoO2的物质的量的百分数为100%18%264%。根据反应MoS26MoO37MoO22SO2，则消耗的氧化剂的化学式为MoO3，反应转移6 mol电子时，消耗MoO3的物质的量为3 mol。答案：(1)14 mol(2)形成酸雨可用氨水或氢氧化钠溶液吸收(其他合理答案均可)(3)过滤坩埚(4)94.5%(5)64MoO33 mol7二硫化钨(WS
17、2，其中W的化合价为4)可用作润滑剂，还可以在石油化工领域中用作催化剂。由钨铁矿(其主要成分是FeWO4，还含少量Al2O3)制备二硫化钨的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)FeWO4中铁元素的化合价为_。(2)FeWO4在“熔融”过程中发生反应的化学方程式为_；“熔融”过程中为了提高熔融速率，可采取的措施有_(写出一条即可)。(3)过量CO2通入粗钨酸钠溶液中发生反应的离子方程式为_，操作中用作引流的玻璃仪器是_。(4)生成二硫化钨的化学方程式为2(NH4)2WS43O22WS24NH32S2SO22H2O，若反应中转移8 mol电子，则生成WS2的质量是_g。解析：(1)FeWO4中O
18、、W分别为2价和6价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0可求出Fe的化合价为2。(2)结合题给流程图可知钨铁矿在熔融时与NaOH、O2反应生成Fe2O3和钨酸钠，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式为4FeWO4O28NaOH2Fe2O34Na2WO44H2O。“熔融”时为了提高熔融速率，可采取的措施有将钨铁矿粉碎或搅拌等。(3)粗钨酸钠溶液中含有少量的NaAlO2溶液，通入过量CO2时，NaAlO2与CO2、H2O反应生成Al(OH)3和NaHCO3。操作为过滤操作，实验中需要用到引流的玻璃仪器是玻璃棒。(4)结合题给流程图可知(NH4)2WS4中W和S分别为6价和2价，根据化合价变化可知，每生成2 mol WS2时转移16 mol电子，则反应中转移8 mol电子时，生成1 mol WS2，其质量为(184322)gmol11 mol248 g。答案：(1)2(2)4FeWO4O28NaOH2Fe2O34Na2WO44H2O粉碎矿石(或搅拌等)(3)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO玻璃棒(4)248
