【最新推荐】2020版高考化学新课标大二轮专题辅导与增分攻略讲义：2-2-2大题突破二 化学工艺流程 Word版含

二 化学工艺流程

[全国卷]

1．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0(M)＝0.1 mol·L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示：

金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 回答下列问题： (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为___________________ ________________________________________________________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有__________；氧化除杂工序中ZnO的作用是______________，若不通入氧气，其后果是______________。

(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________________；沉积锌后的电解液可返回__________工序继续使用。

[解析] (1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为焙烧3

ZnS＋O2=====ZnO＋SO2。

2

(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，有利于除杂，若不通入O2，

＋

n＋－1

Fe3＋ 1.5 2.8 Fe2＋ 6.3 8.3 Zn2＋ 6.2 8.2 Cd2＋ 7.4 9.4 无法除去溶液中的杂质Fe2＋。

(3)溶液中的Cd2＋与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===Zn2

＋＋Cd。

(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋，电极反应式是Zn2＋＋2e－

===Zn。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。

焙烧

3

[答案] (1)ZnS＋O2=====ZnO＋SO2

2

(2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸

2．(2016·全国卷Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2，反应的离子方程式为____________________________，同时V2O4转化成VO2。“废渣1”的主要成分是________。

(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2变为VO2，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。

4形式存在于溶液中。“废渣2”中含有(3)“中和”作用之一是使钒以V4O12

－

＋

＋

＋

＋

____________________。

离子交换

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4O12

4－

R4V4O12＋4OH

洗脱

－

(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”、

“碱”或“中”)。

(5)“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________________。

＋，＋＋[解析] (1)V2O5与H2SO4反应生成VO2反应的离子方程式为V2O5＋2H＋===2VO2

H2O；废钒催化剂中只有SiO2与H2SO4不反应，故“废渣1”的主要成分为SiO2。

(2)3 mol VO2＋变为0.5 mol。

(3)废钒催化剂中含有Fe2O3、Al2O3，则KClO3氧化后的溶液中含有Fe3＋、Al3＋，故“废渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。

离子交换

4－

(4)由4ROH＋V4O12R4V4O12＋4OH－知，洗脱时淋洗液中的c(OH－)应较大，

洗脱故淋洗液呈碱性。

(5)由于废钒催化剂中K2SO4的含量较高，结合回收工艺路线中KClO3、KOH的加入，故“流出液”中阳离子最多的是K＋。

(6)煅烧NH4VO3生成V2O5、NH3及H2O。

＋＋HO SiO [答案] (1)V2O5＋2H＋===2VO222

＋失VO2

3

3 mol电子，根据KClO3→KCl，则需要KClO3 mol，即

6

＋5－1

(2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)碱 (5)K＋

高温

(6)2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O↑

[省市卷]

1．(2018·江苏卷)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________________________________。

(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。