（江苏专版）2020版高考化学一轮复习专题十第一题化学工艺流程题型研究学案

______________________。

(5)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH＋V4O12

4－

离子交换－

R4V4O12＋4OH(ROH为强洗脱

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”)。

(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)“酸浸”废钒催化剂时，为了提高浸取率可采取的措施有粉碎废钒催化剂、升高温度、适当提高硫酸的浓度、搅拌等。(2)“酸浸”时V2O5转化为VO2，反应的离子方程式为V2O5＋2H===2VO2＋H2O。(3)“氧化”VO变为VO2时，V由＋4价→＋5价，1 mol VO

＋

－

－

－

2＋

＋

＋

2＋

＋

2

＋

失1 mol e，1 mol KClO3 变为Cl得6 mol e，则关系式为6VO～KClO3，因此3 mol

2＋

＋

的VO变为VO2，需要氧化剂KClO3 0.5 mol。(4)Fe2O3、Al2O3溶于酸后加入KOH，则转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。(5)增大OH浓度能提高R4V4O12的转化率，故为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈碱性。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，经“煅烧”生成V2O5，反应方△

程式为 2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O↑。

答案：(1)粉碎废钒催化剂、升高温度、适当提高硫酸的浓度、搅拌等 (2)V2O5＋2H===2VO2＋H2O

(3)0.5 (4)Fe(OH)3和Al(OH)3 (5)碱 △

(6)2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O↑

3．硫酸锰在电解锰、染料、造纸以及陶瓷等工业生产中有广泛的应用。利用软锰矿(主要成分为MnO2，含铁的化合物等杂质)和闪锌矿(主要成分ZnS)制得硫酸锰的流程如图所示：

＋

＋

－

(1)“酸浸”时，为了缩短浸取时间，常加入少量FeSO4溶液，FeSO4的作用可能是________；MnO2、ZnS

及硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式为

______________________________________________________________。

(2)常温下，Ksp(ZnS)＝1.2×10

2＋

－24

，Ksp(MnS)＝1.5×10

－15

，“沉锌”反应为Zn(aq)＋

2＋

＋Mn(aq)，该反应的平衡常数K＝________。

(3)在强酸性条件下加入MnO2氧化Fe的离子方程式为__________________。 (4)“除铁”时需要调节pH约为3～4，过滤所得的滤渣2中除MnO2以外的另一种物质是____________。(写化学式)

(5) 该工艺流程中可以循环利用的物质是________。

解析：由流程图分析可知：软锰矿和闪锌矿用稀硫酸浸取后形成两种硫酸盐；加入MnS使Zn沉淀，生成的ZnS可循环利用；加入MnO2除去溶液中的铁，MnO2中＋4价的锰被还原

2＋

2＋

为＋2价，溶液中Fe被氧化，并调节pH使Fe形成Fe(OH)3沉淀，滤渣2即为多余的MnO2和Fe(OH)3。(1)“酸浸”时，为了缩短浸取时间，常加入少量FeSO4溶液，FeSO4的作用可能是催化剂；MnO2、ZnS及硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式为4MnO2＋ZnS＋4H2SO4===4MnSO4＋ZnSO4＋4H2O。(2)“沉锌”反应为Zn(aq)＋MnS

2＋

2＋3＋

ZnS＋Mn(aq)，该

2＋

Ksp(MnS)

2－

c(Mn)c(S)1.5×10－159

反应的平衡常数K＝＝2＋＝－24＝1.25×10。

c(Zn)Ksp(ZnS)1.2×10

c(S2－)

2＋

答案：(1) 催化剂 4MnO2＋ZnS＋4H2SO4===4MnSO4＋ZnSO4＋4H2O (2)1.25×10 (3)MnO2＋2Fe＋4H===Mn＋2Fe＋2H2O (4)Fe(OH)3 (5)ZnS

4．(2019·南通模拟)碳酸钙可用作食品添加剂。以磷石膏(主要成分为CaSO4·2H2O)为原料制备碳酸钙的一种工艺流程如图所示：

2＋

＋

2＋

3＋

9

(1)已知磷石膏“水洗”前后的部分杂质质量分数变化如表所示：

物质 水洗前/% 水洗后/% SiO2 9.21 8.96 P2O5 3.08 1.37 Al2O3 0.55 0.46 F 0.68 0.29 －Fe2O3 0.19 0.27 则“水洗“除去的主要杂质是___________。 (2)气体A 的化学式为_______。

(3)“碳化”时发生反应的化学方程式为________________________________________________。其他条件一定时，“碳化”反应中CaSO4的转化率随温度的变化如图所示，温度高于45℃，CaSO4的转化率下降的原因是__________________________。

(4)工业上电解(NH4)2SO4溶液可制取过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]，其中S2O8的结构可表示为

2－

电解时阳极的电极反应式为_______________________。过

二硫酸铵可用于游泳池中水的消毒，其原因是_______________________________。

解析：(1)从表格数据分析，水洗后质量分数减少较多的为除去的主要杂质。(2)分析流程图可知生成了(NH4)2SO4，则气体A为NH3。(3)“碳化”时 CaSO4转化为CaCO3，故发生反

应的化学方程式为CaSO4·2H2O＋2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2SO4＋CaCO3＋3H2O；开始时随着温度升高，反应速率加快，CaSO4的转化率增大，温度高于45℃时，CaSO4的转化率下降是由于温度升高CO2溶解度降低，NH3·H2O分解速率加快。(4)工业上电解(NH4)2SO4溶液可制取过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]，电解时阳极失去电子， SO4 中S为＋6价，S2O8中S为＋7价，则电极反应式为2SO4 －2e===S2O8，过二硫酸铵可用于游泳池中水的消毒，是由于过二硫酸铵与水反应生成了具有强氧化性的H2O2 (或过二硫酸铵具有强氧化性)。

答案：(1)P2O5、F (2)NH3

(3)CaSO4·2H2O＋2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2SO4＋CaCO3＋3H2O 温度升高CO2溶解度降低，NH3·H2O分解速率加快

(4)2SO4－2e===S2O8 过二硫酸铵与水反应生成了具有强氧化性的H2O2 (或过二硫酸铵具有强氧化性)

5．以菱锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如图所示：

2－

－

2－－

2－

－

2－

2－

2－

已知：草酸钙、草酸镁不溶于水。

(1)写出“氧化”时发生反应的离子方程式：____________________________________。 (2)“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去， 化合物X可用_______________(写一种物质的化学式)。

(3)该工艺流程中固体1和固体2均需用水洗涤，目的是___________________________。 (4)“除杂”时，除去的金属离子有__________。

(5)“电解”原理如图所示，阳极的电极反应式为_______________________________。 (6)该流程中可以循环使用的物质有____________。

解析：(1)酸浸后溶液中含有Fe，能被二氧化锰氧化，则“氧化”时发生反应的离子方程式为MnO2＋2Fe＋4H===Mn＋2Fe＋2H2O。(2)“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去，由于不能再引入新杂质，则化合物X可用MnCO3。(3)过滤得到的沉淀表面含有杂质离子，因此该工艺流程中固体1和固体2均需用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率。(4)已知草酸钙、草酸镁不溶于水，则“除杂”时，除去的金属离子有 Ca、Mg。(5)阳极Mn失去电子转化为二氧化锰，则阳极的电极反应式为Mn＋2H2O－2e

－

2＋

2＋

2＋

2＋

2＋

＋

2＋

3＋

2＋

===MnO2＋4H。(6)硫酸锰电解生成二氧化锰和硫酸，则该流程中可以循环使用的物质有

＋

H2SO4、MnO2。

答案：(1)MnO2＋2Fe＋4H===Mn ＋2Fe＋2H2O (2)MnCO3 (或CaCO3等合理答案)

(3)用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率(或用水洗涤滤渣，洗出液循环利用，提高锰的回收率等合理答案)

(4)Ca、Mg

(5)Mn＋2H2O－2e=== MnO2＋4H (6)H2SO4、MnO2

6．聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝是高效水处理剂。以废铁屑、废铝质易拉罐及硫酸为原料，制备聚合硫酸铁铝的工艺流程如图所示：

2＋

－

＋

2＋

2＋

2＋＋2＋3＋

(1)为提高反应Ⅰ、Ⅱ金属元素的浸出率，可以采取的措施有________________________________________________________________________。

(2)反应Ⅲ中FeSO4转化为Fe2(SO4)3的化学方程式为

________________________________________________________________________。 (3)反应Ⅲ的温度应控制在

50℃～70℃为宜，原因是

______________________________。反应Ⅲ过程中往往加入少量硝酸铝，其作用如图1所示，转

化

①

的

离

子

方

程

式

为

________________________________________________________________________。

(4)写出

Fe2(SO4)3水解生成

Fe2(OH)n(SO4)3－

n2

的离子方程式：

________________________________________________________________________。

(5)利用图2所示电解装置可制备净水剂聚合氯化铝。实际生产中，阳极附近因为副反应可能产生的气体有________。

解析：(1)为提高反应Ⅰ、Ⅱ金属元素的浸出率，可以采取的措施有适当提高硫酸浓度、适当提高反应温度、将废铁屑、废铝质易拉罐粉碎或搅拌等。(2)反应Ⅲ向FeSO4中加入硫酸并通入氧气，转化为Fe2(SO4)3的化学方程式为 4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)反应Ⅲ的温度应控制在50℃～70℃为宜，原因是温度过低，反应速率太慢；温度过高，