1、1跟踪检测（二十六） 题型研究化学工艺流程综合题1醋酸镍(CH 3COO)2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al 2O3、FeO、CaO、SiO 2)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(H 2O)Fe3 1.1 3.2 CaSO4 微溶Fe2 5.8 8.8 NiF2 可溶Al3 3.0 5.0 CaF2 难溶Ni2 6.7 9.5 NiCO3Ksp9.60106(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
2、_、_。(3)写出氧化步骤中加入 H2O2发生反应的离子方程式：_。(4)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)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 、Al 3 、Fe 3 (还可能含少量 Fe2 、Ca 2 )的溶液和主要含 SiO2、CaSO 4的滤渣，弃去滤渣，向滤液中加入 H2O2将可能含有的 Fe2 氧化为
3、 Fe3 ，调节溶液 pH为5.0pH6.7，使 Al3 、Fe 3 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，S 2 被氧化为 SO2，硝酸被还原为 NO，根据得2失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。答案：(1)5.0pH6.7 (2)SiO 2、CaSO 4 CaF 2 (3)2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H
4、2O (4)NiSH 2SO42HNO 3=NiSO4SO 22NO2H 2O (5)70 1202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、CaCO 3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
5、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3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，Cl 2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，Cl 2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
6、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(ClO 3)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、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：C
7、a(ClO 3)22KCl CaCl22KClO 3。(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=CH2Cl 2Ca(OH)2 CaCl 2H 2O。答案：(1)2Cl 22Ca(OH) 2=CaCl2Ca(ClO) 22H 2O BC 2.5(2)5 CaCO 3、Ca(OH) 2 75 时，氯酸钾的溶解度比氯酸钙、氯化钾、氯化钙都小得多(3)ClCH2CH2OH CH 2=CH2Cl 2Ca(OH) 2
8、 CaCl 2H 2O3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、Fe 2 、Mg 2 等杂质)为原料制备氟化钡的流程如下：已知：常温下 Fe3 、Mg 2 完全沉淀的 pH分别是 3.4、12.4。(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
9、 水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应，4可得到氟化钡沉淀。请写出该反应的离子方程式：_。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H2O22Fe 2 2H =2Fe3 2H2O。(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、冷却结晶、过滤、洗涤、真空干燥等。答案
10、：(1)SiO 2 (2)H 2O22Fe 2 2H =2Fe3 2H 2O(3)Mg(OH)2 (4)加热浓缩 过滤(5)Ba2 2F =BaF24磷化氢(PH 3)是一种剧毒气体，是最常用的高效熏蒸杀虫剂，也是一种电子工业原料。(1)在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂，遇水蒸气放出 PH3气体，该反应的化学方程式为_。(2)利用反应 PH33HgCl 2=P(HgCl)33HCl，可准确测定微量的 PH3。HgCl 2溶液几乎不导电，说明 HgCl2属于_(填“共价”或“离子”)化合物。通过测定溶液_变化，可测定一定体积空气中 PH3的浓度。(3)PH3的一种工业制法涉及的物质转化关系如
11、图所示：亚磷酸属于_元酸。当反应生成的 n(NaH2PO2) n(Na2HPO3)31 时，参加反应的 n(P4) n(NaOH)_。(4)一种用于处理 PH3废气的吸收剂成分为次氯酸钙 80%、锯木屑(疏松剂)15%、活性炭2.5%、滑石粉(防结块)2.5%。次氯酸钙将 PH3氧化为 H3PO4的化学方程式为_。空气中的水蒸气可加快 PH3的氧化过程，其原因可能是_。(5)从(4)中的吸收残留物中回收磷酸氢钙(CaHPO 4)的方法如下：5试剂 X为_(填化学式)。解析：(1)磷化铝(AlP)遇水蒸气放出 PH3气体，结合原子守恒推知还生成 Al(OH)3，反应的化学方程式为 AlP3H 2
12、O=Al(OH)3PH 3。(2)HgCl 2溶液几乎不导电，说明溶液中离子浓度较小，HgCl 2难发生电离，故 HgCl2为共价化合物。PH 3与 HgCl2反应生成P(HgCl)3和 HCl，溶液的导电性和酸性均增强，故可通过测定溶液中电导率或 pH的变化来测定一定体积空气中 PH3的浓度。(3)亚磷酸钠的化学式为 Na2HPO3，据此推测亚磷酸(H3PO3)属于二元弱酸。反应中黄磷(P 4)与 NaOH溶液发生歧化反应生成NaH2PO2、Na 2HPO3和 PH3，其中 PH3是还原产物，NaH 2PO2和 Na2HPO3是氧化产物，若产物中n(NaH2PO2) n(Na2HPO3)31
13、，设 n(Na2HPO3) a mol，则有 n(NaH2PO2)3 a mol，反应中得电子的物质的量为 3a mol3 a mol6 a mol；根据得失电子守恒可知，反应中生成PH3的物质的量为 2a mol；根据 P、Na 原子守恒可知， n(P4)1.5 a mol、 n(NaOH)5 a mol，故参加反应的 n(P4) n(NaOH)1.5 a mol5 a mol310。(4)次氯酸钙将 PH3氧化为 H3PO4，而本身被还原为 CaCl2，化学方程式为 2Ca(ClO)2PH 3=H3PO42CaCl 2。Ca(ClO) 2属于强碱弱酸盐，与水蒸气接触后水解生成 HClO，而
14、HClO的氧化能力强于 Ca(ClO)2，故空气中的水蒸气可加快 PH3的氧化过程。(5)残留物中含有 H3PO4，加入试剂 X调节 pH，过滤得到 Ca3(PO4)2沉淀，显然该过程的目的是中和H3PO4电离产生的 H ，为防止引入新杂质，试剂 X应选择 CaO或 Ca(OH)2。答案：(1)AlP3H 2O=Al(OH)3PH 3(2)共价 电导率(或 pH)(3)二 310(4)2Ca(ClO) 2PH 3=H3PO42CaCl 2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)5黄铜灰渣(含有 Cu、Zn、CuO、ZnO 及少量的 FeO、Fe
15、2O3)生产硝酸铜溶液的流程如下：(1)写出酸浸时 Fe2O3和稀硫酸反应的离子方程式：_。(2)反应中所加 Zn粉不能过量的原因是_6_。(3)滤液中含有的金属阳离子主要有_。(4)写出反应的离子方程式：_。反应应控制温度不能过高也不能过低的原因是_。(5)已知 Cu(NO3)26H2O和 Cu(NO3)23H2O的溶解度随温度的变化如图所示。则由 A点对应的溶液获取 Cu(NO3)23H2O的方法是_。解析：(2)酸浸后的溶液中含有 Zn2 、Cu 2 、Fe 2 、Fe 3 、H 等阳离子，加入 Zn的目的是将 Cu2 置换生成 Cu，若锌过量，则在过滤所得的滤渣中含有 Fe和过量的 Z
16、n，加入HNO3发生反应后得到的溶液中可能含有 Fe(NO3)2、Fe(NO 3)3和 Zn(NO3)2杂质。(3)加入锌粉后，由于氧化性 Fe3 Cu2 ，故 Zn先将 Fe3 还原为 Fe2 ，后将 Cu2 置换，故滤液中主要含有 Zn2 和 Fe2 两种金属阳离子。(5)由图示可看出， A点溶液为不饱和溶液，故应将溶液蒸发浓缩，由于 Cu(NO3)2水解生成易挥发的 HNO3，故在蒸发的过程中滴加 HNO3来抑制水解，结合溶解度曲线，要得到 Cu(NO3)23H2O，需将浓缩后的溶液降温至高于 30 时过滤。答案：(1)Fe 2O36H =2Fe3 3H 2O(2)加入过量的 Zn粉会使
17、最终所得的 Cu(NO3)2溶液中含有杂质(3)Zn2 、Fe 2(4)3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H 2O 温度过高硝酸会挥发及分解，温度过低3则反应速率较慢(5)向溶液中加入适量硝酸，将溶液蒸发浓缩，冷却到 30 以上，过滤6以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细 氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为 Al2O3(含少量杂质 SiO2、FeO、Fe 2O3)，其制备流程如下：(1)铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为_。(2)图中“滤渣”的主要成分为_(填化学式)。7(3)加 30%的 H2O2溶液发生反应的离子方程式为_。(4)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的
18、主要反应为 4NH4Al(SO4)212H2O2Al2O32NH 3N 25SO 33SO 253H 2O，将产生的气体通过下图= = = = =1 240 所示的装置。集气瓶中收集到的气体是_(填化学式)。足量饱和 NaHSO3溶液吸收的物质除大部分 H2O(g)外还有_(填化学式)。KMnO 4溶液褪色(MnO 还原为 Mn2 )，发生反应的离子方程式为4_。解析：(1)氧化铝与 H2SO4反应生成硫酸铝和水，反应的化学方程式为Al2O33H 2SO4=Al2(SO4)33H 2O。(2)在铝灰的成分中只有 SiO2不能与 H2SO4反应，故滤渣的主要成分是 SiO2。(3)加入 H2O2
19、的目的是使溶液中的 Fe2 氧化成 Fe3 ，反应的离子方程式为 2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O。(4)根据晶体分解的方程式可知，通入 NaHSO3溶液(显酸性)中的气体有 NH3、N 2、SO 3、SO 2、H 2O(g)，由于 NH3极易溶于水且能与 NaHSO3反应而被吸收，SO 3溶于水后生成的 H2SO4与 NaHSO3反应生成 SO2，N 2不溶于水也不能被吸收，故从饱和 NaHSO3溶液中出来的气体主要有 N2、SO 2和少量的 H2O(g)，SO 2具有强还原性，能被 KMnO4吸收，反应的离子方程式为 5SO22MnO 2H 2O=2Mn2 5SO 4H ，
20、故集气4 24瓶中收集到的气体为 N2。答案：(1)Al 2O33H 2SO4=Al2(SO4)33H 2O(2)SiO2(3)2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O(4)N 2 SO 3、NH 32MnO 5SO 22H 2O=2Mn2 5SO 4H 4 247硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5H2O和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al 2O3和 SiO2等)为原料制备硼酸(H 3BO3)的工艺流程如下所示：回答下列问题：(1)写出 Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式：_。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取
21、的措施有8_(写出两条)。(2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。 “浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加 H2O2溶液，作用是_。然后再调节溶液的 pH约为 5，目的是_。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH 4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_。解析：(1)盐跟酸反应生成新盐和新酸，据此可写出 Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式：Mg 2B2O5H2O2H 2SO4 2MgSO42H
22、3BO3。可采取升高温度、将矿石粉= = = = = 碎增大接触面积或搅拌等措施，以提高浸出速率。(2)Fe 3O4具有磁性。 “浸渣”中除含Fe3O4外，还含有与 H2SO4不反应的 SiO2，以及 CaO与 H2SO4反应生成的微溶物 CaSO4。(3)硫酸浸出后的滤液中，含有的主要物质有 MgSO4、Fe 2(SO4)3、FeSO 4、Al 2(SO4)3、H 3BO3等，H2O2具有氧化性，因此加入 H2O2溶液可将其中的 Fe2 氧化为 Fe3 。由工艺流程图可知，最后过滤得到含镁盐母液，因此调节溶液的 pH约为 5，可使 Fe3 转化为 Fe(OH)3沉淀、Al 3转化为 Al(O
23、H)3沉淀。(4)由(3)分析及最后过滤得到含镁盐母液，可知粗硼酸中的主要杂质应为硫酸镁。(5)NaBH 4是一种离子化合物，由 Na 与BH 4 构成，其电子式为。(6)以 H3BO3与 Mg为原料可制备单质 B，根据反应物的性质结合质量守恒定律可知，其制备过程中反应的化学方程式为2H3BO3 B2O33H 2O，B 2O33Mg 3MgO2B。= = = = = = = = = = 答案：(1)Mg 2B2O5H2O2H 2SO4 2H3BO32MgSO 4 提高反应温度、减小= = = = = 铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4 SiO 2和 CaSO4(3)将 Fe2 氧化成 Fe3 使 Fe3 与 Al3 形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁9(5) (6)2H3BO3 B2O33H 2O、B 2O33Mg 2B3MgO= = = = = = = = = = 9
