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1、二化學(xué)工藝流程題-2-一、題型分析該題型以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ),與化工生產(chǎn)成本、產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)等相融合,考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離、提純等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用,要求考生依據(jù)流程圖分析原理、緊扣信息、抓住關(guān)鍵、準(zhǔn)確答題。這類試題具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性,能較好地考查學(xué)生信息獲取能力、問(wèn)題分析能力、語(yǔ)言表達(dá)能力以及計(jì)算能力等。-3-二、重難考向剖析考向1化工工藝流程中常見(jiàn)操作及條件控制【例1】 (2017課標(biāo),27,14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備。工藝流程如下:-4-
2、回答下列問(wèn)題:(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為 。(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOC形式存在,寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式:。-5-(3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:分析40時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因 。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4,其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為。(5)若“濾液”中c(Mg2+)=0.02molL-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5molL-1,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式
3、計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.310-22、1.010-24。(6)寫(xiě)出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式。-6-答案:(1)100、2h,90、5h(3)低于40,TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過(guò)40,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降(4)4-7-解析:(1)由圖像可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),對(duì)應(yīng)的條件有2個(gè),一個(gè)為100、2h,另一個(gè)為90、5h。(2)此題考查陌生離子方程式的書(shū)寫(xiě),第一步應(yīng)搞清所寫(xiě)的離子方程式是否為氧化還原反應(yīng)的離子方程式。在鈦鐵礦(FeTiO3)中Fe為+2價(jià),Ti為+4價(jià)。在T
4、iOC中Ti仍為+4價(jià),故為非氧化還原反應(yīng),第二步依據(jù)元素守恒和電荷守恒把離子方程式配平。(3)考查反應(yīng)溫度與反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。溫度低于40時(shí),TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過(guò)40時(shí),H2O2易分解,NH3也易從反應(yīng)體系中逸出,反應(yīng)物濃度減小,TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降。解得x=7,y=8,即有8個(gè)氧原子顯-1價(jià),則過(guò)氧鍵的數(shù)目為4。-8-即QK,因此不會(huì)產(chǎn)生Mg3(PO4)2沉淀。(6)在工業(yè)流程圖中陌生化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)的關(guān)鍵是找準(zhǔn)反應(yīng)物和產(chǎn)物,其次要判斷反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)物為FePO4、Li2CO3和草酸,產(chǎn)物主要為L(zhǎng)iFePO4,從Fe的化合價(jià)可
5、以看出,此反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),FePO4為氧化劑,H2C2O4為還原劑,被氧化為CO2,由元素守恒和電荷守恒,可知氧化劑與還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2 1。再根據(jù)Li元素、C元素守恒可確定LiFePO4的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2,CO2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3,H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1。-9-解題策略:1.化工生產(chǎn)的一般工藝流程-10-2.原料預(yù)處理的幾種常用方法-11-3.控制反應(yīng)條件-12-13-考向2流程題中方程式的書(shū)寫(xiě)【例2】 (2018課標(biāo),26,14分)我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家,一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示:-14-相關(guān)
6、金屬離子c0(Mn+)=0.1molL-1形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:回答下列問(wèn)題:(1)焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有;氧化除雜工序中ZnO的作用是。若不通入氧氣,其后果是。(3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為。(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為;沉積鋅后的電解液可返回工序繼續(xù)使用。-15-同時(shí)雜質(zhì)FeS、CdS、PbS轉(zhuǎn)化成SO2和相應(yīng)的金屬氧化物。加稀硫酸溶浸可將PbO轉(zhuǎn)化成PbSO4沉淀除去,同時(shí)除去不溶的SiO2。根據(jù)表格中相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍,氧化除雜過(guò)程通入氧氣的目的是將Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+,最終轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3除去,加入ZnO的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH,有利于沉淀Fe3+。-16-還原除雜是用Zn還原Cd2+從而除去Cd,相關(guān)的化學(xué)方程式為電子生成O2,同時(shí)生成硫酸,所以沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。解題策略:分析題給流程中反應(yīng)物在什么條件下反應(yīng),生成了什么物質(zhì);根據(jù)化合價(jià)變化規(guī)律或元素守恒確定其他生成物;結(jié)合氧化還原反應(yīng)規(guī)律或其他規(guī)律,配平并完成方程式的書(shū)寫(xiě)。
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