2020届高考化学二轮复习化工工艺流程专题卷

1.3×1022-1--

(5)Fe恰好沉淀完全时,c(PO4)==1.3×1017mol·L1,c3(Mg2-5 mol·L

1.0×10

3+

3-

3

)·c2(PO34)=0.01×(1.3×10

-17

)2=1.7×10

-40

(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4=====2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑

3.最新研究表明As2O3在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取As2O3,设计流程如下:

高温

已知:H3AsO3为弱酸,热稳定性差。

(1)写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法:________________________;“碱浸”中H3AsO3转化成Na3AsO3的离子方程式为__________________________________。

(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压,目的是________________________。 (3)“沉砷”过程中有如下反应: ①Ca(OH)2(s)

Ca2(aq)+2OH(aq) ΔH<0

+-

②5Ca2+OH+3AsO34Ca5(OH)(AsO4)3↓ ΔH>0

沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为____________________________________,高于85 ℃时,沉砷率下降的原因是________________________________。

(4)“还原”过程中获得H3AsO3的化学方程式为_____________________________;“操作A”为________、过滤;滤液Ⅱ的主要溶质是________。

(5)若每步均完全反应,“氧化”和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L,则废水中n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)=________(写出含x、y的计算式)。

解析:工业废料(含H3AsO3、H3AsO4)加入氢氧化钠溶液“碱浸”,与氢氧化钠反应生成Na3AsO3、Na3AsO4溶液,通入氧气,将Na3AsO3氧化为Na3AsO4,向溶液中加入石灰乳,得到Ca5(OH)(AsO4)3沉淀,将Ca5(OH)(AsO4)3用硫酸酸化得到H3AsO4,通入二氧化硫与H3AsO4溶液混合:H3AsO4+H2O+SO2===H3AsO3+H2SO4,还原后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3,据此分析解答。

(1)反应物接触时间越长,反应越充分,所以“碱浸”时可采用搅拌或多次浸取使其充分反应,提高原料浸取率;H3AsO4与氢氧化钠反应为酸碱中和反应,离子方程式为H3AsO3+3OH===AsO33+3H2O。

(2)“氧化”时向混合液中通入O2时对体系加压,可以增大O2的溶解度,加快反应速率。

(3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(OH)(AsO4)3沉淀,发生的主要反应有①Ca(OH)2(s)

Ca2(aq)+2OH(aq) ΔH<0、②5Ca2+OH+3AsO34

Ca5(OH)(AsO4)3

ΔH>0,高于85 ℃,随着温度升高,反应①中c(Ca2)、c(OH)减小,温度对平衡移动的影响反应①大于反应②,使反应②中平衡逆向移动,沉砷率下降。

(4)“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3,自身被氧化生成硫酸,化学方程式为H3AsO4+H2O+SO2===H3AsO3+H2SO4;还原后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3,所以“操作A”为加热、过滤;由化学方程式可知,滤液Ⅱ的主要溶质是H2SO4。

(5)“氧化”过程中将Na3AsO3氧化为Na3AsO4,关系式为2H3AsO3~2Na3AsO3~O2;“还原”过程中二氧化硫将H3AsO4还原为H3AsO3,关系式为H3AsO4~SO2;已知消耗相

同条件下O2和SO2的体积分别为x L、y L,体积比等于物质的量之比,即n(O2)∶n(SO2)=x∶y,由关系式可知,n(H3AsO3)=2n(O2)=2x,则废水中原有的n(H3AsO4)=y-2x,则废水中n(H3AsO3)∶n(H3AsO4)=2x∶(y-2x)。

答案:(1)搅拌(或多次浸取或其他合理答案) H3AsO3+3OH===AsO33+3H2O (2)增大O2的溶解度,加快反应速率 (3)85 ℃ 随着温度升高,反应①中c(Ca2)、c(OH)减小,温度对平衡移动的影响反应①大于反应②,使反应②中平衡逆向移动,沉砷率下降 (4)H3AsO4+H2O+SO2===H3AsO3+H2SO4 加热 H2SO4 (5)2x∶(y-2x)

4.(2019·高考名校联考信息优化卷)硼氢化钠(NaBH4)广泛用于化工生产,常温下能与水反应,易溶于异丙胺(沸点为33 ℃)。工业上可用硼镁矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O,含少量杂质Fe3O4)制取NaBH4,其工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)NaBH4的电子式为________。

(2)碱溶时Mg2B2O5发生反应的化学方程式是_________________________________。 (3)滤渣的成分是________。

(4)高温合成中,加料之前需将反应器加热至100 ℃以上并通入氩气,该操作的目的是________________________________________________________________________;原料中的金属钠通常保存在________中,实验室取用少量金属钠用到的实验用品有________、玻璃片和小刀。

(5)操作2的名称为________。流程中可循环利用的物质是________。

(6)在碱性条件下,用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4,装置如图所示,电解总反应的离子方程式为______________________________________。

(7)NaBH4常用作还原剂,H2也是常见的还原剂。与相同氧化剂反应时,1 g NaBH4的还原能力相当于________g H2的还原能力(B元素化合价不变,氧化产物中氢元素化合价相同,计算结果保留两位小数)。

解析:(1)NaBH4的电子式为Na[H·B··,··H,H·H]。(2)由流程图可知,碱溶时Mg2B2O5

与NaOH反应转化为NaBO2,发生反应的化学方程式是Mg2B2O5+2NaOH+H2O===2NaBO2+2Mg(OH)2。(3)硼镁矿中Fe3O4不溶于浓NaOH溶液,以滤渣的形式析出,另外,碱溶时生成的Mg(OH)2也以滤渣的形式析出,所以滤渣的成分为Mg(OH)2和Fe3O4。(4)Na的性质活泼,能与水和空气中的氧气反应,结合题干中硼氢化钠在常温下能与水反应,所以加料之前须先排除水蒸气和空气(或氧气)的干扰。(5)NaBH4易溶于异丙胺且异丙胺的沸点较低,结合流程图可知,操作2是蒸馏NaBH4的异丙胺溶液,回收异丙胺,异丙胺可循环利用。(6)由“在碱性条件下,用惰性电极电解NaBO2溶液也可制得NaBH4”可知,电解总反应的离子方程式为BO2+2H2O=====BH4+2O2↑。(7)NaBH4和氢气做还原剂时氧化产物中氢元素都为+1价,则1 g NaBH4的还原能力相当于0.21 g H2的还原能力。

答案:(1)

·

·

电解

(2)Mg2B2O5+2NaOH+H2O===2NaBO2+2Mg(OH)2 (3)Fe3O4和Mg(OH)2

(4)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子、滤纸 (5)蒸馏 异丙胺

(6)BO2+2H2O=====BH4+2O2↑ (7)0.21

电解

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