工艺流程之文字简答作用、原因、目的小专题.docx
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1、工艺流程之文字简答(作用、原因、目的)小专题【类型一:作用类】在物质性质和操作的基础上,询问能够带来的直接影响,称之为作用。【类型2:原因及目的类】在作用的基础上,增加对流程最终结果的影响(产率、产量),相比于作用更加深入和具体。1 .工业上常用水钻矿(主要成分为O2O3,还含少量FezCh、AI2O3、MgO、CaO等杂质)制备钻的氧化 物,其制备工艺流程如下(Na2s03能还原Fe3+和C)3+):(1)溶液a中加入NaClO的作用是(2)溶液d中的金属离子只有Co?*和Na+两种,那么溶液c中加入NaF溶液的作用是【答案】(1)将溶液中氧化成FP+ (2)使Mg2+、Ca?+转化为难溶于
2、水的MgFz、CaF?沉淀除去【解析】(1)加入Na2s03还会将Fe3+还原为Fe2+,反响的离子方程式为SO.?+2Fe3+H2O=2Fe2+SO42+2H+;溶液 a 中含有 C02+、Fe2 Al3+ Mg2 Ca2 Na Cl SCV一等,向溶液 a 中加入 NaClO, NaClO 具有 强氧化性,将Fe?+氧化成Fe3+,反响的离子方程式为2Fe2+CQ+2H+=2Fe3+CT+H2O。(2)溶液c中加入NaF溶液的作用是使Mg2+、Ca?+转化为难溶于水的MgFz、CaF?沉淀除去2 .高铁酸钾(RFcCh)是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能处理剂,其生产工艺如图所
3、 示:过量的Cl?KOH固体90%Fe(N0j3溶液ko输液卜板应瓶I 瞥型H碱性kcB浓溶液T反响液n 纯化过滤KJ&X晶体冷到湿工品 JKzFeO4具有以下性质:2AsO? +2SO2+2H+AS2O3+2SO42 +H2O,由于溶液酸性越强,溶液中c(H+)越大,化学平衡正向移动,有利于提高AS2O3的产率,且溶液酸性越强,微粒的还原性、氧化性也会越强,使反响更容易进行;从反 应体系中获得AS2O3固体,系列操作包括过滤、洗涤、干燥。12 .某工厂废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al (含有少量AI2O3和FC2O3),某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿帆
4、晶体(FeSO4*7H2O)和胆帆晶体。步骤I,首先加入温热NaOH溶液,作用是; 一段时间后,再分批加入常温NaOH溶液,原因是O【答案】加快反响速率由于反响放热,分批加入常温NaOH溶液,可以适当降低温度,防止反响过快,发生平安事故【解析】步骤I是溶解铝和氧化铝,首先加入温热NaOH溶液,可以加快反响速率;由于反响放热,分批 加入常温NaOH溶液,可以适当降低温度,防止反响过快,发生平安事故.工业上以碳素铭铁为原料制取铭钱矶,利用电解法制取金属铭。其工艺流程如以下图所示。:H2SO4+Cr=CrSO4+H2f锯铉巩:Cr2(NH4)2(SO4)4-24H2O 铁佞根:Fem%)? (SO,
5、L 24出0H2SO4 (NH4)2SO4I I碳素格铁制备 电解液母液一应网一纯梵砒 , I Witt八 I 铁佞砒品体错 废帙- 1A-过滤丽H过神H化II漆演:FeSO4-7H2O和NH4Fe(SO4)rl2H2O随温度变化的溶解度曲线如以下图。温度/c(1)废铁溶解前需要用热的饱和Na2c03溶液浸泡,目的是(2)溶解时控制溶液温度为7080目的是,溶解时铁需过量的原因是(3)氧化时将绿桃分批次加入到浓硝酸中,搅拌,反响lh,有红棕色气体生成,同时得到Fe(OH)SO4, 发生的化学方程式为 o氧化结束后不能采用加热煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸,理由是(任写一条)。【答案】(1)除去
6、铁外表的油污(2)增大硫酸亚铁溶解度防止生成F/+(3) FeSO4+HNOK浓户Fe(OH)SO+NO2TFe3+水解生成Fe(OH)3或HNO3分解生成N(h,污染环境【解析】(1)饱和Na2c03溶液显弱碱性,废铁外表有油污,用热的饱和Na2c03溶液浸泡可除去外表的油污;(2)根据温度与溶解度曲线可知温度为7080 C时,FeSOj的溶解度最大,因此溶解时控制溶液温度为7080 C,可以增大硫酸亚铁溶解度;铁能将Fe3+还原为Fe?+,因此溶解时铁过量,可防止生成Fe3+;(3)FeSO4与浓硝酸反响,生成Fe(OH)SO4和NO2,反响方程式为:FeSOj+HNOK浓产Fe(OH)S
7、O4+NO2T; Fe3+易水解,加热后会生成FezCh,且硝酸受热分解会生成NO2,会污染环境,因此氧化结束后不能采用加 热煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸;.纳米氧化亚铜具有特殊功能。以废铜渣(主要成分为Cu和CuO,含少量Ni、AI2O3和Ft。J等)为原料 制备纳米氧化亚铜的流程如下:NaOH稀硫酸CO 溶液+热空气NaOH稀硫酸CO 溶液+热空气滤液2心Q高纯Ni粉-Ni(CO)漉液I滤渣2回答以下问题:(1) “研磨”的主要目的是O“酸溶”中通入热空气的主要目的是(用2个离子方程式表示)。(3)制备CsO有多种方案(注明:脚的某些性质类似氨气)。方案1:炭还原法,即木炭与氧化铜混合共
8、热;方案2:葡萄糖还原法,即葡萄糖与Cu(OH)2浊液共热;方案3:游还原法,即在加热条件下用N2H4还原CuO:方案4:电解法,以铜为阳极,石墨为阴极,电解NaOH溶液。从操作方便、产品纯度、节能平安和环保等角度分析,最正确方案是方案(填数字)。【答案】(1)增大固体接触面积,加快反响速率(2) 2Cu+O2+4H+=2Cu2+2H2O4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O(3) 2【解析】(1)固体与气体或液体的接触面积越大,反响速率越快。由此得出“研磨”的主要目的是增大固体接触面积, 加快反响速率;调节pH时,F产转化为Fe(OH,由此得出滤渣2的主要成分是Fe(OH)3。答案为:增
9、大 固体接触面积,加快反响速率;Fe(OHh;(2) “酸溶”时通入热空气,将Cu、CuO Fe3O4转化为CuSCh、Fe2(SO4)3,便于提纯与转化,其主要目 的是 2Cu+O2+4H+=2Cu2+2H2O、4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O. 答案为:2Cu+O2+4H+=2Cu2+2H2O、 4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O;(3)方案1:木炭过量时,会引入杂质,且可能会将CiuO进一步还原为Cu;方案2:葡萄糖还原Cu( OH)2,此法操作方法,产品纯度高;方案3: N2H4类似NH3,不环保;方案4:电解法耗能高,在铜电极外表生成Cm。,别离困难。综合以上分析,
10、最正确方案是方案2。19 .金属钛素有“太空金属”、“未来金属”等美誉。工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛并得到副产品FeSO47H2O(绿研)的工艺流程如以下图所示。酸溶 FeTiCh +2H2SO4(aq )=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(1)(1)试剂A为 o加入A的目的是 (用离子方程式表示)。(2)钛液I需冷却至70 c左右,假设温度过高会导致产品TiCh回收率降低,原因是。【答案】(1) Fe 2FeJ+Fe=3Fe2+ (2)温度过高会导致TiOSCh提前水解,产生HzTiCh沉淀【解析】(1)根据流程图分析知,酸溶后的溶液总可能存在铁离子,所以试剂A为铁粉
11、,目的是还原铁离子生成亚 铁离子,故答案为:Fe ; 2Fe3*+Fe=3Fe2+ ;(2)根据题给信息分析知,酸溶后溶液中含有TiOSO4,分析流程图知滤液II温度升高到90-C,使T1OSO4 水解生成HzTKh,所以此处温度高时,会提前水解,故答案为:温度过高会导致TiOSCh提前水解,产生 IhTiCh沉淀20 .草酸合铁酸钾晶体KJFe(C204M3电。是一种光敏材料(见光易分解),下面是一种制备草酸合铁酸钾晶体的实验流程:HjSO. (NHQ2sos H2oH2GosK2C2O4 HQ(过量 I H2C2O4:(NHj)2SO4、FeSO4*7H2O.摩尔盐(NHUkSOuFeSO
12、%。的溶解度如下表:温度/C1020304050(NH4)2SO4/g73.075.478.081.084.5FeSO4*7H2O/g40.048.060.0733-(NH4)2SO4*FeSO4*6H2O/g18.121.224.527.931.3(1)“溶解1”应保证铁屑稍过量,其目的是, “溶解2”加“几滴H2so的作用是(2) “结晶”时应将溶液放在黑暗处等待晶体的析出,这样操作的原因是【答案】(1)防止Fe?+被氧化为Fe3+抑制Fe?+水解(2)黑暗可以防止晶体分解【解析】(1)铁可以还原Fe3+, “溶解1”应保证铁屑稍过量,其目的是防止注2+被氧化为3+;酸能抑制弱碱阳离 子水
13、解,“溶解2”加“几滴H2so4”的作用抑制Fe2+水解;(2) K、Fe(C2O4)y3H2O是一种光敏材料,见光易分解,为防止分解,“结晶”时应将溶液放在黑暗处等待 晶体的析出。21.古埃及人在公元前一千多年前曾用橄榄石(硅酸盐)作饰品,称它为“太阳的宝石某小组以某橄榄石(主 要成分可看作为MgO、FeO和SiCh,还含有少量的MnO等)为原料制备工业合成氨的活性催化剂(FeO和 FezO.i质量比为% 20的混合物)的一种流程如下:过品盐酸试剂I 试剂2m慢G粉|殷峻卜伍町T注液人k1气化 H 消pH H过凶2卜戏液2I 炭粉气体加渣 A j f|催化剂一1原 4卜&0, -沈液2金属离
14、子生成氢氧化物沉淀的pH如下表:金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHMg2+7.69.4Fe2+6.59.9Fe3+1.53.3Mn2+8.210.6单位时间内“酸浸”中金属浸出率与温度、盐酸浓度的关系如下图。:(填Y或”)2。当盐酸浓度相同时,温度高于45。浸出率降低的主要原因是【答案】 温度过高,加快盐酸挥发,盐酸浓度降低较快【解析】盐酸浓度越大,金属的浸出率越高,那么x2;当盐酸浓度相同时,温度过高,加快盐酸挥发,盐酸浓度降低较快,浸出率降低22 . HBr是一种重要的工业原料,可以用来生产医用药品,合成染料或香料,用作石油化工的催化剂等。如图是工业制备HBr的一种生产流程:适量Na2s
15、o3过量Bn水含c的溶液精制的氢浸酸(1)气体a是燃煤工业的烟道气和工业生产硫酸的尾气的成分,结合框图信息可判断气体a的分子式为0混合物中加的水为0混合物中加的水为(填“冰水”或“热水”),原因是(2)试剂b为含氯的盐,b为(用化学式表示),混合的目的是 Fe2 Cd2 Mn2+,工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌,其工艺流程如下:滤渣3(NH-):SO4(I)锌浮渣利用硫酸浸出后,将滤渣1进行再次浸出,其目的是o(2) 90c时,净化2溶液中残留铁的浓度受pH影响如图。pH值中等时,虽有利于Fe?+转化为Fe3+,但残留铁的浓度仍高于pH为34时的原因是o(LY三量一不变二
16、(LY三量一不变二(3)碳化在50进行,“前驱体”的化学式为ZnCO.32Zn (OH)2*H2O,写出碳化过程生成“前驱体”的化学 方程式;碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍, 其原因一是为了使Zl?+充分沉淀,二是O【答案】(1)提高锌元素的总浸出率(2) H+抑制Fe3+水解(3) 3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3*2Zn(OH)2*H2Ol+3 (NH4)2SO4+5CO2t反响过程中有局部NH4HCO3分解(或NH4HCO3消耗H+,防止H+浓度过大溶解ZnCO32Zn (OH)2H2O)【解析】(1)锌浮渣利用硫酸浸出后,滤渣1再次进行浸出的目的是提高
17、锌元素的浸出率,故答案为:提高锌元素 的总浸出率;(2)根据流程,净化2加入H2O2是把%2+转化成FeOOH而除去;pH值中等时,虽有利于%?+转化为Fe, 但残留铁的浓度仍高于pH为34时的原因是:H+抑制了 Fe3+的水解;(3)从净化3中出来的溶液主要是硫酸锌溶液,碳化中反响物是硫酸锌和碳酸氢钱,生成物是前驱体、硫 酸钱、CO2,根据原子个数守恒,反响方程式:3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3*2Zn (OH)2*H2Ol+3(NH4)2SO4+5CO2t;碳化时所用NH4HCO3的实际用量为理论用量的1.1倍,其原因一是为了使Zi?+充分 沉淀,二是:碳酸氢镂不稳定受热分解,
18、条件是50下进行,可能是碳酸氢铁分解,同时碳酸氢钱和H+ 发生反响,防止H+浓度过大溶解ZnCO32Zn (OHFhO。24.以高硫铝土矿(主要成分为AI2O3、FezCh、SiO2,少量FeSz和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的局部工艺流程如下:可溶于水、微溶于浓KOH溶液;在。5C、强碱性溶液中比拟稳定在Fe3+和Fe (OH) 3催化作用下发生分解;在酸性至碱性条件下,能与水反响生成Fe (OH) 3和O2 (1)在“反响液I ”中加KOH固体的目的是,A.为下一步反响提供反响物B.与“反响液I”中过量的Cb继续反响,生成更多的KC1OC. KOH固体溶解时会放出较多的热
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