高考化學(xué)化工流程全突破專題06化工流程題中有關(guān)溶度積計(jì)算對(duì)點(diǎn)專練

--#-專題06化工流程題中有關(guān)溶度積計(jì)算1.鑭系金屬元素金市(Ce)常見(jiàn)有+3、+4兩種價(jià)態(tài)，金市的合金耐高溫，可以用來(lái)制造噴氣推進(jìn)器零件。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)霧霾中含有的污染物NO可以被含Ce，+的溶液吸收，生成“。之、物質(zhì)的量之比為1：1，試寫出該反應(yīng)的離子方程式 。(2)用電解的方法可將上述吸收液中的.?轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)毒氣體，同時(shí)再生Ce4+,其原理如圖所示。戶直流電源Fq[-■不」二二二二二主干F1一■— —r1—— -二]二二」~-7.1 一 一 一 7 一—一— —|質(zhì)子交換蕨-i①無(wú)毒氣體從電解槽的(填字母序號(hào))口逸出。②每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L無(wú)毒氣體，同時(shí)可再生Ce4+mol。(3)金市元素在自然界中主要以氟碳金市礦形式存在，其主要化學(xué)成分為CeFCO3。工業(yè)上利用氟碳金市礦提取CeCl3的一種工藝流程如下：①焙燒過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)的氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為 。②假設(shè)參與酸浸反應(yīng)的CeO2和CeF4的物質(zhì)的量之比為3：1,試寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式③向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是。④常溫下，當(dāng)溶液中的某離子濃度匚」x二：“「皿??時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全。據(jù)此，在生成Ce(OH)3的反應(yīng)中，加入NaOH溶液至pH至少達(dá)到時(shí)，即可視為Ce3+已完全沉淀?！?f…⑤加熱CeCl3?6H2O和NH4cl的固體混合物可得固體無(wú)水CeCl3,其中NH4cl的作用是

【答案】4Ce4++2NO+3H2O=4Ce3++NO2-+NO3-+6H+c61:49CeO2+3CeF4+45HC1+3H3BO3=Ce(Br4)J+11CeCl3+6C12f+27H2O避免Ce3+以Ce(BF4)3形式沉淀而損失(或?qū)e3+全部轉(zhuǎn)化為CeCl3,提高產(chǎn)率)9NH4cl固體分解產(chǎn)生的HCl可抑制CeCl3的水解【解析】(1)霧霾中含有大量的污染物N6可以被含C陰■的溶液吸收，生成NQr、N6物質(zhì)的量之比為1：L反應(yīng)的方程式為3H282NO+4C廣印Ce^+NOr+NS-_HSHlC2)①電解池中陽(yáng)極失去電子，則Ce3+在陽(yáng)極失去電子轉(zhuǎn)化為Ce%因此C卡從電解槽的律口流出，陰極是NOr得到電干特化為霸氣，則無(wú)毒氣體從電解槽的c口逸出;②陽(yáng)極電極反應(yīng)式為8+-1：卡八陰極的電極反應(yīng)式為州Q2H玨怏l=NT+4Hi。。每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下224L無(wú)毒氣體,同時(shí)可再生Ccxemcl,(3)①根據(jù)流程圖可知焙燒過(guò)程中CeKXA與■HI氧氣反應(yīng)生成CeOi.CtRi、C?！环磻?yīng)方程式為4CeFCOi+O2 3CeOr+CeErHC□力其中氧化劑5和還原劑CeHXh的物質(zhì)的量之匕肢1：45②1限設(shè)參與酸浸反應(yīng)的Ceft和CdF4的物質(zhì)的量之比為3：1,根據(jù)端程可知反應(yīng)物還有HCl、H3BO3,生成物有陽(yáng)的曲沉淀.OCh,根據(jù)化合價(jià)的變化，因元素O由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)】化合價(jià)降低，由氧化還原反應(yīng)原理可知，應(yīng)有元素化合價(jià)升高，則應(yīng)有Ch生成，結(jié)合質(zhì)量守恒，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為9CeO34-3C&F4+45HC1+SHaBO]=Ce(Bf4)iH1ICeCh+6ChH27^0③避免C物以Ce(BF相形式沉淀而損失或?qū)+全部轉(zhuǎn)化為CeCh,提高產(chǎn)率，故向Ce(BF。中加入KC1溶流:④常溫下，當(dāng)溶液中 釀X。=1.0xlO-5m&bL-1時(shí)，^[^(0//)3])=c(iCe^)c3(0/f-)=1.0 xc3(0/f~)=1.0xlO-241,則《。片)=1.0X1—,即pH司據(jù)此,在生成Ce(0H)3的反應(yīng)中，加入NaOH溶誡至網(wǎng)至少達(dá)到5時(shí)，即可視為+已完全沉淀,⑤加熱CeCh-恥。和NWC1的固體混合物可得固體無(wú)水CeC比其中NH4cl的作用是MUCl固體分解產(chǎn)生的HQ可抑制CeCh的水解。2.鎳電池廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)，電極材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化鐵等涂在鋁箔上

制成。由于電池使用后電極材料對(duì)環(huán)境有危害，某興趣小組對(duì)該電池電極材料進(jìn)行回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：已知：a.NiCl易溶于水，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：已知：a.NiCl易溶于水，F(xiàn)e3+不能氧化Ni2+。銀IU料

舊池材

廢電極b.某溫度下一些金屬氫氧化物的Ksp及開(kāi)始沉淀和完全沉淀時(shí)的理論pH如表所示:M(OH)nKsppH開(kāi)始沉淀沉淀完全Al(OH)31.9X10-333.434.19Fe(OH)33.9X10-382.532.94Ni(OH)21.6X10-147.609.75回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷步驟②依次析出的沉淀n和沉淀m(填化學(xué)式)，則叫pH2(填“>”、"=”或“<”)，控制兩種沉淀析出可利用(填序號(hào))。A.pH試紙B.石蕊指示劑C.pH計(jì)(2)已知溶解度：NiqVNiqQRANiq"2"。，則步驟③的化學(xué)方程式是——。步驟③后，過(guò)濾沉淀所需的玻璃儀器有。(3)試寫出步驟⑥的離子方程式?！敬鸢浮縁e(0H)3Al(0H)3<CNiCl2+Na2C204+2H20=NiC204?2H20j+2NaCl漏斗、玻璃棒和燒杯2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2=2Ni(OH)3＋2Cl－【解析】廢舊鎮(zhèn)電池電極材料由碳箱、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成的,根據(jù)流程圖,加入鹽酸,其中碳箱不反應(yīng)得到殘?jiān)腿芤篈,利用題中給的信息，NiCb易溶于水，不能氧化推知A中含有被鹽酸溶解生成的即%F^+、AP+三種離子j由題給條件，金屬氫氧化物的Ksp及沉淀析出的理論pH可知〉在A溶液中加入Ng是為了調(diào)節(jié)溶涌pH,使相應(yīng)的鋁離子“三價(jià)鐵離子全部沉癥析出〉NR十在溶液B中口流程中得到的艮溶液中主要是NA,加入N武溶液」生成了沉淀餅口口，已知溶解度:NiC3O+>NLGO4?HCl>MCQr迪)所以生成的沉淀I為防604-21七口。沉淀中加入氫氧化鈉溶濮？根據(jù)用(口助開(kāi)始沉淀到全部沉淀的pH范圍為7.60-9.75,加入過(guò)量氫氧化鈉溶海能使沉淀NiC：Or2M轉(zhuǎn)化為Ni(OHh；所以C為沉淀NifOHJi口D溶液主要是氯?化鈉溶液,電解氯化鈉溶液在陽(yáng)極得到氯氣,陰極得到氨氣，所以E氣體是氯氣，根據(jù)流程圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，沉淀C和氯氣能生成Ni9H)3,據(jù)此解答口(1沖艮據(jù)pH可以確定開(kāi)始析出沉淀和全部沉淀的陽(yáng)范圍，先析出沉淀H是FeCOH)力沉淀pH范圍是上33?2-94,然后析出沉淀m是A1(DH)打沉淀pH的范圍3.43-4.19,所以pHUpfbc■控制兩種沉淀析出必須準(zhǔn)確測(cè)定溶液pH,所以用pH計(jì)測(cè)定，答案選C。(2)由溶解度：NiC2O4>NiC2O/H2O>NiC2Oj2H2O和流程中的變化可知沉淀為溶解度小的NiC2O4-2H2O,則步驟③的化學(xué)方程式是NiCl2+Na2c2O4+2H2O=NiC2O4-2H2Ol+2NaCl。步驟③后，過(guò)濾沉淀所需的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯。(3)根據(jù)鎳元素化合價(jià)變化由+2升高到+3,結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知步驟⑥的離子方程式為2Ni(0H)2+20H-+Cl2=2Ni(0H)3+2Cl-。3．鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能,在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。從鈦白工業(yè)廢酸(含鈧、鈦、鐵、錳等離子)中提取氧化鈧(Sc2O3)的一種流程如下：NaOH鹽酸氨水鹽酸草酸廢酸一麗4M屋回海電幅一，諦1]源可噩一殛]一畫畫一成品回答下列問(wèn)題：(1)洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成?；旌系膶?shí)驗(yàn)操作是 。(2)先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3,過(guò)濾，濾渣主要成分是；再向?yàn)V液加入氨水調(diào)節(jié)pH=6,濾液中Sc3+的濃度為。(已知：K[Mn(OH)2]=1.9X10-13、K[Fe(OH)3]=2.6X10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0X10-31)(3)用草酸“沉銃"。25°C時(shí)PH=2的草酸溶液中?也。00=(保留兩位有效數(shù)字)。寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式 。[已知Ka1(H2c2O4)=5.9X10-2，Ka2(H2c2O4)=6.4X10-5](4)草酸鈧“灼燒”氧化的化學(xué)方程式為 。(5)廢酸中含鈧量為15mg?L-i，VL廢酸最多可提取Sc2O3的質(zhì)量為?！敬鸢浮繉饬蛩嵫?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2中，并不斷攪拌Fe(OH)39.0X10-7mol?L-i3.8X10-22Sc3++3H’,『ScJCg)J+6H+2Sc2(C2O4)3+3O2sM2Sc2O3+12CO20.023Vg【解析】(1)不同的液體在混合時(shí)，一般先加密度較小，易揮發(fā)的，后加密度大的、難揮發(fā)的，若混合時(shí)放熱，則最后加受熱易分解的，因此，混合的實(shí)驗(yàn)操作是將濃硫酸沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2中，并不斷攪拌；(2)廢酸中含鈧、鈦、鐵、錳等離子，洗滌“油相”已除去大量的鈦離子，根據(jù)Ksp[Mn(OH)2]=1.9X10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6X10-39,Ksp[Sc(OH)3]=9.0X10-31，可以求出余下三種離子沉淀完全(離子濃度小于10-5mol/L）的pH,發(fā)現(xiàn)錳離子沉淀完全時(shí)pH約為10,鈧離子沉淀完全時(shí)pH約為5,而鐵離子沉,淀完全時(shí)pH約為4,所以先加入氫水調(diào)節(jié)pH=3,過(guò)濾，濾渣主要成分是Fe（OH＞再向?yàn)V液加入氨水調(diào)節(jié)陽(yáng)乂，此時(shí)溶'懣中濾液中第+的濃度為備辭=&口VI0-fliM/L3 (3)25P時(shí)pH=2的草酸溶液中曳信T*1心式OJXQ（也JOQX =6.4X10-5X5.9X1O-=X =3.3X10-3,“沉銃宣得到草酸銃TOC\o"1-5"\h\z（＜l-LJJ LJ的離子方程式為氏計(jì)+士氏&O4T^?O＜）W+旦?、炔菟徙|.灼燒酶化的化學(xué)方程式為2fMe曲,十35超2SMD3十1282J（5）廢酸中含銃量為15mgl'^則VL廢酸中含銃的質(zhì)量為15X10-a5/txKL=0.01巾少所以最多可提取舐Q的質(zhì)量為史滬工苫=0.023V5o4＞J -4.一種以含鎳廢料（含NiS、A12O3、FeO、CaO、SiO2）為原料制取醋酸鎳的工藝流程圖如下:E!KO/Em（少融flQ ^HiF 叫CQ麗］調(diào)去瞥述海］ 瀛&靠酸銀—蒸發(fā)、結(jié)晶、洗滌，—??wcR/mr相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如下表:金屬離子開(kāi)始沉淀的pH沉淀完全的pH物質(zhì)20℃時(shí)溶解性（HO）2Fe3+1.13.2CaSO4微溶Fe2+5.88.8NiF可溶A13+3.05.0CaF2難溶Ni2+6.79.5NiCO3Ksp=9.60X10-6TOC\o"1-5"\h\z（1）調(diào)節(jié)pH步驟中，溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是。（2）濾渣1和濾渣3主要成分的化學(xué)式分別是 、 。（3）酸浸過(guò)程中，1molNiS失去6Na個(gè)電子，同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。(4)沉鎮(zhèn)過(guò)程中，若c(Ni2+)=2.0mol-L-i,欲使100mL該濾液中的Ni2+沉淀完全［c(Ni2+)W10-5mol-L-i,則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為g。(保留小數(shù)點(diǎn)后1位有效數(shù)字)。(5)保持其他條件不變，在不同溫度下對(duì)含鎳廢料進(jìn)行酸浸，鎳浸出率隨時(shí)間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時(shí)間為 。7fiL_&_e111??1/■_」I40 10 100 (2ft!如L60時(shí)間由Jn【答案】5.0WpH<6.7SiO2、CaSO4CaF2NiS+H2sO4+2HNO3=NiSO4+SO2T+2NOT+2H2031.4g70℃和120min【解析】分析：含銀囹斗(含NiS、AhMFeO.CiO.Si(h)指碎，加硫酸和硝酸酸浸，過(guò)源濾渣1為二氧化硅和硫酸鈣j浸出液含有NA、F聲、A1匕C產(chǎn)』加HXh把亞鐵離子氧化為F9+,然后加NaOH調(diào)節(jié)pH,使AT*.&若?；癁槌恋恚萃瑫r(shí)Ni'不能轉(zhuǎn)化為沉淀，所以調(diào)節(jié)pH的范圍5.灼歸<6.7,過(guò)濾】漉查2為氫氧化鐵和氫氧化鋁,濾液中含有即\色露再加氟化鍍,生成Ca后沉淀，過(guò)溫漉查彳為C詆,濾液中加碳酸鈉生成NiCQ沉淀，過(guò)濾，濾渣中加醋酸溶解，生成(CHjC口。)2N1溶液，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到〈嗨。0。)以固體j⑴調(diào)節(jié)pH使A1匕F/?；癁槌恋?根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析f㈡)根據(jù)流程分析；(3)酸浸過(guò)程中「lm8NlS失去啦媼個(gè)電子】同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體，則生成NO和(4)已知N1C6的Ks『QQl<P,使1口的1該濾液中的N沔沉淀物完全,即［c(NM)寸0務(wù)加1%力，求出碳酸根離子的濃度，然后求出其物質(zhì)的量和底量；(5)根據(jù)圖象中不同溫度、時(shí)間下酸浸出率分析。詳解:根據(jù)以上分析,(1)調(diào)節(jié)pH使AltF叫?；癁槌恋?，同時(shí)NM不能傳化為沉淀,根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)pH的范圍為5.0^E<6.7;㈡)由流程分析可知,濾渣1為二氧化之和硫酸鈣,濾渣3為CzFi⑴酸浸圍程中，ImolNG被硝酸氧化失去處吹個(gè)電子，同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體，貝性成NO和其反應(yīng)的化學(xué)方程式為；NiS+HiSO產(chǎn)2HNtMJi￡6+S<hH2NOt+2H2S(4)已知NiCS的Ksp=￥01Oj使1口0向該濾液中的Ni書冗淀物完全，即[(:(Ni2+)<1O^dmjI-L1]?則溶懣中匕(8^) w丫'mol/LR一崛皿，與NN反應(yīng)的n(CW-)=cV=2mcl/LxO.l]X>2im<il,±3廣廿〕io」則加入的碳酸鈉的總物底的量口(CX型-)=0一2mlM一蠅nDWj01L=0_296mol,所以ntF^nM=fl_2^6mol^106g<me1=3l.+g/⑸由圖象可知j為劉兀、12Qmin時(shí)，酸浸出率最高。5.四氧化三鉛?。?4,也可寫作2PbO-PbO2)俗名“鉛丹”或“紅丹”，可用作防銹劑。工業(yè)上以廢舊鉛酸電池的鉛膏(主要成分是PbSO4和