通用版2019版高考化学二轮复习5个解答题之1-工艺流程综合题含答案
45页1、工艺流程综合题历年真题集中研究明考情1(2018全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题:(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_;氧化除杂工序中ZnO的作用是_,若不通入氧气,其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为_;沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。把脉考点第(1)问考查陌生化学方程式的书写第(2)问考查反应过程中的除杂、反应条件的控制第(3)问考查离子方程式的书写第(4)问考查电极反应式的书写、原料的循环利用解析:(1)闪锌矿的主要成分是ZnS,所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnSO2ZnOSO2。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为Zn
2、O,还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO,加稀H2SO4后,发生一系列化学反应:ZnOH2SO4=ZnSO4H2O、Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、CdOH2SO4=CdSO4H2O、PbOH2SO4=PbSO4H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水,以沉淀的形式沉降下来,所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.86.2,使Fe3完全转变为Fe(OH)3沉淀;通入O2的目的是使溶液中的Fe2转化为Fe3,有利于除杂,若不通入O2,无法除去溶液中的杂质Fe2。(3)溶液中的Cd2与加入的Zn粉反应而被除去,反应的离子方程式为ZnCd2=Zn2Cd。(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时,阴极放电的是Zn2,电极反应式是Zn22e=Zn。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4,可返回到溶浸工序循环使用。答案:(1)ZnSO2ZnOSO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸2(2017全国卷)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电
3、池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下:回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为_。(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl形式存在,写出相应反应的离子方程式:_。(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:温度/3035404550TiO2xH2O转化率/%9295979388分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因_。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为4,其中过氧键的数目为_。(5)若“滤液”中c(Mg2)0.02 molL1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3)1.0105 molL1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.31022、1.01024。(6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式:_。把脉考点第(1)问考查原料的处理与反应条件的控制第(2)问考查陌生离子方程
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