2020江苏高考化学二轮专题强化训练:2 题型二 化工工艺流程题 Word版含解析.doc
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1、专题强化训练1磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F 和有机碳等。溶解度:Ca5(PO4)3(OH)”或“”)。结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同,_。(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:_。(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 后脱除率变化的原因:_。(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有SO残留,原因是_;加入BaCO3可
2、进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是_。(6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞做指示剂,用b molL1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是_。(已知:H3PO4摩尔质量为98 gmol1)解析:(1)流程中能加快反应速率的措施有将磷精矿研磨,酸浸时进行加热。(2)该反应符合复分解反应中“强酸制弱酸”的规律。比较硫酸与磷酸的酸性强弱,可以比较S与P的非金属性强弱。结合元素周期律可以比较S、P的原子半径、核电荷数。(3)根据元素守恒可写出反应的化学方程式。(4)有机碳的脱除率受两个因素的共同影响:一方面,温度越高
3、,反应速率越快,在相同投料比、相同反应时间内,有机碳的脱除率越高;另一方面,温度升高可使较多的H2O2分解,氧化剂的量减少,使得有机碳的脱除率降低。80 后,H2O2分解对有机碳脱除率的影响超过了温度升高的影响,导致脱除率逐渐降低。(5)脱硫是用CaCO3除去剩余的硫酸,由于生成的硫酸钙是微溶物,所以即使CaCO3过量,充分反应后仍有SO残留。加入BaCO3可使CaSO4转化为更难溶的BaSO4,进一步提高硫的脱除率。(6)H3PO42NaOH=Na2HPO42H2O 98 g 2 mol m(H3PO4) 103bc molm(H3PO4)4.9102bc g,则精制磷酸中H3PO4的质量分
4、数为100%。答案:(1)研磨、加热(2)核电荷数PS,得电子能力PS,非金属性PS(3)2Ca5(PO4)3F10H2SO45H2O10CaSO40.5H2O6H3PO42HF(4)80 后,H2O2分解速率大,浓度显著降低(5)CaSO4微溶BaCO3SO2H3PO4=BaSO4CO2H2O2H2PO(6)2Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,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”
5、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1.3102
6、2、1.01024。 (6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式:_。解析:(1)从图像直接可以看出,铁的浸出率为70%时对应的温度、时间,符合温度升高,反应速率加快,值得注意的是,这类填空题可能有多个合理答案。(2)考查离子方程式书写。难点为生成物还有什么,钛酸亚铁中钛为4价,铁为2价,产物有氯化亚铁,比较FeTiO3和TiOCl知,产物中一定有H2O。值得注意的是钛酸亚铁与盐酸反应是非氧化还原反应。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化率。这类问题要从两个角度分析,即低于40 时,随着温度的升高,反应速率加快;高于40 时,氨水挥发速率加快、双氧水分解速率
7、加快,导致反应物浓度降低,结果转化率降低。(4)考查化学式与元素化合价关系。锂元素在化合物中只有一种化合价(1),化合物中元素化合价代数和等于0,过氧键中氧显1价,类似双氧水、过氧化钠。如果能求出1价氧原子个数,就能求出过氧键数目,即过氧键数目等于1价氧原子个数的一半。设Li2Ti5O15中2价、1价氧原子个数分别为x、y。有,解得x7,y8。所以,过氧键数目为4。(5)考查溶度积计算以及判断沉淀是否形成。分两步计算:计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。c(Fe3)c(PO)Ksp(FePO4),c(PO) molL11.31017 molL1。混合后,溶液中镁离子浓度为c(Mg2)0.01
8、molL1,c3(Mg2)c2(PO)0.013(1.31017)21.71040KspMg3(PO4)2,没有磷酸镁沉淀生成。(6)草酸中碳为3价,高温煅烧过程中铁的化合价降低,碳的化合价升高,有CO2生成。答案:(1)100 、2 h,90 、5 h(2)FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O(3)低于40 ,TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ,双氧水分解与氨逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3恰好沉淀完全时,c(PO) molL11.31017molL1,c3(Mg2)c2(PO)0.013(1.31017)21.71040KspM
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