大题02-化学工艺流程题(原卷版).doc

大题02 化学工艺流程题（二）
1．高纯砷(As)常用于制造砷化镓、砷化锗等半导体材料。工业上用含砷废料(主要成分为，含少量)为原料制取高纯砷的工艺流程(硫化—还原法)如下图所示：

已知：砷酸(H3AsO4)在酸性条件下有强氧化性，能被、氢碘酸等还原为亚砷酸(H3AsO3)，H3AsO3在加热蒸发过程中会失水生成。时的值为。
回答下列问题：
（1）半导体材料中元素的化合价为_________________，“氧化(加压)”时发生反应的化学方程式为_________________________。
（2）用溶液调溶液的时，的最小值为___________(当溶液中某离子浓度为时，可认为该离子沉淀完全)。
（3）“还原”过程发生反应的离子方程式为___________________。
（4）过程中，检验还原砷酸后所得溶液中是否仍存在砷酸。需进行的实验操作是：取还原砷酸后的溶液于试管中，____________________________________________________(请补充完整)。
（5）工业上用硫化-还原法制取砷的优点是____________________。
2．锆(40Zr)是现代工业中重要的金属原料，具有良好的可塑性，其抗蚀性能强于钛。以锆英石(主要成分是ZrSiO4，还含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料生产错及其化合物的流程如图所示：

（1）分馏属于_________(填“物理变化”或“化学变化”)。
（2）锆英石_____________(填“能”或“不能”)直接用稀盐酸浸取后再分馏，理由是_______________________。
（3）“高温气化”中ZrSiO4发生反应得到ZrCl4的反应的化学方程式为_________________________________。
（4）流程中ZrCl4与水反应后经过滤、洗涤、干燥等操作可获得ZrOCl2·8H2O，检验该物质是否洗涤干净的实验操作为__________________________________________。
（5）工业上使用惰性电极电解K2ZrF6与KCl组成的熔盐来制取金属错。阳极上的电极反应式为______________________，每转移0.4mole-，理论上阴极增加的质重为______________________。
（6）极稀溶液中溶质的物质的量浓度很小，常用其负对数pc(pcB=-lgcB)表示。某温度下Ksp[Zr(CO3)2]=4.0×10-12，则其饱和溶液中pc(Zr4+)+pc(CO)=____________。(已知lg2=0.3)
3．锂、铍等金属广泛应用于航空航天、核能和新能源汽车等高新产业。一种从萤石矿(主要含BeO、、及少量、、FeO、、)中提取铍的工艺如图：

已知：苯甲酸是一元弱酸，白色片状晶体，常温下微溶于水，温度升高，溶解度增大。
回答下列问题：
（1）铍的化学性质与铝相似，写出BeO溶于NaOH溶液的化学方程式_________________。
（2）“微波焙烧”使矿物内部变得疏松多孔，目的是_____________________________________。
（3）“浸出渣”的主要成分是_________________。
（4）“除铁”中发生反应的离子方程式：、_________________。
（5）“除铝”时，溶液的pH越小，铝的去除率_______(填“越高”、“越低”或“不变”)。利用“除铝”所得苯甲酸铝沉淀再生苯甲酸的方案为：将苯甲酸铝沉淀溶于热的稀硫酸中，__________________________________________。
（6）由油酸铍制备BeO的方法是___________________________。
4．镍及硫酸镍在新型材料、新型电池的生产中有着十分广泛的应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备纯镍或硫酸镍的流程如下：

已知：①氧化性：Cu2+＞H+(酸)＞Ni2+＞Fe2+＞H+(水)；
②常温下溶度积常数：、。
（1）步骤①所得炉气和炉渣均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其中炉渣能使酸性高锰酸钾溶液褪色的原因是________________________；炉气使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式为________________________。
（2）步骤③经相应溶剂萃取后得到NiSO4溶液的操作；在实验室中进行所需要使用的玻璃仪器有___________________________________________。
（3）步骤⑥以NiS(含CuS)作阳极、NiSO4溶液作电解液电解可在_____________极(填“阳”或“阴”)获得粗镍，阳极的主要电极反应式为____________________________________________。粗镍的电解精炼需要将电解液的pH控制在2~5之间，下列有关说法错误的是_______________(填序号)。
A．防止溶液的酸性过强造成放电，在阴极生成H2
B．防止溶液的酸性过弱使Ni2+转化成Ni(OH)2沉淀
C．若溶液的pH＜2，可加入NiO或Ni(OH)2固体调节溶液的pH
D．使粗镍中所含的杂质Cu在阳极放电而进入电解液中
（4）化学上常认为残留在溶液中的离子浓度小于时该离子沉淀完全。步骤③所得的NiSO4溶液中通常含有Cu2+，若该溶液中的，请通过计算说明可通过在溶液中加入NiS的方法除去溶液中Cu2+的原因：__________________________________。
5．碳酸锰(MnCO3)是制造电信器材的软磁铁氧体，也用作脱硫的催化剂，瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如下图所示：

已知：还原焙烧的主反应为2MnO2＋C2MnO＋CO2↑。
可能用到的数据如下：
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Mn(OH)2
开始沉淀pH
1.5
6.5
4.2
8.3
沉淀完全pH
3.7
9.7
7.4
9.8
根据要求回答下列问题：
（1）在实验室进行步骤A操作时，需要用到的主要仪器名称为___________。
（2）步骤C中得到的滤渣成分有CaSO4、CaCO3、C和___________，步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
（3）步骤E中调节pH的范围为___________，其目的是_______________________________。
（4）步骤G发生的离子方程式为_______________________________，若Mn2+恰好沉淀完全时测得溶液中的浓度为2.2×10-6mol·L-1，则Ksp(MnCO3)=_____________________。
（5）实验室可以用Na2S2O8溶液来检验Mn2+是否完全发生反应，原理为___________Mn2+＋___________S2O＋___________H2O→___________H＋＋___________SO＋___________MnO。试配平该离子方程式。___________
6．工业上常以锂辉矿(主要成分为 LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂，其中一种工艺流程如下

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：
氢氧化物
开始沉淀pH
完全沉淀pH
Fe(OH)3
2.7
3.7
Al(OH)3
3.7
4.7
Mg(OH)2
9.6
11.0
②Li2CO3的溶解度随温度变化如图所示，试回答下列问题：

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取升高温度、粉碎矿石、搅拌、过滤后再次浸取等措施还可通过___________来提高浸取率。
（2）反应I中应调节pH范围为___________，沉淀A的成分除H2SiO3、CaCO3、Al(OH)3外，还有___________。
（3）加入H2O2的目的_______________________________，写出对应的离子方程式_____________________，若用HNO3替代H2O2的不足之处是_____________________
（4）反应Ⅱ的离子方程式为_____________________。
（5）洗涤Li2CO3沉淀要使用_____________________(选填“热水”或“冷水”)，理由是___________。
（6）磷酸亚铁锂电池是锂电池的一种，在工作时，正极发生LiFePO4和FePO4的转化，该电池放电时正极的电极反应式为_____________________。
（7）工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4，该反应的化学方程式为_______________________________
7．氟化工产业被称为“黄金产业”，我国是世界最大氟化工初级产品生产国和出口国。用工业副产品氟硅酸(H2SiF6)制备氟化铵(NH4F)联产氟化镁的流程如下：

回答下列问题：
（1）氟化铵阳离子的VSEPR模型名称为：___________________________。
（2）写出反应①的化学方程式_____________________________________。
（3）工业生产中“反应①”的最佳温度为80℃，除考虑温度对速率的影响，请结合已有知识分析温度不宜过高的原因：_______________________________________________。
（4）从滤液获得晶体的“一系列操作”是_________________、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
（5）氟化铵含量的测定；称取mg样品于塑料烧杯中加水溶解，加入足量甲醛溶液，摇匀静置，滴加2~3滴酚酞指示剂，用0.5mol•L-1的氢氧化钠标准液滴定至终点，消耗氢氧化钠体积VmL，同时做空白对照实验消耗氢氧化钠体积为V0mL。
(己知：4+6HCHO→(CH2)6N4H++3H++6H2O，1mol(CH2)6N4H+消耗1molNaOH)
①滴定终点的现象为：_____________________________________。
②滴定近滴定终点时，过长时间振摇，红色消失，可能原因是___________________________。
③计算样品中氟化铵的含量为___________________________。
8．As2O3在玻璃工业中常用作澄清剂和脱色剂，以增强玻璃制品的透光性，工业上用高浓度含砷废水(砷元素以+3价形式存在)提取As2O3的工艺流程如下：

（1）不同pH时，该含砷废水中各种含砷微粒的物质的量分数如下图所示：

①H3AsO3为_______元_______(填“强”或“弱”)酸。
②“调pH”时，控制溶液的pH=6，“沉砷”时会生成As2S3沉淀。写出“沉砷”时反应的离子方程式：_________________________________________________________。
（2）已知As2S3与过量的S2-存在反应：As2S3(s)+3S2-(aq) 2AsS(aq)，则“沉砷"中加入FeSO4的作用是_________________________________________________________。
（3）“氧化”步骤除了可以加入氧化剂，还可通过电解反应将有毒的AsO可转化为无毒的AsO。用石墨为电极，在强碱性溶液中电解含AsO的溶液，阳极的电极反应式为_____________________________________。
（4）加H2SO4调节pH=0时，由Na3AsO4制备As2O3的离子方程式为___________________________。
（5）已知As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度(S)曲线如图所示，为了提高As2O3的沉淀率，“一系列操作”过程中，冷却结晶时应控制的条件为___________________________。