2019年高考化学 化工流程全突破 专题10 化工流程中信息化学方程式的书写知识讲解.doc

专题10 化工流程中信息化学方程式的书写一根据题目信息书写方程式根据题目中的叙述，找出关键的字词，知道生成物是什么，写出化学方程式。典例1钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：(1)Ti位于元素周期表中的位置为_。钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_。(2)过程中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_。(3)过程中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_。(4)写出由滤液D生成FePO4的离子方程式_。(5)由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_。【答案】第四周期IVB增大反应物接触面积，加快反应速率100 3小时温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降2Fe2+ H2O2+ 2H3PO4 = 2FePO4 + 4H+ 2H2O2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ 3CO2+ H2O典例2工业上以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分为:Na2Cr2O72H2O)，其主要工艺流程如下：查阅相关资料得知:i.常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下能将Cr3+转化为CrO42，自身被还原为Bi(OH)3固体。 ii.几种金属离子沉淀的pH：物质开始沉淀的pH完全沉淀的pH Fe(OH)32.73.7 Al(OH)33.44.4Cr(OH)34.65.9Fe(OH)27.59.7Bi(OH)30.74.5回答下列问题:(1)加入过量硫酸之前先要将铬铁矿矿石粉碎，其目的是_。(2)操作I、III、IV用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和_（填仪器名称）。(3)写出反应的化学方程式_。(4)中酸化是使CrO42转化为Cr2O72写出该反应的离子方程式_。(5)将溶液H经下列操作：蒸发浓缩，_，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠。(6)取一定质量的固体D溶解于200 mL的稀硫酸中，向所得溶液中加入5.0 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）关系如图所示，则稀硫酸的浓度为_，固体D中含铁化合物的物质的量为_。【答案】增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率 漏斗、烧杯 3NaBiO3 + Cr2(SO4)3+ 7NaOH+ H2O = 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 +3Bi(OH)3 2CrO42+2H+ Cr2O72+H2O 冷却结晶 2.5molL1 0.1mol 【解析】 (1)加入过量硫酸之前先要将铬铁矿矿石粉碎，其目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率；综上所述，本题答案是：增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高浸出率。 (2)操作I、III、IV均为过滤，则用到的主要玻璃仪器有玻璃棒和漏斗、烧杯；综上所述，本题答案是：漏二根据氧化还原反应判断产物陌生情景中的化学反应往往是氧化还原反应，在氧化还原反应中，元素化合价有升高必然有降低，根据化合价升降可判断出反应产物。典例3以铬铁矿Fe(CrO2)2为原料可制备K2Cr2O7和金属铬。实验流程如下:已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O。pH3.0，CrO42-含量极小。（1）写出铬铁矿焙烧转化为Na2CrO4的化学反应方程式:_ _；焙烧时不能使用陶瓷容器的原因是_。（2）加入稀硫酸后所得Na2Cr2O7溶液的pH应小于3.0，可用_测定溶液pH。（3）操作包括过滤和洗涤。实验室洗涤沉淀的操作是_。（4）Na2S的作用是_和_。（5）Fe3+在pH为3.7时可完全转化为Fe(OH)3。在上述流程中所得Na2Cr2O7溶液中含有少量Fe3+。请结合下图有关物质的溶解度曲线，设计由Na2Cr2O7溶液制备K2Cr2O7固体的实验方案(实验中须选用的试剂:硫酸溶液、NaOH溶液、KCl固体、蒸馏水)_。 【答案】4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 pH计 沿玻璃棒加水至浸设沉淀，待水自然滤出后重复23次 调节溶液的酸碱度 将重铬酸钠还原为氢氧化铬 向Na2Cr2O7溶液中加入适量NaOH溶液调节pH大于3.7，过滤；向中滤液加入硫酸溶液至pH小于3.0，再加入适量KCl固体，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥 典例4明矾KAl(SO4)212H2O 在生产、生活中有广泛用途：饮用水的净化；造纸工业上作施胶剂；食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料铝灰(含Al、 Al2O3及少量SiO2和FeO xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下：回答下列问题：(1)明矾净水的原理是_(用离子方程式表示)。(2)检验滤液A中是否存在Fe2的试剂是_(只用一种试剂)。(3)将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体的化学方程式是_，在滤液A中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为(该条件下MnO4- 转化为Mn2)：_。(4)已知：在pH3、加热条件下，MnO4- 可与Mn2反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为：_。滤渣2含有的物质是_。【答案】Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H 酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液) 2Al2NaOH2H2O= 2NaAlO23H2 5Fe2MnO4-8H=5Fe3Mn24H2O 3Mn22MnO4-2H2O=5MnO24H MnO2、Fe(OH)3 铁沉淀；故答案为：MnO2、Fe(OH)3。【解题技巧】关键结合题目信息、流程图信息并熟记常见的氧化产物和还原产物判断生成物。1新情境氧化还原反应方程式的书写程序根据电子转移数或常见化合价确定未知产物中元素的化合价；根据溶液的酸碱性确定未知物的类别根据电子守恒配平根据溶液的酸碱性确定参与反应的或根据电荷守恒配平根据原子守恒确定并配平其他物质2. 熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物氧化剂Cl2O2浓H2SO4HNO3KMnO4(H)、MnO2Fe3KClO3 、ClOH2O2还原产物ClO2SO2NO、NO2Mn2+Fe2ClH2O还原剂IS2(H2S)CO、CFe2NH3SO2、SOH2O2氧化产物I2SCO2Fe3NO 、N2SO42-O23 掌握书写信息型氧化还原反应的步骤(3步法)第1步：根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂，还原性最强的为还原剂；根据化合价规律及题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化产物；根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。第2步：根据溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H或OH的形式使方程式的两端的电荷守恒。第3步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。4. 氧化还原反应方程式的配平：步骤: 标出化合价变化了的元素的化合价。 列变化：分别标出化合价升高数和化合价降低数 根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。 利用元素守恒，观察配平其他物质5. “补缺”的技巧缺项化学方程式的配平：配平化学方程式时，有时要用H+、OH-、H2O来使化学方程式两边电荷及原子守恒，总的原则是酸性溶液中不能出现OH-，碱性溶液中不能出现H+，具体方法如下：酸性环境碱性环境反应物中少氧 左边加H2O，右边加H+左边加OH-，右边加H2O反应物中多氧左边加H+，右边加H2O左边加H2O，右边加OH-典例5工业上用含三价钒（V2O3）为主的某石煤为原料（含有Al2O3、CaO等杂质），钙化法焙烧制备V2O5，其流程如下： （资料）：+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH 的关系：pH46688101012主要离子VO2+VO3V2O74VO43（1）焙烧：向石煤中加生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式是_。 （2）酸浸：Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若焙砂酸浸时溶液的pH4，Ca(VO3)2溶于盐酸 的离子方程式是_。 酸度对钒和铝的溶解量的影响如下图所示： 酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%，根据右图推测，酸浸时不选择更高酸度的原因是_。（3）转沉：将浸出液中的钒转化为NH4VO3固体，其流程如下：浸出液中加入石灰乳的作用是_。 已知CaCO3的溶解度小于Ca3(VO4)2。向Ca3(VO4)2沉淀中加入(NH4)2CO3溶液，可使钒从沉淀中溶出。结合化学用语，用平衡移动原理解释其原因：_。 向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液，控制溶液的pH7.5。当pH8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是_。 （4）测定产品中V2O5的纯度：称取ag产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液。再加入b1mL c1molL1(NH4)2Fe(SO4)2溶液（VO2+2H+Fe+=VO2+Fe3+H2O）。最后用c2molL1KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为b2mL。已知MnO4被还原为Mn2+，假设杂质不参与反应。则产品中V2O5的质量分数是_。（V2O5的摩尔质量：182 gmol1）【答案】 CaO+ O2+ V2O3=Ca(VO3)2 Ca(VO3)2+ 4H+=2VO2+ Ca2+ 2H2O 酸度大于3.2时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大程度更大 调节溶液的pH，并提供Ca2+，形成Ca3(VO4)2沉淀（富集钒元素） Ca3(VO4)2的浊液中存在平衡Ca3(VO4)2(s)3Ca2+(aq)+ 2VO43(aq)，(NH4)2CO3溶液中的CO32与Ca2+结合生成更难溶的CaCO3沉淀，c(Ca2+)降低，平衡正向移动，使钒从沉淀中溶出 pH8时，钒的主要存在形式不是VO3 91(c1b1-5c2b2)/(1000a) b1c110-3-5b210-3c2 mol，因此VO2+ 的量为b1c110-3-5b210-3c2 mol，产品中V2O5的量为1/2(b1c110-3-5b210-3c2) mol, 产品中V2O5的质量为1/2(b1c110-3-5b210-3c2)182=91(c1b1-5c2b2) 10-3g，则产品中V2O5的质量分数是91(c1b1-5c2b2)/(1000a)；正确答案：91(c1b1-5c2b2)/(1000a)。典例6活性ZnO在橡胶、塑料等工业中有重要应用，某工厂以含铅锌烟气（主要成分是ZnO、PbO，还有少量FeO、CuO）制备活性ZnO的工艺流程如下：（1）下图为温度与Zn、Pb元素浸出率的关系图，“酸浸”时采用30而不是更高的温度的原因是：减少盐酸挥发；_。（2）“氧化”的目的是除去酸浸液中的Fe2+，在pH约为5.1的溶液中，加入高锰酸钾溶液，生成MnO2和Fe(OH)3沉淀，该反应的离子方程式为_。（3）若“过滤I”所得的滤液浑浊，则处理的方法为_。 “除杂”时，滤渣的主要成分是Cu、Pb，试剂X应为_。（4）在“过滤”后的溶液中加入Na2CO3溶液，生成碱式碳酸锌Zn2(OH)2CO3等物质。该反应的化学方程式为_。检验碱式碳酸锌洗涤干净的操作为_。【答案】 随温度升高，Zn2+浸出率基本不变，Pb2+浸出率增大，杂质含量增大 3Fe2+MnO4+7H2OMnO2+3Fe(OH)3+5H+ 将滤液重新过滤 Zn 2Na2CO3 + 2ZnCl2 + H2O4NaCl + Zn2(OH)2CO3 + CO2（或3Na2CO3 + 2ZnCl2 + 2H2O4NaCl + Zn2(OH)2CO3 + 2NaHCO3） 取最后一次洗涤液于试管中，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则洗净【解析】（1）从Zn、Pb元素浸出率的关系图可知， “酸浸”时采用30而不是更高的温度的原因是除减少盐酸挥发