精做05 化学工艺流程-模拟精做

砷为VA族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。

Ⅰ．冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：

已知：①As2S3与过量的S2−存在以下反应：As2S3(s)+3S2−(aq)2 (aq)；

　　　 ②亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。

（1）亚砷酸中砷元素的化合价为________；砷酸的第一步电离方程式为_______________________。

（2）“一级沉砷”中FeSO4的作用是_____________________；“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为_______________________。

（3）沉淀X为___________(填化学式)。

Ⅱ．冶炼废渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测(As的最低检出限为3.0×10−6 g)。

步骤1：取10 g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入H2SO4共热，生成AsH3气体。

步骤2：将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3。

步骤3：取1 g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。

（4）AsH3的电子式为_______________。

（5）步骤2的离子方程式为___________________________。

（6）固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×10−5 g·kg−1，请通过计算说明该排放的废渣中砷元素的含量_______(填“符合”、“不符合”)排放标准，原因是_________________________。

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锶（Sr）为第五周期IIA族元素，其化合物六水氯化锶（SrCl2·6H2O）是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石（主要成分为SrSO4）为原料制备，生产流程如下：

（1）工业上天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是_______________________________。

（2）工业上天青石隔绝空气高温焙烧，若0.5 mol SrSO4中只有S被还原，转移了4 mol电子。写出该反应的化学方程式：__________________________。

（3）加入硫酸的目的是____________________________。为了提高原料的利用率，滤液中Sr2+的浓度应不高于_________ mol/L[注：此时滤液中Ba2+浓度为1×10−5 mol/L，Ksp(BaSO4)=1.1×10−10，Ksp(SrSO4)=3.3×10−7]。

（4）产品纯度检测：称取1.000 g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO3 1.100×10−2 mol的AgNO3溶液（溶液中除Cl−外，不含其它与Ag+反应的离子），待Cl−完全沉淀后，用含Fe3+的溶液作指示剂，用0.2000 mol/L的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3，使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出。

①滴定反应达到终点的现象是_________________________。

②若滴定过程用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00 mL，则产品中SrCl2·6H2O的质量百分含量为______________（保留4位有效数字）。

（5）工业上常用电解熔融SrCl2制锶单质。由SrCl2·6H2O制取无水氯化锶的方法是____________。

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用HNO3和HF的混酸处理某金属后，产生的酸洗废液中含有Fe3+、Ni2+、、F−和等。如图是综合利用该酸洗废液的工艺流程：

已知：

①金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH：

②Ni2+与足量氨水的反应为：Ni2+＋6NH3[Ni(NH3)6]2+

（1）再生酸中含有HNO3，采取减压蒸馏的目的为_________________________________。

（2）滤渣1的主要成分为____________。

（3）请写出“转化”时NaHSO3与发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比：________。

（4）已知[Ni(NH3)6]2+为难电离的络合离子，则“沉镍”的离子方程式为______________________。

（5）滤渣3的主要成分为CaSO4、Ca(OH)2和________。

（6）经检测，最后的残液中c(Ca2+)=0.001 mol·L−1，则残液中F－浓度为_______mg·L−1，______（填“符合”或“不符合”）排放标准[已知Ksp(CaF2)=4×10−11，国家排放标准要求氟离子浓度小于10 mg·L−1]。

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金属钛(Ti)因硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛应用。以钛铁矿(主要成分是FeTiO3，钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

（1）钛铁矿在酸浸前需进行粉碎处理，原因是　　　　　　 。

（2）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成。副产品甲是　　 。

（3）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是　　 。

（4）在溶液Ⅱ中加水并加热的目的是　　　　　　　　　　　 。

（5）上述冶炼金属钛的过程中，可回收利用的物质是　　 。

（6）上述流程制得的金属钛中混有少量杂质，可加入　　 溶解除去。

（7）若钛铁矿中钛的含量为a%，整个流程钛的损耗率为b%，欲制造1 t金属钛，需要钛铁矿的质量为_____________t(用含a、b的代数式表示)。

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KClO3晶体是一种常见的氧化剂，生产工艺如图所示：

请回答下列问题：

（1）CaCO3煅烧前要粉碎的目的是____________________________。

（2）写出“氯化池”中生成Ca(ClO3)2的化学方程式：___________________________。该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

（3）操作a中所需的玻璃仪器有漏斗、烧杯、__________。

（4）“复分解池”反应中，发生反应的离子方程式为_________________。

（5）实验室制取KClO3可通过反应：3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O，在密闭容器中向9 ℃的KOH溶液中通入少量Cl2，此时Cl2的氧化产物主要是________________；继续通入适量Cl2，将溶液加热，溶液中主要离子的浓度随温度的变化如图所示，图中甲、乙、丙依次表示的离子是____________________________。（不考虑Cl2的挥发）

（6）甲同学为测定制取的KClO3样品中的含量，称取样品a g，准确配制成1000 mL溶液，从上述溶液中取出10.00 mL于锥形瓶中，准确加入30.00 mL 1.00 mol·L−1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液（过量）。再在锥形瓶中加入100 mL蒸馏水及某种氧化还原反应指示剂，用0.200 mol·L−1 K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗5.00 mL。样品中的质量分数为______________。（已知：+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O，可被Fe2+还原为Cl−。）

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工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，除了含有大量硫酸外，还含有少量 、Fe3+、 、Cl−。为除去杂质离子，部分操作流程如图：

请回答问题：

（1）用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中，硫酸的密度为4.9g•L−1，则该溶液中的pH约为　　　　 。

（2）在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在.现有一份(NH4)2SO4溶液，一份NH4Cl溶液，(NH4)2SO4溶液中c()恰好是NH4Cl溶液中c()的2倍，则c[(NH4)2SO4]___________c(NH4Cl)(填：＜、=或＞)。

（3）随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化)，溶液中　　　 (填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）投入生石灰调节pH到2～3时，大量沉淀主要成分为CaSO4•2H2O[含有少量Fe(OH)3]，提纯CaSO4•2H2O的主要操作步骤：向沉淀中加入过量　　　　 ，充分反应后，过滤、洗涤、　　　　 。

（5）25℃，H3AsO4电离常数为K1=5.6×10−3，K2=1.7×10−7，K3=4.0×10−12。当溶液中pH调节到8～9时，沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2。

①pH调节到8左右Ca3(AsO4)2才开始沉淀的原因是　　　　 。

②Na3AsO4第一步水解的平衡常数数值为：　　　　 。

③已知：+2I−+2H++I2+H2O，SO2+I2+2H2O+2I−+4H+。上述两个反应中还原性最强的微粒是　　　　 。

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