2020高考化学二轮复习课时作业9化学工艺流程综合型研究含解析 9页

课时作业(九)‎ ‎1．CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下：‎ 已知：①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等。‎ ‎②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：‎ 沉淀物 Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Co(OH)2‎ Al(OH)3‎ Mn(OH)2‎ 开始沉淀 ‎2.7‎ ‎7.6‎ ‎7.6‎ ‎4.0‎ ‎7.7‎ 完全沉淀 ‎3.7‎ ‎9.6‎ ‎9.2‎ ‎5.2‎ ‎9.8‎ ‎③CoCl2·6H2O熔点86 ℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110～120 ℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。‎ ‎(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式：_______________________________ _________________________________________。‎ ‎(2)NaClO3的作用是____________________________，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。‎ 若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成的有毒气体是________(填化学式)。‎ ‎(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为__________________。‎ ‎(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。加萃取剂的目的是_______________ _________________________________________________________；‎ 其使用的最佳pH范围是________(填字母)。‎ A．2.0～2.5　　　　　　　　 B．3.0～3.5‎ C．4.0～4.5　　　　　　　　 D．5.0～5.5‎ ‎(5)操作Ⅰ包含3个基本实验操作：蒸发、结晶和过滤。制得的CoCl2·6H2O需减压烘干的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)除“钙”“镁”是将滤液i中Mg2＋与Ca2＋转化为MgF2、CaF2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2‎ 9‎ ‎)＝7.35×10－11，Ksp(CaF2)＝1.50×10－10。当加入过量NaF，所得滤液中＝________。‎ 答案　(1)Co2O3＋SO32－＋4H＋===2Co2＋＋SO42－＋2H2O ‎(2)将Fe2＋氧化成Fe3＋　ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O　Cl2‎ ‎(3)Fe(OH)3、Al(OH)3‎ ‎(4)除去溶液中的Mn2＋　B ‎(5)降低烘干温度，防止产品分解 ‎(6)0.49‎ 解析　含钴废料中加入盐酸、Na2SO3后的浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等，加入NaClO3，可以将Fe2＋氧化得到Fe3＋，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液i中加入NaF除去Ca2＋、Mg2＋，再用萃取剂萃取除去Mn2＋，得到的溶液中主要含有CoCl2。‎ ‎(2)酸性条件下，加入NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Cl－，若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，氯酸钠能够氧化氯离子生成氯气。‎ ‎(4)由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液pH在3.0～3.5之间，可使Mn2＋被萃取，并防止Co2＋被萃取。‎ ‎(6)根据溶度积可知＝＝＝0.49。‎ ‎2．(2019·江苏)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：‎ ‎(1)室温下，反应CaSO4(s)＋CO32－(aq)CaCO3(s)＋SO42－(aq)达到平衡，则溶液中＝________[Ksp(CaSO4)＝4.8×10－5，Ksp(CaCO3)＝3×10－9]。‎ ‎(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为_____________ ___________________________________________________________；‎ 浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是______________________ __________________________________________________。‎ ‎(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60～70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是____________________________；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有____________________。‎ 9‎ ‎(4)滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎[已知pH＝5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH＝8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。‎ 答案　(1)1.6×104‎ ‎(2)HCO3－＋NH3·H2O===NH4＋＋CO32－＋H2O　增加溶液中CO32－的浓度，促进CaSO4的转化 ‎(3)温度过高，(NH4)2CO3分解　加快搅拌速率 ‎(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5～8.5时，过滤 解析　(1)溶液中＝＝＝＝1.6×104。‎ ‎(2)(NH4)2CO3溶液中CO32－水解，CO32－＋H2OHCO3－＋OH－，加入适量浓氨水，溶液中OH－浓度增大，抑制CO32－水解，从而增加溶液中CO32－的浓度，促进CaSO4转化为CaCO3。‎ ‎(3)(NH4)2CO3受热易分解，生成NH3、CO2、H2O；加快搅拌速率可使反应物反应更充分，提高CaSO4的转化率。‎ ‎(4)滤渣的主要成分有CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3。用盐酸将其溶解后，过滤除去SiO2。用Ca(OH)2调节滤液的pH到5～8.5，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，过滤除去Fe(OH)3和Al(OH)3。‎ ‎3．(2018·北京)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“<”)。‎ ‎②结合元素周期律解释①中结论：P和S电子层数相同，________________________ ________________________________________________。‎ 9‎ ‎(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SO42－残留，原因是____________；加入BaCO3可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，以百里香酚酞作指示剂，用b mol·L－1 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 g·mol－1)。‎ 答案　(1)研磨、加热 ‎(2)①<　②核电荷数PS，得电子能力P