新高考化学二轮复习讲义 第3部分 考前特训 (二)化工工艺流程

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(1)锂辉石中主要成分LiAlSi2O6改写为氧化物形式为__________________。
(2)工业选择石灰石进行“中和”而不选择纯碱主要考虑的是__________；在“除镁除铁(调节pH≈11)”步骤中得到的滤渣中含铁成分是__________；写出“除铝”所发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)碳酸锂在水中的溶解度较小，其－lg Ksp与温度t关系如下表：
由此可知碳酸锂在水中的溶解热效应ΔH______(填“>”或“＜”)0；加入纯碱试剂进行“沉锂”后，依次进行保温静置、________(填序号)。
①洗涤 ②趁热过滤 ③离心分离
(4)在“合成”中，碳酸锂粉末分次少量加入冰水中溶解，再加入尿素搅拌得到“料液”，料液中徐徐加入溴，控制pH＝5.0，反应生成LiBr和两种无色无味气体，写出化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Li2O·Al2O3·4SiO2 (2)石灰石价廉易得 Fe(OH)3 AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (3)< ③②① (4)3Li2CO3＋CO(NH2)2＋3Br2===6LiBr＋4CO2↑＋N2↑＋2H2O
解析 (2)工业选择石灰石进行“中和”而不选择纯碱是因为石灰石价廉易得，生产成本低；“除镁除铁”发生的反应为加入氢氧化钠溶液将溶液中铁离子、镁离子转化为氢氧化铁、氢氧化镁沉淀，铝离子转化为偏铝酸根离子；除铝发生的反应为加入适量稀硫酸，将溶液中的偏铝酸根离子转化为氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。(3)由表格数据可知，碳酸锂的溶解度随着温度的升高而减小，说明碳酸锂在水中的溶解为放热过程，热效应ΔHK2FeO4。(3)高铁酸钾低温下较稳定，可将滤液置于冰水中，由于高铁酸钾微溶于KOH浓溶液，故用饱和KOH溶液溶解高铁酸钠；洗涤时不能用水洗，选用乙醇洗，是因为乙醇洗可以减少钾盐的溶解，提高钾盐的产率，而且乙醇易挥发，可以更快地挥发并带走水分，能快速干燥。(4)①图2中，pH越大氨氮的去除率越大，其原因可能是高铁酸钾在低温碱性条件下比较稳定，高铁酸盐在酸性较强的条件下不稳定，容易分解，与氨氮作用时间短，难以除去。②由题意知，含锌废水中锌离子的浓度为eq \f(0.12×10－3 g·L－1,65 g·ml－1)≈1.85×10－6 ml·L－1，当溶液pH为5时，溶液中没有氢氧化锌沉淀生成，当溶液pH为10时，溶液中有氢氧化锌沉淀生成，由题给信息可知，K2FeO4与H2O反应生成Fe(OH)3的过程中，可以捕集某些难溶金属的氢氧化物形成共沉淀，故pH＝10时锌的去除率比pH＝5时大得多。
4．铂钌催化剂是甲醇燃料电池的阳极催化剂。一种以钌矿石[主要含Ru(CO3)2，还含少量的FeO、MgO、RuO4、CaO、SiO2]为原料制备钌(Ru)的流程如图。回答下列问题：
(1)Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Fe的化合价为____________。
(2)“酸浸”时，Na2SO3的作用是_____________________________________________。
“滤渣”的主要成分有SiO2和____________(填化学式)。“酸浸”中钌的浸出率与浸出温度、pH的关系如图所示，“酸浸”的最佳条件是___________________________________。
(3)“除铁”的离子方程式为________________________________________________
________________________________________________________________________
(提示：1 ml NaClO3参与反应，转移6 ml电子)。
(4)从“滤液2”中可提取一种化肥，其电子式为____________。
(5)“灼烧”时Ar的作用是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)某工厂用10 t钌矿石[含8.84 t Ru(CO3)2、165 kg RuO4]，最终制得3 636 kg Ru，则Ru的产率为____________(结果保留三位有效数字)。
答案 (1)＋3价 (2)溶解RuO4 CaSO4 温度为65 ℃、pH为1.0 (3)6Na＋＋12Fe2＋＋2ClOeq \\al(－,3)＋18SOeq \\al(2－,4)＋6H2O===3Na2Fe4(SO4)6(OH)2↓＋2Cl－＋6OH－ (4) (5)作保护气，防止钌与空气中的氧气反应 (6)87.8%
解析 由题给流程可知，钌矿石中加稀硫酸和亚硫酸钠“酸浸”时，钌元素转化为硫酸钌，氧化亚铁、氧化镁转化为硫酸亚铁、硫酸镁，氧化钙与稀硫酸反应生成硫酸钙，二氧化硅与硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的滤渣和含有硫酸钌的滤液；向滤液中加入氯酸钠溶液、碳酸钠溶液将铁元素转化为Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀，过滤，向滤液中加入氟化钠溶液将镁元素转化为氟化镁沉淀，过滤，向滤液中加入浓碳酸钠溶液将钌元素转化为碳酸钌沉淀，碳酸钌溶于盐酸得到氯化钌，向氯化钌溶液中加入草酸铵溶液将氯化钌转化为草酸钌沉淀，在氩气氛围中灼烧草酸钌制得钌。(3)由分析可知，加入氯酸钠溶液、碳酸钠溶液的目的是将铁元素转化为Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀，反应的离子方程式为6Na＋＋12Fe2＋＋2ClOeq \\al(－,3)＋18SOeq \\al(2－,4)＋6H2O===3Na2Fe4(SO4)6(OH)2↓＋2Cl－＋6OH－。(5)灼烧时氩气的作用是作保护气，否则反应得到的钌会被空气中的氧气氧化。(6)若10 t钌矿石最终制得3 636 kg钌，由钌原子个数守恒可知，钌的产率为eq \f(\f(3 636×103 g,101 g·ml－1),\f(8.84×106 g,221 g·ml－1)＋\f(165×103 g,165 g·ml－1))×100%≈87.8%。t/℃
0
10
20
30
40
50
60
70
80
－lg Ksp
1.44
1.53
1.63
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1.90
2.00
2.21
2.43