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1、题型特训14第9题化学工艺流程综合题B1.(2019湖北武汉二模)工业上以软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2)为原料制取金属锰的工艺流程如下:(1)软锰矿“粉磨”的目的是。(2)“浸渣”的主要成分是(填名称)。(3)经检测“浸取液”中无Fe2+,“浸取”时MnO2发生反应的离子方程式为。(4)在“沉锰”操作中,不能用Na2CO3代替NH4HCO3,其原因是。(5)将“酸溶”后的溶液作为电解液,用下图1装置电解,应采用(填“阴”或“阳”)离子交换膜,阳极的电极反应式为。图1图2(6)为充分利用“滤渣1”,需测定滤渣中铝元素的含量,设计以下方案。将m g滤渣处理
2、成a mL溶液。取少量中溶液用EDTA滴定测得溶液中Fe3+、Al3+的浓度之和为b mmolL-1。另取少量中溶液将Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+与Cl-)还原Fe2+,离子方程式为;将所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400(吸光度与Fe2+的浓度关系如上图2所示)。该样品中铝元素的质量分数为(用含字母的表达式表示)。2.硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。利用硼精矿(主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如图1:图1图2已知:偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水,不溶于醇,在碱性
3、条件下稳定存在。回答下列问题。(1)写出加快硼精矿溶解速率的措施(写一种)。(2)操作1为,滤渣主要成分为。(3)除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:能将硅、铝以沉淀除去;。(4)氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1,其化学方程式为。(5)如图2在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式。(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应的离子方程式:。参考答案题型特训14第9题化学工艺流程综合题B1.答案 (1)加快浸取速率(2)二氧化硅(3)MnO2+
4、2Fe2+4H+Mn2+2Fe3+2H2O(4)Na2CO3溶液碱性较强,会导致生成氢氧化物沉淀(碱式碳酸锰)(5)阴2H2O-4e-4H+O2(6)2Fe3+2NH3OH+2Fe2+4H+N2+2H2O27a(b-0.040)10-6m100%解析 (1)软锰矿是固体物质,将其“粉磨”的目的是增大物质的表面积,以便于在用稀硫酸和FeSO4溶液浸取时反应速率大大加快。(2)软锰矿的主要成分为MnO2,另含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2,用硫酸和FeSO4溶液浸取时,FeCO3、Al2O3与硫酸反应产生FeSO4、Al2(SO4)3进入溶液,FeSO4与MnO2在酸性条件下发生氧化还原反
5、应MnO2+2Fe2+4H+Mn2+2Fe3+2H2O,而SiO2不能发生反应,所以“浸渣”的主要成分是二氧化硅。(3)经检测“浸取液”中无Fe2+,说明Fe2+在“浸取”时与具有氧化性的MnO2发生了氧化还原反应,反应的离子方程式为MnO2+2Fe2+4H+Mn2+2Fe3+2H2O。(4)在“沉锰”操作中,不能用Na2CO3代替NH4HCO3,原因是由于CO32-的水解使Na2CO3溶液碱性较强,会导致Mn2+生成氢氧化物沉淀或碱式碳酸锰,影响MnCO3的纯度。(5)反应产生的MnCO3与稀硫酸发生反应MnCO3+H2SO4MnSO4+H2O+CO2,要采用电解的方法使Mn2+还原为金属M
6、n,阴极电极反应式为2Mn2+4e-2Mn,阳极电极反应式为2H2O-4e-4H+O2,根据溶液电中性和电解原理,右边的SO42-要移向阳极进入左边,因此要选择阴离子交换膜。(6)另取少量中溶液将Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出NH3OH+与Cl-)还原为Fe2+,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得反应的离子方程式为2Fe3+2NH3OH+2Fe2+4H+N2+2H2O。将所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为0.400,根据物质的吸光度与Fe2+的浓度关系知该溶液中c(Fe2+)=0.040mmolL-1,根据2Fe3+2NH3OH+2Fe2+4H+N2+2H2O可知c(Fe3+)=
7、c(Fe2+)=0.040mmolL-1,因为c(Al3+)+c(Fe3+)=bmmolL-1,所以c(Al3+)=(b-0.040)mmolL-1,溶液的体积为amL,故n(Al3+)=(b-0.040)mmolL-1a10-3L=a(b-0.040)10-6mol,则该样品中铝元素的质量分数为27a(b-0.040)10-6m100%。2.答案 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等(答1点即可)(2)过滤Fe(OH)3(3)提供碱性溶液抑制NaBO2水解(4)-1价2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO(5)BO2-+6H2O+8e-BH4-+8OH-(6)4Cu2+BH
8、4-+8OH-4Cu+BO2-+6H2O解析 (1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。(2)根据以上分析,操作1为过滤,滤渣主要成分为Fe(OH)3。(3)已知NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:能将硅、铝以沉淀除去;提供碱性溶液抑制NaBO2水解。(4)根据化合价代数和为0,则氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为-1价;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4和MgO,则化学方程式为2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO。(5)在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室BO2-得电子发生还原反应生成BH4-,则电极反应式为BO2-+6H2O+8e-BH4-+8OH-。(6)硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,则反应的离子方程式为4Cu2+BH4-+8OH-4Cu+BO2-+6H2O。