工艺流程滴定分析法的计算.doc
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高一化学竞赛——艰苦卓绝玉汝于成
第六章工艺流程滴定分析计算
一、教材中的“十大”化工流程
1.从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的一种工艺流程如下,请再设计一种工艺流程:
2.硅的制备
3.氯碱工业
4.工业上利用黄铁矿(FeS2)制取硫酸
5.工业制硝酸
6.工业上制纯碱
7.从工业废水中回收硫酸亚铁和铜的工艺流程
工业废水中含有大量的FeSO4,较多的Cu2+和少量的Na+。
为了减少污染并变废为宝,回收硫酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。
8.从海水中提取镁
9.海水提溴
10.海带中碘的提取
二、重要物质的制备
(一)ClO2的制备:
1、二氧化氯(ClO2)被称作第四代杀菌消毒剂。
请回答下列相关问题:
(1)工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示:
①反应器中发生反应的化学方程式为2NaClO3+2NaCl+2H2SO4===2ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O。
生产中将NaClO3和NaCl物质的量之比为1∶1.05的混合水溶液加入反应器,NaCl稍过量的目的是_________________________________________________________。
②反应器中生成的ClO2和Cl2由通入的空气驱出进入ClO2吸收塔,产生的混合液进入汽提塔,汽提塔排出的废液成分主要有____________________(填化学式,下同)。
③循环①中循环利用的物质是______________________________________。
④为提高ClO2的产量,可用亚氯酸钠(NaClO2)与反应器中的Cl2反应生成ClO2,该反应的化学方程式为________________。
尾气中的Cl2可用SO2水溶液吸收,该反应的化学方程式为________________________。
2、二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂,回答下列问題:
(1)工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为 。
②溶液X中大量存在的阴离子有__________。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。
a.水 b.碱石灰 C.浓硫酸 d.饱和食盐水
(3)用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸:
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中:
Ⅴ.用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫
代硫酸钠溶液。
在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。
②玻璃液封装置的作用是 。
③V中加入的指示剂通常为 ,滴定至终点的现象是 。
④测得混合气中ClO2的质量为 g。
(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。
若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是_______(填标号)。
a.明矾 b.碘化钾 c.盐酸 d.硫酸亚铁
(二)制备 K2FeO4
1、新型净水剂高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体,可溶于水,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定。
工业上制备K2FeO4的常用方法有两种。
方法Ⅰ:
次氯酸盐氧化法。
工艺流程如图所示。
(1)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:
____FeCl3+____NaOH+____NaClO===____Na2FeO4+____+____。
其中氧化剂是________(填化学式)。
(2)“转化”过程中发生反应的化学方程式为_______________________________。
(3)上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质,可用重结晶法提纯,操作是将粗产品用__________________溶解,然后________________________。
方法Ⅱ:
电解法。
以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极液中加入KOH。
(4)电解时阳极发生反应生成FeO,该电极反应方程式为________________________。
2、高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂。
如图是以铁屑为原料制备K2FeO4 的工艺流程图:
请回答下列问题:
(1)氯气与铁屑反应生成FeCl3 的条件是 ,其生成物氯化铁也可作净水剂,其净水原理为 。
(2)流程图中的吸收剂X 为 (选填字母代号)。
a.NaOH 溶液 b.Fe 粉c.FeSO4 溶液 d.FeCl2 溶液
(3)氯气与NaOH 溶液反应生成氧化剂Y 的离子方程式为 。
(4)反应④的化学方程式为 ,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(5)K2FeO4 的净水原理是,该反应生成具有吸附性的Fe(OH)3。
用上述方法制备的粗K2FeO4 需要提纯,可采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,洗涤剂可选用稀KOH 溶液,原因是 。
(6)测定制备的粗K2FeO4 的纯度可用滴定法,滴定时有关反应的离子方程式为:
现称取1.98 g 粗K2FeO4 样品溶于适量KOH 溶液中,加入稍过量的KCrO2,充分反应后过滤,滤液在250 mL 容量瓶中定容。
每次取25.00 mL 加入稀硫酸酸化,用0.100 0 mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定,三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93 mL。
则上述样品中K2FeO4 的质量分数为 。
(三)其它物质的制备
1、高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。
实验室可用软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备高锰酸钾。
其部分流程如下:
已知:
①流程中所加软锰矿中含50gMnO2;②生成墨绿色浸出液的反应为:
KClO3+3MnO2+6KOH===3K2MnO4+KCl+3H2O。
回答下列问题:
(1)实验中采用铁坩埚而不是瓷坩埚的原因是_____________________________。
(2)通入CO2,可使MnO2发生反应,生成MnO及MnO2,写出该反应的离子方程式:
______________________________________;若通入CO2太多,则在加热浓缩时,会有__________晶体和KMnO4晶体一起析出。
(3)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高,其原因是________________;趁热过滤的目的是________________;加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是______________;洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是________________。
(4)计算12.25gKClO3固体经过上述转化,最多可制得KMnO4的质量为____(结果保留一位小数)。
2、工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3+)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。
工艺流程及相关物质溶解度曲线如图:
(1)由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为________________________________________。
通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是_____________________________________。
(2)向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是________________________________________。
(3)固体A主要为________(填化学式)。
固体B主要为____________(填化学式)。
(4)用热水洗涤固体A,回收的洗涤液转移到母液______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中,既能提高产率又可使能耗最低。
三、与分离和提纯相关的工艺流程题
(一)分离方法的总结
1、
2、
3、
4、
(二)废旧电池的处理
1、锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题.某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:
(1)第②步反应得到的沉淀X的化学式为________.
(2)第③步反应的离子方程式是______________________________________________.
(3)第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有______________________________.若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:
_______________.
(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g,第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液,假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3,则至少有________gNa2CO3参加了反应.
2、世界锂离子电池总产量超过25亿只,锂电池消耗量巨大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。
因此锂离子电池回收具有重要意义,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钴酸锂(LiCoO2)、导电乙炔黑(一种炭黑)、铝箔以及有机粘接剂。
某回收工艺流程如下:
(1)上述工艺回收到的产物有_______________________。
(2)废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂,为了安全对拆解环境的要求是________________________。
(3)碱浸时主要反应的离子方程式为________________________。
(4)酸浸时反应的化学方程式为________________________。
最后一步过滤应____________。
(5)如何洗涤过滤后的Li2CO3固体___________________________。
3、锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。
两种锌锰电池的构造如图a所示。
回答下列问题:
(1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为:
Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH①该电池中,负极材料主要是________,电解质的主要成分是________,正极发生的主要反应是____________________________。
②与普通锌锰电池相比,碱性锌锰电池的优点及其理由是_____________________________。
(2)图b表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。
①图b中产物的化学式分别为A________,B________。
②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。
操作b中,绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体,该反应的离子方程式为__________________
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