高考化学工艺流程汇编配位化合物.docx
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高考化学工艺流程汇编配位化合物
高考化学工艺流程分类汇编配位化合物
一、知识拓展
过渡元素中一些元素的阳离子的络合能力很强,常常利用形成络离子的反应,将其化合物溶解跟其他难溶物分离。
例如:
Ag+的络合能力很强,能同多种试剂生成络合物,Ag(NH3)2+、Ag(CN)2-、Ag(S2O3)23-等。
氨水溶解氯化银:
AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3)2++Cl−+2H2O,酸化后又重新沉淀:
[Ag(NH3)2]++Cl−+2H+=AgCl↓+2NH4+
大苏打溶解溴化银:
AgBr+2S2O32-
Ag(S2O3)2++Br−
又如:
以氨水为试剂,利用形成氨合络离子的反应,可以将Cu(NH3)42+、Co(NH3)62+、Ni(NH3)62+、Zn(NH3)42+等跟其他形成难溶氢氧化物分离。
氧化锌溶于氨水氯化铵混合溶液:
ZnO+2NH3·H2O+2NH4+=[Zn(NH3)4]2++3H2O
而Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、锑和锡的硫化物及铂、金能生成氯合离子。
锑和锡的硫化物则生成氯合离子而溶解:
Sb2S3+6H++12Cl-=2SbCl63-+3H2S↑
SnS2+4H++6Cl-=SnCl62-+2H2S↑
CuCl能溶于浓盐酸以及NaCl、KCl溶液,并生成相应的配合物。
CuCl+Cl−=CuCl2-
二、模拟精选
1.(2021届八省联考河北卷)合理利用工厂烟灰,变废为宝,对保护环境具有重要意义。
以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO,并含少量的CuO、MnO2、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的:
①使ZnO、CuO溶解,转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子;②______。
(2)ZnO转化反应的离子方程式为______。
(3)“除杂”工序中,反应的离子方程式为______。
(4)滤渣②的主要成分有______(填化学式),回收后可用作冶金原料。
(5)“蒸氨沉锌”工序中,“蒸氨”是将氨及其盐从固液混合物中蒸出,相应的化学方程式为______,蒸出物冷凝吸收后得到的碳化氨水可返回______工序循环使用。
(6)从碱式碳酸锌得到氧化锌的工序名称为______。
(7)将滤渣①用H2SO4溶液处理后得到______溶液和______固体(均填化学式)。
【答案】
(1).使MnO2、Fe2O3沉淀除去
(2).ZnO+2NH3·H2O+2NH4+=[Zn(NH3)4]2++3H2O
(3).Zn+[Cu(NH3)4]2+=Cu+[Zn(NH3)4]2+(4).Zn、Cu
(5).2[Zn(NH3)4](HCO3)2
8NH3↑+ZnCO3)·Zn(OH)2+CO2↑(6).浸出(7).煅烧(8).Fe2(SO4)3(9).MnO2
2.(12分)目前,处理锌矿进行综合利用,多采用传统的“高氧酸浸法”,但该法也存在一些缺点。
最近,有文献报道:
用高铁闪锌矿(含有ZnS、FeS、CuS、CdS及少量SiO2等)为原料,采用“高氧催化氧化氨浸法”可以联合制取Cu2O(红色)、CdS(黄色)、锌钡白(白色)三种颜料,其流程如下:
已知:
Ⅰ:
浸取剂由碳酸铵、氨水、双氧水等组成;
Ⅱ:
浸渣为S、Fe(OH)CO3、SiO2等不溶性物质;
Ⅲ:
浸取液中含有[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[Cd(NH3)4]2+;
Ⅳ:
Cu+在溶液中不存在,但可以与NH3形成稳定的[Cu(NH3)2]+。
回答下列问题:
(1)为加快浸取速度,可以采取的措施是(任答两项);在实际生产中采取常温下浸取而不采用加热的方法,其原因是。
(2)浸取釜中有O2参与生成浸渣Fe(OH)CO3的离子方程式为。
(3)蒸发炉中加入(NH4)2SO3的主要作用是;沉降池1中加入稀H2SO4的作用是。
(4)在制取ZnSO4和CdSO4时使用硫酸的量要适当,如果硫酸过量,产生的后果是。
(5)无论采用“高氧酸浸法”还是“高氧催化氧化氨浸法”,其前期处理,都要经过用浸取剂浸取这一步,不同的是“高氧酸浸法”需先高温焙烧,然后再用硫酸浸出。
两种方法比较,“高氧酸浸法”存在的缺点是(任答两条)。
(12分)
(1)粉碎矿石,增大O2压强,增大氨水和碳酸铵的浓度(2分)防止NH3的挥发,以便形成稳定的配合物,防止双氧水分解(2分)
(2)4FeS+3O2+4CO32-+6H2O=4Fe(OH)CO3↓+4S↓+8OH-(2分)
(3)将[Cu(NH3)4]2+还原为[Cu(NH3)2]+(1分)调节溶液的pH,使[Cu(NH3)2]+转化为Cu2O沉淀(1分)
(4)产生H2S气体污染大气;降低锌钡白、CdS的产量(2分)
(5)能耗高;设备耐酸性要求高;产生大量有害气体(SO2)污染大气(2分)
3.(2020届山东省济宁市高三第三次质检)(11分)三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3是橙黄色的配合物,是合成其它一些含钴配合物的原料。
利用含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取[Co(NH3)6]Cl3的工艺流程如下,回答下列问题:
已知:
①“浸出液”中含有Co2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等
②Ksp[Co(OH)2]=6×10-15、Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44
(1)加“适量NaClO3”的作用是,发生反应的离子方程式为
(2)“加Na2CO3调pH至a”会生成两种沉淀,分别为(填化学式)。
(3)操作Ⅰ的步骤包括、、减压过滤。
(4)流程中“氧化”过程应先加入(填“氨水”或“H2O2”),需水浴控温在50~60℃,温度不能过高,原因是。
写出“氧化”步骤发生反应的离子方程式:
,若无活性炭作催化剂,所得固体产物中除[Co(NH3)6]Cl3外还会有大量二氯化一氯五氨合钴[Co(NH3)5Cl]Cl2和三氯化五氨一水合钴[Co(NH3)5H2O]Cl3晶体,这体现了催化剂的性。
(11分)
(1)将Fe2+转化为Fe3+(1分)
6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O(2分)
(2)Fe(OH)3和Al(OH)3(1分)
(3)蒸发浓缩(1分)冷却结晶(1分)
(4)氨水(1分)温度过高会导致H2O2大量分解,降低产率(1分)
H2O2+2Co2++2NH4++10NH3·H2O+6Cl—=2[Co(NH3)6]Cl3↓+12H2O(2分)
选择性(1分)
3.(2020届河南省郑州市高三第二次质检)银系列产品广泛地应用于化工、电子电锁、材料和工业催化等领域,对含银废料中贵金属银的综合回收具有重要的研究意义。
一种对银粉和AgNO3生产过程中产生的含银废料进行综合回收的工艺流程如图:
回答下列问题:
(1)“溶解”反应的化学方程式为______。
稀硝酸能否用浓硫酸代替____(填“能”或“不能”),原因是______________。
(2)“过滤3”操作中用到的玻璃仪器是_____________。
(3)“络合”步骤中需要加氨水调pH≈7.7,生成的络合物为_____________。
(4)N2H4•H2O称水合肼,具有强还原性和碱性。
水合肼与硫酸反应生成正盐的化学式为_______。
(5)“还原”步骤中产生的气体可参与大气循环,该气体分子的电子式为_______。
(6)“母液2”中溶质的化学式为______________。
(7)粗银经过烘干、焙烧、电解得到纯度99.9%的银。
①焙烧是在中频炉中进行,中频炉优点是加热升温速度快,氧化烧损仅为0.5%,在此焙烧目的是_______。
②电解时粗银做电极阳极,阴极为不锈钢板,电解液为AgNO3、HNO3、KNO3混合溶液,电解液中HNO3和KNO3的作用分别是__________、_________。
【答案】
(1)3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O不能硫酸银覆盖在银的表面,过滤1后银和硫酸银一起随滤渣而除去
(2)烧杯、玻璃棒、漏斗(3)Ag(NH3)2Cl
(4)N2H6SO4(5)
(4)NH4Cl
(7)①除去粗银中含有的杂质②调节电解液的pH提高电解液的导电性
4.(2020届东北三省四市联合模拟)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。
一种以辉铜矿(Cu2S,含有SiO2和少量Fe2O3等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示:
已知:
①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3;
③Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。
回答下列问题:
(1)加快“浸取”速率,除将辉铜矿粉碎外,还可采取的措施有___(任写一种)。
(2)滤渣I经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品,则滤渣I中的主要成分是___(填化学式)。
回收淡黄色副产品过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是___。
(3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO,调节pH的范围为___,若加A后将溶液的pH调为5,则溶液中Fe3+的浓度为___mol/L。
(4)写出“沉锰”(除Mn2+)过程中反应的离子方程式:
___。
(5)“赶氨”时,最适宜的操作方法是___。
(6)测定副产品MnSO4·H2O样品的纯度:
准确称取样品14.00g,加蒸馏水配成100mL溶液,取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定,完全反应后得到了4.66g沉淀,则此样品的纯度为___(保留到小数点后两位)。
【答案】
(1)搅拌;适当增加硫酸浓度;适当加热等
(2)SiO2、S、MnO2温度过低,硫的溶解速率小,温度过高,CS2易挥发
(3)3.7~5.6(或3.7≤pH<5.6)4.0×10-11(4)Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3+NH4+
(5)将溶液加热(6)96.57%
5.[河南省洛阳市2019届高三第四次模拟考试]16.精炼铜工业中阳极泥的综合利用具有重要意义。
一种从铜阳极泥(主要含有铜、银、金、少量的镍)中分离提取多种金属元素的工艺流程如下:
已知:
ⅰ分金液中含金离子主要成分为[AuCl4]-;分金渣的主要成分为AgCl;
ⅱ分银液中含银离子主要成分为[Ag(SO3)2]3-,且存在[Ag(SO3)2]3—
Ag++2SO
ⅲ“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。
(1)由表中数据可知,Ni的金属性比Cu__________。
分铜渣中银元素的存在形式为(用化学用语表示)_____________________________。
“分铜”时,如果反应温度过高,会有明显的放出气体现象,原因是____________________________________________。
(2)“分金”时,单质金发生反应的离子方程式为___________________________________。
(3)Na2SO3溶液中含硫微粒物质的量分数与pH的关系如图所示。
“沉银”时,需加入硫酸调节溶液的pH=4,分析能够析出AgCl的原因为_________________________________________________________________________________________________________。
调节溶液的pH不能过低,理由为__________________________________(用离子方程式表示)。
(4)已知Ksp[Ag2SO4]=1.4×10-5,沉银时为了保证不析出Ag2SO4,应如何控制溶液中SO42—浓度(假定溶液中Ag+浓度为0.1mol/L)。
____________________________________。
(5)工业上,用镍为阳极,电解0.1mol/LNiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液,可得高纯度的球形超细镍粉。
当其他条件一定时,NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示:
为获得髙纯度的球形超细镍粉,NH4Cl溶液的浓度最好控制为_______g/L,当NH4Cl溶液的浓度大于15g/L时,阴极有无色无味气体生成,导致阴极电流效率降低,该气体为_______。
【答案】
(1)强Ag、AgClH2O2分解放出氧气
(2)2Au+ClO3-+7Cl-+6H+=2[AuCl4]-+3H2O
(3)分银液中存在[Ag(SO3)2]3—
Ag++2SO32-,加H2SO4至pH=4,SO32-转化为HSO3-,c(SO32-)减小,平衡正向移动,c(Ag+)增大,Ag+与分银液中Cl-反应生成AgClSO32-+2H+=SO2↑+H2O
(4)溶液中SO42—浓度应低于1.4×10-3mol/L
(5)10H2
【解析】
6.(2020届山东省济宁市高三第三次质检)铜转炉烟灰主要含有Zn[还有少量
Fe(+2价)、Pb、Cu、As等元素]的硫酸盐和氧化物,少量为砷酸盐。
制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。
请回答以下问题:
己知:
活性炭净化主要是除去有机杂质。
(1)写出氯化铵的电子式___,“净化”过程属于___(填“物理”、“化学”)变化。
(2)在反应温度为50℃,反应时间为1h时,测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图,则氯化铵适宜的浓度为___mol·L-1。
若浸出液中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在,则浸取时ZnO发生反应的离子方程式为___。
(3)滴加KMnO4溶液有MnO2生成,目的是除___元素,除杂3是置换除杂过程,则试剂a是___,“滤渣Ⅲ”的主要成分为___(填化学式)。
(4)写出“沉锌”时发生反应的离子方程式___,此过程中可以循环利用的副产品是___。
(5)取mg活性氧化锌样品配成待测液,加入指示剂3、4滴,再加入适量六亚甲基四胺,用amol•L-1EDTA标准液进行滴定,消耗标准液VmL。
己知:
与1.0mLEDTA标准液[c(EDTA)=1.000mo1•L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139,则样品中氧化锌的质量分数为___(用代数式表示)。
【答案】
(1).
(2).物理(3).4(4).ZnO+2NH
+2NH3•H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O(5).Fe(6).Zn(7).Cu(Zn)(8).2Zn2++4HCO
=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O(9).NH4Cl(10).
×100%或
%
7.【2017江苏卷】(15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:
3NaClO
2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:
AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3)2++Cl−+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:
4Ag(NH3)2++N2H4·H2O
4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为__________________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为________________。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是____________________。
(3
)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并_______________________。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为_____________________。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:
________________________(实验中须使用的试剂有:
2mol·L−1水合肼溶液,1mol·L−1H2SO4)。
【答案】
(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O
4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl−,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2mol·L−1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1mol·L−1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥。
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