2024版 步步高 考前三个月 化学 新高考第一篇　主题十　热点题空19　化工流程中试剂用量及温度控

热点题空19 化工流程中试剂用量及温度控制分析1．常考条件控制及目的总结条件控制目的加热①加快反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热方向移动；③除去受热易分解或易挥发的杂质；④破坏胶体，利于分离控温①防止物质分解或挥发；②防止产品结晶或结晶获得特定物质；③催化剂活性最好pH控制①生成金属氢氧化物，以达到除去金属离子的目的；②抑制盐类水解，防止产生杂质；③促进盐类水解，有利于沉淀分离；④提供特定氧化还原反应所需条件用量(浓度)控制①增大浓度，加快反应速率；②使平衡移动，提高目标物质转化率；③投入量太大，后续需要中和剩余部分，造成浪费2.答题要领1．(2022·福建，11)粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提铝的工艺流程如下：回答下列问题：(1)“浸出”时适当升温的主要目的是__________________________，Al2O3发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有__________。实验测得，5.0g粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)经浸出、干燥后得到3.0g“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%)，Al2O3的浸出率为__________。(3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如下图所示，加入K2SO4沉铝的目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，“沉铝”的最佳方案为___________________________________________________________。(4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________。(5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回________工序循环使用。答案 (1)提高浸出率(或提高浸出速率) Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)SiO2和CaSO4 84% (3)使更多的铝元素转化为晶体析出，同时保证晶体纯度 高温溶解再冷却结晶(4)2KAl(SO4)2eq\o(=====,\s\up7(高温))K2SO4＋Al2O3＋3SO3↑[或4KAl(SO4)2eq\o(=====,\s\up7(高温))2K2SO4＋2Al2O3＋6SO2↑＋3O2↑] (5)沉铝解析 粉煤灰(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)加入硫酸，浸渣为二氧化硅、硫酸钙，加入硫酸钾，产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和SO2、O2(或SO3)气体，水浸除去硫酸钾，过滤得到氧化铝。(2)5.0g粉煤灰中Al2O3的质量为5.0g×30%＝1.5g,3.0g“浸渣”中Al2O3的质量为3.0g×8%＝0.24g，则Al2O3的浸出率为eq\f(1.5g－0.24g,1.5g)×100%＝84%。(3)根据沉铝体系中KAl(SO4)2·12H2O溶解度最小，更容易析出，加入K2SO4沉铝的目的是使更多的铝元素转化为晶体KAl(SO4)2·12H2O析出，同时保证晶体纯度；KAl(SO4)2·12H2O溶解度受温度影响较大，“沉铝”的最佳方案为高温溶解再冷却结晶。(4)“焙烧”时，KAl(SO4)2分解为K2SO4、Al2O3和SO3或K2SO4、Al2O3、SO2和O2，反应的化学方程式为2KAl(SO4)2eq\o(=====,\s\up7(高温))K2SO4＋Al2O3＋3SO3↑或4KAl(SO4)2eq\o(=====,\s\up7(高温))2K2SO4＋2Al2O3＋6SO2↑＋3O2↑。(5)“水浸”后得到的“滤液2”成分为K2SO4，可在沉铝工序循环使用。2．碱式硫酸铝[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]溶液可用于烟气脱硫。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝溶液，实验流程如下：已知“调pH”的反应为(2－x)Al2(SO4)3＋3xCaCO3＋3xH2O===2[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]＋3xCaSO4＋3xCO2↑。(1)“酸浸”时适当增大H2SO4溶液浓度的目的是____________________________________________________________________________________________________________________。能达到相同目的的方法还有________(任写一种)。(2)“酸浸”时应控制H2SO4溶液的用量，H2SO4溶液用量不能太多的原因是______________________________________________________________________________________________。答案 (1)加快酸浸时的反应速率，增大浸出率 搅拌 (2)多余的硫酸会增加后续调pH步骤CaCO3的消耗量3．(1)由折线图分析产生三硫化钼沉淀的过程中应选择的最优温度和时间是______________。(2)利用化学平衡移动原理分析低于或高于最优温度时，MoS3的产率均下降的原因(流程如图)：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)40℃，30min(2)温度太低不利于H2S逸出；温度太高，盐酸挥发，溶液中c(H＋)下降，都不利于反应正向进行解析 (2)(NH4)2MoS4与盐酸反应的离子方程式为MoSeq\o\al(2－,4)＋2H＋===MoS3↓＋H2S↑，如果温度太低不利于H2S逸出，如果温度太高，盐酸挥发，使溶液中c(H＋)下降，都不利于反应正向进行。4．某工厂利用黄铁矿(FeS2)和电解金属锰后的阳极渣(主要成分为MnO2，杂质为Pb、Fe、Cu元素的化合物)为原料制备高性能磁性材料MnCO3的工艺流程如下：回答下列问题：(1)FeS2中硫元素化合价为______________，滤渣Ⅰ的成分除了S还有____________________。(2)写出任意两种加快酸浸速率的措施：________________________________。“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是_______________________________________________________。(3)请结合平衡移动原理解释“除钙”时溶液酸度不宜过高，否则溶液中Ca2＋沉淀不完全的原因：__________________________。答案 (1)－1 PbSO4 (2)粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度、适当升温等(任写两种) 将Fe2＋氧化成Fe3＋，以便除去 (3)酸度过高，F－与H＋结合形成弱电解质HF，CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)平衡右移解析 (2)加快酸浸速率的措施：粉碎阳极渣和黄铁矿、适当增大硫酸的浓度和适当升温等；“除铁、铜”过程中加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，以便生成Fe(OH)3而除去。(3)酸度过高，F－与H＋结合形成弱电解质HF，CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)平衡右移，故“除钙”时溶液酸度不宜过高，否则溶液中Ca2＋沉淀不完全。5．(2023·银川一模)六氟锑酸钠(NaSbF6)可作为新型钠离子电池的离子导体。一种由锑白(主要含Sb2O3、Sb2S3和少量Sb2O5、Fe2O3、CuS等)合成六氟锑酸钠的工艺流程如图所示：①Sb的氧化物及氢氧化物的性质与Al的类似，Sb2S3可溶于NaOH溶液；②NaSbO3·3H2O晶体难溶于水。请回答下列问题：(1)“碱浸渣”的主要成分是______________(填化学式)。(2)“碱浸、还原”时，Sb2O3发生的离子方程式为_____________________________________；若Na2S2O3与Sb2O5反应时的氧化产物为Na2SO4，则Na2S2O3与Sb2O5计量关系比为______________________________________________________________________________。(3)“转化”时控温约50℃的原因是_______________________________________________。答案 (1)CuS、Fe2O3(2)Sb2O3＋2OH－===2SbOeq\o\al(－,2)＋H2O 1∶2(3)温度过低反应速率太慢，温度过高H2O2易分解损失解析 (1)根据流程图，加入氢氧化钠、Na2S2O3，过滤出Fe2O3、CuS固体，得NaSbO2、Na2S等的混合液。(2)Sb2O3的性质与Al2O3类似，“碱浸、还原”时，Sb2O3和氢氧化钠反应生成NaSbO2和水，发生反应的离子方程式为Sb2O3＋2OH－===2SbOeq\o\al(－,2)＋H2O；Sb由＋5价降低为＋3价，S元素化合价由＋2升高为＋6，氧化产物为SOeq\o\al(2－,4)，根据得失电子守恒可知，Na2S2O3与Sb2O5计量关系比为1∶2。6．六氟铝酸钠俗称冰晶石，广泛应用于冶铝工业。以磷肥副产物氟硅酸铵为原料制备六氟铝酸钠的简易流程如图所示：请回答下列问题：(1)写出反应①的化学方程式：_____________________________________________________，适当加热可以提高反应①的化学反应速率，但是温度不宜过高，其原因有两点：一是避免氨水挥发，降低反应物浓度；二是_____________________________________________________。(2)反应③得到Na3AlF6和滤液，滤液用于反应________(填“①”或“②”)循环利用。NH4F溶液不能用玻璃容器盛装，其原因是________________________________________________。(3)通过实验得出Na3AlF6的产率与外界条件关系如图所示(提示：温度、时间针对反应③)。根据上述实验结果，可知最佳条件：反应温度、反应时间、氢氧化钠与氢氧化铝的物质的量之比依次是_____________________________________________________________________。答案 (1)(NH4)2SiF6＋4NH3·H2O===6NH4F＋H2SiO3↓＋H2O 避免NH4F水解程度增大而损失(2)① NH4F水解生成HF，HF腐蚀玻璃(3)60℃、60min、2.0解析 (1)氟硅酸铵与氨水反应，可以看成是氟硅酸铵先水解生成氟化氢、硅酸和氨水，然后氨水和氟化氢反应生成氟化铵。温度高，氨水挥发加快，NH4F水解