化学工艺流程题中陌生方程式的书写

化学方程式是最具有化学学科特征的一种化学用语,陌生方程式的书写是高考题中常见的题型,也是“信息量大”的一类题型,用于考查学生接受、整合化学信息和分析解决问题的能力,陌生方程式综合性强,能力要求高,也是考生失分较多的题型之一,因此,考前熟练掌握方程式书写的方法和技巧是提分的有效措施。

1.某学校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用,专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体(CuSO4·5H2O),其实验方案如下:

(1)在滤液C转化为沉淀Ⅱ的过程中盐酸的用量不易控制,可改为通CO2气体,写出滤液C中通入过量CO2的离子方程式:__________。

写出由沉淀Ⅱ转化为AlCl3溶液的离子方程式:________________。

(2)小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂,在滤渣B中加入稀硫酸和H2O2来制备胆矾晶体,则该反应的总化学方程式为_________________。

2.硼氢化锰[Mn(BH4)2]可以用作储氢材料,也能用于科学研究。以富锰渣(含60%MnO,还含有SiO2、Al2O3、CaO、FeO)为原料制备硼氢化锰的工艺流程如下。

已知几种氢氧化物的Ksp的值如下表:

(1)“氧化”中发生反应的离子方程式为____________________,该反应中氧化性:Fe3+__________(填“”或“”)MnO2。

(2)Mn(BH4)2能与稀盐酸反应生成H3BO3,该反应的化学方程式为__________。

3.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下:

已知:①Ce4+能与F-结合成[CeFx](4-x)+,也能与SO42-结合成[CeSO4]2+;

②在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)2]萃取,而Ce3+不能。

“氧化”步骤的化学方程式为________________________。

4.氧化锌工业品广泛应用于橡胶、涂料、陶瓷、化工、医药、玻璃和电子等行业,随着工业的飞速发展,我国对氧化锌的需求量日益增加,成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。用工业含锌废渣(主要成分为ZnO,还含有铁、铝、铜的氧化物,Mn2+、Pb2+、Cd2+等)制取氧化锌的工艺流程如图所示:

(1)除杂时加入高锰酸钾的作用是________,发生反应的离子方程式为_____

(2)写出“碳化合成”的化学方程式:_________________________。

5.中国航空航天事业飞速发展,银铜合金广泛用于航空工业。从银精矿(其化学成分有:Ag、Zn、Cu、Pb、S及SiO2等)中提取银、铜和铅,工艺流程如图所示。

(1)步骤③反应的化学方程式为___。

(2)排放后的废水中含有NO3-,任意排放会造成水体污染,科技人员在碱性条件下用Al粉将NO3-还原成无污染气体排放,该方法的缺点是处理后的水中生成了AlO2-,依然对人类健康有害。该反应的离子方程式为:___。

6.从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V2O5、VOSO4和SiO2等,下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程:

“还原”工序中反应的离子方程式为________________________.

7.磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种高效复合肥。工业上以磷精矿[主要成分是Ca2(PO4)3,还含有少量Fe2O3、CaF2等杂质]为原料,生产磷酸二氢钾的流程如图:

已知:①TBP、D2EHPA、TOA都是难溶于水的液态有机物,对萃取特定物质有较强的选择性,常用作萃取剂。

②萃取剂TBP对H3PO4和Fe3+有较强的萃取作用,但对Ca2+有一定的萃取作用。

③萃取剂D2EHPA仅对Fe3+有较强的萃取作用。

回答下列问题:

(1)“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为__________________。

(2)“除氟”时发生反应的化学方程式为_____________________。

(3)“目的2”分离出的有机层中除H3PO4外,还有少量某金属阳离子。去除有机层中该阳离子的方法是用含H2SO4的磷酸洗涤,反应的离子方程式为:__________。

8.钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一,从锂离子二次电池正极(LiCoO2)废料--铝钴膜中回收钴的工艺如图所示:

回答下列问题:

(1)写出工业上用Al2O3制取铝的化学方程式:_____________________

(2)为使钴浸出。需将LiCoO2的结构破坏,选择在硫酸和双氧水体系中进行浸出,请写出浸出的化学方程式:______________________

(3)锂可由电解制得,以石墨为阳极,低碳钢为阴极,电解液为熔融的LiCl和KCl的混合液,电解槽压为6.0-6.5V,这样可得到纯度为99%的锂。

②阴极产物与镁的性质相似,在常温下与氮气反应,请写出其与氮气反应的生成物与水的反应方程式:______________________________

(4)已知钴与铁的性质相似,请写出四氧化三钴与氢碘酸反应的离子方程式:_________

9.铜及其化合物在工业生产上有许多用途。某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如图:

(1)滤渣I中的主要成分是MnO2、S、SiO2。请写出“浸取”反应中生成S的化学方程式:____________________。

(2)写出“沉锰"(除Mn2+)过程中反应的离子方程式:________________。

10.氯化亚铜(CuCl)在化工、印染、电镀等行业应用广泛。CuCl微溶于水,不溶于醇和稀酸,可溶于Cl-浓度较大的溶液,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如图。回答下列问题:

(1)步骤①中N元素被还原为最低价,写出此反应的离子方程式______。

(2)步骤⑤中,用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水,防止滤渣被空气氧化为Cu2(OH)3Cl。CuCl被氧化为Cu2(OH)3Cl的化学方程式为__________。

(3)制造印刷电路板产生的废液中含大量[Cu(NH3)4]2+等离子,利用膜电解技术对此废液进行电解,电解装置如图所示。电解后的阴极液中加入适量盐酸并用水稀释可得到CuCl,电解时阴极的电极反应式为________________,生成CuCl的离子方程式为_________。

11.从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V2O5、VOSO4和SiO2等,下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程:

(1)“还原”工序中反应的离子方程式为______________________。

(2)写出流程中铝热反应的化学方程式__________________________。

(3)电解精炼时,以熔融NaCl、CaCl2和VCl2为电解液(其中VCl2以分子形式存在)。阴极的电极反应式为_____________________。

12.硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中废镍催化剂(主要成分为NiCO3和SiO2,含少量Fe2O3、Cr2O3)为原料制备硫酸镍的工业流程如图:

已知:①NiS、Ni(OH)2、Cr(OH)3均难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物。

②Fe(OH)3不溶于NH4Cl-氨水的混合液,Ni(OH)2溶于NH4Cl-氨水的混合液生成[Ni(NH3)6]2+。

请回答下列问题:

(1)“一次碱析”时,加入的NaOH溶液需过量,则含铬微粒发生反应的离子方程式为________________。

(2)“氧化”时发生反应的离子方程为___________________。

(3)以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后,在铁电极附近生成紫红色的FeO42-。电解时阳极的电极反应式为___________________

13.工业上用钛白渣[主要成分为FeSO4,还含有少量Fe2(SO4)3、MgSO4及TiOSO4]为主要原料生产氧化铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下:

(1)“溶解”时,TiOSO4发生水解生成难溶于水的H2TiO3,反应的化学方程式为_________。

(2)“氧化”时,Fe2+生成FeOOH的离子方程式是________________。

14.以钛白酸废液(主要含有TiO2+、Fe2+、Ca2+、SO42-等)为原料,获取磷酸钛(2TiO2?P2O5?H2O)和氧化铁黑(Fe3O4)的部分流程如图:

反应Ⅰ中生成2TiO2?P2O5?H2O的离子方程式为_______________。

15.某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂。通过如下简化流程既脱除燃媒尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。

请回答下列问题:

(1)写出软锰矿浆吸收SO2的化学方程式_______________;

(2)写出KMnO4与MnSO4溶液反应的离子方程式_________;

(3)工业上将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解,可制得KMnO4.装置如图:

②结合电极反应式简述生成KMnO4的原理:______;

16.锌浮渣主要含Zn、ZnO、SiO2、Fe2+、Cd2+、Mn2+,工业上可通过控制条件逐一除去杂质以制备超细活性氧化锌,其工艺流程如下:

(1)在S2O82-的结构式中只含有一根“O一O”非极性键,则S的化合价为___________;工业上常用惰性电极电解(NH4)2SO4生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵),阳极电极反应式为___________。净化1是为了将Mn2+转化为MnO2而除去,写出该反应的离子方程式:_______。

(2)碳化在50℃进行,“前驱体”的化学式为ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,写出碳化过程生成“前驱体”的化学方程式:_____________________。

1.(1)AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

(2)Cu+H2O2+H2SO4+3H2O=CuSO4·5H2O

(或Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O)

(1)滤液C中含有偏铝酸钠,通入过量CO2生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,反应的离子方程式为:

AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,

沉淀Ⅱ为氢氧化铝,与盐酸反应转化为AlCl3溶液,反应的离子方程式为:Al(OH)3+3H+═Al3++3H2O;

(2)铜与浓硫酸反应生成有毒有污染的二氧化硫气体,若铜先和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,该过程原料利用率高,所以途径②最佳,Cu中加入稀硫酸和H2O2可以制备胆矾晶体,反应方程式为:Cu+H2O2+H2SO4+3H2O═CuSO4?5H2O(或Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O;

2.(1)2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O<

(2)Mn(BH4)2+2HCl+6H2O=2H3BO3+MnCl2+8H2↑

(1)“氧化”中是酸性溶液中二氧化锰将亚铁离子氧化生成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O,反应中二氧化锰是氧化剂,亚铁离子为还原剂,氧化性:Fe3+<MnO2,故答案为:2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;<;

(2)Mn(BH4)2能与稀盐酸反应生成H3BO3,Mn(BH4)2中H的化合价由-1价升高到0价,HCl和水中H由+1价降低到0价形成氢气,同时生成氯化锰,反应的化学方程式为:

Mn(BH4)2+2HCl+6H2O=2H3BO3+MnCl2+8H2↑,故答案为:Mn(BH4)2+2HCl+6H2O=2H3BO3+MnCl2+8H2↑。

3.2Ce(OH)3+NaClO+H2O2=Ce(OH)4+NaCl

4.(1)除去Mn2+

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+

(2)3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3.2Zn(OH)2.H2O↓+2CO2↑+6NaNO3

或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O=ZnCO3.2Zn(OH)2.H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3

(1)加入高锰酸钾的作用是将Mn2+转化为MnO2沉淀,除去Mn2+,反应的离子方程式为:

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+;

(2)“碳化合成”时加入碳酸钠,产物为ZnCO3.2Zn(OH)2.H2O,反应的化学方程式为:

3Zn(NO3)2+3Na2CO3+3H2O=ZnCO3.2Zn(OH)2.H2O↓+2CO2↑+6NaNO3

或3Zn(NO3)2+5Na2CO3+5H2O=ZnCO3.2Zn(OH)2.H2O↓+4NaHCO3+6NaNO3;

若碳酸钠过量,则沉淀后的溶液中有碳酸根离子,检查碳酸根离子的方法是:静置,取上层清液少许于试管中,往试管中继续滴加碳酸钠溶液,若无沉淀产生,则纯碱过量。

5.(1)AgCl+2Na2SO3=Na3[Ag(SO3)2]+NaCl

(2)10Al+6NO3-+4OH-=2N2+10AlO2-+2H2O

6.2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O

7.(1)Ca3(PO4)2+6HCl=3CaCl2+2H3PO4

(2)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

(3)Ca2++SO42+=CaSO4↓

8.(1)2Al2O34Al+3O2↑

(2)2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O

(3)Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH

(4)Co3O4+8H++2I-=3Co2++I2+4H2O

9.(12MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O

(2)Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3↓+NH4+

(1)滤渣I中的主要成分是MnO2、S、SiO2。“浸取”反应中生成S的化学方程式为:2MnO2+Cu2S+4H2SO4=S↓+2CuSO4+2MnSO4+4H2O

(2)“沉锰"过程中加入碳酸氢铵和氨气,生成碳酸锰,其离子方程式为:Mn2++HCO3-+NH3=MnCO3↓+NH4+

10.(1)4Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O

(2)4CuCl+O2+2H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl

(3)[Cu(NH3)4]2++e-+2H2O=[Cu(NH3)2]++2NH3·H2O

[Cu(NH3)2]++2H+=CuCl+2NH4+

(1)①NO3-在酸性条件下具有强氧化性,能与Cu发生反应,N转化成NH4+,其离子反应方程式为:

4Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O;

(2)CuCl容易被潮湿空气中易水解氧化,因此该反应的化学方程式为:4CuCl+O2+2H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl;

(3)阴极上发生还原反应,[Cu(NH3)4]2+得电子生成[Cu(NH3)2]+,阴极反应式为:

[Cu(NH3)4]2++e-+2H2O=[Cu(NH3)2]++2NH3·H2O;

生成CuCl的离子方程式为:

[Cu(NH3)2]++2H+=CuCl+2NH4+;

11.(1)2VO22++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O

(2)3V2O5+10Al=6V+5Al2O3

(3)VCl2+2e-=V+2Cl-

12.(1)Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O

(2)3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O

(3)Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

(1)Cr(OH)3难溶于水,Cr(OH)3是两性氢氧化物,可以与过量的NaOH溶液发生反应产生CrO2-,则含铬微粒发生反应的离子方程式为:Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O;

(2)“氧化”时HNO3将NiS氧化为S单质,HNO3被还原为NO,发生反应的离子方程式为:3NiS+8H++2NO3-=3Ni2++2NO↑+3S↓+4H2O,

从而可除去硫,生成镍离子;

(3)电解池中阳极发生氧化反应,依据题意可知铁在阳极失去电子,碱性环境下生成高铁酸根离子FeO42-,阳极的电极反应式为:

Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。

13.(1)TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4(2)4Fe2++O2+8OH-=4FeOOH↓+2H2O

(1)TiOSO4水解生成难溶于水的H2TiO3和硫酸,反应方程式为:TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4;

(2)碱性条件下Fe2+与空气中的氧气结合生成FeOOH,离子方程式为:4Fe2++O2+8OH-=4FeOOH↓+2H2O;

14.2TiO2++2H3PO4=2TiO2·P2O5·H2O↓+4H+

15.(1)MnO2+SO2=MnSO4(2)2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+

(3)a极上发生MnO42--e-═MnO4-,部分钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4

(1)锰矿浆吸收SO2,生成硫酸锰,反应的化学方程式为MnO2+SO2=MnSO4。答案为:MnO2+SO2=MnSO4;

(2)KMnO4与MnSO4溶液发生归中反应,生成MnO2沉淀,反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+。答案为:

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+4H+;

(3)②a为阳极,阳极上K2MnO4失去电子发生氧化反应,电极反应式为MnO42--e-═MnO4-,部分钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4。答案为:a极上发生MnO42--e-═MnO4-,部分钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4;

16.(1)+62SO42--2e-=S2O82-

Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+

(2)3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+3(NH4)2SO4+5CO2↑

在S2O82-的结构式中只含有一根“O一O”非极性键,则S与S原子之间存在一个—O—O—,S原子与四个O原子形成共价键,每个S原子形成两个S=O双键,两个S-O单键。由于吸引电子的能力OS,所以S元素的化合价为+6价;用惰性电极电解(NH4)2SO4生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵),SO42-在阳极上失去电子,变为S2O82-,阳极电极反应式为:2SO42--2e-=S2O82-;净化1的溶液中含有Zn2+、Mn2+、Fe2+、Cd2+,向净化1溶液中加入(NH4)2S2O8溶液,(NH4)2S2O8将Mn2+氧化转化为MnO2形成滤渣2而过滤除去,S2O82-则获得电子变为SO42-进入溶液,该反应的离子方程式为Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+;

(2)净化3以后的滤液中含有Zn2+,向该溶液中加入碳酸氢铵碳化,得到硫酸铵和二氧化碳及“前躯体”,其化学式为ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O,反应方程式是:3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3?2Zn(OH)2?H2O↓+3(NH4)2SO4+5CO2↑。

编辑:方全红

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