2018年高考化学二轮复习 三道题经典专练9 化工流程为载体的综合考查题一.doc

化工流程为载体的综合考查题一 Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： （1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_____________________________。 （2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式_________________________。 （3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因____________________________________________。 （4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为___________。 （5）若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成______________（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。 （6）写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式______________________________________。 【答案】（1）100℃、2h，90℃、6h （2）FeTiO3+ 4H++4Cl? = Fe2++ TiOCl42- + 2H2O （3）低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降 （4）4 （5）Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43-)=mol·L?1=1.3×10–17 mol·L?1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。 （6）2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑ 【解析】（1）由图像推出浸出率为70%时有2个点满足；（2）反应物为FeTiO3，因为酸浸，故反应物应有H+，因生成物为TiOCl42-，因此反应物中还应有Cl-，因反应物有H+，故生成物中应有H2O，然后根据原子守恒和电荷守恒配平。（3）略；（4）过氧键存在于-1的O中，每2个之间存在1个过氧键。根据化合价，原子守恒，设-1价O x个，-2价O y个。 8个，故4个过氧键 （5）溶液中主要三种离子，Fe3+、PO43-、Mg2+，根据两个难溶物的Ksp，已知c(Fe3+)=1.0×10-5 mol/L，故溶液中c(PO43-)==1.3×10-17mol·L?1，再根据，故最终没有沉淀生成。（6）根据流程图知反应物为FePO4、Li2CO3、H2C2O4，生成物为LiFePO4，化合价情况为，，，故Fe化合价降低，C化合价升高，可知产物之一为CO2，反应物有H，故产物有H2O。 砷为VA族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。 （1）冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸（H3AsO3）形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下： 已知：Ⅰ．As2S3与过量的S2﹣存在以下反应：As2S3(s)+3S2﹣(aq)2AsS33﹣(aq)； Ⅱ．亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。 ①亚砷酸中砷元素的化合价为________； ②砷酸的第一步电离方程式为__________________________________________； ③“一级沉砷”中FeSO4的作用是____________________________________________； ④“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为_________________________________________； ⑤沉淀X为______________（填化学式）。 （2）冶炼废渣中的砷元素主要以As2O3的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测（As的最低检出限为3.0×10－6g)。 步骤1：取10 g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加人H2SO4共热，生成AsH3气体。 步骤2：将AsH3气体通人AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3。 步骤3：取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。