考法研习(二) 以物质制备为主的化工流程题 一、练悟真题———高考考什么、怎么考 [例1] (2025·河北卷改编)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下: 已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。回答下列问题: (1)“浸取”中,提高浸取速率的措施有 (写一条)。 (2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式: 。 (3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、 、 (填化学式)。 (4)酸化工序中需加压的原因: 。 (5)滤液Ⅱ的主要成分: (填化学式)。 (6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式Fe(CO)5+ + ==Cr(OH)3↓+ + + CO (7)滤渣Ⅱ可返回 工序。(填工序名称) 学解题,内化解题思维 铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2,与过量KOH在空气中煅烧,生成K2CrO4、Fe2O3、MgO、KAlO2、K2SiO3;通入KHCO3 K2CO3(aq)/CO2浸取,生成Al(OH)3、H2SiO3、Fe2O3、MgO不反应,故滤渣Ⅰ为Al(OH)3、H2SiO3、Fe2O3、MgO,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出K2CrO4固体,滤液Ⅰ中含有K2CrO4;向K2CrO4中加水溶解,并通入过量CO2酸化,将K2CrO4转化为K2Cr2O7,同时副产物KHCO3生成,将K2Cr2O7与KHCO3分离,滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3;Fe(CO)5作还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3,自身转化为Fe(OH)3进入滤渣Ⅱ,KOH进一步处理得K2CO3,循环使用。 第(1)问 原料预处理是生产流程中的关键环节,目的是让原料达到后续加工要求,不同原料处理方式也不相同,原料预处理一般包括粉碎、煅烧、酸浸/碱浸等。本题“浸取”操作单元中,提高浸取速率的措施有:将煅烧渣粉碎、浸取过程中搅拌、提高浸取温度等。 [思维建模———原料的预处理(见P31)] 第(2)问 根据流程可知,煅烧工序中Fe(CrO2)2与过量KOH、空气中氧气反应生成K2CrO4、Fe2O3、H2O,根据得失电子守恒,原子守恒可得:4Fe(CrO2)2+7O2+16KOH2Fe2O3+8K2CrO4+8H2O。 第(4)问 向K2CrO4中加水溶解,并通入过量CO2酸化,由平衡反应2H++2Cr H2O+Cr2可知,将K2CrO4转化为K2Cr2O7时,加大压强,可以增大CO2的溶解度,使液体中CO2浓度增大,进一步增大溶液的酸性,保证酸化反应充分进行。 [回扣已学———反应条件的控制(见P20)] 第(6)问 Fe(CO)5作还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3,自身转化为Fe(OH)3,根据得失电子守恒,原子守恒可得:Fe(CO)5+K2CrO4+4H2O==Cr(OH)3↓+Fe(OH)3↓+2KOH+5CO↑。 [回扣已学———化学方程式的书写(见P17)] [例2] (2025·湖北卷)氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂,通过以下两种工艺制备: 已知:室温下,TiO2是难溶酸性氧化物,CaTiO3的溶解度极低。 20 ℃时,NaF的溶解度为4.06 g/100 g水,温度对其溶解度影响不大。 回答下列问题: (1)基态氟离子的电子排布式为 。 (2)20 ℃时,CaF2饱和溶液的浓度为c mol·L-1,用c表示CaF2的溶度积Ksp= 。 (3)工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2+2NaOH==Ca(OH)2+2NaF。分析沉淀的成分,测得反应的转化率为78%。水浸分离,NaF的产率仅为8%。 ①工艺Ⅰ的固相反应 (填“正向”或“逆向”)进行程度大。 ②分析以上产率变化,推测溶解度S(CaF2) S[Ca(OH)2](填“>”或“<”)。 (4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%,写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式 。 (5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为 (填标号)。 a.蒸发至大量晶体析出,趁热过滤 b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶,过滤 (6)研磨能够促进固相反应的原因可能有 ( ... ...
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