6工艺流程滴定分析法的计算课件.docx

6工艺流程滴定分析法的计算课件.docx

《6工艺流程滴定分析法的计算课件.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6工艺流程滴定分析法的计算课件.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

6工艺流程滴定分析法的计算课件

高一化学竞赛——艰苦卓绝玉汝于成

第六章工艺流程滴定分析计算

一、教材中的“十大”化工流程

1．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的一种工艺流程如下，请再设计一种工艺流程：

2．硅的制备

3．氯碱工业

4．工业上利用黄铁矿（FeS2）制取硫酸

5．工业制硝酸

6．工业上制纯碱

7．从工业废水中回收硫酸亚铁和铜的工艺流程

工业废水中含有大量的FeSO4，较多的Cu2＋和少量的Na＋。

为了减少污染并变废为宝，回收硫酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。

8．从海水中提取镁

9．海水提溴

10．海带中碘的提取

二、重要物质的制备

（一）ClO2的制备：

1、二氧化氯（ClO2）被称作第四代杀菌消毒剂。

请回答下列相关问题：

（1）工业上用NaCl还原NaClO3生产ClO2的工艺流程如下图所示：

①反应器中发生反应的化学方程式为2NaClO3＋2NaCl＋2H2SO4===2ClO2↑＋Cl2↑＋2Na2SO4＋2H2O。

生产中将NaClO3和NaCl物质的量之比为1∶1.05的混合水溶液加入反应器，NaCl稍过量的目的是_________________________________________________________。

②反应器中生成的ClO2和Cl2由通入的空气驱出进入ClO2吸收塔，产生的混合液进入汽提塔，汽提塔排出的废液成分主要有____________________（填化学式，下同）。

③循环①中循环利用的物质是______________________________________。

④为提高ClO2的产量，可用亚氯酸钠（NaClO2）与反应器中的Cl2反应生成ClO2，该反应的化学方程式为________________。

尾气中的Cl2可用SO2水溶液吸收，该反应的化学方程式为________________________。

2、二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，回答下列问題：

（1）工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为     。

（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：

①电解时发生反应的化学方程式为                         。

②溶液X中大量存在的阴离子有__________。

③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是       （填标号）。

a．水         b．碱石灰        C．浓硫酸        d．饱和食盐水

（3）用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量：

Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入3 mL稀硫酸：

Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；

Ⅲ．将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；

Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中：

Ⅴ．用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2+2S2O32-＝2I－+S4O62-），指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫

代硫酸钠溶液。

在此过程中：

①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为                       。

②玻璃液封装置的作用是               。

③V中加入的指示剂通常为          ，滴定至终点的现象是              。

④测得混合气中ClO2的质量为          g。

（4）用ClO2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。

若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是_______（填标号）。

a．明矾       b．碘化钾      c．盐酸        d．硫酸亚铁

（二）制备 K2FeO4

1、新型净水剂高铁酸钾（K2FeO4）为暗紫色固体，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定。

工业上制备K2FeO4的常用方法有两种。

方法Ⅰ：

次氯酸盐氧化法。

工艺流程如图所示。

（1）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：

____FeCl3＋____NaOH＋____NaClO===____Na2FeO4＋____＋____。

其中氧化剂是________（填化学式）。

（2）“转化”过程中发生反应的化学方程式为_______________________________。

（3）上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是将粗产品用__________________溶解，然后________________________。

方法Ⅱ：

电解法。

以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极液中加入KOH。

（4）电解时阳极发生反应生成FeO

，该电极反应方程式为________________________。

2、高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂。

如图是以铁屑为原料制备K2FeO4 的工艺流程图：

请回答下列问题：

（1）氯气与铁屑反应生成FeCl3 的条件是                 ，其生成物氯化铁也可作净水剂，其净水原理为                         。

（2）流程图中的吸收剂X 为                 （选填字母代号）。

a．NaOH 溶液        b．Fe 粉c．FeSO4 溶液       d．FeCl2 溶液

（3）氯气与NaOH 溶液反应生成氧化剂Y 的离子方程式为                。

（4）反应④的化学方程式为             ，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为              。

（5）K2FeO4 的净水原理是

，该反应生成具有吸附性的Fe（OH）3。

用上述方法制备的粗K2FeO4 需要提纯，可采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，洗涤剂可选用稀KOH 溶液，原因是                。

（6）测定制备的粗K2FeO4 的纯度可用滴定法，滴定时有关反应的离子方程式为：

现称取1．98 g 粗K2FeO4 样品溶于适量KOH 溶液中，加入稍过量的KCrO2，充分反应后过滤，滤液在250 mL 容量瓶中定容。

每次取25．00 mL 加入稀硫酸酸化，用0．100 0 mol·L-1的（NH4）2Fe（SO4）2 标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18．93 mL。

则上述样品中K2FeO4 的质量分数为      。

（三）其它物质的制备

1、高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。

实验室可用软锰矿（主要成分为MnO2）为原料制备高锰酸钾。

其部分流程如下：

已知：

①流程中所加软锰矿中含50gMnO2；②生成墨绿色浸出液的反应为：

KClO3＋3MnO2＋6KOH===3K2MnO4＋KCl＋3H2O。

回答下列问题：

（1）实验中采用铁坩埚而不是瓷坩埚的原因是_____________________________。

（2）通入CO2，可使MnO2

发生反应，生成MnO

及MnO2，写出该反应的离子方程式：

______________________________________；若通入CO2太多，则在加热浓缩时，会有__________晶体和KMnO4晶体一起析出。

（3）在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高，其原因是________________；趁热过滤的目的是________________；加热时用玻璃棒不断搅拌溶液的目的是______________；洗涤KMnO4晶体用冷水洗涤较好的原因是________________。

（4）计算12.25gKClO3固体经过上述转化，最多可制得KMnO4的质量为____（结果保留一位小数）。

2、工业上用重铬酸钠（Na2Cr2O7）结晶后的母液（含少量杂质Fe3＋）生产重铬酸钾（K2Cr2O7）。

工艺流程及相关物质溶解度曲线如图：

（1）由Na2Cr2O7生产K2Cr2O7的化学方程式为________________________________________。

通过冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是_____________________________________。

（2）向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是________________________________________。

（3）固体A主要为________（填化学式）。

固体B主要为____________（填化学式）。

（4）用热水洗涤固体A，回收的洗涤液转移到母液______（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）中，既能提高产率又可使能耗最低。

三、与分离和提纯相关的工艺流程题

（一）分离方法的总结

1、

2、

3、

4、

（二）废旧电池的处理

1、锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题．某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：

（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为________．

（2）第③步反应的离子方程式是______________________________________________．

（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有______________________________．若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：

_______________.

（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g，第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L－1的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3，则至少有________gNa2CO3参加了反应．

2、世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。

因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂。

某回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有_______________________。

（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是________________________。

（3）碱浸时主要反应的离子方程式为________________________。

（4）酸浸时反应的化学方程式为________________________。

最后一步过滤应____________。

（5）如何洗涤过滤后的Li2CO3固体___________________________。

3、锌锰电池（俗称干电池）在生活中的用量很大。

两种锌锰电池的构造如图a所示。

回答下列问题：

（1）普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：

Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn（NH3）2Cl2＋2MnOOH①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是____________________________。

②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_____________________________。

（2）图b表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺（不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。

①图b中产物的化学式分别为A________，B________。

②操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4。

操作b中，绿色的K2MnO4溶液反应后生成紫色溶液和一种黑褐色固体，该反应的离子方程式为________________________________________。

③采用惰性电极电解K2MnO4溶液也能得到化合物D，则阴极处得到的主要物质是________（填化学式）。

（三）多种金属及其化合物的提纯

1、氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌（含有Fe（Ⅱ）,Mn（Ⅱ）,Ni（Ⅱ）等杂质）的流程如下:

工业ZnO浸出液滤液

滤液滤饼ZnO

提示:

在本实验条件下，Ni（Ⅱ）不能被氧化:

高锰酸钾的还原产物是MnO2

回答下列问题:

（1）反应②中除掉的杂质离子是，发生反应的离子方程式为；

加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是；

（2）反应③的反应类型为.过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有；

（3）反应④形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是。

（4）反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn（OH）2.取干操后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g.则x等于。

2、硼镁泥是硼镁矿生产硼砂的废渣，其中含25%～38%的MgO，是宝贵的镁资源，可用于合成七水合硫酸镁。

七水合硫酸镁在造纸、油漆、陶瓷、印染和医药等方面都有广泛应用。

下面是利用硼镁泥制取七水合硫酸镁的工艺流程。

已知：

①硼镁泥的主要成分如下表所示。

成分

MgO

SiO2

FeO/Fe2O3

CaO

Na2B4O7

Al2O3

MnO

CO2

质量分数/%

25～38

11～25

6～15

1～3

1～2

1～2

1～2

15～20

②Na2B4O7＋H2SO4＋5H2O===4H3BO3↓＋Na2SO4。

③金属离子生成沉淀的pH范围：

Fe3＋为2.2～3.2，Al3＋为3.7～4.7，Fe2＋为7.5～9.0，Mn2＋为8.6～10.1，Mg2＋为9.6～11.1。

④MnO溶于酸，MnO2难溶于水。

⑤CaSO4虽是微溶物，但在常温下溶解度较大，而随温度升高其在水中的溶解度下降。

试回答下列问题。

（1）沉淀A的主要成分为__________________。

（2）加入NaClO并调节pH＝5～6的作用是_________________________。

除去锰元素涉及的离子反应方程式为__________________。

（3）沉淀B的主要成分为________、________、________。

（4）Ⅲ中需趁热过滤的原因为___________。

（5）过滤Ⅳ得到的滤液中除含有MgSO4外，主要含有________________________

3、硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。

（2）利用       的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是______（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是                            （填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。

（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。

以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。

4、某工厂用软锰矿（含MnO2约70%及Al2O3）和闪锌矿（含ZnS约80%及FeS）共同生产MnO2和Zn（干电池原料）。

已知：

①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3的混合液。

②Ⅳ中电解方程式为MnSO4＋ZnSO4＋2H2O

MnO2＋Zn＋2H2SO4。

（1）A中属于还原产物的是__________。

（2）加入MnCO3、Zn2（OH）2CO3的作用是________。

Ⅱ需要加热的原因是________。

C的化学式是________。

（3）该生产中除得到MnO2和Zn以外，还可得到的副产品是________。

（4）如果不考虑生产中的损耗，除矿石外，需购买的化工原料是________。

（5）要从Na2SO4溶液中得到芒硝（Na2SO4·10H2O），需进行的操作有蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥等。

（6）从生产MnO2和Zn的角度计算，软锰矿和闪锌矿的质量比大约是________。

四、滴定分析法的计算

1、为测定四氧化三铁和稀硫酸反应后的溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：

准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<3，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。

已知：

2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2；I2＋2S2O

===2I－＋S4O

。

①写出滴定选用的指示剂________，滴定终点观察到的现象________________。

②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为________g·L－1。

若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。

2、研究性学习小组用“间接碘量法”测定某试样中CuSO4·5H2O（不含能与I－反应的氧化性杂质）的含量。

取ag试样配成100mL溶液，每次取25.00mL，滴加KI溶液后有白色碘化物沉淀生成。

写出该反应的离子方程式：

_____________________________________。

继续滴加KI溶液至沉淀不再产生，溶液中的I2用硫代硫酸钠标准溶液滴定，发生反应的化学方程式为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，平均消耗cmol/L的Na2S2O3溶液VmL。

则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为________。

3、某同学称取氯化钾样品0.7759g，溶解后定容在100mL容量瓶中，每次取25.00mL溶液，用0.1000mol·L－1的硝酸银标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62mL，该样品的纯度为___________________________________________（列式并计算结果）。

4、毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2•2H2O；并利用简洁酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行．已知：

2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O；Ba2++CrO42-═BaCrO4↓ 

步骤Ⅰ移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用bmol•L-1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL． 

步骤Ⅱ：

移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol•L-1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL． BaCl2溶液的浓度为。

若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2+浓度测量值将。

5、焦亚硫酸钠（Na2S2O5）溶于水即生成NaHSO3。

葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。

测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）的方案如下：

（已知：

滴定时反应的化学方程式为SO2＋I2＋2H2O＝H2SO4＋2HI）

①按上述方案实验，消耗标准I2溶液25.00mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）为                g·L－1。

②在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测得结果      （填“偏高”“偏低”或“不变”）。

6、Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水。

在中性或碱性环境中稳定。

I．制备Na2S2O3•5H2O；反应原理：

Na2SO3（aq）+S（s）

Na2S2O3（aq）

II.测定产品纯度；准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，0.1000mol•L‾1碘的标准溶液滴定。

反应原理为：

2S2O32‾+I2=S4O62-+2I‾

（1）滴定至终点时，溶液颜色的变化：

。

（2）滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为mL。

产品的纯度为（设Na2S2O3•5H2O相对分子质量为M）。

III.Na2S2O3的应用（3）Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO42‾，常作脱氧剂，该反应的离子方程式为。

7、某氯化铁与氯化亚铁的混合物。

采用以下方法来测定铁元素的质量分数：

（1）溶解样品改用了硫酸，而不再用盐酸，为什么？

（2）选择的还原剂是否能用铁________；如果不能，则可以用________；滴定终点的现象是___________。

（3）若滴定用掉cmol/LKMnO4溶液bmL，则样品中铁元素的质量分数是________。