内容正文:
考点四 化工流程中化学(或离子)方程式的书写
1.(2025·全国卷)我国的蛇纹石资源十分丰富,它的主要成分是Mg3Si2O5(OH)4,伴生有少量Ni、Fe、Al等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收NiO并矿化固定二氧化碳的实验流程如下图所示。
(1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解,得到红棕色固体和气体产物,反应的化学方程式为___________________________________________________________。
(2)调节“沉镍”后的溶液为碱性,“矿化”反应的离子方程式为____________________________________________________________________。
解析:(1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解,得到红棕色固体Fe2O3和气体产物SO3、SO2,反应的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑。(2)调节“沉镍”后的溶液为碱性,通入二氧化碳“矿化”发生的反应为5Mg2++10OH-+4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓。
答案:(1)2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑
(2)5Mg2++10OH-+4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓
2.(2025·湖南卷)一种从深海多金属结核[主要含MnO2、FeO(OH)、SiO2,有少量的Co2O3、Al2O3、NiO、CuO]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(NiSO4、CoSO4、MnSO4)的工艺流程如下:
(1)“酸浸还原”时,“滤渣”的主要成分是________(填化学式);SO2还原Co2O3的化学方程式为______________________________________________________。
(2)“沉铁”时,Fe2+转化为Fe2O3的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析:(1)深海多金属结核[主要含MnO2、FeO(OH)、SiO2,有少量的Co2O3、Al2O3、NiO、CuO]中加入SO2、H2SO4进行“酸浸还原”,得到的滤渣中含有SiO2,SO2将+3价的钴还原为+2价的钴,同时由于硫酸的作用得到CoSO4,化学方程式为SO2+Co2O3+H2SO4===2CoSO4+H2O。(2)“酸浸还原”时,Fe3+被SO2还原为Fe2+,“沉铁”时,Fe2+转化为Fe2O3,铁元素化合价升高,O2为氧化剂,离子方程式为4Fe2++O2+4H2O2Fe2O3+8H+。
答案:(1)SiO2 SO2+Co2O3+H2SO4===2CoSO4+H2O (2)4Fe2++O2+4H2O2Fe2O3+8H+
3. (2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt,含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6],则生成该物质的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________________________;
“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。
(2)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量Rh2O3和RhCl3,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析:(1)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6],Rh元素化合价由0价升高至+3价,HNO3中N元素化合价由+5价降低至+4价,结合化合价升降守恒以及原子守恒可知,该反应的化学方程式为Rh+6HCl+3HNO3===H3[RhCl6]+3NO2↑+3H2O。
(2)“高温还原”过程中,Rh2O3和RhCl3均被H2还原为Rh,Rh元素化合价均由+3价降低至0价,根据化合价升降守恒以及原子守恒可知,反应的化学方程式为Rh2O3+3H22Rh+3H2O、2RhCl3+3H22Rh+6HCl。
答案:(1)Rh+6HCl+3HNO3===H3[RhCl6]+3NO2↑+3H2O SiO2
(2)Rh2O3+3H22Rh+3H2O、2RhCl3+3H22Rh+6HCl
1.化工流程中化学(或离子)方程式的书写思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型。
(1)若元素化合价无变化,则为非氧化还原反应,遵循质量守恒定律。
(2)若元素化合价有变化,则为氧化还原反应,既遵循质量守恒定律,又遵循得失电子守恒规律。
2.化工流程中陌生氧化还原反应化学(或离子)方程式的书写流程
1.(2025·武汉二模)利用镁泥(主要成分为MgCO3、FeCO3和SiO2等)为主要原料制取MgCO3·3H2O的工业流程如下:
(1)“除铁”时,若控制温度80 ℃、pH=2,可得到黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12],写出“除铁”过程总反应的离子方程式:___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)写出“沉淀”过程的离子方程式:___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:(1)2Na++3ClO-+6Fe2++4SO+9H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+3Cl-+6H+
(2)Mg2++CO2+2OH-+2H2O===MgCO3·3H2O↓
2. (2025·新乡三模)氯化钪(ScCl3)是一种易溶于水、易潮解的固体,是工业制备钪及其合金的重要原料。利用含钪赤泥(主要成分为Sc2O3、SiO2、FeO、MnO2、PbO2)为原料制备ScCl3的工艺流程如下:
已知:
①Sc3+和Fe2+均与P507发生络合反应:Mn++nHR===MRn+nH+。
②“酸浸”时FeO被PbO2、MnO2氧化。
③Sc3+在不同pH范围时的存在形式见下表:
pH
<4.2
4.2~5.5
5.5~6.5
6.5~9.8
>9.8
存在形式
Sc3+
Sc(OH)2+
Sc(OH)
Sc(OH)3
Sc(OH)
(1)写出“酸浸”时MnO2氧化FeO的离子方程式:__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)“沉锰”时反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)加热条件下“氯化”时反应的化学方程式为
____________________________________________________________________。
解析:含钪赤泥(主要成分为Sc2O3、SiO2、FeO、MnO2、PbO2)“酸浸”时FeO被MnO2、PbO2氧化为Fe3+,SiO2不反应,Pb2+与硫酸反应生成难溶的PbSO4,过滤得到主要成分为SiO2、PbSO4的“浸渣1”和含Fe3+、Mn2+、Sc3+的溶液,向“酸浸”后的溶液中加入H2O2和NaOH,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,加入P507萃取剂,Sc3+与P507发生络合反应,Mn2+进入水相,向水相中加入NaClO和NaOH,将Mn2+转化为MnO2沉淀。
(1)“酸浸”时,MnO2氧化FeO的离子方程式为MnO2+2FeO+8H+===Mn2++2Fe3++4H2O。
(2)“沉锰”时反应的离子方程式为Mn2++ClO-+2OH-===MnO2↓+H2O+Cl-。
(3)“氯化”时反应物中为过量的碳,故生成物为CO,加热条件下“氯化”时反应的化学方程式为Sc2O3+3Cl2+3C2ScCl3+3CO。
答案:(1)MnO2+2FeO+8H+===Mn2++2Fe3++4H2O
(2)Mn2++ClO-+2OH-===MnO2↓+H2O+Cl-
(3)Sc2O3+3Cl2+3C2ScCl3+3CO
3.(2025·汉中二模)锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)是原子序数依次增大的第六周期第Ⅷ族元素,锇、铱不溶于一般的强酸,甚至不溶于王水。利用锇铱矿(主要成分为天然锇铱合金及Os2O3、IrO2)冶炼锇、铱的工艺流程如下:
(1)“熔矿”时Os2O3发生反应的化学方程式为
____________________________________________________________________。
(2)加入NaOH溶液“吸收”OsO4生成Na2OsO4的同时得到一种单质,该反应的离子方程式为_________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析:(1)“熔矿”时Os2O3与Al发生铝热反应生成Os、Al2O3,化学方程式为2Al+Os2O3Al2O3+2Os。
(2)在该过程中,Os的价态由+8价降低到+6价,同时得到一种单质,该单质为O2,根据氧化还原反应的规律可知,该反应的离子方程式为2OsO4+4OH-===2OsO+O2↑+2H2O。
答案:(1)2Al+Os2O3Al2O3+2Os
(2)2OsO4+4OH-===2OsO+O2↑+2H2O
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