专题三化学工艺流程题型研究课堂评价1.(2014·安徽高考)LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料,低温反应制备LiPF6,其流程如下:已知:HCl的沸点是-85.0℃,HF的沸点是19.5℃。(1)第①步反应中无水HF的作用是、。反应设备不能用玻璃材质的原因是(用化学方程式表示)。无水HF有腐蚀性和毒性,工厂安全手册提示:如果不小心将HF沾到皮肤上,可立即用2%的溶液冲洗。(2)该流程需在无水条件下进行,第③步反应中PCl5极易水解,其产物为两种酸,写出PF5水解的化学方程式:。(3)第④步分离采用的方法是;第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是。[答案](1)反应物溶剂SiO2+4HFSiF4↑+2H2ONaHCO3(2)PF5+4H2OH3PO4+5HF(3)过滤蒸馏[解析](1)第①步反应中无水HF的作用是反应物和溶剂。玻璃的主要成分为硅酸盐和二氧化硅,二氧化硅与HF反应生成四氟化硅和水,反应的化学方程式为SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,因此反应设备不能用玻璃材质。HF具有弱酸性,故用弱碱进行中和即可,所以如果不小心将HF沾到皮肤上,可立即用2%的NaHCO3溶液冲洗。(2)PF5极易水解,其产物为两种酸,由于PF5中P为+5价,F为-1价,两种酸应该是H3PO4和HF,因此反应的化学方程式为PF5+4H2OH3PO4+5HF。(3)固液的分离可用过滤的方法,HF和HCl由于二者的沸点不一样,因此可用蒸馏的方法分离。2.(2014·苏锡常镇三模)某工厂利用褐煤烟灰(主要成分为碳、二氧化锗,还有少量氧化铝和二氧化硅)制取纯GeO2的主要流程如下:已知:GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,GeCl4的沸点是83.1℃。(1)写出二氧化锗与碳酸钠焙烧时发生反应的化学方程式:。(2)用水浸取焙烧物长达2h的目的是。(3)“酸化”至溶液中盐酸浓度为5.3mol·L-1时有利于生成四氯化锗,写出该反应的化学方程式:。(4)若滤液“酸化”时酸度不够,溶液会出现明显的浑浊,原因是。(5)操作“X”的名称为。(6)四氯化锗与高纯水反应的化学方程式为。[答案](1)Na2CO3+GeO2Na2GeO3+CO2↑(2)为了提高含锗化合物的浸出率(3)Na2GeO3+6HClGeCl4+2NaCl+3H2O(4)生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2·nH2O)沉淀(5)蒸馏(6)GeCl4+(2+n)H2OGeO2·nH2O+4HCl[解析](1)锗与碳同主族,则二氧化锗与碱反应生成的盐的形式类似于碳酸钠为Na2GeO3,故二氧化锗与碳酸钠反应的化学方程式为Na2CO3+GeO2Na2GeO3+CO2↑。(2)用水浸取时,能溶于水的Na2GeO3、NaAlO2、Na2SiO3都充分溶解在水中,当浸取的时间越长,越有利于提高含锗化合物的浸取率。(3)根据流程图中“调节pH=11并过滤”得到的滤渣中含铝、硅化合物可知,在滤液中主要含有Na2GeO3,故加入浓度为5.3mol·L-1盐酸后生成GeCl4的化学方程式为Na2GeO3+6HClGeCl4+2NaCl+3H2O。(4)若滤液“酸化”时酸度不够,则溶液中的Ge会水解生成难溶于水的H2GeO3而产生浑浊。(5)“酸化”后溶液为GeCl4和NaCl的混合液,根据GeCl4的沸点(83.1℃)比水的沸点低,故可利用蒸馏的方法将GeCl4提取。(6)根据流程图可知,GeCl4中加入高纯水后生成GeO2·nH2O,该反应中元素的化合价没有改变,故根据元素守恒就可配平化学方程式。[问题思考]提示1.途径①、③发生氧化还原反应时都有污染气体(NO、SO2)生成,同时还要多消耗原料,不符合绿色化学中的原子充分利用与转化,而途径②无污染性气体生成,因此能更好地体现绿色化学思想。2-3O2.先加入H2O2或氯气将亚铁离子氧化成铁离子,再加入氧化铜、氢氧化铜或碳酸铜调节溶液的pH至2.8~4.2,待沉淀完全后过滤,即可得到纯净的氯化铜溶液。
