2024年高考化学二轮复习第二部分新高考五大题型突破题题型突破二化学工艺流程综合题题型突破特训(二)化学工艺流程综合题.docVIP

题型突破特训(二)化学工艺流程综合题

1.(2023·广东湛江二模)固体电解质LATP的化学式为Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3，某研究人员以钛铁矿精粉(主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、SiO2)为原料合成LATP的工艺流程如图所示。

请回答下列问题：

(1)基态Ti原子的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d24s2__。

(2)“碱浸”的目的是除去_Al2O3、SiO2__(填化学式)。

(3)“碱浸”时加入适当过量的NaOH溶液，“酸浸”时加入适当过量的稀硫酸，且NaOH溶液和稀硫酸均不宜过量太多，其主要原因是_适当过量可以使反应更充分，不能过量太多是防止过量NaOH、H2SO4腐蚀反应容器，且后续处理浸液1和滤液2成本高__。

(4)“沉钛”时生成Ti3(PO4)4的化学方程式为

4H3PO4＋3TiOSO4===Ti3(PO4)4↓＋3H2SO4＋3H2O。

(5)本实验洗涤Ti3(PO4)4时采用如图所示装置，该装置为抽滤装置，其原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，达到快速固液分离的目的。其中“安全瓶”的作用是_防止吸滤瓶中的液体倒吸到抽气泵中__。

(6)常温下，Ti3(PO4)4的Ksp＝a，当溶液中c(Ti4＋)≤1.0×10－5mol·L－1时可认为Ti4＋沉淀完全，则“沉钛”时，溶液中c(POeq\o\al(3－,4))最低为eq\r(4,1015a)mol·L－1。

【解析】钛铁矿粉碎过筛后加入NaOH溶液，氧化铝、二氧化硅和NaOH溶液反应而除去，FeTiO3用稀硫酸酸浸，得到TiOSO4和FeSO4的混合溶液，加磷酸沉钛，得到Ti3(PO4)4，Ti3(PO4)4和AlPO4、Li3PO4高温反应得到LATP。(1)Ti是22号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(2)钛铁矿粉碎过筛后主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、SiO2，加入NaOH溶液“碱浸”的目的是除去杂质Al2O3，SiO2。(3)NaOH溶液、H2SO4溶液均具有强烈的腐蚀作用，NaOH溶液和稀硫酸均不宜过量太多，防止过量NaOH、H2SO4腐蚀反应容器。(4)“沉钛”时加入磷酸生成Ti3(PO4)4的化学方程式为4H3PO4＋3TiOSO4===Ti3(PO4)4↓＋3H2SO4＋3H2O。(5)抽滤原理是用抽气泵使吸滤瓶中的压强降低，抽气泵中的压强降低容易出现倒吸现象，需要加入“安全瓶”防止吸滤瓶中的液体倒吸到抽气泵中。(6)Ti3(PO4)4(s)3Ti4＋(aq)＋4POeq\o\al(3－,4)(aq)，Ksp＝c3(Ti4＋)·c4(POeq\o\al(3－,4))当Ti4＋沉淀完全时cmin(POeq\o\al(3－,4))＝eq\r(4,\f(Ksp,c3?Ti4＋?))＝eq\r(4,\f(a,?10－5?3))mol·L－1＝eq\r(4,1015a)mol·L－1。

2.(2023·湖北十一校二模)电子级氢氟酸是微电子行业的关键性基础材料之一，由萤石粉(主要成分为CaF2，含有少量SiO2和微量As2O3等)制备工艺如下：

回答下列问题：

(1)“酸浸”时生成HF的化学方程式为CaF2＋H2SO4(浓)===CaSO4＋2HF↑，工业生产时往往会适当加热，目的是_加快反应速率，提高CaF2的转化率__。

(2)“精馏1”设备使用的材料可选用_D__(填序号)。

A．玻璃 B．陶瓷

C．石英 D．金

(3)已知H2SiF6是一种配位酸，酸性与硝酸相近，可与KMnO4溶液反应制备极易溶于水的强酸HMnO4，反应的离子方程式为2K＋＋SiFeq\o\al(2－,6)===K2SiF6↓。

(4)“氧化”时将AsF3氧化为AsF5。AsF5的沸点高于AsF3，原因是_AsF5、AsF3均为分子晶体(分子间均不存在氢键)，AsF5相对分子质量大，范德华力大，熔沸点高__。

(5)液态HF是酸性溶剂，能发生自偶电离：HFH＋＋F－，由于H＋和F－都溶剂化，常表示为3HFH2F＋＋HFeq\o\al(－,2)。在HF溶剂中AsF5、BF3呈酸性，HClO3、HNO3、H2O呈碱性，比如AsF5、HClO3的电离方程式分别为AsF5＋2HFAsFeq\o\al(－,6)＋H2F＋；HOClO2＋2HF(HO)2ClO＋＋HFeq\o\al(－,2)。在HF作用下：

①写出BF3与HNO3反应的离子方程式BF3＋HNO3＋HF===(HO)2NO＋＋BFeq\o\al(－,4)。②已知：H2O与AsF5反应生成HAsF6。结合H＋的能力：H2O_<__AsFeq\o\al(－,