【四川】2020版化学《高考专题辅导》题型强化卷(二)-无机化工生产流程题的突破方法.docx

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题型强化卷(二)
无机化工生产流程题的突破方法

(20分钟　30分)
1.(8分)(2021·内江二诊)MgSO4·7H2O在医药上常用作泻药,工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下:

　请回答下列问题:
(1)用H2SO4调整溶液pH至1～2,H2SO4的作用是
 ________________________________________________________________
　_______________________________________________________________。
(2)加NaClO溶液至pH为5～6并加热煮沸5分钟～10分钟,沉淀2中主要含有MnO2和另外两种难溶物,这两种难溶物的化学式分别为　　　　　　　　　、
　　　　　　　　;其中NaClO溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为　
____________________。
(3)检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3+的试验方法是 _________________________
　　　　　　　。
(4)“操作X”是将溶液　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、过滤洗涤,即得到MgSO4·7H2O晶体。
2.(10分)(2021·连云港一模)碱式碳酸铜
[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料。工业上可用电子工业中刻蚀线路板的酸性废液(主要成分有FeCl3、CuCl2、FeCl2)制备,其制备过程如下:

　查阅资料知,通过调整溶液的酸碱性可使Cu2+、F、F生成沉淀的pH如下:
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开头沉淀pH
4.7
7.5
1.4
沉淀完全pH
6.7
14
3.7
(1)氯酸钠的作用是　__________________________________________。
(2)调整反应A所得溶液的pH范围为　_________,可以选择的试剂是　　
　　　　(填序号)。
a.氨水　 b.硫酸铜　 c.氢氧化铜　 d.碱式碳酸铜
(3)反应B的温度要把握在60℃左右,且保持恒温,可接受的加热方法是　　　　　　　　;若温度过高,所得蓝绿色沉淀中会有黑色固体消灭,黑色固体可能是　　　　　　　　。
(4)已知滤液中含有碳酸氢钠,写诞生成碱式碳酸铜的离子方程式:　_______。
(5)过滤得到的产品洗涤时,如何推断产品已经洗净______________________
____________________________________　。
3.(12分)试验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),其过程如下:

(1)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为
__________________________________________　。
(2)过程②中产生的尾气会对大气造成污染,可选用下列试剂中的　　　　吸取。
a.浓硫酸　　　　　 b.蒸馏水
c.NaOH溶液 d.浓硝酸
(3)过程③中,需要加入的物质名称是　　　　　。
(4)过程④的试验操作是　________________________________。
(5)过程⑥中,将溶液Z加热到70℃～80℃,目的是
______________________________________________________________　。
(6)试验室为测定所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列试验。①用分析天平称取样品2.700 g;②将样品溶于足量盐酸后,加入足量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥、称量,得固体质量为3.495 g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)SO4]n,则该聚铁中铁元素的质量分数为　　　　　　。

(20分钟　30分)
1.(6分)活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂。以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下:

一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
Fe(OH)2
pH
3.7
6.7
8.0
9.7
(1)“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒,目的是 _____________________
________________________________________________________________　。
(2)“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2+、S,还含有Fe2+、Cu2+等杂质。先加入　　　　　　(填“Na2CO3”或“H2SO4”)调整溶液的pH至5.4,然后加入适量KMnO4,Fe2+转化为Fe(OH)3,同时KMnO4转化为MnO2。经检测溶液中Fe2+的浓度为0.009 mol·L-1,则每升溶液中至少应加入 ___________mol KMnO4。
(3)杂质Cu2+可利用置换反应除去,应选择的物质是
________________________________________________________　。
(4)“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,“煅烧”在450℃～500℃下进行,“煅烧”反应的化学方程式为 ___________________________________________
_______________________________________________________________　。
2.(12分)工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl—、S等杂质,提纯工艺线路如下:

Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:

Ⅱ.有关物质的溶度积如下:
物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
4.96×
10-9
6.82×
10-6
4.68×
10-6
5.61×
10-12
2.64×
10-39
回答下列问题:
(1)加入NaOH溶液时发生的离子方程式为 _____________________________
______________________________________________________ ___________
_________________________________________________________________ 
________________________________________________________________　;
向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=____________________　　　　　　。
(2)“趁热过滤”时的温度应把握在 _________________________________
_______________________________________________________________　。
(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行?　　　　　　,并说明理由 ___________
_________________________________________________________________ 
________________________________________________________________　。
3.(12分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

已知:①NaClO2的溶解度随温度上升而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下较平安;
③HClO2可看成是强酸。
(1)160 g·L-1NaOH溶液的物质的量浓度为__________________________　,
若要计算该溶液溶质的质量分数,还需要的一个条件是　　　__________　。
(2)在发生器中鼓入空气的作用可能是　　　　(填序号)。
A.将SO2氧化成SO3,增加酸性
B.稀释ClO2以防止爆炸
C.将NaClO3氧化成ClO2
(3)吸取塔内的反应的化学方程式为 ________________________________
______________________________________________________________　,
吸取塔的温度不能超过20℃,其目的是防止H2O2分解,写出H2O2分解的化学方程式: ____________________________________________________________
______________________________________________________________　。
(4)在碱性溶液中NaClO2比较稳定,所以吸取塔中应维持NaOH稍过量,推断NaOH是否过量的简洁的试验方法是　　　　　　　　　　　。
(5)吸取塔中为防止NaClO2被还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外,还可以选择的还原剂是　　　　(填序号)。
A.Na2O2　　B.Na2S　　C.FeCl2　　D.PbO(悬浊液)
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的试验操作依次是　　　　(填序号)。
A.蒸馏　B.蒸发　C.灼烧　D.过滤　E.冷却结晶
要得到更纯的NaClO2·3H2O晶体必需进行的操作是　　　　(填操作名称)。

答案解析
1.【解析】(1)通过加入硫酸可以使一次盐泥中的镁、铁、铝、锰转化为可溶的硫酸盐,同时生成CaSO4和H2SiO3沉淀而除去。
(2)ClO-具有强氧化性,将Mn2+转化为MnO2。其反应离子方程式为Mn2++ClO-+H2OMnO2↓+Cl-+2H+。同时将Fe2+转化为Fe3+,其反应离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,调整溶液的pH使Fe(OH)3(完全沉淀pH≥3.2)、Al(OH)3沉淀(完全沉淀pH≥3.2),分别出来。
(3)利用Fe3+与SCN-形成特征颜色变化,或与苯酚显紫色等,现象明显,灵敏度高,可检验Fe3+。
(4)对滤液蒸发浓缩,得到高浓度的MgSO4溶液,然后经冷却结晶即可得到MgSO4·7H2O晶体。
答案:(1)将一次盐泥中的碳酸盐和硅酸盐转化为可溶性的硫酸盐,同时生成硫酸钙和硅酸沉淀而除去
(2)Al(OH)3　Fe(OH)3
Mn2++H2O+ClO-MnO2↓+Cl-+2H+
(3)取滤液Ⅱ1 mL～2 mL于试管中,加入少量的KSCN溶液,若不显红色,证明滤液Ⅱ中无Fe3+
(4)蒸发浓缩　冷却结晶
2.【解析】(1)题中要除去Fe2+、Fe3+杂质,必需先将Fe2+转变为Fe3+,再调整pH,故NaClO3的作用是将Fe2+转变为Fe3+。
(2)要将Fe3+完全沉淀,但不能将Cu2+沉淀,故pH应在3.7～4.7。除杂时,不能引入新的杂质,同时促进Fe3+的水解,故应选c、d。
(3)把握反应温度在100℃以下,可接受水浴加热法。碱式碳酸铜受热易分解成黑色的CuO。
(4)由信息知,反应物中有Cu2+、C,生成物中有碱式碳酸铜,再依据原子守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为2Cu2++3C+2H2OCu2(OH)2CO3+2HC。
(5)沉淀上会吸附Na+、Cl-等,故可检验Cl-。留意肯定要强调“最终一次”。
答案:(1)将Fe2+氧化为Fe3+　(2)3.7～4.7　c、d
(3)水浴加热　CuO
(4)2Cu2++3C+2H2OCu2(OH)2CO3+2HC
(5)取最终一次洗涤液,加入硝酸银、稀硝酸溶液,无沉淀产生则表明已洗净
3.【解析】(1)依据固体W的成分中存在S,推出FeS和O2、H2SO4发生氧化还原反应,FeS作还原剂,O2作氧化剂,产物有Fe2(SO4)3、S、H2O。
(2)污染物是SO2,用碱液吸取。
(3)溶液X中的铁是Fe3+,绿矾中的铁为Fe2+,故应加入铁粉,将Fe3+还原为Fe2+。
(4)将滤液进行蒸发浓缩,待有大量晶体析出时,冷却结晶,然后过滤,并洗涤沉淀。
(5)温度过低水解程度低,上升温度促进Fe3+的水解,过高温度不利于聚铁的形成。
(6)③得到的沉淀是BaSO4,n(BaSO4)==0.015 mol,依据聚铁主要成分为[Fe(OH)SO4]n,推出n(Fe3+)=0.015 mol,则m(Fe3+)=0.84 g,铁元素的质量分数:w(Fe)=(0.84 g/2.700 g)×100%=31.11%。
答案:(1)4FeS+3O2+6H2SO42Fe2(SO4)3+6H2O+4S
(2)c　(3)铁粉
(4)蒸发(浓缩)、(冷却)结晶、过滤、洗涤
(5)促进Fe3+的水解　(6)31.11%

1.【解析】(1)工业上通常将原料粉碎来加快反应速率;(2)只有加入碳酸钠才能使pH上升;锰元素的化合价经反应后转变三价,所以消耗的物质的量应为Fe2+的1/3;(3)要除去铜离子且不引入杂质离子,只能使用锌粉;(4)最终要得到的是纯洁的氧化锌,所以煅烧的最终产物应是氧化锌。
答案:(1)增大固液接触面积,加快溶解时的反应速率
(2)Na2CO3　0.003
(3)锌粉
(4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑
2.【解析】(1)依据溶度积可以推断加入氢氧化钠后Fe3+和Mg2+生成沉淀;依据两者的溶度积可计算出pH=8时c(Mg2+)=5.61 mol·L—1,c(Fe3+)=2.64×10-21mol·L-1,即可求出两者的比值。(2)“趁热过滤”主要是防止碳酸钠晶体的损失,所以温度不能低于36℃。(3)母液中不完全是有用成分,要考虑到其他离子对工艺的影响。
答案:(1)Fe3++3OH-Fe(OH)3↓,
MgCO3+2OH-Mg(OH)2+C,
Mg2++2OH-Mg(OH)2↓　2.125×1021
(2)高于36℃
(3)不行行　若“母液”循环使用,则溶液中c(Cl-)和c(S)增大,最终所得产物Na2CO3会混有杂质
3.【解析】(1)160 g·L-1NaOH溶液表示的是1 L溶液中含有NaOH的质量是160 g,NaOH的物质的量是4 mol,所以此溶液的物质的量浓度是4 mol·L-1,若要计算该溶液溶质的质量分数,需要知道溶液的质量,所以还需要的条件是溶液的密度。
(2)依据题给信息,纯ClO2易分解爆炸,由此可推断发生器中鼓入空气的作用是稀释ClO2以防止爆炸。
(3)通过吸取塔内的反应制备NaClO2,ClO2是氧化剂,H2O2是还原剂,相应的氧化产物应是氧气,同时参与反应的还有NaOH,此反应的化学方程式应为2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2;H2O2分解的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。
(4)推断NaOH是否过量可以接受测定溶液pH的方法。
(5)本试验的目的是制备纯洁的亚氯酸钠(NaClO2),制备过程中选取的还原剂不能引入杂质,H2O2相应的产物是H2O和氧气,没有引入杂质。分析选项,Na2O2相应的产物是NaOH和氧气,不会引入杂质,PbO(悬浊液)相应的产物是PbO2固体,过滤可以除去。B、C都会引入杂质。
(6)从滤液中得到粗晶体的步骤是蒸发、冷却结晶和过滤,或者直接冷却结晶、过滤。由粗晶体制得纯的晶体,则需要重结晶。
答案:(1)4 mol·L-1　该溶液的密度
(2)B
(3)2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2
2H2O22H2O+O2↑
(4)连续测定吸取塔内溶液的pH
(5)A、D
(6)B、E、D或E、D　重结晶

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