高考化学二轮复习广东版专题十四无机化学工艺流程题样本.doc

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专题十四 :无机化学工艺流程题
[题型专练]
1．( ·深圳模拟)氯化铁是常见的水处理剂, 无水FeCl3的熔点为555 K, 沸点为588 K。工业上制备无水FeCl3的一种工艺流程如下:

(1)氯化铁能用作水处理剂的原因是__________________________________________________________
(用必要的文字和化学方程式说明)。
(2)吸收塔中吸收剂X是________________________, 有关反应的离子方程式是___________________
(3)温度超过673 K时, 捕集器中捕集到的物质的相对分子质量为325, 该物质的分子式为________________。
(4)从副产物FeCl3溶液中获得FeCl3·6H2O的方法是__________________________________________________________。
(5)用FeCl3溶液(32%～35%)腐蚀印刷线路板的废液中含FeCl3、 FeCl2和CuCl2。用化学方法回收废液中铜的方法是__________________________(用反应式表示并简述操作要点)。
解析　(1)FeCl3是强酸弱碱盐, 能水解生成Fe(OH)3胶体, Fe(OH)3胶体可吸附并沉降水中悬浮的杂质, 用作净水剂。(2)铁屑与氯气在反应炉中发生放热反应, 反应炉中的温度很高, 因此尾气中含有Cl2和FeCl3, 用吸收剂FeCl2溶液可吸收此尾气得到FeCl3溶液。(3)FeCl3的相对分子质量为162.5, 因此捕集器中相对分子质量为325的物质为Fe2Cl6。(4)FeCl3水解生成的HCl易挥发, 直接在空气中加热FeCl3溶液不能得到FeCl3·6H2O, 为了抑制FeCl3水解, 可在HCl气氛中加热浓缩FeCl3溶液, 然后冷却结晶。
答案　(1)FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl, FeOH)3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质
(2)FeCl2溶液　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　(3)Fe2Cl6
(4)在HCl气氛中加热浓缩FeCl3溶液, 然后冷却结晶
(5)加过量铁粉, 发生反应CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu, 过滤, 分离得到的固体再与盐酸反应以溶解残留的铁, 过滤得到铜(或过滤、 洗涤、 干燥后, 用磁铁吸去铁可得到铜)
2．( ·江苏化学, 16)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、 SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液, 并用于烟气脱硫研究。

(1)酸浸时反应的化学方程式为________________; 滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6, 其目的是中和溶液中的酸, 并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－ 2x。滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式); 若溶液的pH偏高, 将会导致溶液中铝元素的含量降低, 其原因是______________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量, 其主要原因是__________________; 与吸收SO2前的溶液相比, 热分解后循环利用的溶液的pH将_______填”增大”、 ”减小”或”不变”)。
解析　(1)酸浸时粉煤灰中Al2O3与H2SO4反应生成可溶性Al2(SO4)3, SiO2不与H2SO4反应, 过滤, 滤渣Ⅰ是SiO2。(2)加CaCO3调节pH, CaCO3与H＋反应生成Ca2＋, Ca2＋遇SO生成CaSO4沉淀(滤渣Ⅱ)。若溶液pH偏高, 即碱性偏强, 则部分Al3＋生成沉淀Al(OH)3而导致溶液中铝元素的含量降低。其反应能够理解为: 反应物有Al2(SO4)3、 CaCO3, CaCO3在SO溶液中发生沉淀转化: CaCO3＋SOCaSO4＋CO, 生成的CO与Al3＋发生水解相互促进反应生成Al(OH)3和CO2 则生成物有Al(OH)3、 CaSO4、 CO2, 配平即可。(3)溶液中的SO具有较强的还原性, 易被氧化生成SO从而导致完全分解放出的SO2量小于吸收的SO2量。碱式硫酸铝溶液吸收SO2, 能够理解为2OH－＋SO2===SO＋H2O, 相当于碱式硫酸铝转化为Al2(SO4)3和Al2(SO3)3, 加热又促进了Al2(SO3)3的水解(SO与Al3＋水解相互促进)放出SO2, 进而又转化为碱式硫酸铝, 但在加热的过程中由于部分SO被氧化成SO留在溶液, 代替了碱式硫酸铝中OH－, 因此使碱式硫酸铝中x不断增大, 则c(OH－)减小, pH减小。
答案　(1)Al2O3＋3H2SO4Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2
(2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑
(3)溶液中的部分SO被氧化成SO　减小
3．浅绿色的硫酸亚铁铵晶体[又名莫尔盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]比绿矾(FeSO4·7H2O)更稳定, 常见于定量分析。莫尔盐的一种实验室制法如下:
废铁屑溶液A莫尔盐
(1)向废铁屑中加入稀硫酸后, 并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤, 其目的是__________________________________________________________

________; 证明溶液A中不含Fe3＋的最佳试剂是________(填字母序号)。
a．酚酞溶液 B．KSCN溶液 c．烧碱溶液 d．KMnO4溶液
操作Ⅰ的步骤是: 加热蒸发、 ________、 过滤。
(2)浓度均为0.1 mol·L－1莫尔盐溶液和(NH4)2SO4溶液, c(NH)前者大于后者, 原因是_________________________________________________。
(3)用托盘天平称量(NH4)2SO4晶体, 晶体要放在天平________(填”左”或”右”)盘。
(4)从下列装置中选取必要的装置制取(NH4)2SO4溶液, 连接的顺序(用接口序号字母表示): a接________; ________接________。

(5)将装置C中两种液体分离开的操作名称是________。装置D的作用是________________________________。
答案　(1)防止Fe2＋被氧化为Fe3＋　b　冷却结晶
(2)莫尔盐中的Fe2＋易水解, 使溶液显酸性, 抑制NH水解, 故c(NH)前者大于后者　(3)左　(4)d　e　f
(5)分液　吸收多余的NH3防止污染空气, 防止倒吸
4．( ·惠州三模, 32)硫酸亚锡(SnSO4)可用于镀锡工业。某小组设计SnSO4制备路线为

查阅资料:
Ⅰ.锡在酸性溶液中有Sn2＋、 Sn4＋两种主要存在形式, Sn2＋易被氧化。
Ⅱ.SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡。
(1)锡原子的核电荷数为50, 与碳元素同处 ⅣA族, 锡位于周期表的第________周期。
(2)操作Ⅰ是 ________、 过滤和洗涤等。
(3)溶解SnCl2粉末时需加浓盐酸, 原因为__________________________________________________________。
(4)加入Sn粉的作用为①调节溶液pH, ②_____________________________________________________
(5)反应Ⅰ所得沉淀是SnO, 其化学反应方程式: __________________________________________________________。
(6)酸性条件下, SnSO4与双氧水反应的离子方程式: __________________________________________________________。
(7)该小组经过下列方法可测定该锡粉的纯度:
①将试样溶于盐酸, 反应为Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑
②加入过量的FeCl3
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定②中生成的Fe2＋, 再计算锡粉的纯度, 请配平反应:
FeCl2＋____K2Cr2O7＋____HCl===____FeCl3＋____KCl＋____CrCl3＋____
解析　(1)由Sn的核电荷数为50以及最外层电子数为4, 可知核外电子排布由里到外依次是2、 8、 18、 18、 4, 可见其位于第五周期。(2)操作Ⅰ是利用硫酸亚锡溶液制取硫酸亚锡晶体, 因此该操作应是蒸发浓缩、 冷却结晶。(3)Sn2＋水解导致溶液显酸性, 因此加入浓盐酸是抑制Sn2＋的水解。(4)向SnCl2溶液中加入锡粉, 作用有两个: 一是与加入的浓盐酸作用, 调节pH; 二是作为还原剂, 防止Sn2＋被氧化为Sn4＋。(5)利用原子守恒可知气体必为CO2, 同时另一产物为NaCl, 由此可得方程式。(6)Sn2＋易被氧化为Sn4＋、 则H2O2被还原为H2O, 结合酸性介质可得反应的离子方程式。(7)首先利用化合价升降相等配出FeCl2、 K2Cr2O7的化学计量数, 然后利用Fe、 Cr守恒配出FeCl3、 CrCl3的化学计量数, 然后由K原子守恒配出KCl的化学计量数, 再利用Cl原子守恒配出HCl的化学计量数, 最后利用原子守恒可知缺项为H2O, 并配平其化学计量数。
答案　(1)五　(2)蒸发浓缩、 冷却结晶　(3)抑制Sn2＋的水解　(4)防止Sn2＋被氧化　(5)SnCl2＋Na2CO3===SnO↓＋CO2↑＋2NaCl　6)Sn2＋＋H2O2＋2H＋===Sn4＋＋2H2O　(7)③6　1　14　6　2　2　7H2O
5．( ·潮州模拟)软锰矿是制备二氧化锰的原料, 软锰矿中含有二氧化硅、 氧化铜、 氧化铁、 氧化铝、 氧化锌等杂质。工业上以软锰矿为原料制备高纯二氧化锰的工艺流程图如下:

(1)酸性条件下, FeSO4将MnO2还原为MnSO4, 那么加入的酸M为________, 该反应的离子方程式为______________________________。
(2)制备二氧化锰工艺流程中涉及的阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Mn(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
6.7
10.4
由流程图信息和表格中数据可知滤渣b的主要成分是________(填化学式)。调节溶液pH＝5.4需加入试剂N, N能够是________。
a．CO2 b．稀硫酸 c．NH3 d．氨水
(3)部分硫化物的溶度积常数(Ksp)如下表:
硫化物
CuS
ZnS
MnS
FeS
Ksp
6.3×10－36
2.9×10－25
2.5×10－13
6.3×10－18
由表格中的数据推知流程图中向滤液B中加入MnS的作用是_______________
解析　(1)硝酸具有氧化性, 会氧化Fe2＋, 盐酸会引入Cl－杂质, 故应加入稀硫酸。(2)由表格中的数据可知pH＝5.4时, Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全; 由于开始时向软锰矿中加入了过量的硫酸, 因此滤液A酸性很强, 需要加碱性物质, 使溶液pH＝5.4。(3)表格中MnS的溶度积最大, 将MnS加入到含有Cu2＋、 Zn2＋、 Fe2＋的溶液中, 能够使溶度积更小的物质沉淀。
答案　(1)稀硫酸　MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(2)Fe(OH)3 Al(OH)3　cd
(3)使溶液中的Cu2＋、 Zn2＋、 Fe2＋转化为沉淀
6．( ·珠海模拟)中国有丰富的锆英石资源, 其主要成分是ZrSiO4, 还含有Al2O3、 SiO2、 Fe2O3等杂质, 生产锆的流程之一如下:

已知: 锆(Zr)合金是核反应堆燃料棒的包裹材料, 二氧化锆(ZrO2)能够制造耐高温纳米陶瓷。
(1)上述流程中高温气化的反应是氧化还原反应(碳转化成CO), 其中氧化剂是________, 转移1.204×1024个电子时, 生成SiCl4________g。
(2)写出ZrCl4与水反应的化学方程式: ___________________ 写出ZrOCl2·8H2O在900℃条件下分解的化学方程式: ____________________________________。
(3)下列关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是　　　　。
A.1 nm＝10－10 m
B.锆合金的硬度比纯锆要高,C.二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料
(4)一种新型燃料电池, 一极通入空气, 另一极通入丁烷; 电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体, 在熔融状态下能传导O2－。在熔融电解质中, O2－向　　　　(填”正”或”负”)极移动。电池的负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)结合高温气化过程的反应物为Cl2、 C和ZrSiO4, 产物为CO、 ZrCl4、 SiCl4, 可写出该反应的化学方程式为4C＋4Cl2＋ZrSiO4ZrCl4＋SiCl4＋4CO, 即得氧化剂是Cl2; 每生成1 mol SiCl4, 转移4×2 mol电子, 故转移1.204×1024个(2 mol)电子时, 生成SiCl4 0.25 mol, 即其质量为42.5 g。(2)结合流程图知, ZrCl4与水发生反应得到ZrOCl2·8H2O,900℃高温条件下ZrOCl2·8H2O分解得到ZrO2。(3)1 nm＝10－9 m, A项错误。(4)O2在正极得电子形成的O2－(阴离子)移向负极, C4H10在负极失电子后与O2－结合。
答案　(1)Cl2　42.5
(2)ZrCl4＋9H2O===ZrOCl2·8H2O＋2HCl
ZrOCl2·8H2OZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑
(3)A　(4)负　C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
[对点回扣]
1．流程示意图的分析思路

2．无机化工流程题的审题角度
化工生产流程题中经常会出现一些表述性词语, 这些表述性词语就是隐性信息, 它能够暗示我们审题所应考虑的角度。常见的有:
(1)”控制较低温度”——常考虑物质的挥发, 物质的不稳定性和物质的转化等。
(2)”加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、 产率等。
(3)”能否加其它物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
(4)”在空气中或在其它气体中”——主要考虑O2、 H2O、 CO2或其它气体是否参与反应或达到防氧化、 防水解、 防潮解等目的。
(5)”判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中, 向其中滴加某试剂, 以检验其中的某种离子。
(6)”检验某物质的设计方案”——一般取少量某液体于试管中, 加入另一试剂产生某现象, 然后得出结论。
(7)”控制pH”——常考虑防水解、 促进生成沉淀或除去杂质等。
(8)”用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、 减少损耗和提高利用率等。
3．无机化工流程题常见设问方向
(1)反应速率与平衡理论的运用;
(2)氧化还原反应的判断、 化学方程式或离子方程式的书写;
(3)利用控制pH分离除杂;
(4)化学反应的能量变化;
(5)实验基本操作: 除杂、 分离、 检验、 洗涤、 干燥等;
(6)流程中的物质转化和循环, 资源的回收和利用;
(7)环境保护与绿色化学评价。
4．无机化工流程题的解题步骤
(1)认真阅读题干, 了解生产目的及有用信息。
(2)整体分析工艺流程, 掌握生产过程分为哪几个阶段。
(3)分析每一个阶段的生产原理、 物质变化、 条件控制及其实验操作。
(4)了解生产过程中的有关物质的回收和原料的循环利用, 以及对”绿色化学”思想的运用和所采取的环保措施。
(5)认真分析题中设问, 规范作答。
[总结]