高中化学化学工艺流程题

高中化学化学流程 ? 这个挺好的!! 化学工艺流程题 从近几年高中课改实验省区及上海高考化学试题来看，新课程改革后的高考化学试题，己非常重视与生产、生活的紧密联系。化学生产技术的“工艺流程题”已成为新课改后的高考新亮点和主流题型。该类型题目的特点是:1.试题源于生产实际，以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问，充分体现了理论与实践相结合的观点。2.试题内容丰富，涉及基础知识较为全面，较好地考查学生对“双基”的掌握情况。3.题目难度为中等以上，分值较大，区分度强。要解好这一类题，学生最重要的是要克服畏惧心理，认真审题，找到该实验的目的。 一、无机工艺流程题的结构、分类及解题技巧等 1、无机工艺流程题的结构和分类 无机化学丁艺流程题。顾名思义。就是将无机化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图或生产装置形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化上生产紧密联系的化上工艺试题。无机工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括附产品);题干部分主要用框图(或生产装置)形式将原料到产品的丰要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。无机工艺流程题是新课程改革后才被引起高度重视的，因此，市面上流传的试题并不很多。就目前已存在的试题来看，从主要化工工艺来分可以分为基础化工工艺题和精细化工工艺题;以生产过程中主要工序可分为除杂提纯工艺流程题(如海水纯化工艺流程题)、原材料化学转化丁艺流程题、电解流程题、有机合成题和资源能源综合利用工艺生产流程题等;按资源的不同，可将工艺流程题分为利用夸气资源生产的工艺流程题(如合成氨工艺流程题)、利用水资源生产的工艺流程题(如海水制盐、氯碱工业、海水提溴碘、海水提镁等)、利用矿产资源生产的工艺流程题(工业制硫酸、冶铁炼钢等)、利用化石燃料生产的上艺流程题(如有机合成工艺题)等。 2、解题技巧 (1)解题思路 无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面:一是选择将原料转化为产品的生产原理;二是除杂并分离提纯产品;三是提高产量和产率;四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”;五是考虑原料的来源丰富和经济成本;六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是: ?从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合;边分析，边思考，易处着手;先局部，后全盘，逐步深入。 ?分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程:A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点:一切反应或操作都是为了获得产品。 ?从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手:对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。 (2)知识贮备 ?熟练掌握元素化合物的性质 首先抓住物质类别的通性和具体物质的特性(其次分析物质所含元素化合价的可变性(即物质的氧化性和还原性)】，判断哪些物质之间能发生反应，生成物是什么。 ?控制反应条件的方法 蒸发、反应时的气体氛围;控制溶液的酸碱度使某些金属离子形成氢氧化物沉淀(大部 1 2+3+3+分利用水解原理)。如Mg、Fe、Al的混合物分离，通常采用调节溶液的pH除去杂质达到提纯目的。在这过程中要选择合适的试剂(不要引入新杂质。 ?熟练掌握分离、提纯的实验技能，如溶解、过滤、蒸馏、结晶、重结晶等，明确结晶的几种方法。 工业生产中。往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物。需要用到结晶工艺。当溶液是单一溶质时:最后所得晶体不带结晶水(如NaCl、KNO);蒸发浓缩(至有晶3 膜出现)、冷却结晶、过滤(最后所得晶体带结晶水(如CuSO?5HO、摩尔盐)。当溶液中有42 两种或以上溶质时。经浓缩蒸发，其中溶解度最小、受温度影响最大的溶质。被趁热过滤成滤渣(而滤液中溶解度最小的溶质是饱和溶液。然后冷却结晶。过滤，得另一溶质(溶解度最大、受温度影响最大的溶质)。 ?熟练掌握中学化学中重要的化工生产原理和化工生产中的一些常用名词 浸出:固体加入水或酸溶解得到离子。 浸出率:加酸使矿石溶解后。离子在溶液中的含量多少。 酸浸:是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液。不溶物通过过滤除去。 水浸:与水接触反应或溶解，也可能离子发生了水解反应。 水洗:通常是为了除去水溶性的杂质。 酸洗:通常指清洁金属表面的一种方法。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理步骤。即将制件浸入硫酸等酸的水溶液(以除去金属表面的氧化物等薄膜。 (2)实验条件的控制和目的 调节溶液的pH值:使某些离子转变为沉淀而达到分离的目的，抑制某些离子的水解， ? 防止某些离子的氧化等。在题目中常以表格形式给出信息。 ?控制体系的温度 a(控制低温:防止物质的分解，如NaHCO、NHHCO、HO、HNO(浓)等;防止物 343223质的挥发，如盐酸、醋酸等;抑制物质的水解，如冰水洗涤，以防止洗涤过程中的溶解损耗;增大气体反应物的溶解度，使其被充分吸收。 b(采取加热:加速某固体的溶解，加快反应速率;减少气体生成物的溶解并使其逸出; 使平衡向需要的方向移动;趁热过滤，防止某物质降温时因析出而损耗或带入新的杂质。 c(控制范围:确保催化剂的催化效果，兼顾速率和转化率，追求更好的经济效益，防 止副反应发生等。 (3)物质分离或提纯常用的化学方法 ?溶解法:利用特殊溶剂把杂质溶解而除去，如Fe(Al)可用过量的NaOH溶液而除去 Al，CO(HCl、HO)先通过饱和食盐水，再通过浓HSO。 2224 ?沉淀法:a.加合适的沉淀剂(要使杂质离子充分沉淀，加入的沉淀剂必须过量，且在后 续步骤中易除去)。b.调节溶液的酸碱性。 ?洗涤法:a.水洗，b.冰水洗，c.有机溶剂洗，其目的是:洗去目标物表面的杂质离子; 减少目标物的溶解损耗或增大有机杂质的溶解量;防止目标物形成结晶水合物;使晶体快速干燥。 (4)可循环物质的判断 2 ?流程图中回头箭头的物质 ?生产流程中后面新生成或新分离的物质(不要忽视结晶后的母液)，可能是前面某一步 反应的相关物质。 3 ?熟练掌握化学计算的方法技巧，如守恒法、关系式法、差量法等。 二、经典题 典型题?、(2013?江苏)某厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO、3MgSiO、CaMg(CO)、AlO和FeO等，回收其中镁的工艺流程如下: 3322323 沉淀物 Fe(OH) Al(OH) Mg(OH) 332 pH 3.2 5.2 12.4 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表，请回答下列问题: (1)“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有_________(要求写出两条)。 (2)滤渣?的主要成分有____________________________。 (3)从滤液?中可回收利用的主要物质有________________________。 (4)Mg(ClO)在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备:32 MgCl+2NaClO=Mg(ClO)+2NaCl 2332 已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示: 4 ?将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO)。简述可制备Mg(ClO)323的原因:_______________________________________________________________ 2 ?按?中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO)过程中，常伴有NaCl析出，32 原因____________________________。除去产品中该杂质的方法是:_______________ 【解析】本题以硼砂生产过程中产生的固体废料为原料设置工艺流程图，回收金属镁，该题实质上是除杂提纯工艺流程题，主要考查学生对常见金属及其化合物主要性质，离子反应实质应用基础知识解决化学问题的能力以及对图表的观察、分析能力。 (1)固体废料中几种镁盐均难溶于水(其中MgCO微溶)，可溶于稀HSO并与之反应，3242+3+3+2-生成气体CO、Mg、Fe、Al、SO、HO、难溶的HSi0(或HSi0)和微溶的CaSO242234442+为使Mg充分浸出，可适当提高反应温度、加过量稀HSO延长浸出时间等措施。 243+3+(2)由题给表格信息可知，调节pH=5.5时。Fe、Al都分别完成转化为Fe(OH)沉淀、32+AI(OH)沉淀，而Mg却未被完全沉淀或转化;(3)加NaOH溶液调节pH=12.5时，32+-Mg+2OH=Mg(OH)?，溶液中的NaSO可以回收利用;(4)?复分解反应的条件之一是溶2 24 解度较大的化合物制备溶解度较小的化合物，由题给溶解度曲线可知，相同温度下溶解度: Mg(C1O)>NaClO>MgCl>NaCl,且NaCl和Mg(C1O)的溶解度随温度变化而变化程度明323232 显不同，较高温度时NaCl先达到饱和状态或被沉淀析出晶体;?降低饱和溶液的温度，在Mg(C1O)大量析出的同时，NaCl也会少量析出;将所得晶体再溶于蒸馏水配成热饱和溶32 液，再进行重结晶。 【答案】 (1)适当提高反应温度、增加浸出时间(或其他合理答案) (2)Al(OH)、Fe(OH) 33 (3)NaSO 24 (4)?在某一温度时，NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO)的溶解度随温度的变化最32 大;NaCl溶解度与其他物质的溶解度有一定差别 ?降温前，溶液中NaCl已饱和;降温过程中，NaCl溶解度降低，会少量析出 重结晶 【解后反思】分析简单的实验或化工流程图和溶解度图像是关键，要善于总结规律。 典型题? (2012?江苏)以水氯镁石(主要成分为MgCl?6HO)为原料生产碱式碳酸镁的22 主要流程如下: ,113,(1)预氨化过程中有Mg(OH)沉淀生成，已知常温下Mg(OH)的K,1.8×10 mol?L22sp3,,6,12，，若溶液中c(OH),3.0×10mol?L，则溶液中c(Mg),________________。 (2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为________。 (3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和状况下CO 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。 2 5 (4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO，则产品中镁的质量分数3 ________(填“升高”、“降低”或“不变”)。 2，2,2，,62,11【解析】(1)常温下Mg(OH)的K,c(Mg)?c(OH),c(Mg)×(3.0×10),1.8×10 2sp3,32，,1mol?L，求得c(Mg),2.0 mol?L。 (2)主要流程中加NH、NHHCO进行沉淀镁得到主要物质为MgCO和NHCl，滤液34334的主要成分为NHCl。 4 (3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)(CO)，高温煅烧后产物为MgO、CO和HO，xy3z22 1其物质的量之比为n(MgO)?n(CO)?n(HO),x?z?y，由题中数据知生成气体CO的物2222 0.896 L,2质的量n(CO),,4.00×10 mol，得到的固体为MgO，其物质的量n(MgO),2,122.4 L?mol 2.00 g,2,5.00×10 mol， ,140 g?mol,2,1 mol×44 g?mol,2.00 g4.66 g,4.00×10,2n(HO),,5.00×10 mol，2,118 g?mol 1,2,2,2n(MgO)?n(CO)?n(HO),x?z?y,5.00×10?4.00×10?5.00×10,5?4?5，所以求222 得该碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)(CO)，但该化学式化合价代数和不为0，推测可能51034 含结晶水，故化学式应为Mg(OH)(CO)?4HO，也可写为Mg(OH)?4MgCO?4HO。 52342232 (4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO和Mg(OH)?4HO。MgCO中3223镁的质量分数为24/84×100%?28.6%，Mg(OH)?4HO中镁的质量分数为24/(24，17×2，22 18×4)×100%?18.5%，MgCO增多，镁的质量分数升高。 3 【答案】 ,1(1)2.0 mol?L (2)NHCl 4 0.896 L,2(3)n(CO),,4.00×10 mol 2,122.4 L?mol 2.00 g,2n(MgO),,5.00×10 mol ,140 g?mol n(HO), 2,2,14.66 g,4.00×10 mol×44 g?mol,2.00 g,2,5.00×10 mol ,118 g?mol,2,2,2n(MgO)?n(CO)?n(HO),5.00×10?4.00×10?5.00×10,5?4?5，则碱式碳酸22 镁的化学式为Mg(OH)?4MgCO?4HO。 232 (4)升高 典型题? (2012?上海，27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下: 完成下列填空: (1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式: A____________________，B____________________。 6 (2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为: 取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干。 (3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是________________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是____________________________________ (4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是________(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是:_____________________________________________________ (5)氯碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为__________________________________________ 滤液D加石灰水前先要加热，原因是_____________________________________ (6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为 ___________________________________________________________________ 2，2，2，【解析】(1)粗盐中含Ca、Mg，加入石灰乳或CaO可除去Mg，再加入NaCO232，除去Ca，因此A为Ca(OH)或CaO，B为NaCO。 223 (3)碳酸化即向氨的饱和NaCl溶液中通入过量CO，可析出NaHCO晶体。反应中由于23 NaCO的溶解度大于NaHCO的溶解度，因此不会析出NaCO晶体。 23323,(4)过滤除去NaHCO，滤液D的主要成分为NHCl，要检验Cl应选用AgNO溶液和343稀硝酸。 ，,(5)NHCl溶液与石灰水的反应为:NH，OH===NH?，HO。 4432 (6)样品质量m加热后剩余固体质量为m，则设样品中NaHCO质量为m。 123 ?2NaHCO=====NaCO，HO?，CO? Δm 32322 168 106 62 m m,m 12 84则m,(m,m) 1231 84,m,,m12,m,84,m3112w(NaHCO),,。 3m31m11 【答案】(1)Ca(OH)或CaO NaCO 223 (2)溶解 过滤 蒸发 过滤 (3)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度较大，而NaHCO溶解度较小 3,(4)NHCl 取样，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀生成说明有Cl 4，,(5)NH，OH===NH?，HO 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀 432 ,m,84,m12(6)wNaHCO,(m为样品质量，m为加热后剩余固体质量) 31231m1 【误区辨正】工艺流程题源于工业生产实际，情景真实，结构新颖，它将化学实验与化学基本原理、理论及计算融为一体，提问角度多，灵活性大，考查的重点是学生运用化学实验知识解决化工生产中有关问题的能力。因此，我们在学习过程中，要学以致用，将化学实验知识与生活生产实际紧密联系，采取问题讨论方式，通过整理、分析、比较，归纳 出若干个“实验问题”，总结出答题规律。 典型题? (2010?四川理综，29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO、FeO、FeO、Ti的最高化合价为，4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主223 要步骤如下: 请回答下列问题: 7 (1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)向滤液?中加入铁粉，发生反应的离子方程式为 ________________________、______________________。 (3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液?，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用: ________________________________________________________________________。 过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、______、______、______(填化学式)，减少废物排放。 ,1(4)A可用于生产红色颜料(FeO)，其方法是:556a kg A(摩尔质量为278 g?mol)溶于23 水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量FeO23附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料____________________ kg。 【解析】(1)TiO是Ti的最高价氧化物，与硫酸反应生成盐和水，反应的化学方程式为2 TiO，2HSO===Ti(SO)，2HO或TiO与少量硫酸反应TiO，HSO===TiOSO，HO。 2244222224423，2，(2)从框图信息知加硫酸后，TiO、FeO、FeO都与HSO反应，生成Fe和Fe等离223243，3，2，，子，再加入铁粉时，铁粉与Fe和过量HSO反应:2Fe，Fe===3Fe，Fe，2H===H?2422，，Fe。 (3)从框图信息可知加入足量铁粉过滤，FeSO?7HO晶体析出，滤液?中主要以钛盐为42 主。钛盐开始水解是在沸水中，且水解过程要维持沸腾，由于盐的水解与盐本身性质、外界温度、浓度等因素有关，温度升高，水解程度增大，浓度越小水解程度越大，外加酸碱对盐，的水解也有影响，因为钛盐是以硫酸盐形式存在，属强酸弱碱盐水解显酸性，降低H的浓度有利于钛盐水解。过滤后剩余物质是没有水解的钛盐、HO、FeSO、HSO等物质。 2424 (4)A是FeSO?7HO。 42 由556a kgA鼓入空气生成Fe(OH)反应中与NaOH之间的关系是: 3 1FeSO?7HO,2NaOH,NaSO,FeO? 4224232 278 80 556a kg m,160a kg 12,又由于最终溶液中只存在Fe(SO)和NaSO，由Fe和SO守恒可得到关系式??。 243244 11FeSO?7HO,Fe(SO)，FeO? 422432336 160278 6 3 336b kg m,320b kg 2 1Fe , FeO? 232 56 80 112c kg m,160c kg 3 理论上可生成FeO的质量为m，m，m,(160a，320b，160c)kg。 23123 【答案】(1)TiO，2HSO===Ti(SO)，2HO或TiO，HSO===TiOSO，HO 224422224423，2，，2，(2)2Fe，Fe===3Fe Fe，2H===H?，Fe (3)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐2，水解，降低H浓度促进钛盐水解 HO FeSO HSO 2424 (4)160a，320b，160c 【能力提升】 (2012?四川)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境 问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二 氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置 8 的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。 请回答下列问题: (1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有 。(填写字母编号) A(温室效应 B(酸雨 C(粉尘污染 D(水体富营养化 (2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率;脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。 ?二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为 。 ?亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为 。 (3)已知1mol CH在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收 160.1kJ，1mol CH在氧44气中完全燃烧生成气态水时放热802.3kJ。写出空气反应器中发生的热化学方程式 【答案】 (1)ABC (2)?Ca(HCO)或碳酸氢钙 32 ?Ca(HSO)+O=CaSO?+ HSO 322424 (3)CaS(s)+ 2O(g)= CaSO(s);?H=-962.4 KJ/mol 24 典型题? (2013?福建理综，24)硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料。工业上常用菱锌矿生产硫酸锌，菱锌矿的主要成分是ZnCO，并含少量的FeO、FeCO、MgO、CaO等，生产工艺流程示3233 意如下: (1)将菱锌矿研磨成粉的目的是___________________________________ (2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式: ,( )Fe(OH)，( )________，( )______===( )Fe(OH)，( )Cl 23 (3)针铁矿(Coethite)是以德国诗人歌德(Coethe)名字命名的，组成元素是Fe、O和H，化学式量为89，化学式是________。 (4)根据下表数据，调节“滤液2”的pH时，理论上可选用的最大区间为___。 Mg(OH) Zn(OH) MgCO CaCO 2233 开始沉淀的pH 10.4 6.4 — — 沉淀完全的pH 12.4 8.0 — — 开始溶解的pH — 10.5 — — 3,3,12,10,9K mol?L 5.6×10 — 6.8×10 2.8×10 sp 9 (5)工业上从“滤液3”制取MgO过程中，合适的反应物是________(选填序号)。 a(大理石粉 b(石灰粉 c(纯碱溶液 d(烧碱溶液 (6)“滤液4”之后的操作依次为_________、___________、过滤、洗涤、干燥。 (7)分析图中数据，菱锌矿粉中ZnCO的质量分数不低于________________。 3 【答案】(1)增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分 ,,(2)2Fe(OH)，1ClO，1HO===2Fe(OH)，1Cl 223 (3)FeO(OH)(或其他合理答案) (4)8.0?pH<10.4(或其他合理答案) (5)b(或b和d或d) (6)蒸发浓缩 冷却结晶(或其他合理答案) (7)125m/81m(或其他合理答案) 21 【解析】(1)固体颗粒越小，反应时接触面积越大，反应速率越大;同时反应更充分。(2),因漂白粉中含有强氧化性的Ca(ClO)，可将Fe(OH)氧化为Fe(OH)，同时ClO被还原为223,Cl，分析化合价的变化: ，2，3 Fe (OH)―?Fe (OH) 化合价升1×2 23，1,1,,ClO―?Cl 化合价降2×1 ,,配平Fe(OH)、Fe(OH)、ClO、Cl前的化学计量数后，可根据原子个数守恒，确定反23 应物HO及其化学计量数。 2 (3)设针铁矿的化学式为FeOH，则有56x，16y，z,89。x只能为1，若y,1，则z,xyz 17，化学式FeOH，由化合价规则可排除;若y,2，则z,1，化学式为FeOH，或写为172FeO(OH)，符合题意。(4)由流程图可知，滤液2中主要含有ZnCl、MgCl、CaCl等物质，2222，2，调节pH时，只能考虑将Zn转化为Zn(OH)，而Mg必须留在溶液中，因此由表中数据2 可确定pH的理论范围为8.0?pH<10.4。(5)滤液3中的主要成分为MgCl和CaCl，大理石222，2，粉不能参加反应，而纯碱溶液可将Ca转化为CaCO，只有石灰乳或烧碱溶液可将Mg转32，化为Mg(OH)，而Ca仍留在溶液中。(6)由ZnSO溶液制备ZnSO?7HO，首先应将溶液2442加热蒸发浓缩，然后冷却析出晶体。(7)由流程图可知沉淀2中ZnO全部来自菱锌矿，由锌 m kg2,1元素守恒可得n(ZnCO),n(ZnO)，则m(ZnCO),×125 g?mol,125m/81 kg，菱33,1281 g?mol 锌矿中ZnCO的质量分数为125m/81m。 321 【误区辨正】无机化工流程题在背景材料上呈现新(或陌生)内容。但本质上还是落在双基上，内在要求或者核心知识考查不变。如运用化学反应原理、化学平衡和水解理论、物质制备和分离的知识、晶体知识、绿色化学的观点分析实际生产中的各种问题，我们千万不能被新包装所迷惑、所吓倒(平时要重视不熟悉的氧化还原反应方程式、特殊水解方程式的书写训练。 1((2013京西城期末)(12分)脱硫技术能有效控制SO对空气的污染。 2 (1)向煤中加入石灰石可减少燃烧产物中SO的含量，该反应的化学方程式是_______。 2++2+2+,2,,,(2)海水呈弱碱性，主要含有Na、K、Ca、Mg、Cl、SO、Br、HCO等离子。含SO432 的烟气可利用海水脱硫，其工艺流程如下图所示: ?向曝气池中通入空气的目的是_______。 10 ?通入空气后曝气池中海水与天然海水相比，浓度有明显不同的离子是_______。 ,,2,, a(Cl b(SO c(Br d(HCO43(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO，将所得的NaSO溶液进行电解，可循环再生NaOH，同223 时得到HSO，其原理如下图所示。(电极材料为石墨) 24 ?图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)_______极，C口流出的物质是_______。 2,?SO放电的电极反应式为_______。 3 ?电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因_______。 【答案】 (1)2SO+O+2CaCO=2CaSO+2CO(2分) 2 2 342 2((2013京丰台二模)(13分)工业上用某矿渣(含有CuO、AlO、FeO、SiO)提取铜的223232操作流程如下: 11 稀硫NaClNaO 酸 O H 电调pH= 矿反应调pH= 过 解 渣 x ? y 滤 沉淀C固体混合 沉淀C + 2+ 已知: CuO + 2H= Cu + Cu+ HO 22B u 物A 沉淀物 Cu(OH) Al(OH) Fe(OH) Fe(OH) 2332 开始沉淀pH 5.4 4.0 1.1 5.8 沉淀完全pH 6.7 5.2 3.2 8.8 (1)固体混合物A中的成分是 。 (2)反应?完成后，铁元素的存在形式为 。(填离子符号) 请写出生成该离子的离子方程式 。 (3)x、y对应的数值范围分别是 、 。 (4)电解法获取Cu时，阴极反应式为 ，阳极反应式为 。 (5)下列关于NaClO调pH的说法正确的是 。 a(加入NaClO可使溶液的pH降低 ,+,NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO+ HHClO，ClO消耗b( +H，从而达到调节pH的目的 ,,c(NaClO能调节pH的主要原因是由于NaClO水解ClO+ HOHClO+OH，2,+ OH消耗H，从而达到调节pH的目的 (6)用NaClO调pH，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，该反应的离子 方程式为 。 12 一定条件 3((2013京海淀期末)(14分)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。为生成氮化硅膜，可以用NH和SiH(硅烷)在一定条34件下反应并在600?的加热基板上生成氮化硅膜: 3 SiH+4NH SiN+12H 43342 (1)以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下: 常温 反应原理:4NHCl+MgSi 4NH?+SiH?+2MgCl(?H < 0) 42342 液氨(循硅粉 镁 环) 合成炉 反应釜 混合 粗硅冷凝粉 NH4 粉碎干燥设(抽真器 烷 ?NHCl的化学键类型有____________，SiH电子式为_______________。 44Cl ?上述生产硅烷的过程中液氨的作用是备 ________________________空) 。 13 ?氨气也是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式_______，实验室可利用如右图所示装置完成该反应。 在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是_____________。 (2)三硅酸镁(MgSiO?nHO)难溶于水，在医药上可做抗酸剂。它除了可以中和胃液2382 中多余酸之外，生成的HSiO还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。三硅酸镁与23 盐酸反应的化学方程式为_______________________________。将0.184 g三硅酸镁加到50 mL 0.1 mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30 mL，则MgSiO?nHO的n值为_________。(注:MgSiO2382238的摩尔质量为260 g/mol) 【答案】(14分) (1)?极性键(或共价键)、离子键 ?吸收热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可) 催化剂?4NH+5O4NO+6HO NHNO(或:硝酸铵) 32243 (2)MgSiO?nHO + 4HCl == 3HSiO + 2MgCl + (n-1)HO 23822322 6 【解析】 试题分析: 催化剂 (1)?4NH+5O4NO+6HO 2NO+ O ==2N O3N O+ HO= 2HNO+ NO 32222 223 NH+ HNO== NHNO(白烟) 设MgSiO?nHO的物质的量为x 33 43 2382 (2)HCl + NaOH=NaCl+ HO MgSiO?nHO + 4HCl == 3HSiO + 2MgCl + (n-1)HO 223822322-3 -3 1 430*0.1*1030*0.1*10 -3 -3 x 50*0.1*10-30*0.1*10 -3 x=5*0.1*10 -3M=m/n=0.184 g/5*0.1*10=368(g/mol) n=(368-260)/18=6 Mg2Si3O8nH2O? 考点:本题以化工生产为基础，考查物质结构、元素化合物性质、化学计算等知识。 4((2013京朝阳二模)(12分)由废铁制备FeCl的主要过程如下: 2 ?(按下图所示过程制备FeCl•6HO 32 盐酸 稀硝酸、盐酸 ? ? ? 废铁 FeCl溶FeCl溶FeCl•6HO2332 (1)?中产生气体的电子式是 。 液 液 晶体 (2)用离子方程式表示过程?中稀硝酸的作用 ，在该过程中要不断向溶液中 补充盐酸，目的是 。 ?(由FeCl• 6HO制得干燥FeCl的过程如下: 3 22 ?(向盛有FeCl• 6HO的容器中加入SOCl，加热，获得无水FeCl 3 223 ?(将无水FeCl置于反应管中，通入?中产生的气体一段时间后加热，生成3 FeCl 2 14 ?(收集FeCl，保存备用 2 (3) SOCl与水接触会迅速产生白雾和SO。加热分解FeCl• 6HO不能得到无水FeCl，223 23 而步骤?中可得到无水FeCl，结合必要化学方程式解释得到无水FeCl的原33 因 。 (4)过程?中产生FeCl的化学方程式是 。 2 ?(FeCl的包装上贴有安全注意事项，部分内容如下: 2 品 名 氯化亚铁 理化特性 白色，遇空气易变成黄色，易吸水，有腐蚀性„„ 注意事项 避免接触空气、碱等;聚乙烯塑料桶包装;避免受热 (5)下列说法正确的是 。 a(密闭保存、远离火源 b(可以与强氧化剂共同存放、运输 c(不宜用铁制容器包装而要用聚乙烯塑料桶包装 (6)FeCl在空气中受热可生成氯化铁、氧化铁等，反应的化学方程式是 。 2 5((2013京昌平期末)(14分) 硫酸盐在生产生活中有广泛应用。 ?(工业上以重晶石(主要成分BaSO)为原料制备BaCl，其工艺流程示意图如下: 42 15 某研究小组查阅资料得: 高温-1BaSO(s)+4C(s)======= 4CO(g)+BaS(s)?H=+571.2kJ•mol ? 41 高温-1BaSO(s)+2C(s)=======2CO(g)+BaS(s)?H=+226.2kJ•mol ? 422 (1)用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方程式是 。 高温(2)反应C(s)+CO(g)======= 2CO(g)的?H= 。 2 (3)实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的有两个 ?从原料角度看， ; ?从能量角度看，??为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温。 (4)该小组同学想对BaSO在水中的沉淀溶解平衡做进一步研究，查资料发现在某温度时4 BaSO在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图所示。 4 该小组同学提出以下四种观点: 2+ 2-2-2-? 当向含有SO的溶液中加入Ba使SO沉淀完全，则此时SO在溶液中的浓444 度为0 ? 加入NaSO可以使溶液由a点变到b点 24 ? 通过蒸发可以使溶液由d点变到c点 ? d点无BaSO沉淀生成其中正确的是 (填序号)。 4+?(某燃料电池以CaHSO固体为电解质传递H，其基本结构如图所示，电池总反应可表示4 为2H+O?2HO。 222 16 请回答: +(5)H由 极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或者b)。 (6)b极上发生的电极反应是 。 【答案】27((12分，每空2分) - 2-?((1)HS+2OH==2S+HO 22-1 (2)+172.5 kJ•mol (3)使BaSO得到充分的还原，提高BaS的产量 4 (4)? ?((5)a -+(6)O+4e+4H?2HO 22 6((2013京朝阳期末)(12分)某化学小组在实验室模拟用软锰矿(主要成分MnO，杂质2为铁及铜的化合物等)制备高纯碳酸锰，过程如下(部分操作和条件略): ? 缓慢向烧瓶中(见右图)通入过量混合气进行“浸锰”操作，主要反应原理为: 17 SO+ HO = HSO 2223 MnO+ HSO = MnSO+ HO 223423+2+(铁浸出后，过量的SO会将Fe还原为Fe) 2 ? 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO粉末。 2 ? 再用NaCO溶液调节pH为3.5左右，过滤。 23 ? 调节滤液pH为6.5,7.2 ，加入NHHCO，有浅红色的沉淀生成，过滤、洗涤、43 干燥，得到高纯碳酸锰。 回答: (1)“浸锰”反应中往往有副产物MnSO的生成，温度对“浸锰”反应的影响如下图，26 为减少MnSO 的生成，“浸锰”的适宜温度是 。 26 (2)查阅表1，?中调pH为3.5时沉淀的主要成分是 。?中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是 ，相应反应的离子方程式为 。 表1:生成相应氢氧化物的pH 物质 Fe(OH) Fe(OH) Mn(OH) Cu(OH) 3222 开始沉淀pH 2.7 7.6 8.3 4.7 完全沉淀pH 3.7 9.6 9.8 6.7 2+2+(3)?中所得的滤液中含有Cu，可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu，经过滤，得到纯净的MnSO。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。 4 (4)?中加入NHHCO后发生反应的离子方程式是____________________。 43 (5)检验?中沉淀是否洗涤干净的方法是 。 18 (5)取少量最后一次洗涤后的滤液放入试管中，滴加酸化的BaCl溶液，若无白色沉2 淀产生，则沉淀洗涤干净;反之则未洗干净。(2分)(其他答案合理，给分) 【解析】 19 7((2013京昌平期末)(14分)二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧 化钛还可作为制备钛单质的原料。 ?(二氧化钛可由以下两种方法制备: 方法1:可用含有FeO的钛铁矿(主要成分为FeTiO，其中Ti元素化合价为+4价)制取，233 其主要流程如下: (1)FeO与HSO反应的离子方程式是_________________________________。 23242+(2)甲溶液中除含TiO之外还含有的金属阳离子有__________________。 (3)加Fe的作用是_________________________________。 ,方法2:TiCl水解生成TiO?x HO，过滤、水洗除去其中的Cl，再烘干、焙烧除去水分422 得到粉体TiO ，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。 2 (4)? TiCl水解生成TiO?x HO的化学方程式为422 _______________________________; ,? 检验TiO?x HO中Cl是否被除净的方法是22 ______________________________。 ?(二氧化钛可用于制取钛单质 (5)TiO制取单质Ti，涉及到的步骤如下: 2 ? TiO Ti 2? 反应?的方程式是 ，该反应需要在Ar气氛中进行，请解释原因: _____________。 TiCl 4Mg 【答案】28.(14分，每空2分) +3+(1)FeO+6H=2 Fe+3HO 2323+ 2+800? (2)Fe、Fe 3+ 2+(3)将Fe转化为Fe (4)?TiCl + (x+2)HO(过量) TiO?xHO? + 4HCl (写==不扣分) 4222, ?取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO溶液，不产生白色沉淀，说明Cl3 已除净。 800? (5)TiCl+2Mg ====2MgCl+ Ti 4 2 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O(或CO、N)作用 222 20 【解析】 8((2013京东城期末)19((9分)亚氯酸钠(NaClO)是一种强氧化性漂白剂，广泛2 用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后生产NaClO的主要流程如下。 2 (1)?、?中发生反应的还原剂分别是 、 (填化学式)。 (2)?中反应的离子方程式是 。 (3)A的化学式是 ，装置?中A在 极区产生。 (4)ClO是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备:5NaClO + 4HCl = 22 5NaCl + 4ClO? + 2HO。 22 ? 该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是 。 ? 研究表明:若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl的含量越大，运2 用氧化还原反应规律分析其原因是 。 (5)NaClO变质可分解为NaClO和NaCl。取等质量变质前后的NaClO试样均配成溶液，2322+分别与足量FeSO溶液反应时，消耗Fe的物质的量相同，从电子守恒的角度解释4 其原因是 。 【答案】(10分) (1)NaSO HO 232,- (2)2ClO+ HO + 2OH = 2 ClO+ O?+ 2HO 2 22222 (3)HSO 阳 24- ,(4)1?4 ;ClO的氧化性或Cl的还原性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此2,Cl被氧化得到Cl 2 21 2+(5)NaClO变质前后分别与Fe反应时，最终均得到等量NaCl，Cl元素均由+3价变2 为,1价，根据电子守恒，两个过程中得到的电子的物质的量相同 9((2013京丰台一模)(13分)用芒硝(NaSO10HO)制备纯碱、明矾铵[(NH)Al(SO)24 ?242412HO]的生产工艺流程如下图: 2?2 (1)溶液C中的溶质主要是_____________ (2)明矾铵的溶液呈_____性，明矾铵可用于净水，用离子方程式说明其原理______________________ (3)过程?中的反应温度不能超过40?，其原因是______________________________ (4)运用化学平衡原理解释NaSO稍过量的原因 24 (5)若将Al(SO)加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,243 请用离子方程式解释产生该现象的原因是 ___________________________________________ (6)溶液E中的溶质离子为__________________ (7)已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，过程?中得到明矾铵的系列实验操作是: 、 、过滤、洗涤、干燥。 22 10((2013京海淀期末)(共14分) 一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以CoO?CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中。 23 从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下: (1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为 。 (2)过程II中加入稀HSO酸化后，再加入NaSO溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程24223 式为(产物中只有一种酸根) 。在实验室模拟工业生产时，也可用 盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要 原因_______________。 (3)过程?得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)，碳酸钠溶液在产生Al(OH)时起重要33 23 作用，请写出该反应的离子方程式____________________。 (4)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是 __________。 (5)在NaCO溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______(填序号)。 23+2-A(c(Na) = 2c(CO) 3+2--B((Na) > (CO) > (HCO) ccc33-+-C(c(OH) > c(HCO) > c(H) 3-+-D(c(OH) - c(H) == c(HCO) + 2c(HCO) 323 (6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl溶液。CoCl含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利22 用蓝色的无水CoCl吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的2 CoCl?6HO晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是22 ______。 【答案】(共14分) -- (1)2Al+2OH+2HO = 2AlO+3H? 222 (2)4CoO?CoO + NaSO+ 11HSO= 12CoSO + NaSO + 11HO 23223 24 4242 CoO?CoO可氧化盐酸产生Cl，污染环境。(合理即可) 2323+2- (3)2Al+3CO+3HO = 2Al(OH)?+3CO? 23232- 2+(4)调整pH，提供CO，使Co沉淀为CoCO 33 (5)B C D (有错不得分，答对2个得1分，全对得2分) (6)CoCl•2HO 22 24 11((2013京丰台期末)以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示: ?. 将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS，含有少量CaO、MgO、AlO)粉碎 223 ?. 采用如下装置进行电化学浸出实验 将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并 加入少量催化剂。 ?. 一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应: 2+，2RH(有机相)+ Cu(水相) RCu(有机相)+ 2H(水相) 22+ 分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu得以再生。 ?. 电解硫酸铜溶液制得金属铜。 (1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应: ， 2+ 2+ 3+ 2+ ，CuFeS+ 4H= Cu+ Fe+ 2HS 2Fe+ HS = 2Fe+ S?+ 2H 2 22 ? 阳极区硫酸铁的主要作用是 。 3+ ? 电解过程中，阳极区Fe的浓度基本保持不变，原因是 。 (2)阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。 写出上述现象对应的反应式 。 (3)若在实验室进行步骤?，分离有机相和水相的主要实验仪器是 ; 加入有机萃取剂的目的是 。 25 2+ (4)步骤?，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu得以再生的原理是 。 (5)步骤?，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓 4 度由大到小的顺序是 。 【解析】 试题分析: ， 2+ 2+ 3+ 2+ ，(1)根据反应:CuFeS+ 4H= Cu+ Fe+ 2HS 2Fe+ HS = 2Fe+ S?+ 2H222 ?可知硫酸铁作用为吸收硫化氢气体，防止环境污染;?吸收硫化氢气体要消耗 3+ 2+2+,3+Fe，而其浓度不变必须Fe在阳极放电:Fe- e?Fe。 +,(2)根据题中现象和离子放电规律可知:2H+2 e?H? 22+,Cu+2e?Cu 2Cu+O+2HSO=2CuSO+2HO(各1分) 22442 考点:考查元素及其化合物、电化学、化学实验、离子浓度判断等相关知识。 12((2013京石景山期末)(12分)钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示)， 将大大提高资源的利用率，减少环境污染。 26 请回答下列问题: (1)Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。 (2)写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。 (3)制备TiO的方法之一是利用TiCl水解生成TiO?x HO，再经焙烧制得。水解2422 时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因: (4)由TiCl?Ti 需要在Ar气中进行的理由是_________________________________。反4 应后得到Mg、MgCl、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信2 息，需加热的温度略高于 ?即可。 TiCl Mg MgCl Ti 42 熔点/? ,25.0 648.8 714 1667 沸点/? 136.4 1090 1412 3287 3+(5)用氧化还原滴定法测定TiO的质量分数:一定条件下，将TiO溶解并还原为Ti ，再223+4+以KSCN溶液作指示剂，用NHFe(SO)标准溶液滴定Ti至全部生成Ti。滴定分析时，442 称取TiO(摩尔质量为M g/mol)试样w g，消耗c mol/L NHFe(SO)标准溶液V mL，2442 则TiO质量分数为___________________。(用代数式表示) 2 (6)由CO和H合成甲醇的方程式是:CO(g)，2H(g)CHOH(g)。若不考虑生产过 程中223 mol。 物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H2 27 13((2013津和平一模)(18分)(1)某厂利用生产磷铵排放的磷石膏废渣制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵。 其生产流程图如下: ?操作b的名称是浓缩、冷却、 。 ?如反应II的产物是两种酸式盐，则物质B中溶质的化学式是 。 ?若在实验室中对反应II产生的气体用 吸收。 28 ?该生产流程最大的优点是尽可能地实现原料的循环使用和副产物的综合利用，该生产流程体现的基本思想是 。 (2)为测定同体磷铵化肥中铵态氮的质量分数，实验室用下图所示装置进行实验。实验时，在A中加入mg磷铵样品，关闭止水夹a(打开止水夹b，向A中加入足量的浓NaOH溶液，完全反应后C中浓硫酸增重ng。请回答下列问题: ?试说明检查该装置气密性的操作方法和实验现象 。 ?装置B的作用是 ，装置D的作用是 。 ?实验过程应该在何时鼓入空气?答: (填“开始前”、“过程中”或“反应后”) ?如某次测定的铵态氮的质量分数明显偏低，则可能的原因是 (填字母)。 A(磷铵样品与氢氧化钠未充分反应 B(A和B中残留了一定量的氨气 C(氢氧化钠溶液的浓度太大 D(鼓气过快 ?固体磷铵化肥中铵态氮的质量分数为 。 【答案】(共18分) ??结晶(2分) 29 14n?完全反应后C中浓硫酸增重ng，是氨气的质量，氮的质量为 g，mg固体磷铵化肥中铵17 30 14n14n态氮的质量分数为 ×100%,答案: ×100%(2分) 17m17m 考点:实验设计与评价、绿色化学、元素及化合物 14((2013京海淀期末)(14分)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。为生成氮化硅膜，可以用NH和SiH(硅烷)在一定条34件下反应并在600?的加热基板上生成氮化硅膜: 一定条件 3 SiH+4NH SiN+12H 43342 (1)以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下: 常温 反应原理:4NHCl+MgSi 4NH?+SiH?+2MgCl(?H < 0) 42342 ?NHCl的化学键类型有____________，SiH电子式为_______________。 44 ?上述生产硅烷的过程中液氨的作用是________________________。 ?氨气也是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO的化学方程式_______，实验室可利用如右图所示装置完成该反应。 在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是_____________。 2)三硅酸镁(Mg(SiO?nHO)难溶于水，在医药上可做抗酸剂。它除了可以中和胃液2382 中多余酸之外，生成的HSiO还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。三硅酸镁与23 盐酸反应的化学方程式为_______________________________。将0.184 g三硅酸镁加到50 mL 0.1 mol/L盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，以甲基橙为指示剂，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH溶液30 mL，则MgSiO?nHO的n值为_________。(注:MgSiO2382238的摩尔质量为260 g/mol) 【答案】(14分) (1)?极性键(或共价键)、离子键 ?吸收热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可) 催化剂?4NH+5O4NO+6HO NHNO(或:硝酸铵) 32243 (2)MgSiO?nHO + 4HCl == 3HSiO + 2MgCl + (n-1)HO 23822322 6 【解析】 试题分析: 催化剂 (1)?4NH+5O4NO+6HO 2NO+ O ==2N O3N O+ HO= 2HNO+ NO 32222 223 NH+ HNO== NHNO(白烟) 设MgSiO?nHO的物质的量为x 33 43 2382 (2)HCl + NaOH=NaCl+ HO MgSiO?nHO + 4HCl == 3HSiO + 2MgCl + (n-1)HO 223822322 31 -3 -3 1 430*0.1*1030*0.1*10 -3 -3 x 50*0.1*10-30*0.1*10 -3 x=5*0.1*10 -3M=m/n=0.184 g/5*0.1*10=368(g/mol) n=(368-260)/18=6 Mg2Si3O8?nH2O 考点:本题以化工生产为基础，考查物质结构、元素化合物性质、化学计算等知识。 15((2013京昌平期末)(14分)二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二 氧化钛还可作为制备钛单质的原料。 ?(二氧化钛可由以下两种方法制备: 方法1:可用含有FeO的钛铁矿(主要成分为FeTiO，其中Ti元素化合价为+4价)制取，233 其主要流程如下: (1)FeO与HSO反应的离子方程式是_________________________________。 23242+(2)甲溶液中除含TiO之外还含有的金属阳离子有__________________。 (3)加Fe的作用是_________________________________。 ,方法2:TiCl水解生成TiO?x HO，过滤、水洗除去其中的Cl，再烘干、焙烧除去水分422 得到粉体TiO ，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。 2 (4)? TiCl水解生成TiO?x HO的化学方程式为422 _______________________________; ,? 检验TiO?x HO中Cl是否被除净的方法是22 ______________________________。 ?(二氧化钛可用于制取钛单质 (5)TiO制取单质Ti，涉及到的步骤如下: 2 ? TiO Ti 2? 反应?的方程式是 ，该反应需要在Ar气氛中进行，请解释原因: _____________。 TiCl 4Mg 800? 32 考点:考查离子反应方程式的书写，盐水解原理的运用，离子的检验和镁的相关性质。 16((2013京丰台一模)(13分)用芒硝(NaSO10HO)制备纯碱、明矾铵[(NH)Al(SO)24 ?242412HO]的生产工艺流程如下图: 2?2 (1)溶液C中的溶质主要是_____________ (2)明矾铵的溶液呈_____性，明矾铵可用于净水，用离子方程式说明其原理______________________ (3)过程?中的反应温度不能超过40?，其原因是______________________________ 33 (4)运用化学平衡原理解释NaSO稍过量的原因 24 (5)若将Al(SO)加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,243 请用离子方程式解释产生该现象的原因是 ___________________________________________ (6)溶液E中的溶质离子为__________________ (7)已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大，过程?中得到明矾铵的系列实验操作是: 、 、过滤、洗涤、干燥。 【解析】 试题分析:该题为工业流程题，经过一系列反应，提纯、结晶得到。(1)CO与氨水反应生23+ +成NHHCO或(NH)CO;(2)由于Al与NH水解使溶液呈现酸性，明矾铵可用于净水，434234 是因为铝离子水解产生 考点:以工业流程为背景，考查流程中物质转化、条件的控制、分离操作等有关问题。 17((2013京石景山期末)(12分)钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示)， 将大大提高资源的利用率，减少环境污染。 请回答下列问题: 34 (1)Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。 (2)写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。 (3)制备TiO的方法之一是利用TiCl水解生成TiO?x HO，再经焙烧制得。水解2422 时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因: (4)由TiCl?Ti 需要在Ar气中进行的理由是_________________________________。反4 应后得到Mg、MgCl、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信2 息，需加热的温度略高于 ?即可。 TiCl Mg MgCl Ti 42 熔点/? ,25.0 648.8 714 1667 沸点/? 136.4 1090 1412 3287 3+(5)用氧化还原滴定法测定TiO的质量分数:一定条件下，将TiO溶解并还原为Ti ，再223+4+以KSCN溶液作指示剂，用NHFe(SO)标准溶液滴定Ti至全部生成Ti。滴定分析时，442 称取TiO(摩尔质量为M g/mol)试样w g，消耗c mol/L NHFe(SO)标准溶液V mL，2442 则TiO质量分数为___________________。(用代数式表示) 2 (6)由CO和H合成甲醇的方程式是:CO(g)，2H(g)CHOH(g)。若不考虑生产过 程中223 物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H mol。 2 35 18((2013京海淀期末)(共14分) 一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以CoO?CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中。 23 从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下: (1)过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为 。 (2)过程II中加入稀HSO酸化后，再加入NaSO溶液浸出钴。则浸出钴的化学反应方程24223 式为(产物中只有一种酸根) 。在实验室模拟工业生产时，也可用 盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要 36 原因_______________。 (3)过程?得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)，碳酸钠溶液在产生Al(OH)时起重要33 作用，请写出该反应的离子方程式____________________。 (4)碳酸钠溶液在过程III和IV中所起作用有所不同，请写出在过程IV中起的作用是__________。 5)在NaCO溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是______(填序号)。 (23+2-A(c(Na) = 2c(CO) 3+2--B(c(Na) > c(CO) > c(HCO) 33-+-C(c(OH) > c(HCO) > c(H) 3-+-D(c(OH) - c(H) == c(HCO) + 2c(HCO) 323 (6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl溶液。CoCl含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利22 用蓝色的无水CoCl吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。下图是粉红色的2 CoCl?6HO晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是22 ______。 【答案】(共14分) -- (1)2Al+2OH+2HO = 2AlO+3H? 222 (2)4CoO?CoO + NaSO+ 11HSO= 12CoSO + NaSO + 11HO 23223 24 4242 CoO?CoO可氧化盐酸产生Cl，污染环境。(合理即可) 2323+2- (3)2Al+3CO+3HO = 2Al(OH)?+3CO? 23232- 2+(4)调整pH，提供CO，使Co沉淀为CoCO 33 (5)B C D (有错不得分，答对2个得1分，全对得2分) (6)CoCl•2HO 22 37 19((2013津和平一模)(18分)(1)某厂利用生产磷铵排放的磷石膏废渣制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵。 其生产流程图如下: ?操作b的名称是浓缩、冷却、 。 ?如反应II的产物是两种酸式盐，则物质B中溶质的化学式是 。 ?若在实验室中对反应II产生的气体用 吸收。 ?该生产流程最大的优点是尽可能地实现原料的循环使用和副产物的综合利用，该生产流程体现的基本思想是 。 (2)为测定同体磷铵化肥中铵态氮的质量分数，实验室用下图所示装置进行实验。实验时，在A中加入mg磷铵样品，关闭止水夹a(打开止水夹b，向A中加入足量的浓NaOH溶液，完全反应后C中浓硫酸增重ng。请回答下列问题: 38 ?试说明检查该装置气密性的操作方法和实验现象 。 ?装置B的作用是 ，装置D的作用是 。 ?实验过程应该在何时鼓入空气?答: (填“开始前”、“过程中”或“反应后”) ?如某次测定的铵态氮的质量分数明显偏低，则可能的原因是 (填字母)。 A(磷铵样品与氢氧化钠未充分反应 B(A和B中残留了一定量的氨气 C(氢氧化钠溶液的浓度太大 D(鼓气过快 ?固体磷铵化肥中铵态氮的质量分数为 。 14n? ×100%(2分) 17m HPO CaSO?2HO CO SO HF NHHPO (NH)HPO 结晶 过滤 344222424424 【解析】 39 1( 锂被誉为“金属味精”，以LiCoO为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。2 工业上常以β?锂辉矿(主要成分为LiAlSiO，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料26 来制取金属锂。其中一种工艺流程如下: 已知:?部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH: 氢氧化物 Fe(OH) Al(OH) Mg(OH) 332 开始沉淀pH 2.7 3.7 9.6 完全沉淀pH 3.7 4.7 11 ?LiCO在不同温度下的溶解度如下表: 23 温度/? 20 50 75 100 LiCO的 23 溶解度/g 1.329 1.181 0.866 0.728 ?LiOH微溶于水。 请回答下列问题: 40 (1)用氧化物形式表示LiAlSiO的组成:______________。 26 (2)反应?加入碳酸钙的作用是______________________________________________。 (3)写出反应?中生成沉淀A的离子方程式___________________________________。 (4)洗涤所得LiCO沉淀要使用__________(选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由23 是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)将氯化锂溶液蒸干的过程中还不断通入HCl，其作用是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)LiO?AlO?4SiO 2232 3，3，(2)消耗反应?中过量的HSO;控制pH，使Fe、Al完全沉淀 24 2，,2，2,(3)Mg，2OH===Mg(OH)?、Ca，CO===CaCO? 233 (4)热水 LiCO在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少LiCO的损耗 2323 (5)抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同时HCl可带走水蒸气 (6)加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成LiO，电解时 22,O放电产生O(其他合理答案均可) 2 ( (2013?新课标全国卷?，27)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子2 电池正极材料有钴酸锂(LiCoO)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极2 ，,发生的反应为6C，xLi，xe===LiC。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些x6 金属资源(部分条件未给出): 回答下列问题: (1)LiCoO中，Co元素的化合价为__________。 2 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式________________________________。 (3)“酸浸”一般在80?下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式____________________;可用盐酸代替HSO和HO的混合液，但缺点是 2422 ________________________________________________________________________。 41 (4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式________________________________。 (5)充放电过程中，发生LiCoO与LiCoO之间的转化，写出放电时电池反应方程式 ,21x2 ________________________。 (6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是___________________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________________(填化学式)。 答案 (1)，3 ,,(2)2Al，2OH，2HO===2AlO，3H? 222 ??(3)2LiCoO，3HSO，HO=====LiSO，2CoSO，O?，4HO、2HO=====2HO，2242224422222O? 有氯气生成，污染较大 2 (4)CoSO，2NHHCO===CoCO?，(NH)SO，HO，CO? 443424223 (5)LiCoO，LiC===LiCoO，6C ,1x2x62 ，(6)Li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)、CoCO、33LiSO 24 解析 (1)依据化合价代数和等于零可计算Co的化合价为，3价。 (2)由正极“碱浸”后的物质变化流程可知～滤液中获取Al(OH)～滤渣再经一系列变化3 得LiSO、CoSO～可推知正极“碱浸”时只有铝被NaOH溶解。 244 (3)“碱浸”后所得滤渣LiCoO中Co的化合价为，3价～而“酸浸”后生成CoSO中24Co的化合价为，2价～显然HO是还原剂～氧化产物只能是O,又HO具有不稳定22222性～受热易分解～也属于氧化还原反应。 (4)“沉钴”这一步～反应物为CoSO、NHHCO～生成物中有CoCO～必然产生大量 4433，,，,，H～而HCO与H又不能大量共存～继续反应产生CO。此题容易忽视HCO与H323的继续反应～澄清了这些问题～再利用质量守恒定律～就能顺利写出化学方程式。 (5)依据充电时正极的物质变化～可写出放电时的电极反应: ,，LiCoO，xe，xLi===LiCoO ,1x22 依据负极充电的电极反应～写出放电时电极反应: ,，LiC,xe===6C，xLi～以上两个电极反应相加～即得总方程式。 x6 ，(6)“放电处理”的一个重要目的是回收锂～Li要沉积在正极。解答这一问题的关键是，Li怎样沉积在正极上。放电时～离子运动的方向是“正向正～负向负”。 从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物:Al(OH)、CoCO、LiSO。 3324 3( 软锰矿的主要成分是二氧化锰，用软锰矿浆吸收工业废气中的二氧化硫，可以制备高纯度的硫酸锰晶体，其流程如下所示: 2，2，3，已知:浸出液中的金属阳离子主要是Mn，还含有少量的Fe、Al等，且pH<2。几 42 种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示: 离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH 2，Fe 7.6 9.7 3，Fe 2.7 3.7 3，Al 3.8 4.7 2，Mn 8.3 9.8 根据上述流程，回答下列问题: (1)写出二氧化锰与二氧化硫反应的化学方程式:______________________________。 (2)浸出液的pH<2，从上述流程看，可能的原因为_____________________________ (用化学用语和必要的文字说明)。 (3)用离子方程式表示加入二氧化锰的作用:__________________________________。 从表中数据来看，能不能取消“加入二氧化锰”的步骤,原因是 ________________________________________________________________________。 下列试剂能替代二氧化锰的是__________(填序号)。 A(双氧水 B(氯水 C(高锰酸钾溶液 D(次氯酸钠 (4)有同学认为可以用碳酸锰(MnCO)或氢氧化锰[Mn(OH)]替代石灰乳，你是否同意此32 观点,简述理由: ________________________________________________________________________。 (5)从含硫酸锰的滤液中提取硫酸锰晶体的操作是______。 利用滤渣能提取高纯度的铁红，简述其操作过程:____________________________。 答案 (1)SO，MnO===MnSO 224 ，,(2)二氧化硫溶于水生成HSO，HSO部分电离:SO，HO HSO H，HSO 232322233 2，，2，3，(3)MnO，2Fe，4H===Mn，2Fe，2HO 22 2，2，不能，pH,9.7时Fe才完全沉淀，而pH,8.3时Mn已经开始沉淀 A 3，3，2，3，，3，(4)同意，Fe、Al的水解程度比Mn的大，Fe，3HO Fe(OH)，3H，Al，23 ，，3HO Al(OH)，3H，加入的碳酸锰或氢氧化锰能与H反应，促进铁离子、铝离子23 水解，进而转化为沉淀，通过过滤除去杂质 (5)蒸发浓缩、降温结晶、过滤 将滤渣溶于足量氢氧化钠溶液中，过滤、洗涤、烘干、灼烧 解析 (1)从最终产物为硫酸锰晶体来看～二氧化硫与二氧化锰反应生成硫酸锰。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸～亚硫酸属于中强酸～部分电离。(3)从表中数据看～二价铁离子完全沉淀时～锰离子已部分沉淀～必须用氧化剂将二价铁离子氧化成三价铁离子。选择使用的氧化剂不能引入新杂质。(4)利用盐类水解～促进三价铁离子和铝离子完全 43 水解。(5)滤渣的主要成分是氢氧化铁、氢氧化铝～用足量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝～过滤后得到氢氧化铁～灼烧后得到铁红(氧化铁)。 4( 从铝土矿(主要成分是AlO，含SiO、FeO、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种流程 23223 如下: 请回答下列问题: (1)给滤液E中通入过量的NH，其反应的离子方程式是3 ____________________________。 2,(2)流程?中加入烧碱溶液后，生成SiO的离子方程式是________________________。 3 3，(3)验证滤液A中含Fe，可取少量滤液并加入__________________(填写试剂名称)。 4)滤液C中溶质的主要成分是________________(填化学式)，(写出该溶质的一种用途________________________________________________________________________。 (5)滤液F中离子电荷守恒的关系式为___________________________________。 ,16)滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500 mL 0.1 mol?L(的G溶液，若阳极得到56 mL气体(标准状况)，则所得溶液在常温下的pH为______________(忽略电解前后溶液体积的变化)。 ,11(7)已知25 ?时Mg(OH)的溶度积常数K,1.8×10。取适量的滤液A，加入一定量2sp 的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH,13.00，则25 ?时残留在溶液中 2，,1的c(Mg),________ mol?L。 ，，3，，答案 (1)H，NH?HO===NH，HO、Al，3NH?HO===Al(OH)?，3NH 32423234 ,2,(2)SiO，2OH===SiO，HO 232 (3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚等) (4)NaHCO、NaCl 制纯碱(或作发酵粉、食用盐等) 3 ，，，,,(5)c(NH)，c(Na)，c(H),c(Cl)，c(OH) 4 (6)12 ,9(7)1.8×10 ，解析 (1)滤液E为NaCl、AlCl和HCl的混合溶液～通入过量NH～离子反应有:H33 ，3，，，NH?HO===NH，HO、Al，3NH?HO===Al(OH)?，3NH。 32423234 2,,2,(2)生成SiO的离子反应为SiO，2OH===SiO，HO。 3232 (3)滤液A为FeCl、MgCl、AlCl和HCl的混合溶液～可以利用KSCN溶液或苯酚溶323 44 3，液检验Fe的存在。 ，(5)滤液F为NaCl、NHCl和NH?HO的混合溶液～其中电荷守恒关系式为c(Na)，432 ，，,,c(NH)，c(H),c(Cl)，c(OH)。 4 电解(6)G为NaCl～根据2NaCl，2HO=====2NaOH，H?，Cl?～阳极得到标准状况下的222 0.056 L0.005 mol,,56 mL Cl时～电解质溶液中n(OH),×2,0.005 mol～c(OH),2,122.4 L?mol0.5 L ,1,0.01 mol?L～常温下溶液的pH,12。 [Mg，OH，]K,,12，sp2,9,1(7)pH,13～则c(OH),0.1 mol?L～c(Mg), mol?L。 ,1.8×102,c，OH， 5( 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)、碳粉和氧化铁等涂在铝箔2 上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下: 3，2，已知:a.NiCl易溶于水，Fe不能氧化Ni。 2 (某温度下一些金属氢氧化物的K及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示: bsp KspM(OH) pH n开始沉淀 沉淀完全 ,23 1.9×10Al(OH) 3.43 4.19 3 ,28 3.9×10Fe(OH) 2.53 2.94 3 ,141.6×10 Ni(OH) 7.60 9.75 2 回答下列问题: (1)根据表中数据判断步骤?依次析出沉淀?________和沉淀?________(填化学式)，则pH_______pH(填“>”、“,”或“<”)，控制两种沉淀析出可利用________(填序号)。 12 A(pH试纸 B(石蕊指示剂 C(pH计 (2)已知溶解度:NiCO>NiCO?HO>NiCO?2HO，则步骤?的化学方程式是 24242242 ________________________________________________________________________。 步骤?后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有____________。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因:____________________________________。 (3)?中阳极反应产生的气体E为________，验证该气体的试剂为 ________________________________________________________________________。 (4)试写出步骤?的离子方程式:____________________________________________。 答案 (1)Fe(OH) Al(OH) < C 33 45 (2)NiCl，NaCO，2HO===NiCO?2HO?，2NaCl 22242242 漏斗、玻璃棒和烧杯 玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘 (3)Cl 湿润的淀粉,KI试纸 2 ,,(4)2Ni(OH)，2OH，Cl===2Ni(OH)，2Cl 223 6( 钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图: (1)钼酸铵溶液中阳离子的检验方法:________________________________________。 (2)写出反应?的化学方程式: ______________________________________________。 (3)反应?的尾气可以用NH?HO溶液吸收用于合成肥料，写出反应的离子方程式 32 ________________________________________________________________________。 (4)操作1中使用的主要玻璃仪器有__________________________________________。(5)某同学利用下面装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题。 ?请设计一个实验验证H的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是2 ________。 ?在烧瓶A中加入少量的硫酸铜目的是______________________________________。 ?两次使用D装置，其中所盛的药品依次是______、__________________________。 在试管口放一张润湿的答案 (1)取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH溶液加热， 红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子 高温(2)2MoS，7O=====2MoO，4SO 2232 ，2,(3)2NH?HO，SO===2NH，SO，HO 322432 (4)烧杯、漏斗、玻璃棒 (5)?A—C—B—D—D ?加快化学反应速率 ?无水硫酸铜 碱石灰 ，解析 (1)考查NH的检验方法。(2)可使用奇数配偶法配平化学方程式。(4)操作?是过4 滤～注意是让填写玻璃仪器。(5)?检验H的氧化产物HO～要用无水CuSO～显然要224用D装置～应特别注意排除A中水蒸气以及空气中的水蒸气对检验结果的干扰。?形 46 成铜、锌原电池加快化学反应速率。 第十七题 化工流程与实验基础 题组一 化工流程与化学反应原理 1( 辉铜矿主要成分CuS，软锰矿主要成分MnO，它们都含有少量SiO、FeO等杂质。22223工业上综合利用这两种矿物质制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下: 已知:?MnO能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫; 2 ?[Cu(NH)]SO常温稳定，在热水中会分解生成NH; 3443 ?部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子 ,1浓度为1.0 mol?L计算): 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 3，Fe 1.1 3.2 2，Mn 8.3 9.8 2，Cu 4.4 6.4 (1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有__________________________________ ________________________________________________________________(任写一点)。 (2)酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO、MnSO等。 44 写出该反应的化学方程式__________________________________________________。 (3)调节浸出液pH的范围为________，其目的是______________________________。 (4)本工艺中可循环使用的物质是 _______________________________________________ (写化学式)。 (5)在该工艺的“加热驱氨”环节，若加热的温度过低或过高，都将造成的结果是________________________________________________________________________。 (6)用标准BaCl溶液测定样品中MnSO?HO质量分数时，发现样品纯度大于100%(测242 定过程中产生的误差可忽略)，其可能原因是 47 _______________________________________ (任写一种)。 答案 (1)粉碎矿石或适当升高温度或搅拌(其他合理答案也可) (2)CuS，2MnO，4HSO===2CuSO，2MnSO，S?，4HO 2224442 3，(3)3.2?pH,4.4 使Fe转化为Fe(OH)沉淀而除去 3 (4)NH(多写CO也可) 32 (5)碱式碳酸铜产量减少 (6)混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水 2( (2013?新课标全国卷?，27)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极2 ，,发生的反应为6C，xLi，xe===LiC。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些x6 金属资源(部分条件未给出): 回答下列问题: (1)LiCoO中，Co元素的化合价为__________。 2 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________________。 (3)“酸浸”一般在80?下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_______________;可用盐酸代替HSO和HO的混合液，但缺点是2422 _________________。 (4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________。 (5)充放电过程中，发生LiCoO与LiCoO之间的转化，写出放电时电池反应方程式,21x2 ________________________。 (6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是___________________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________________(填化学式)。 答案 (1)，3 ,,(2)2Al，2OH，2HO===2AlO，3H? 222 ??(3)2LiCoO，3HSO，HO=====LiSO，2CoSO，O?，4HO、2HO=====2HO，2242224422222O? 有氯气生成，污染较大 2 (4)CoSO，2NHHCO===CoCO?，(NH)SO，HO，CO? 443342422 48 (5)LiCoO，LiC===LiCoO，6C ,1x2x62 ，(6)Li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)、CoCO、33LiSO 24 解析 (1)依据化合价代数和等于零可计算Co的化合价为，3价。 (2)由正极“碱浸”后的物质变化流程可知～滤液中获取Al(OH)～滤渣再经一系列变化3 得LiSO、CoSO～可推知正极“碱浸”时只有铝被NaOH溶解。 244 (3)“碱浸”后所得滤渣LiCoO中Co的化合价为，3价～而“酸浸”后生成CoSO中24Co的化合价为，2价～显然HO是还原剂～氧化产物只能是O,又HO具有不稳定22222性～受热易分解～也属于氧化还原反应。 (4)“沉钴”这一步～反应物为CoSO、NHHCO～生成物中有CoCO～必然产生大量 4433，,，,，H～而HCO与H又不能大量共存～继续反应产生CO。此题容易忽视HCO与H323的继续反应～澄清了这些问题～再利用质量守恒定律～就能顺利写出化学方程式。 (5)依据充电时正极的物质变化～可写出放电时的电极反应: ,，LiCoO，xe，xLi===LiCoO ,1x22 依据负极充电的电极反应～写出放电时电极反应: ,，===6C，xLi～以上两个电极反应相加～即得总方程式。 LiC,xex6 ，(6)“放电处理”的一个重要目的是回收锂～Li要沉积在正极。解答这一问题的关键是，Li怎样沉积在正极上。放电时～离子运动的方向是“正向正～负向负”。 从流程的最终产物上很容易找到回收的金属化合物:Al(OH)、CoCO、LiSO。 3324 3( 软锰矿的主要成分是二氧化锰，用软锰矿浆吸收工业废气中的二氧化硫，可以制备高纯度的硫酸锰晶体，其流程如下所示: 2，2，3，已知:浸出液中的金属阳离子主要是Mn，还含有少量的Fe、Al等，且pH<2。几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示: 离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH 2，Fe 7.6 9.7 3，Fe 2.7 3.7 3，Al 3.8 4.7 2，Mn 8.3 9.8 根据上述流程，回答下列问题: (1)写出二氧化锰与二氧化硫反应的化学方程式:______________________________。 (2)浸出液的pH<2，从上述流程看，可能的原因为_____________________________ (用化学用语和必要的文字说明)。 49 (3)用离子方程式表示加入二氧化锰的作用:__________________________________。 从表中数据来看，能不能取消“加入二氧化锰”的步骤,原因是________________。 下列试剂能替代二氧化锰的是__________(填序号)。 A(双氧水 B(氯水 C(高锰酸钾溶液 D(次氯酸钠 (4)有同学认为可以用碳酸锰(MnCO)或氢氧化锰[Mn(OH)]替代石灰乳，你是否同意此32 观 点,简述理由: ________________________________________________________________________。 (5)从含硫酸锰的滤液中提取硫酸锰晶体的操作是______。利用滤渣能提取高纯度的铁红，简述其操作过程:____________________________________________________。 答案 (1)SO，MnO===MnSO 224 ，,(2)二氧化硫溶于水生成HSO，HSO部分电离:SO，HO HSO H，HSO 232322233 2，，2，3，2，(3)MnO，2Fe，4H===Mn，2Fe，2HO 不能，pH,9.7时Fe才完全沉淀，而22 2，pH,8.3时Mn已经开始沉淀 A 3，3，2，3，，3，Fe、Al的水解程度比Mn的大，Fe，3HO Fe(OH)，3H，Al，(4)同意，23 ，，3HO Al(OH)，3H，加入的碳酸锰或氢氧化锰能与H反应，促进铁离子、铝离子23 水解，进而转化为沉淀，通过过滤除去杂质 (5)蒸发浓缩、降温结晶、过滤 将滤渣溶于足量氢氧化钠溶液中，过滤、洗涤、烘干、灼烧 解析 (1)从最终产物为硫酸锰晶体来看～二氧化硫与二氧化锰反应生成硫酸锰。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸～亚硫酸属于中强酸～部分电离。(3)从表中数据看～二价铁离子完全沉淀时～锰离子已部分沉淀～必须用氧化剂将二价铁离子氧化成三价铁离子。选择使用的氧化剂不能引入新杂质。(4)利用盐类水解～促进三价铁离子和铝离子完全水解。(5)滤渣的主要成分是氢氧化铁、氢氧化铝～用足量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝～过滤后得到氢氧化铁～灼烧后得到铁红(氧化铁)。 4( 从铝土矿(主要成分是AlO，含SiO、FeO、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种流程 23223 如下: 请回答下列问题: 50 (1)给滤液E中通入过量的NH，其反应的离子方程式是3 ____________________________。 2,(2)流程?中加入烧碱溶液后，生成SiO的离子方程式是_________________________。 3 3，(3)验证滤液A中含Fe，可取少量滤液并加入__________________(填写试剂名称)。 (4)滤液C中溶质的主要成分是________________(填化学式)，写出该溶质的一种用途________________________________________________________________________。 (5)滤液F中离子电荷守恒的关系式为________________________________________。 ,1(6)滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500 mL 0.1 mol?L的G溶液，若阳极得到56 mL气体(标准状况)，则所得溶液在常温下的pH为______________(忽略电解前后溶液体积的变化)。 ,11(7)已知25 ?时Mg(OH)的溶度积常数K,1.8×10。取适量的滤液A，加入一定量2sp 的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH,13.00，则25 ?时残留在溶液中 2，,1的c(Mg),________ mol?L。 ，，3，，答案 (1)H，NH?HO===NH，HO、Al，3NH?HO===Al(OH)?，3NH 32423234 ,2,(2)SiO，2OH===SiO，HO 232 (3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚等) (4)NaHCO、NaCl 制纯碱(或作发酵粉、食用盐等) 3 ，，，,,(5)c(NH)，c(Na)，c(H),c(Cl)，c(OH) 4 (6)12 ,9(7)1.8×10 ，解析 (1)滤液E为NaCl、AlCl和HCl的混合溶液～通入过量NH～离子反应有:H33 ，3，，，NH?HO===NH，HO、Al，3NH?HO===Al(OH)?，3NH。 32423234 2,,2,(2)生成SiO的离子反应为SiO，2OH===SiO，HO。 3232 (3)滤液A为FeCl、MgCl、AlCl和HCl的混合溶液～可以利用KSCN溶液或苯酚溶323 3，液检验Fe的存在。 ，(5)滤液F为NaCl、NHCl和NH?HO的混合溶液～其中电荷守恒关系式为c(Na)，432 ，，,,c(NH)，c(H),c(Cl)，c(OH)。 4 电解(6)G为NaCl～根据2NaCl，2HO=====2NaOH，H?，Cl?～阳极得到标准状况下的222 0.056 L0.005 mol,,56 mL Cl时～电解质溶液中n(OH),×2,0.005 mol～c(OH),2,122.4 L?mol0.5 L ,1,0.01 mol?L～常温下溶液的pH,12。 [Mg，OH，]K,,12，sp2,9,1(7)pH,13～则c(OH),0.1 mol?L～c(Mg), mol?L。 ,1.8×102,c，OH， 5( 利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中Cr(?)的处理工艺如下: 51 3，3，3，2，2，其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr，其次是Fe、Al、Ca和Mg。 3，2,(1)HO的作用是将滤液?中的Cr转化为CrO，写出此反应的离子方程式: 2227 ________________________________________________________________________。 (2)常温下，部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下: 3，2，3，3，阳离子 Fe Mg Al Cr 开始沉淀时的pH 2.7 — — — 完全沉淀时的pH 8(>9溶解) 3.7 11.1 9 2,2,加入NaOH溶液使溶液呈碱性，CrO转化为CrO。滤液?中阳离子主要有________;274 但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________________________。 n，，(3)钠离子交换树脂的反应原理为M，nNaR―?MR，nNa，利用钠离子交换树脂除n 去的滤液?中的金属阳离子是________________________________________________。 (4)写出上述流程中用SO作还原剂进行还原的化学方程式______________________。 2 3，2,，答案 (1)2Cr，3HO，HO===CrO，8H 22227 ，2，2，(2)Na、Mg、Ca ,pH超过8会使部分Al(OH)溶解生成AlO，最终影响Cr(?)的回收与再利用 32 2，2，(3)Ca、Mg (4)3SO，2NaCrO，12HO===2CrOH(HO)SO?，NaSO，2NaOH 224225424 题组二 化工生产与实验基本操作 6( 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)、碳粉和氧化铁等涂在铝箔2 上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下: 3，2，已知:a.NiCl易溶于水，Fe不能氧化Ni。 2 b(某温度下一些金属氢氧化物的K及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH如表所示: sp pH M(OH) K nsp开始沉淀 沉淀完全 ,231.9×10 Al(OH) 3.43 4.19 3 ,28 3.9×10Fe(OH) 2.53 2.94 3 52 ,14 1.6×10Ni(OH) 7.60 9.75 2 回答下列问题: (1)根据表中数据判断步骤?依次析出沉淀?________和沉淀?________(填化学式)，则pH_______pH(填“>”、“,”或“<”)，控制两种沉淀析出可利用________(填序号)。 12 A(pH试纸 B(石蕊指示剂 C(pH计 (2)已知溶解度:NiCO>NiCO?HO>NiCO?2HO，则步骤?的化学方程式是 24242242 ________________________________________________________________________。 步骤?后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有____________。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因:____________________________________。 (3)?中阳极反应产生的气体E为________，验证该气体的试剂为 ________________________________________________________________________。 (4)试写出步骤?的离子方程式:____________________________________________。 答案 (1)Fe(OH) Al(OH) < C 33 (2)NiCl，NaCO，2HO===NiCO?2HO?，2NaCl 22242242 漏斗、玻璃棒和烧杯 玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘 (3)Cl 湿润的淀粉,KI试纸 2 ,,(4)2Ni(OH)，2OH，Cl===2Ni(OH)，2Cl 223 7( 钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的实验流程图: (1)钼酸铵溶液中阳离子的检验方法:________________________________________。 (2)写出反应?的化学方程式:______________________________________________。 (3)反应?的尾气可以用NH?HO溶液吸收用于合成肥料，写出反应的离子方程式 32 ________________________________________________________________________。 (4)操作1中使用的主要玻璃仪器有__________________________________________。 (5)某同学利用下面装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题。 53 ?请设计一个实验方案验证H的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是2 ________。 ?在烧瓶A中加入少量的硫酸铜目的是______________________________________。 ?两次使用D装置，其中所盛的药品依次是________、________。 答案 (1)取少量钼酸铵溶液于试管中，加入NaOH溶液加热，在试管口放一张润湿的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明钼酸铵溶液中含有铵根离子 高温(2)2MoS，7O=====2MoO，4SO 2232 ，2,(3)2NH?HO，SO===2NH，SO，HO 322432 (4)烧杯、漏斗、玻璃棒 (5)?A—C—B—D—D ?加快化学反应速率 ?无水硫酸铜 碱石灰 ，解析 (1)考查NH的检验方法。(2)可使用奇数配偶法配平化学方程式。(4)操作?是过4 滤～注意是让填写玻璃仪器。(5)?检验H的氧化产物HO～要用无水CuSO～显然要224用D装置～应特别注意排除A中水蒸气以及空气中的水蒸气对检验结果的干扰。?形成铜、锌原电池加快化学反应速率。 8( 1,乙氧基萘是一种无色液体，密度比水大，不溶于水，易溶于醇、醚，熔点5.5 ?，沸点267.4 ?。1,乙氧基萘常用作香料，也可作为合成其他香料的原料。 实验室制备1,乙氧基萘的过程如下: 按要求回答下列问题: (1)将72 g 1,萘酚溶于100 mL无水乙醇中，加入5 mL浓硫酸混合，将混合液置于如图所示的容器中加热使其充分反应。实验中使用过量乙醇的原因是________________。 (2)烧瓶上连接长直玻璃管的主要作用是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)反应结束，将烧瓶中的液体倒入冷水中，经处理得到有机层。为提纯产物有以下四步操作:?蒸馏;?水洗并分液;?用10%的NaOH溶液碱洗并分液;?用无水氯化钙干燥并过滤。正确的顺序是________(填字母代号)。(资料表明1,萘酚呈酸性，能与NaOH溶液反应生成可溶性的) 54 A(???? B(???? C(???? (4)蒸馏时所用的玻璃仪器除了酒精灯、冷凝管、接收器、锥形瓶外还有 ________________________________________________________________________。 (5)用金属钠可检验1,乙氧基萘是否纯净，简述实验现象与结论: ________________________________________________________________________。 答案 (1)提高1,萘酚的转化率 (2)冷凝回流，提高原料的利用率 (3)A (4)温度计、蒸馏烧瓶 (5)加入金属钠有气泡生成则产物不纯，无气泡生成则产物纯净 解析 (1)有机反应一般为可逆反应～加入过量乙醇使生成1,乙氧基萘的平衡向正反应方向移动～提高1,萘酚的转化率。 (3)用10%的NaOH溶液碱洗除去1,萘酚和硫酸～水洗洗去NaOH及生成的可溶性盐～再用无水氯化钙吸水～最后1,乙氧基萘中还溶解有乙醇～只能用蒸馏的方法获取纯净的1,乙氧基萘。 (4)蒸馏时要用蒸馏烧瓶～测馏分的温度必须用到温度计。 (5)1,乙氧基萘中可能含有的杂质是水、乙醇和1,萘酚～都能与Na反应产生氢气～而1,乙氧基萘没有羟基～不能与Na反应。 9( 铁及其化合物在日常生活中应用广泛。已知Fe(NO)?9HO易溶于水，微溶于硝酸，主332 要用作催化剂和媒染剂。工业上用细铁屑与稀硝酸反应制备，主要流程如下: 请回答下列问题: (1)NaCO溶液可以除油污，原因是(用离子方程式表示) 23 ________________________________________________________________________。 (2)耐酸反应器中可以观察到的现象是________________;制备过程中需控制加入铁屑的量，当观察到____________________________________________________________ 的现象时应停止加入铁屑。 (3)制得的Fe(NO)?9HO用20% HNO洗涤，其原因是________________________ 3323 ________________________________________________________________________。 (4)若在实验中进行蒸发浓缩、降温结晶的操作，则所需的仪器有铁架台(带铁圈)(或三脚架)、酒精灯、蒸发皿、______________。 2,,,答案 (1)CO，HO HCO，OH 323 55 (2)铁屑溶解，溶液变为浅黄色，有无色气体产生，在液面上气体变为红棕色(后又变为无色) 反应器中产生气泡的速率明显变慢(其他合理答案也可以) (3)洗去晶体表面附着的杂质且降低洗涤过程中晶体的损耗 (4)玻璃棒、坩埚钳 解析 铁屑经NaCO溶液除去表面油污后进入耐酸反应器中与HNO反应生成233Fe(NO)～经过滤、蒸发浓缩、降温结晶、吸滤、洗涤～得到Fe(NO)?9HO晶体,由33332 3，于Fe能与Fe反应～所以要控制铁屑的量,由于晶体易溶于水而微溶于硝酸～所以不能用水洗涤而用硝酸洗涤。 10(乙酰苯胺为无色晶体，具有退热镇痛作用，实验室可用苯胺和冰醋酸制得，反应的化学方程式及装置图(部分装置省略)如下: 制备原理: 相关物质的物理常数: 熔点 沸点 溶解度(g) 相对分物质 状态 子质量 ? ? 水 乙醇 苯胺 无色液体 ,6 3.42(20 ?) 任意比混溶 93 184 冰醋酸 无色液体 任意比混溶 任意比混溶 60 17 118 0.56(20 ?) 乙酰 白色片状3.45(50 ?) 36.9(20 ?) 135 114 304 苯胺 固体 5.20(100 ?) 制备方法: 56 已知:?苯胺易被氧化，加入少量锌可防止氧化; ?韦氏分馏柱作用与原理类似于冷凝管。 请回答下列问题: (1)写出图中玻璃仪器a的名称:____________________________________________。 (2)步骤1中保持柱顶温度为105 ?，则锥形瓶中收集到的馏分主要是________，选择此温度的主要理由是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)步骤2中将反应液倒入水中的目的是______________________________________。 (4)步骤3中洗涤剂最好选择________。 A(冷水 B(热水 15%的乙醇溶液 D(NaOH溶液 C( (5)步骤4重结晶的过程:粗产品溶于沸水中配制成饱和溶液?再加入少量蒸馏水?加入活性炭脱色?加热煮沸?________?冷却结晶?抽滤?洗涤?干燥。下列装置在步骤4中肯定用不到的是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)本实验中产品的产率为__________。若制得的晶体颗粒较小，分析可能的原因 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)圆底烧瓶 (2)水 温度过低不能将水蒸馏出来，降低了产率，温度过高冰醋酸也被蒸出，降低了 57 原料的利用率 (3)洗去未反应的乙酸和苯胺，同时降低乙酰苯胺的溶解度，促使其析出 (4)A (5)趁热过滤 ?? (6)35.3% 溶液温度过高，冷却结晶时速度过快，产物溶解度较小 58