最新高考化学必考重难点附解答以物质制备为目的的工业流程题Word文档下载推荐.docx

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（2）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。

（3）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）。

二、题型分类

【典例1】【2019·

课标全国Ⅰ，26】硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·

H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____________________________。

（2）“滤渣1”的主要成分有________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。

（3）根据H3BO3的解离反应：

H3BO3＋H2OH＋＋B（OH），Ka＝5.81×

10－10，可判断H3BO3是________酸；

在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是____________________________。

（4）在“沉镁”中生成Mg（OH）2·

MgCO3沉淀的离子方程式为________________，

母液经加热后可返回________工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是__________________________________________。

【答案】

（1）NH4HCO3＋NH3===（NH4）2CO3

（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN

（3）一元弱　转化为H3BO3，促进析出

（4）2Mg2＋＋3CO＋2H2O===Mg（OH）2·

MgCO3↓＋2HCO（或2Mg2＋＋2CO＋H2O===Mg（OH）2·

MgCO3↓＋CO2↑）　溶浸　高温焙烧

【解析】

（1）硫酸铵溶液中存在平衡：

NH＋H2ONH3·

H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·

H2ONH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·

H2O分解产生NH3。

用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===（NH4）2CO3。

（2）二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。

检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。

（3）由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。

“过滤2”之前，调节pH≈3.5目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。

（4）“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生双水解反应生成碱式碳酸镁：

2MgSO4＋2（NH4）2CO3＋H2O===Mg（OH）2·

MgCO3↓＋2（NH4）2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。

母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。

碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，MgCO3·

Mg（OH）22MgO＋H2O＋CO2↑。

【典例2】【2019·

课标全国Ⅲ，26】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如图所示。

相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·

L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Mn2＋

Fe2＋

Fe3＋

Al3＋

Mg2＋

Zn2＋

Ni2＋

开始沉淀的pH

8.1

6.3

1.5

3.4

8.9

6.2

6.9

沉淀完全的pH

10.1

8.3

2.8

4.7

10.9

8.2

（1）“滤渣1”含有S和________；

写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是____________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。

若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是______________________________。

（6）写出“沉锰”的离子方程式________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x＝y＝时，z＝________。

（1）SiO2（不溶性硅酸盐）　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O

（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋

（3）4.7　（4）NiS和ZnS

（5）F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动

（6）Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O　（7）

（1）硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2（或不溶性硅酸盐）。

结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据得失电子守恒可配平该反应。

（2）“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。

（3）“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。

（4）“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。

（5）“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2（s）Mg2＋（aq）＋2F－（aq）平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。

（6）“沉锰”时Mn2＋与HCO反应生成MnCO3并放出CO2，由此可写出离子方程式。

（7）化合物LiNixCoyMnzO2中，当x＝y＝时，根据化合价代数和为0得1＋2×

＋3×

＋4z－2×

2＝0，解得z＝。

1．磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，磁性材料广泛用于电子信息、军事技术等领域。

碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上用氯化铵焙烧锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

已知：

①锰矿粉的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②相关金属Mn+离子c（Mn+）═0.1mol•L-1形成M（OH）n沉淀的pH范围如下：

③常温下，Ksp（CaF2）═1.46×

10-10Ksp（MgF2）═7.42×

10-11Ka（HF）═1.00×

10-4

（1）分析下列图1、图2，氯化铵焙烧锰矿粉的最佳条件是：

__________________。

（2）“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________。

（3）浸出液“净化除杂”过程如下：

首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为__________；

再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为沉淀除去；

然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去，此时溶液pH为6，c（Mg2+）═4.64×

10-6mol·

L-1，c（HF）为_________mol·

L-1。

（4）碳化结晶时，反应的离子方程式为_____________________________________。

（5）碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液可能的原因是___________________。

（6）测定碳酸锰产品的纯度。

称取0.5000g碳酸锰产品于锥形瓶中，加25.00mL磷酸，加热，碳酸锰全部转化为[Mn（PO4）2]3-，冷却至室温。

加水稀释至100mL，滴加2～3滴指示剂，然后用浓度为0.2000mol·

L-1的硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]标准溶液滴定（反应为：

[Mn（PO4）2]3-+Fe2+═Mn2++Fe3++2PO43-）。

重复操作3次，记录数据如下表：

滴定次数

0.2000mol·

L-1的硫酸亚铁铵标准溶液读数（mL）

滴定前

滴定后

1

0.10

20.20

2

1.32

21.32

3

1.05

20.95

则产品的纯度=__________，若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳酸锰粗产品的纯度___（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

（1）500℃m（NH4Cl）∶m（锰矿粉）=1.10

（2）MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O

（3）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋═Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O4.0×

10-5

（4）Mn2＋＋2HCO3－MnCO3＋CO2↑＋H2O

（5）碳酸根离子水解程度大，碳酸铵溶液中c（OH-）较大，易产生Mn（OH）2沉淀

（6）92.00%偏低

【解析】将菱锰矿粉（主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素）和氯化铵混合研磨后焙烧，反应生成二氧化碳和氨气，因此反应方程式为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O，浸出，浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+，浸出液需要净化除杂，根据（3）的提示，需要加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为Al（OH）3、Fe（OH）3沉淀除去，然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+以CaF2、MgF2沉淀除去，净化液中主要溶质为MnCl2、NH4Cl，加入碳酸氢铵发生反应：

Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O，炭化结晶，过滤，滤饼干燥后得到MnCO3，滤液为NH4Cl溶液，蒸发结晶得到NH4Cl固体，可循环使用，据此分析解答。

（1）根据图像可知，锰的浸出率随着温度的升高而增大，随着m（NH4Cl）∶m（锰矿粉）增大而增大，500℃、m（NH4Cl）∶m（锰矿粉）=1.10时，锰的浸出率最高，温度过高，m（NH4Cl）∶m（锰矿粉）再打，浸出率变化不大，成本增加，故焙烧温度取500℃、m（NH4Cl）∶m（锰矿粉）=1.10即可。

（2）将菱锰矿粉（主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素）和氯化铵混合研磨后焙烧，反应生成二氧化碳