第8题 以工艺流程为主流的无机综合题doc文档格式.docx

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（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）2

2MgO＋H2O＋CO2↑。

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

2．（2019·

课标全国Ⅱ，26）立德粉ZnS·

BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。

（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________（填标号）。

A．黄色B．红色

C．紫色D．绿色

（2）以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：

①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为__________________________________。

回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为__________________________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________（填化学式）。

③沉淀器中反应的离子方程式为_______________________________。

（3）成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。

称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·

L－1的I2－KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。

以淀粉为指示剂，过量的I2用0.1000mol·

L－1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O

===2I－＋S4O

。

测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。

终点颜色变化为_____________________________，

样品中S2－的含量为__________________（写出表达式）。

解析　

（1）灼烧立德粉样品时钡元素的焰色为绿色。

（2）①由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；

生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO，即CO与H2O反应生成CO2和H2。

②所得“还原料”的主要成分是BaS，BaS在潮湿空气中长期放置能与空气中的H2O反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的BaCO3。

③结合立德粉的成分可写出沉淀器中S2－、Ba2＋、Zn2＋、SO

反应生成BaSO4·

ZnS的离子方程式。

（3）达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；

根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I2～2S2O

，可得n（I2）过量＝

×

0.1000V×

10－3mol，再根据关系式S2－～I2可知，n（S2－）＝0.1000×

25.00×

10－3mol－

10－3mol＝（25.00－

）×

0.1000×

10－3mol，则样品中S2－的含量为

100%。

答案　

（1）D　

（2）①BaSO4＋4C

BaS＋4CO↑　CO＋H2O===CO2＋H2　②BaCO3　③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SO

===ZnS·

BaSO4　（3）由浅蓝色变为无色　

100%

3．（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＝________。

解析　

（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＝

答案　

（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）

4．（2018·

课标全国Ⅰ，27）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。

写出该过程的化学方程式___________________________。

（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：

①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液（写化学式）。

②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是________________________。

（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为_____________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。

在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·

L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。

滴定反应的离子方程式为____________________________，

该样品中Na2S2O5的残留量为________g·

L－1（以SO2计）。

解析　

（1）NaHSO3结晶脱水生成Na2S2O5。

（2）①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈碱性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。

②审题时抓住“生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得”，则工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。

（3）阳极发生氧化反应：

2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑），阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。

阴极发生还原反应，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。

（4）I2作氧化剂，将S2O

氧化成SO

计算样品中Na2S2O5的残留量时以SO2计，则n（I2）＝n（SO2）＝0.01000mol·

L－1×

0.01L＝0.0001mol，m（SO2）＝0.0064g，则该样品中Na2S2O5的残留量为

＝0.128g·

L－1。

答案　

（1）2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O

（2）①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液

（3）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑（或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑）　a

（4）S2O

＋2I2＋3H2O===2SO

＋4I－＋6H＋　0.128

智能点一　常考化工术语及基本操作

1．常考化学工艺术语

关键词

释义

研磨、雾化

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分

灼烧（煅烧）

使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。

如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿

浸取

向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等

酸浸

在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程

蒸发结晶

蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出

蒸发浓缩

蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度

水洗

用水洗除去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等

2.操作与思考角度

常见的操作

思考角度

表面处理

用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法（打磨）或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等

加氧化剂

氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子

分离、提纯

过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作

从溶液中得到晶体的方法：

蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤、干燥

提高原子利用率

绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）

在空气中或在其他气体中进行的反应或操作

要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；

或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的

控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）

②“酸作用”还可除去氧化物（膜）

③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）

控制温度（常用水浴、冰浴或油浴）

①防止副反应的发生

②使化学平衡移动；

控制化学反应的方向

③控制固体的溶解与结晶

④控制反应速率；

使催化剂达到最大活性

⑤升温：

促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发

⑥加热煮沸：

促进水解，聚沉后利于过滤分离

⑦趁热过滤：

减少因降温而析出的溶质的量

⑧降温：

防止物质高温分解或挥发；

降温（或减压）可以减少能源成本，降低对设备的要求

洗涤晶体

①水洗：

通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质

②冰水洗涤：

能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗

③用特定有机试剂清洗晶体：

洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等

④洗涤沉淀的方法：

往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次

[示例]（海南卷）以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·

7H2O的过程如图所示：

硼镁泥的主要成分如下表：

MgO

SiO2

FeO、Fe2O3

CaO

Al2O3

B2O3

30%～40%

20%～25%

5%～15%

2%～3%

1%～2%

（1）“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________（写化学式）。

（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________、________．

（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是_________________________。

（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是________________。

答案　

（1）浓硫酸　SiO2

（2）氧化亚铁离子　调节溶液pH，促进铁离子、铝离子转化为沉淀

（3）取少量上层清液于洁净试管中，滴入几滴KSCN溶液，若无明显现象，则证明除杂基本完成

（4）蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙，防止硫酸镁结晶析出

智能点二　物质成分的确定

1．滤渣、滤液成分的确定

要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：

（1）反应过程中哪些物质（离子）消失了？

（2）所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？

要考虑这些离子间是否会发生反应？

2．循环物质的确定

3．副产品的判断

[示例]氧化钪（Sc2O3）在合金、电光源、催化剂、激活剂和陶瓷等领域有广泛的应用，以钪精矿为原料（主要成分为Sc2O3，还含有Fe2O3、MnO、SiO2等杂质）生产氧化钪的一种工艺流程如下：

（1）“酸溶”得到滤渣的主要成分是________；

25℃时，加入氨水调节溶液的pH＝3，过滤，滤渣的主要成分是________。

（2）草酸钪在空气中“灼烧”时，产物除氧化钪外，还有________。

答案　

（1）SiO2　Fe（OH）3　

（2）CO2

智能点三　化工流程中陌生化学方程式的书写

[书写思路]

首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型：

（1）元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。

（2）元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律。

最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式（需要遵循电荷守恒规律）即可。

[示例]工业上“中温焙烧——钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。

其工艺流程如下：

查阅资料：

电镀污泥中含有Cr（OH）3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质；

水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质。

请回答：

（1）“焙烧氧化”过程中Cr（OH）3转化成Na2CrO4的化学方程式为______________________________。

（2）滤渣Ⅱ的主要成分有Zn（OH）2和X，生成X的离子反应方程式为______________________________。

（3）“酸化浓缩”时，需继续加入H2SO4，使Na2CrO4转化成Na2Cr2O7，反应离子的方程式为______________________________。

答案　

（1）4Cr（OH）3＋4Na2CO3＋3O2

4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O

（2）AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

（3）2CrO

＋2H＋===Cr2O

＋H2O

智能点四　工艺流程题中的分离与提纯

1．物质分离、提纯的六种物理方法

2．分离提纯语言描述规范答题

（1）溶液结晶答题规范

从溶液中得到带结晶水的晶体的规范是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

（2）除杂答题规范

在书写某一步骤是为了除杂时，应该规范回答，“是为了除去×

杂质”，“除杂”等一类万能式的回答是不能得分的。

[示例]高氯酸铵NH4ClO4是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取。

（1）反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.15，从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为（填操作名称）________、________、________、冰水洗涤、干燥。

用冰水洗涤的目的是_____________________________________。

（2）若氯化铵溶液用氨气和浓盐酸代替，则该反应不需要加热就能进行，其原因是_____________________________________。

答案　

（1）蒸发浓缩　冷却结晶　过滤　减少洗涤过程中NH4ClO4晶体的损失

（2）氨气与浓盐酸反应放出热量

智能点五　工艺流程题中的化学计算

1．计算公式

（1）物质的质量分数（或纯度）＝

（2）产品产率＝

（3）物质的转化率＝

2．计算方法——关系式法

在多步反应中，若第一步反应的产物是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式将某中间物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间量的关系，也可通过守恒关系直接确定原料与所给数据物质之间的关系。

[示例]高纯硝酸锶Sr（NO3）2可用于制造信号灯、光学玻璃等。

工业级硝酸锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质，提纯流程如下：

已知：

①“滤渣1”的成分为Ba（NO3）2、Sr（NO3）2；

②铬酸（H2CrO4）为弱酸。

为了测定“滤渣2”中BaCrO4的含量，进行以下实验：

mg“滤渣2”

溶液

滴定终点时消耗VmLNa2S2O3溶液

（已知：

I2＋2S2O

）

（1）“滤渣2”中BaCrO4（摩尔质量为Mg·

mol－1）的质量分数为________（用代数式表示）。

（2）若加入的HI溶液过量太多，测定结果会________（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

解析　

（1）由反应的离子方程式2BaCrO4＋6I－＋16H＋===2Cr3＋＋3I2＋8H2O＋2Ba2＋，I2＋2S2O

，可得：

2BaCrO4～3I2～6S2O

答案　

（1）

100%　

（2）偏高

微题型1　以物质制备为目的的工艺流程题

[典例演示1]（2018·

北京理综，26）磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：

磷精矿主要成分为Ca5（PO4）3（OH），还含有Ca5（PO4）3F和有机碳等。

溶解度：

Ca5（PO4）3（OH）<

CaSO4·

0.5H2O

（1）上述流程中能加快反应速率的措施有________。

（2）磷精矿粉酸浸时发生反应：

2Ca5（PO4）3（OH）＋3H2O＋10H2SO4

10CaSO4·

0.5H2O＋6H3PO4

①该反应体现出酸性关系：

H3PO4________H2SO4（填“>

”或“<

”）。

②结合元素周期律解释①中结论：

P和S电子层数相同，

___________________________________。

（3）酸浸时，磷精矿中Ca5（PO4）3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。

写出生成HF的化学方程式：

（4）H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。

相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。

80℃后脱除率变化的原因：

___________________________。

（5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO

残留，原因是________；

加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是_______________________。

（6）取ag所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用bmol·

L－1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液cmL。

精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。

H3PO4摩尔质量为98g