第7章 学案35 无机工艺流程题的解答技巧Word格式文档下载.docx

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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）。

五、典例导悟

典例导悟1

　利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。

（一）染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO

，可以在碱性条件下加入铝粉除去（加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体）。

除去NO

的离子方程式为________________________________________________________________________。

（二）某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）：

常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子

Fe3＋

Fe2＋

Mg2＋

Al3＋

Cu2＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

1.9

7.0

－

4.7

沉淀完全时的pH

3.2

9.0

11.1

8

6.7

9（＞9溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是________（至少写一条）。

（2）调pH＝8是为了除去__________（填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）。

（3）钠离子交换树脂的原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交换的杂质离子是____________（填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋）。

（4）试配平氧化还原反应方程式：

Na2Cr2O7＋

SO2＋

H2O===

Cr（OH）（H2O）5SO4＋

Na2SO4；

每生成1molCr（OH）（H2O）5SO4消耗SO2的物质的量为____________。

（三）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。

腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol·

L－1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的实验步骤：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③过滤。

（提供的药品：

Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu）。

典例导悟2

　（2010·

江苏，20）以水氯镁石（主要成分为MgCl2·

6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

（1）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成，已知常温下Mg（OH）2的Ksp＝1.8×

10－11mol3·

L－3，若溶液中c（OH－）＝3.0×

10－6mol·

L－1，则溶液中c（Mg2＋）＝________________。

（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4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

（4）若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________（填“升高”、“降低”或“不变”）。

典例导悟3

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ZnCO3，并含少量的Fe2O3、FeCO3、MgO、CaO等，生产工艺流程示意如下：

（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）2＋

________＋

________===

Fe（OH）3＋

Cl－

（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）2

Zn（OH）2

MgCO3

CaCO3

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

Ksp

5.6×

10－12mol3·

L－3

6.8×

10－mol2·

L－2

2.8×

10－9mol2·

（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ZnCO3的质量分数不低于________________。

典例导悟4

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TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为＋4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：

请回答下列问题：

（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是

________________________________________________________________________

（2）向滤液Ⅰ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Ⅲ，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。

（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3），其方法是：

556akgA（摩尔质量为278g·

mol－1）溶于水中，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3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3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。

典例导悟5

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____________________。

（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

1．（2011·

广东理综，32）由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。

工艺流程如下：

（注：

NaCl熔点为801℃；

AlCl3在181℃升华）

（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为

①________________________________________________________________________

和②________________________________________________________________________。

（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。

气泡的主要成分除Cl2外还含有__________；

固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在__________。

（3）在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为

（4）镀铝电解池中，金属铝为________极。

熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl

和Al2Cl

形式存在，铝电极的主要电极反应式为

（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是

2．铝用途广泛，用铝土矿（主要成分为Al2O3·

nH2O、少量SiO2和Fe2O3）制取Al有如下途径：

（1）滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为

（2）灼烧时盛放药品的仪器名称是________。

（3）步骤V中发生反应的化学方程式是

（4）步骤Ⅲ中生成固体C的离子反应方程式为

________________；

滤液C中c（Na＋）＝_______________________

________________________________________________________________________（用电荷守恒式表达）。

（5）取滤液B100mL，加入1mol·

L－1盐酸200mL，沉淀量达到最大且质量为11.7g。

则滤液B中c（AlO

）＝________________，c（Na＋）____2mol·

L－1（填“>

”、“＝”或“<

”）。

3．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的溶解度随温度升高而增大，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%以下较安全；

③HClO2可看成是强酸。

（1）160g·

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，增强酸性

B．稀释ClO2以防止爆炸

C．将NaClO3氧化成ClO2

（3）吸收塔内的反应的化学方程式为

________________________________________________________________________，

吸收塔的温度不能超过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，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是

（5）吸收塔中为防止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．Na2O2B．Na2S

C．FeCl2D．PbO（悬浊液）

（6）从滤液中得到NaClO2·

3H2O粗晶体的实验操作依次是____________（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晶体必须进行的操作是________（填操作名称）。

4．海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。

下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：

（1）由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO

等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为（写化学式）___________________________________________

（2）①目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是

电解饱和食盐水的化学反应方程式为

②制取MgCl2的过程中涉及反应：

MgCl2·

6H2O

MgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是________________________。

（3）苦卤中通入Cl2已经置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br－再用Cl2置换________________________________________________________________________

________________________________，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。

（4）也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出。

该反应的离子方程式是__________________________________________；

最后再用H2SO4处理得到Br2，该反应的离子方程式是

一、金属的冶炼

二、海洋资源的开发利用

三、煤、石油、天然气的综合利用

煤

石油

四、环境保护、绿色化学与可持续发展

环境问题——酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染、赤潮等

专题学案35　无机工艺流程题的解答技巧

【专题探究区】

典例导悟

1．

（一）2Al＋OH－＋NO

＋2H2O===2AlO

＋NH3·

H2O

（二）

（1）升高温度、搅拌、过滤后再向滤渣中加入硫酸（多次浸取）、适当延长浸取时间（只要答出任意一点即可，其他合理答案也可）

（2）Fe3＋、Al3＋　（3）Mg2＋、Ca2＋

（4）1　3　11　2　1　1.5mol

（三）①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋　②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7

2．

（1）2.0mol·

L－1　

（2）NH4Cl

（3）n（CO2）＝

＝4.00×

10－2mol

n（MgO）＝

＝5.00×

n（H2O）＝

10－2mol　

n（MgO）∶n（CO2）∶n（H2O）＝5.00×

10－2∶4.00×

10－2∶5.00×

10－2＝5∶4∶5，则碱式碳酸镁的化学式为Mg（OH）2·

4MgCO3·

4H2O。

　（4）升高

解析　

（1）常温下Mg（OH）2的Ksp＝c（Mg2＋）·

c2（OH－）＝c（Mg2＋）×

（3.0×

10－6）2＝1.8×

L－3，求得c（Mg2＋）＝2.0mol·

L－1。

（2）主要流程中加NH3、NH4HCO3进行沉淀镁得到主要物质为MgCO3和NH4Cl，滤液的主要成分为NH4Cl。

（3）设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx（OH）y（CO3）z，高温煅烧后产物为MgO、CO2和H2O，其物质的量之比为n（MgO）∶n（CO2）∶n（H2O）＝x∶z∶

y，由题中数据知生成气体CO2的物质的量n（CO2）＝

10－2mol，得到的固体为MgO，其物质的量n（MgO）＝

10－2mol，

10－2mol，n（MgO）∶n（CO2）∶n（H2O）＝x∶z∶

y＝5.00×

10－2＝5∶4∶5，所以求得该碱式碳酸镁的化学式为Mg5（OH）10（CO3）4，但该化学式化合价代数和不为0，推测可能含结晶水，故化学式应为Mg5（OH）2（CO3）4·

4H2O，也可写为Mg（OH）2·

（4）将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO3和Mg（OH）2·

MgCO3中镁的质量分数为24/84×

100%≈28.6%，Mg（OH）2·

4H2O中镁的质量分数为24/（24＋17×

2＋18×

4）×

100%≈18.5%，MgCO3增多，镁的质量分数升高。

3．

（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）

ClO－＋

（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）