高考化学二轮复习精品资料 专题19 无机化工流程.docx

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高考化学二轮复习精品资料专题19无机化工流程

1．（氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。

下图是模拟工业制备氢溴酸粗产品并精制的流程：

根据上述流程回答下列问题：

（1）混合①中发生反应的离子方程式为_________________________________。

（2）混合①中使用冰水的目的是___________________________________。

（3）操作Ⅲ一般适用于分离________混合物。

（填序号）

a．固体和液体b．固体和固体

c．互不相溶的液体d．互溶的液体

（4）混合②中加入Na2SO3的目的是____________________________________。

（5）纯净的氢溴酸应为无色液体，但实际工业生产中制得的氢溴酸（工业氢溴酸）带有淡淡的黄色。

于是甲乙两同学设计了简单实验加以探究：

甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为其中含有Fe3＋，则用于证明该假设所用的试剂为________，若假设成立可观察到的现象为__________________；乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为其中含有________________，其用于证明该假设所用的试剂为____________。

答案　

（1）SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO

（2）降低体系温度，防止溴蒸发，使反应完全

（3）d　（4）除去粗产品中未反应完的溴

（5）KSCN溶液　溶液变成红色　Br2　CCl4（其他合理答案也可）

2．钴酸锂（LiCoO2）锂离子电池是一种应用广泛的新型电源，实验室尝试利用废旧钴酸锂锂离子电池回收铝、铁、铜、钴、锂元素，实验过程如下：

（1）碱浸泡过程中，铝被溶解的离子方程式为_____________________________

_________________________________________________________________。

（2）滤液A中加入草酸铵溶液，使Co元素以CoC2O4·2H2O沉淀形式析出。

草酸钴是制备氧化钴及钴粉的重要原料。

在空气中CoC2O4·2H2O的热分解失重数据见下表，请补充完整表中的热分解方程式。

序号

温度范围/℃

热分解方程式

固体失重率

①

120～220

19.67%

②

280～310

56.10%

（3）过滤Li2CO3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：

___________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（4）最终所得的FeCl3溶液可作净水剂，试结合离子方程式解释其净水原理__________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

答案　

（1）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（2）①CoC2O4·2H2O

CoC2O4＋2H2O　②3CoC2O4＋2O2

Co3O4＋6CO2

（3）玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘（其他合理答案亦可）

（4）Fe3＋发生水解：

Fe3＋＋3H2O===Fe（OH）3（胶体）＋3H2O，水解生成的Fe（OH）3具有吸附悬浮杂质的功能

3．为了提高资源利用率，减少环境污染，化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链，如图所示。

请填写下列空白：

（1）钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理，请从原理上解释粉碎的作用：

________________________________________；

已知氯化炉中反应氯气和焦炭的理论用料物质的量比为7∶6，则氯化炉中的还原剂化学式是__________________________________________________。

（2）已知：

①Mg（s）＋Cl2（g）===MgCl2（s）

ΔH＝－641kJ·mol－1

②2Mg（s）＋TiCl4（s）===2MgCl2（s）＋Ti（s）

ΔH＝－512kJ·mol－1

则Ti（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（s）　ΔH＝________。

（3）Ar气通入还原炉中并不参与反应，通入Ar气的作用是_____________________________________________________________________。

（4）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。

已知该燃料电池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO

＋6H2O，该电池中正极上的电极反应式为_______________________。

工作一段时间后，测得溶液的pH________（填“减小”、“增大”或“不变”）。

答案　

（1）增大反应物间接触面积，提高反应速率　C、FeTiO3

（2）－770kJ·mol－1

（3）Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛围中可防止被氧化

（4）O2＋2H2O＋4e－===4OH－（或3O2＋6H2O＋12e－===12OH－）　减小

4．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（Ⅲ）的处理工艺流程如下。

其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。

（1）实验室用18.4mol·L－1的浓硫酸配制250mL4.8mol·L－1的H2SO4溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需_________________________。

（2）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_____________________________

________________________________________________________（答出两点）。

（3）H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr2O

，写出此反应的离子方程式：

______________________________________________________________。

（4）常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下：

阳离子

Fe3＋

Mg2＋

Al3＋

Cr3＋

开始沉淀时的pH

2.7

－

－

－

沉淀完全时的pH

3.7

11.1

8

9（>9溶解）

加入NaOH溶液使溶液呈碱性，Cr2O

转化为CrO

。

滤液Ⅱ中阳离子主要有________；但溶液的pH不能超过8，其理由是_________________________。

（5）钠离子交换树脂的反应原理为Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，利用钠离子交换树脂除去的滤液Ⅱ中的金属阳离子是___________________________。

（6）写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式：

________________________________________________________________。

答案　

（1）250mL容量瓶、胶头滴管

（2）升高反应温度、增大固体颗粒的表面积、加快搅拌速度等（答两点即可）

（3）2Cr3＋＋3H2O2＋H2O===Cr2O

＋8H＋

（4）Na＋、Mg2＋、Ca2＋　pH超过8会使部分Al（OH）3溶解生成AlO

，最终影响Cr（Ⅲ）的回收与再利用

（5）Ca2＋、Mg2＋

（6）3SO2＋2Na2CrO4＋12H2O===2CrOH（H2O）5SO4↓＋Na2SO4＋2NaOH

5.工业上用粉碎的煤矸石（主要含Al2O3、SiO2及铁的氧化物）制备净水剂BAC[Al2（OH）nCl6－n]的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________；

滤渣Ⅰ的主要成分是________（填化学式）。

（2）步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中的有色离子为_____

________（填化学式）；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_________；步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是__________________________。

（3）步骤②中加入适量的Ca（OH）2并控制pH，其目的：

一是生成BAC；二是________

_______________________；已知BAC的分散质粒子大小在1～100nm之间，由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________；若Ca（OH）2溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式：

_______________

________________________________________________________________________。

（4）若0.1molAlCl3在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al（OH）3溶液时，吸收热量akJ。

写出该过程的热化学方程式：

____________________________________。

答案：

（1）增大反应物接触面积，加快溶解速率（提高Al3＋的浸出率）　SiO2

（2）Fe2＋　4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　冷凝、回流　（3）除去Fe3＋　用一束光照射液体，观察是否有丁达尔效应　Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O

（4）AlCl3（aq）＋3H2O（l）

Al（OH）3（aq）＋3HCl（aq）ΔH＝＋200akJ·mol－1

6．近年来，高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费需求增长较快。

实验室可用二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。

其部分流程如下：

（1）第①步中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是（用化学方程式表示）_________________

_____________________________________________。

（2）KOH、KClO3和MnO2共熔反应生成墨绿色K2MnO4的化学方程式为___________

_____________________________________________________________。

（3）第④步通入CO2可以使MnO

发生反应，生成MnO

和MnO2。

则K2MnO4完全反应时，转化为KMnO4的百分率约为________（精确到0.1%）。

（4）第⑤步趁热过滤的目的是______________________________________。

（5）第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、________、洗涤、干燥。

干燥过程中，温度不宜过高，因为____________________________________。

答案：

（1）SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O

（2）6KOH＋KClO3＋3MnO2

KCl＋3K2MnO4＋3H2O

（3）66.7%

（4）减少过滤时的损耗（或防止降温过程中KMnO4析出而损耗）

（5）过滤　温度过高KMnO4会分解

7．化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）来制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________（填选项序号）。

a．品红溶液b．紫色石蕊溶液

c．酸性KMnO4溶液d．溴水

（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为______________________

_____________________________________________________________________。

（3）过程③中，需加入的物质是____________；反应的化学方程式为_____________

________________________________________________________________________。

用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe3＋。

（4）在实验室里，完成过程④中的____________（填操作名称），需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有___________________________________________。

（5）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是______________________________

________________________________________________________________________。

（6）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：

①用分析天平称取2.700g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495g。

若该聚铁的主要成分为[Fe（OH）SO4]n，则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。

（假设杂质中不含铁元素和硫元素）

答案：

（1）acd　

（2）4FeS＋3O2＋12H＋===4Fe3＋＋6H2O＋4S　（3）Fe（或铁）　Fe2（SO4）3＋Fe===3FeSO4

硫氰化钾（或其他合理答案）　红　（4）蒸发结晶　蒸发皿、玻璃棒　（5）促进Fe3＋的水解　（6）31.1%

8．工业碳酸钠（纯度约为98%）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO

等杂质，提纯工艺流程如下：

Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：

Ⅱ.有关物质的溶度积如下：

物质

CaCO3

MgCO3

Ca（OH）2

Mg（OH）2

Fe（OH）3

Ksp

4.96×10－9

6.82×10－6

4.68×10－6

5.61×10－12

2.64×10－39

回答下列问题：

（1）加入NaOH溶液后过滤得到的滤渣中主要含有________（填写化学式）。

25℃时，向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c（Mg2＋）∶c（Fe3＋）＝________。

（2）操作X为________，其温度应控制在_____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。

请你分析实际工业生产中是否可行________，并说明理由______________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）Fe（OH）3、Mg（OH）2、CaCO3（前两个必填）　2.125×1021

（2）趁热过滤　36℃以上学科网

（3）不可行　若“母液”循环使用，则溶液中c（Cl－）和c（SO

）增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质

9．工业上用某矿渣（含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2）提取铜的操作流程如下：

已知：

Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O

（1）实验操作Ⅰ的名称为________；在空气中灼烧固体混合物D时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有________（填仪器名称）。

（2）滤液A中铁元素的存在形式为________（填离子符号），生成该离子的离子方程式为__________________，检验滤液A中存在该离子的试剂为________（填试剂名称）。

（3）金属单质E与固体混合物F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（4）常温下，等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中，由水电离出的c（OH－）前者为后者的108倍。

则两种溶液的pH＝________。

（5）①利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是________（填代号）。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu2＋浓度减小

d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系

②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤：

称取一定质量的样品→________________→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。

（填缺少的操作步骤，不必描述操作过程的细节）

答案：

（1）过滤　坩埚

（2）Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　硫氰化钾溶液和新制氯水（合理的氧化剂均可）

（3）2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe

（4）11

（5）①bc　②将浓硫酸用蒸馏水稀释，将称得的样品与足量稀硫酸充分反应学科网

10．工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等）为原料制备高档颜料铁红（Fe2O3），具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）滤液X中含有的金属阳离子是______________（填离子符号）。

（2）步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH（填字母）。

A．稀硫酸B．氨水

C．氢氧化钠溶液D．高锰酸钾溶液

（3）步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是_____

________________________________________________________________________。

（4）步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是

________________________________________________________________________。

（5）在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为

________________________________________________________________________。

答案：

（1）Fe2＋、Fe3＋　

（2）B

（3）取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色

（4）防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋水解

（5）4FeCO3＋O2

2Fe2O3＋4CO2

11．工业上以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。

钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），其中一部分铁元素在风化过程中会转化为＋3价。

已知：

TiOSO4遇水会水解。

（1）步骤②中，用铁粉将Fe3＋转化为Fe2＋的离子方程式为_______________________

________________________________________________________________________。

（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的________（填字母序号）。

a．熔、沸点差异　b．溶解性差异　c．氧化性、还原性差异

（3）步骤②、③、④中，均需要进行的操作是________（填操作名称）。

（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2＋转化为H2TiO3的原理：

________________________________________________________________________。

（5）利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应可生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水），该反应的离子方程式为_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）研究发现，用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用如图所示装置可获得金属钙，并可以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。

1写出阳极的电极反应式：

_________________________

_________________________________________。

2在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是_________________________

___________________________________________________（请结合化学用语解释）。

答案：

（1）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　

（2）b　（3）过滤

（4）溶液中存在平衡：

TiO2＋＋2H2OH2TiO3＋2H＋，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3　（5）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　（6）①2O2－－4e－===O2↑（或C＋2O2－－4e－===CO2↑）　②制备Ti时，发生反应：

2CaO

2Ca＋O2↑，2Ca＋TiO2

Ti＋2CaO，由此可见，CaO的总量不变（或制备Ti时，阴极发生反应；2Ca2＋＋4e－===2Ca，阳极发生反应：

2O2－－4e－===O2↑，2Ca＋TiO2

Ti＋2CaO，由此可见，CaO的总量不变）

12．随着能源问题的进一步突出，利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。

最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰（MnFe2O4）也可以用于热化学循环分解水制氢，MnFe2O4的制备流程如下：

（1）原料Fe（NO3）n中n＝________，投入原料Fe（NO3）n和Mn（NO3）2的物质的量之比应为________。

（2）步骤二中“连续搅拌”的目的是__________________________________________

________________________________________________________________________；

步骤三中洗涤干净的标准是________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为：

MnFe2O4

MnFe2O