高考化学第一轮复习工艺流程题解题方法与策略跟踪训练.docx

1、高考化学第一轮复习工艺流程题解题方法与策略跟踪训练工艺流程题解题方法与策略跟踪训练1稀土元素的物理性质和化学性质极为相似，常见化合价为3价。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，所以稀土元素又被称为冶金工业的维生素。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的含钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)，工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe32.73.7Y36.08.2在元素周期表中，铍元素和铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。请回答下列问题：(1)写出钇矿石与氢氧化钠共熔

2、时的化学方程式： _。(2)欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则最好选用盐酸和_两种试剂，再通过必要的操作即可实现。(填字母)aNaOH溶液 b氨水 cCO2 dHNO3写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：_。(3)已知102.72103、103.72104，则25 时，反应Fe33H2OFe(OH)33H的平衡常数K_；如何检验Fe3是否沉淀完全 _(回答操作方法，不需设计所用仪器)。(4)写出生成草酸钇沉淀的化学方程式： _ _。若H2C2O4和湿润的KClO3混合加热到60 可制得国际公认的高效含氯消毒剂ClO2，反应中氧化剂和氧化产物的

3、物质的量之比为_；在热水中ClO2会发生反应生成Cl2和HClO2，写出反应的化学方程式：_。解析：(1)根据流程图可知钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)与氢氧化钠共熔后水溶解以及过滤后的滤液和滤渣成分分别为Na2SiO3、Na2BeO2、Y(OH)3、Fe2O3，则共熔时发生反应的化学方程式为4Y2FeBe2Si2O1032NaOHO2=8Y(OH)32Fe2O38Na2SiO38Na2BeO24H2O。(2)欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，则根据Na2BeO2的性质和NaAlO2类比推断：加过量的盐酸，Na2SiO3反应生成硅酸沉淀，Na2BeO2则

4、反应生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀Be2。Na2BeO2与足量盐酸发生反应生成氯化铍，其反应的离子方程式为BeO4H=Be22H2O。(3)当开始沉淀时为建立水解平衡，pH2.7，则c(H)102.7 molL1，反应Fe33H2OFe(OH)33H的平衡常数K8104；取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为红色，若观察不到红色，则说明Fe3沉淀完全。(4)草酸与Y(OH)3反应生成草酸钇沉淀的化学方程式为2Y(OH)3(s)3H2C2O4(aq)=Y2(C2O4)3(s)6H2O(l)。H2C2O4和KClO3混合加热到60 可制得ClO2，反应方程式为H2C2O42KClO

5、3=2ClO2CO2K2CO3H2O，其中KClO3是氧化剂，CO2和K2CO3是氧化产物，则氧化剂和氧化产物的物质的量之比为11；在热水中ClO2会发生反应生成Cl2和HClO2，其反应的化学方程式为6ClO22H2O=Cl24HClO23O2。答案：(1)4Y2FeBe2Si2O1032NaOHO2=8Y(OH)32Fe2O38Na2SiO38Na2BeO24H2O(2)b BeO4H=Be22H2O(3)8104 取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为红色，若观察不到红色，则说明Fe3沉淀完全(说明：用NaOH溶液鉴别不得分)(4)2Y(OH)3(s)3H2C2O4(aq)=

6、Y2(C2O4)3(s)6H2O(l)11 6ClO22H2O=Cl24HClO23O22硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O710H2O)时的废渣，其主要成分是MgO，还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)Na2B4O710H2O中B的化合价为 _。(2)Na2B4O7易溶于水，也较易发生水解：B4O7H2O 4H3BO3(硼酸)2OH(硼酸在常温下溶解度较小)。写出加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式： _。(3)

7、滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式： _。(4)加入MgO的目的是 _。(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表：温度()溶解度(g) 40506070MgSO430.933.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193“操作A”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明“操作A”步骤为_。(6)Na2B4O710H2O失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂NaBH4”(该过程B的化合价不变)。写出NaBH4的电子式：_。“有效氢含量”可用来衡

8、量含氢还原剂的还原能力，其定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为_(计算结果保留两位小数)。在碱性条件下，在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠，写出阴极室的电极反应式： _。解析：(1)Na2B4O710H2O中，钠的化合价1价，氧的化合价2价，设B的化合价为x价，根据元素化合价代数和为0计算：2(1)4x(2)70，x3。(2)在Na2B4O7溶液中加入硫酸，会促进水解，反应生成硼酸，化学方程式为Na2B4O7H2SO45H2ONa2SO44H3BO3。(3)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2氧化成MnO2，生成黑色固体的离子方程式为C

9、lOMn2H2O=MnO2Cl2H。(4)加入MgO的目的是调节溶液的pH值，使Fe3转化为氢氧化铁沉淀除去。(5)温度对MgSO4、CaSO4的溶解度有影响，温度越高，CaSO4溶解度越小，故可以采用蒸发浓缩、趁热过滤的方法除去CaSO4。(6)NaBH4属于离子化合物，电子式为。每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力，则NaBH4变化为H，电子转移8e，电子转移和H2变化为H电子转移相同，设NaBH4的质量为1 g，相当于H2质量为x，82，解得x0.21 g。在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠，则阴极室BO得电子发生还原反应生成BH，则电极反应式为BO6H2O8e=BH8

10、OH。答案：(1)3(2)Na2B4O7H2SO45H2O=Na2SO44H3BO3(3)ClO Mn2H2O=MnO2Cl2H(4)调节溶液的pH值，使Fe3转化为氢氧化铁沉淀除去(5)蒸发浓缩、趁热过滤(6) 0.21BO6H2O8e=BH8OH3硒(Se)和碲(Te)有许多优良性能，被广泛用于冶金、化工、医药卫生等领域。工业上以铜阳极泥(含有Cu、Cu2S、Cu2Se、Cu2Te等)为原料制备硒和碲的一种生产工艺如下图所示：已知：“酸浸”过程中TeO2与硫酸反应生成TeOSO4。(1)焙烧时通入氧气使铜阳极泥沸腾，目的是_。(2)SeO2与SO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se，该反应中

11、氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。已知25 时，亚硒酸(H2SeO3)的Ka12.5103，Ka22.6107，NaHSeO3溶液的pH_7(填“”“”或“”)，理由是 _。(3)“浸出液”的溶质成分除了TeOSO4外，还有_，上述整个流程中可以循环使用的物质是 _。(4)“还原”步骤中生成Te的化学方程式为_；Te也可以通过碱性环境下电解Na2TeO3溶液获得，其阴极的电极反应式为 _。(5)粗硒中硒的含量可用如下方法测定：Se2H2SO4(浓)=2SO2SeO22H2O；SeO24KI4HNO3=Se2I24KNO32H2O；I22Na2S2O3=Na2S4O62NaI。通过用Na2S

12、2O3标准溶液滴定反应中生成的I2来计算硒的含量。实验中准确称量0.120 0 g粗硒样品，滴定中消耗0.200 0 molL1 Na2S2O3溶液24.00 mL，则粗硒样品中硒的质量分数为_。解析：(1)阳极泥沸腾时与O2接触面积加大，加快反应速率。(2)SeO2与SO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se，反应的化学方程式为SeO22SO22H2O=Se2H2SO4，氧化产物是H2SO4、还原产物是Se，氧化产物与还原产物的物质的量之比为21；HSeO的水解常数Kb4.01012，HSeO的电离平衡常数为2.6107，电离大于水解，所以NaHSeO3溶液的pH7。(3)根据元素守恒，“浸出液

13、”的溶质成分除了TeOSO4外，还有CuSO4；整个流程中可以循环使用的物质是H2SO4。(4)“还原”步骤中SO2与TeOSO4反应生成Te的化学方程式为2SO2TeOSO43H2O=Te3H2SO4；Na2TeO3生成Te发生还原反应，阴极TeO得电子生成Te，阴极反应式为TeO3H2O4e=Te6OH 。(5)设Se的质量为x，根据关系式：4Na2S2O3 2I2 SeO2 Se4 mol 79 g 0.024 L0.200 0molL1 xx0.094 8 g则粗硒样品中硒的质量分数为100%79%。答案：(1)增大氧气与铜阳极泥的接触面积，加快反应速率(2)21 HSeO的水解常数K

14、b4.01012，由于KbKa2，故NaHSeO3溶液的pH7(3)CuSO4 H2SO4(4)2SO2TeOSO43H2O=Te3H2SO4TeO3H2O4e=Te6OH(5)79%4CoCl26H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等制取CoCl26H2O的工艺流程如下：已知：浸出液含有的阳离子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Al3等；部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：(金属离子浓度为0.01 molL1)沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.

15、77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8CoCl26H2O熔点为86 ，加热至110120 时，失去结晶水生成无水氯化钴。回答下列问题：(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式：_。(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式： _；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式： _。(3)“加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为_。(4)“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_、_和过滤。制得的CoCl26H2O在烘干时需减压烘干的原因是_。(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向

16、“滤液”中加入萃取剂的目的是_；其使用的最佳pH范围是_(填字母)。A2.02.5 B3.03.5C4.04.5 D5.05.5(6)为测定粗产品中CoCl26H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl26H2O 的质量分数大于100%，其原因可能是_(答一条即可)。解析：(1)Co2O3和Na2SO3在酸性条件下发生氧化还原反应，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应的离子方程式为Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O。(2)NaClO3 的作用是将Fe2氧化成Fe3，其反应的离子方程式为ClO6Fe26H=Cl

17、6Fe33H2O；在酸性条件下，NaClO3与Cl发生氧化还原反应生成Cl2，其反应的离子方程式为ClO5Cl6H=3Cl23H2O。(3)加Na2CO3调pH至a，Al3与CO互相促进水解的离子方程式为2Al33CO3H2O=2Al(OH)33CO2；Fe3与CO互相促进水解的离子方程式为2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2，所以沉淀成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶和过滤；因为CoCl26H2O加热至110120 时，失去结晶水，所以烘干时应减压降温。(5)根据流程图可知，此时溶液中存在Mn2、C

18、o2金属离子；由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液pH在3.03.5之间，可使Mn2完全沉淀，并防止Co2转化为Co(OH)2沉淀。(6)根据CoCl26H2O的组成分析，造成产品中CoCl26H2O的质量分数大于100%的原因可能是含有杂质导致氯离子含量变大或结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大。答案：(1)Co2O3SO4H=2Co2SO2H2O(2)ClO6Fe26H=Cl6Fe33H2OClO5Cl6H=3Cl23H2O(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)蒸发浓缩 冷却结晶 降低烘干温度，防止产品分解(5)除去溶液中的Mn2 B(6)粗产品含有

19、可溶性氯化物(或晶体失去了部分结晶水)5钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如下：回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是 _。(2)先加入氨水调节pH3，过滤，滤渣主要成分是_；再向滤液加入氨水调节pH6，滤液中Sc3的浓度为_。25 时，KspMn(OH)21.91013、KspFe(OH)32.61039，KspSc(OH)39.01031(3)用草酸“沉钪”。25 时pH2的草酸溶液

20、中_；写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：_。(25 时，草酸电离平衡常数为K15.0102，K25.4105)(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_。(5)废酸中含钪量为15 mgL1，V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为_。解析：(1)洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合过程相当于将浓硫酸稀释，因此混合的实验操作为将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再缓慢注入双氧水中，并不断搅拌。(2)根据KspMn(OH)21.91013、Ksp Fe(OH)32.61039，KspSc(OH)39.01031可知，溶液中的Mn2完全沉淀时，溶

21、液中的c(OH)1041.38 104，溶液的pH约为10，同理Fe3完全沉淀时，溶液中的c(OH)1011，溶液的pH约为3，Sc3完全沉淀时，溶液中的c(OH)109，溶液的pH约为5，因此先加入氨水调节pH3，过滤，滤渣中主要含有Fe(OH)3；再向滤液加入氨水调节pH6，c(OH)108，解得：c(Sc3) 9.0107 molL1。(3)根据草酸的电离方程式可知，K1，K2，因此K1K2，则2.7102；“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为2Sc3 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3 6H。(4)草酸钪“灼烧”氧化生成Sc2O3和CO2，反应的化学方程式为2Sc2(C2O4)33O22

22、Sc2O312CO2。(5)V L废酸中含有钪的质量为15V mg，根据原子守恒，可提取Sc2O3的质量为15V mg0.023V g。答案：(1)将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再缓慢注入双氧水中，并不断搅拌(2)Fe(OH)3 9.0107 molL1(3)2.71022Sc3 3H2C2O4=Sc2(C2O4)36H(4)2Sc2(C2O4)33O22Sc2O312CO2(5)0.023V g6锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：已知：浸出液中除

23、含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、PbCl2、AsCl3、CuCl2等；常温下：Ksp(CuS)1.271036，Ksp(PbS)9.041029；溶液中离子浓度小于等于1.0105 molL1时，认为该离子沉淀完全。回答下列问题：(1)滤渣1中除了S之外，还有_(填化学式)。(2)“浸出”时，Sb2S3发生反应的化学方程式为_。(3)“还原”时，被Sb还原的物质为_(填化学式)。(4)常温下，“除铜、铅”时，Cu2和Pb2均沉淀完全，此时溶液中的c(S2)不低于_；所加Na2S也不宜过多，其原因为 _。(5)“除砷”时有H3PO3生成，该反应的化学方程式为_ _。(6)“电解”时

24、，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为_。(7)一种突破传统电池设计理念的镁锑液态金属储能电池工作原理如图所示：该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，Cl向_(填“上”或“下”)移动；放电时，正极的电极反应式为_。解析：(1)由题给信息知，辉锑矿中只有SiO2不与盐酸反应，故滤渣1中还含有SiO2。(2)Sb2S3与SbCl5反应生成SbCl3和S，根据得失电子守恒和原子守恒写出并配平化学方程式：Sb2S33SbCl5=5SbCl33S。(3)根据流程图知，适量Sb还原没有反应的SbCl5。(4)当 Cu2恰好沉淀完全时，溶液中c(S2)m

25、olL11.271031 molL1，当Pb2恰好沉淀完全时，溶液中c(S2)molL19.041024 molL1，故Cu2和Pb2均沉淀完全时，溶液中c(S2)不低于9.041024 molL1。(5)由题意知，反应物有AsCl3、Na3PO2、HCl，生成物有As、H3PO3，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式：2AsCl33Na3PO23HCl3H2O=2As3H3PO39NaCl。(6)由流程图可知，电解SbCl3得到Sb和SbCl5，根据得失电子守恒，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为32。(7)充电时是电解池，Cl向阳极移动，根据电流方向可知，Cl应向下移动；放电时，Mg(液)为负极，失去电子生成Mg2，由题意知，工作时中间层熔融盐的组成不变，故在正极Mg2得电子，生成金属镁，电极反应式为Mg22e=Mg。答案：(1)SiO2(2)Sb2S33SbCl5=5SbCl33S(3)SbCl5(4)9.041024 molL1 产生H2S等污染性气体或生成Sb2S3(5)2AsCl33Na3PO23HCl3H2O=2As3H3PO39NaCl (6)32(7)下 Mg22e=Mg