高中化学 化学流程图专题分析优秀Word下载.docx

1、完全沉淀时溶液pH4。73。11。25。6试回答下列问题： “”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是 。两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是 。 “”中调节pH至4.7，目的是 。 “”中加硫酸酸化的目的是使CrO42转化为Cr2O72，请写出该平衡转化的离子方程式： 。 “”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是 。【解析】以红矾钠的工业制备为背景考察化学原理部分的知识，过程中考察了条件的控制、化学反应方向的判断、溶度积常数的表达式和控制pH的应用。搅拌的目的是增大反应物的接触机会，从而加快反应速率。由于这两个副反应是在高温下才自发进行，所以必然是一个S0的

2、反应。溶液中存在的主要阴离子有CrO42、AlO2、SiO32，pH调至4.7，是为了除去其中的AlO2、SiO32。硫酸钠的溶解度随温度的升高，先增大后减小，这一点较特殊，设问较困难。若给出其溶解度曲线，则可以帮助理解最后两步工艺。【答 案】 使反应物接触更充分，加快反应速率 S0 除去溶液中的AlO2、SiO32 2CrO422H+ Cr2O72H2O 红矾钠的溶解度随温度的降低而减小【小结】学生审题不清（采用冷却结晶的方法析出红矾钠，要回答的是依据而不是原因、试题要求写出CrO42转化为Cr2O72的平衡转化离子方程式，但很多学生不用可逆符号而用等号），概念混淆（不断搅拌、增大反应物的接

3、触面积能提高反应速率，能不能使平衡移动、不能增大反应物的转化率），思考问题的指向不正确（讨论反应能否自发进行应从什么角度思考？部分学生还不知道），分析问题能力差，化学原理不清，不能正确分析流程图中所包含的化学反应。【例2】明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：根据上述图示，完成下列填空： （1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水（每升含有39。20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）_mL，用规格为_mL量筒量取。（2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量的NH

4、4。检验NH4的方法是_。（3）写出沉淀物中所有物质的化学式_。（4）滤液I的成分是水和_。（5）为测定混合肥料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量_溶液，产生白色沉淀。_、_、_（依次填写实验操作名称）。冷却、称重。（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为：_mol（用含有m、n的代数式表示）。【解析】（1）根据稀释前后溶质质量不变得：0.5L39.2g/Lv251.28g/L，v0.078L78mL。为了减少误差，最好选用与氨水的实际体积稍大一点的量筒即可。（2）NH4的检验方法是先将NH4中加入强

5、碱，使之转化为NH3，然后检验NH3：用润湿的红色石蕊试纸放在向移的试管口，试纸变蓝色，说明有氨气放出，原物质中含有铵根离子。（3）Al33NH3H2O=Al（OH）33NH4，根据题意明矾石中含有Al2O3、Fe2O3，所以沉淀物为Al（OH）3、Al2O3和Fe2O3。（4）由于明矾石的组成与明矾相似，所以滤液的成分中含有K2SO4和反应后生成的（NH4）2SO4以及水。（5）混合肥料中含有K2SO4和（NH4）2SO4，要产生白色沉淀，加入的溶液为BaCl2或Ba（NO3）2溶液，以后的操作为：先将混合液过滤，然后洗涤，最后干燥，冷却后称量。（6）根据题意有：174n（K2SO4）132

6、n（NH4）2SO4=mg，再由SO守恒得：n（K2SO4）n（NH4）2SO4=nmol ，n （K2SO4） mol。【答案】（1）78；100。（2）取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。（3）Al（OH）3；Al2O3；Fe2O3。（4）K2SO4；（NH4）2SO4。（5）BaCl2；过滤；洗涤；干燥。（6） 【例3】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si（16。27%）、Fe（5。86%）、Al（3。42%）、Zn（2。68%）和Cu（0。86%）等元

7、素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：Fe（OH）2Mn（OH）2Cu（OH）2Zn（OH）2CuSZnSMnSFeSpH5.23.29.710.46.78.。0.422.57（1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为。（2）滤渣A的主要成分是 。（3）加入MnS的目的是除去 杂质。（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 （写两种）。【解析】考查学生对元素化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程形式的能力以及学生能够从试题提供的新信息中，

8、准确地提取实质内容，并与已有知识模块整合，重组为新知识模块的能力。由反应流程可知：在酸性条件下二氧化锰将Fe2+氧化为Fe3+，将Cu氧化成Cu2+，此外溶液中的还有Zn2+和Al3+，当调pH至5。4时，只有Al（OH）3 和Fe（OH）3会完全沉淀，故滤渣A的主要成分是Fe（OH）3和Al（OH）3。加入MnS后因为酸性条件下CuS 、ZnS更难溶所以会转化为CuS 、ZnS沉淀而除去Cu2 Zn2。（1）MnO22FeSO42H2SO4MnSO4Fe2（SO4）32H2O （2）Fe（OH）3 Al（OH）3（3）Cu2 Zn2（4）MnO2H2OeMnOOHOH（或2MnO2H2O2e

9、Mn2O32OH）（5）锌、二氧化锰【例4】将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO42H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。（1）本工艺中所用的原料除CaSO42H2O、KCl外，还需要 等原料（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式： （3）过滤操作所得固体中，除CaCO3外还含有 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。（4）过滤操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液。检验滤液中含有CO32的方法是：（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达

10、到饱和时溶解的量如下表：温度（）2060K2SO4溶解的量（g）7。4118。60时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0，可析出K2SO4晶体 g（6）氯化钙结晶水合物（CaCl26H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 a 熔点较低（29熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：【解析】此题是一道以工业生产为背景的实验题，考查了实验基本操作、离子检验、溶解度计算等。从生产流程图可以看出，所需原料除CaSO42H2O、KCl外，还需要氨气、石灰石和水。硫酸钙是微溶的，碳酸钙是难溶的，因此石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后生成了碳酸钙和硫酸铵，生成的碳酸

11、钙中混有石膏。碳酸根的检验可用酸化的方法，若产生气泡说明虑液中含有碳酸根。硫酸钾饱和溶液在结晶过程中溶剂的量不变，查表可知不同温度下的溶解度，先求出591饱和液中含有的水是500g，在0可溶解硫酸钾37g，所以析出晶体54g。作为储热材料，要求能在室温左右的温度下工作，且对人体无害，故选ad；绿色化学要求整个生产过程中不排放污染物，原子利用率高，因此生产流程中碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用。（1）CaCO3 NH3 H2O （2）CaSO4CO32CaCO3SO42（3）CaSO4（4）滤液中滴加盐酸产生气泡 （5）54g （6）a d（7）碳酸钙

12、用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）【小结】工业生产流程的设计和实验方案设计原理相似，只是在工业生产中对经济性、环保性等许多细节方面有着更高的要求，解题时应在实验室原理的基础上结合实际因素，充分读懂工业流程的每一个步骤的意义。【例5】以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜（CuSO45H2O）。制取硫酸铜晶体的过程如下图所示。 回答下列问题： （1）配平在滤液（）中发生反应化学主程式： _NOx+_H2O+_O2_HNO3。 （2）写出制取硫酸铜的总反应方程式_。 （3）在上述生产过程中，被循环使用的物质

13、是_。 （4）请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。将它们的编号填入方框。（1）NOx中N的化合价为2x，反应前后N化合价变化为5-2x，O2中O化合价变化为4，初步配平为4NOx+H2O+（5-2x）O2HNO3，再配平其他物质的化学计量数得：4NOx+2H2O+（5-2x）O24HNO3；（2）发生的有关的化学方程式为：（5-2x）Cu+（12-4x）HNO3（5-2x）Cu（NO3）2+2NOx +（6-2x）H2O、 4HNO3、Cu（NO3）2+H2SO4CuSO4+2HNO3，+2+（5-2x），得：（5-2x）Cu+ O2+（5-2x）H2SO4（5-2x）CuSO4+（5-

14、2x）H2O，化简得2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O；（3）要提供O2，可用排空气法，即用A装置通过从分液漏斗中加水排出空气；消除氮的氧化物用B装置，一个导气管通氮的氧化物，一个导气管通空气，另一个导气管导出多余的空气。由实验室用浓硫酸和金属铜制硫酸铜，拓展到用稀硫酸、金属铜、通入氧气制硫酸铜， 延伸到化工生产硫酸铜，再回归到实验室模拟化工生产过程。Cu + 2H2SO4（浓） CuSO4 + SO2+ 2H2O Cu + 4HNO3（浓）= Cu（NO3）2 + 2NO2+ 2H2OSO2 + 2HNO3（浓）= H2SO4 + 2NO2 Cu（NO3）2 + H2SO4 =

15、 CuSO4 + 2HNO3 （应用侯氏制碱法的生产原理）4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 把方程式进行加合，可得总反应方程式：2Cu + O2 + 2H2SO42CuSO4 + 2H2O在模拟化工生产过程时，又把通入空气和水回归为制取氧气通入水中。答案：（1）2Cu + O2 + 2H2SO4 2CuSO4 + 2H2O （2）HNO3 （3）B、A。【例6】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_（填代号）。a. 84消毒液（NaClO溶液） b. 双氧

16、水 c. 苯酚 d. 75%酒精高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_（填代号）。a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号） 。a. 石灰石 b. 稀HCl c. 稀H2SO4 d. 纯碱所需气体发生装置是_（选填代号）。操作的名称是 ；操作根据KMnO4和K2CO3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体

17、。【解析】高锰酸钾又名灰锰氧，是+7价锰最重要的化合物， 也是最重要和最常用的氧化剂之一。本题以液相氧化法制备高锰酸钾为背景， 着重考察了基本化学实验知识， 本题可很好地巩固试剂保存、分离提纯操作、有关气体制取实验原理和装置知识等。 （1）高锰酸钾的消毒机理主要是靠其氧化性氧化微生物而杀灭微生物， 它通过氧化细菌体内的活性基团而发挥作用，类似84消毒液（NaClO溶液）、双氧水， 而苯酚、 酒精消毒机理主要是使蛋白质75%凝固。 （2）试剂保存方法源于试剂的性质， 见光易分解的物质通常保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸、硝酸银、氯水等试剂都是中学阶段常用试剂， 都保存在棕色试剂瓶中。 （3从流程图中不

18、难发现，由于K2MnO4在酸性条件下易歧化为MnO2和KMnO4， 所以MnO2可以部分循环；母液成分主要是K2CO3，通过加入石灰，产生KOH也可以循环利用。 （4）本小题考察学生对制备原理的理解。一种方法是写出各步反应， 通过物质的量的关系得出；另外，从流程中也可看出，元素损失发生在KMnO4歧化这一步，通过电子得失守恒，1molKMnO4可制得1/3molMnO2和2/3molKMnO4. （5） 本题主要考察有关气体制取实验原理和装置， 气体发生装置取决于气体制备原理。题目中关键词 “纯净”， 所以要选用纯碱和稀硫酸， 发生装置就只能相应选择。 （6）主要考察制备过程中分离提纯的基本操

19、作。操作是分离不溶物MnO2， 所以是过滤； 操作从两物质性质上分析， 都可溶， 故是利用两者溶解度的不同而采用结晶方法分离， 但考虑到KMnO4易受热分解， 要得到KMnO4粗晶体，只能蒸发浓缩结晶。（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）过滤；溶解度；浓缩结晶小结 结合本题系统复习拓展介绍KMnO4作为氧化剂在不同介质条件下被还原的产物， 也可以拓展到电解法制备高锰酸钾的工艺流程。本专题考查考生将工艺流程与化学原理融合的能力。学生之所以怕无机化工信息题往往是被陌生情景和专业术语吓倒，或者是因不能完全理解流程图的含义而无从下手。解题时首先要粗读试题

20、，尽量弄懂流程图。图中一般会出现超纲知识，但题目中蕴涵了提示或者提问时不涉及，所以一定要关注题目的每一个字眼，尽量弄懂流程图但不必要将每一个物质都推出，问什么推什么。其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。在答题时应注意前后问题往往没有联带效应，即前一问不能回答没关系，不影响后面回答问题。遇到做不出来的问题要及时放弃，以免影响其他问题的作答。最后，作答时一定要看清所提问题，不能答非所问，注意语言表达的科学性。练习1减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：浸出液的p

21、H2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3、Ca2、Pb2等其他金属离子。有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。离子离子半径（pm）开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe2747.6Fe3642.73.7Al3503.84.7Mn2808.39.8Pb21218.08.8Ca299已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题： 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ，氧化过程中主要反应的离子方程式 。 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至 。 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因

22、素是 （填写序号）。a溶液的pH b金属离子的电荷 c金属离子的半径 d吸附时间 操作a包括 等过程。2重铬酸钾（K2Cr2O7）是工业生产和实验室的重要氧化剂。实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿（主要成份为FeOCr2O3）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠（Na2CrO4），涉及的主要反应是6FeOCr2O3 + 24NaOH +7KClO3 12Na2CrO4 + 3Fe2O3 +7KCl + 12H2O，然后将铬酸钠转化为K2Cr2O7。其主要工艺如下：（1）在反应器中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写

23、出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：（2）NaFeO2能强烈水解，在操作生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：（3）操作的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明： （4）操作中，酸化时，CrO42转化为Cr2O72,写出平衡转化的离子方程式：（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH2SO4溶液和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32=2I+S4O62）。判断达到滴定终点的依据是： ；若实验

24、中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为 （设K2Cr2O7的摩尔质量为294gmol -1，整个过程中其它杂质不参与反应）。3、工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：（1）沉淀C的化学式为_，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作_。（2）电解熔融的氧化铝时，加入冰晶石的作用是_。（3）操作I、操作II、操作III都是_（填操作名称），实验室要洗涤Al（OH）3沉淀应该在_装置中进行。（4）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有_（填化学式）。用此法制取铝的副产品是_（填化学式）。（5）写出Na2CO3溶液与CaO

25、反应离子方程式：_。（6）若铝土矿中还含有二氧化硅，此生产过程中得到的氧化铝将混有杂质：_（填化学式）。4现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体（CuCl22H2O），为制取纯净的CuCl22H2O，首先将其制成水溶液，然后按下图所示步骤进行提纯：已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性，要将溶液中的Cu2、Fe2、Fe3沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为6.4、6.4、3.7。（1）本实验最适合的氧化剂X是_AK2Cr2O7 BNaClO CH2O2 DKMnO4（2）物质Y不可以是_ACuO BCuCl2 CCu（OH）2 DCuCO3（3）除去Fe3的有关离子方程式是（物质Y在（2）中选择合适的选项）： _（4）加入氧化剂的目的是_。（5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl22H2O？_（填“能”或“不能”）。如不能，应如何操作？（如能，此空不填）_。5碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为