考点17 化工流程中物质的结晶解析版.docx

1、考点17 化工流程中物质的结晶解析版考点17 化工流程中物质的结晶化工流程中物质的结晶需根据晶体的组成、溶解度、水解、性质综合考虑，大多数采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，但对不同的晶体有所改变。1（2021全国卷）硫酸铁铵NH4FeSO42H2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：（4）步骤的具体实验操作有_，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。【答案】 加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤） 【解析】（4）为了出去可溶性的硫酸铵、铁离子等，需要经过的步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）2 （2021课标）醋酸亚铬

2、CH3COO2CrH2O为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示，回答下列问题：（3）打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是_；d中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是_、_、洗涤、干燥。（4）指出装置d可能存在的缺点_。【答案】 （冰浴）冷却 过滤 【解析】（3）打开K3，关闭K1和K2，由于锌继续与盐酸反应生成氢气，导致c中压强增大，所以c中亮蓝色溶液能流入d装置，与醋酸钠反应；根据题干信息可知醋酸亚铬难

3、溶于水冷水，所以为使沉淀充分析出并分离，需要采取的操作是（冰浴）冷却、过滤、洗涤、干燥。3（2021课标）（14分）Li4Ti5O12和LiFein所得实验结果如下表所示：温度/3035404550TiO2H2O转化率%9295979388分析40时TiO2H2O转化率最高的原因_。【答案】（3）低于40，TiO2H2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2H2O转化反应速率下降【解析】（3）温度是影响速率的主要因素，但H2O2在高温下易分解、氨水易挥发，即原因是低于40，TiO2H2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2H

4、2O转化反应速率下降。4（2021课标）（15分）重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KC，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。a80 b60 c40 d10步骤的反应类型是_。【答案】（4）d 复分解反应【解析】（4）由图示可知，在10左右时，得到K2Cr2O7的固体最多，故答案为d；2KCNa2Cr2O7=K2Cr2O72NaC的反应类型为复分解反应。物质的结晶方法有：蒸发结

5、晶、冷却结晶。对溶解度受温度影响变化不大的物质，通常采用蒸发结晶；对溶解度受温度影响变化较大的物质，通常采用冷却结晶。对物质溶解度受温度变化没有规律的物质，一般根据溶解度曲线图，选择适当的温度。1、根据物质的组成典例1利用熔融碱焙烧工艺可从铝热法生产金属铬所得铬渣A、A2O3、Cr2O3等中浸出铬和铝，实现铬和铝的再生利用。其工作流程如下： 5过程II的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重结晶可制得纯净的K2Cr2O7。不同温度下化合物的溶解度g/100gH2O结合表中数据分析，过程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：_，过滤得到K2Cr2O7粗品。【答案】向滤液中加入浓硫酸和KC固体后，蒸

6、发浓缩、降温结晶【解析】（5）过程的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重结晶可制得纯净的K2Cr2O7，根据物质的溶解度与温度的关系可知过程得到K2Cr2O7粗品的操作是：向滤液中加入浓硫酸和KC固体后，蒸发浓缩、降温结晶。2、根据物质的溶解度当物质的溶解度受温度升高先增大后减小时，就需要控制适当的温度进行结晶。如果要从混合溶液中分离出溶解度小的晶体，就要趁热过滤。典例2（2021届湖北省荆州中学高三4月月考）工业上常以铬铁矿主要成分为亚铬酸亚铁FeCr2O4，还有A2O3、SiO2等杂质为主要原料生产红矾钠Na2Cr2O7，某实验小组模拟其流程如下图所示：（5）下图是Na2Cr2O72H2

7、O和Na2SO4的溶解度曲线，步骤中获得固态副产品Na2SO4的实验操作方法为_、_。【答案】 加热浓缩 趁热过滤【解析】 5 据图可知，温度升高有利于硫酸钠结晶析出，同时可以防止Na2Cr2O72H2O结晶析出，所以获得副产品Na2SO4的实验操作方法为：将滤液2加热浓缩后趁热过滤，得副产品Na2SO4。3、对于易水解的盐结晶时要控制结晶条件典例3（2021届山西省高三第一次模拟考试）钴酸锂LiCoO2电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下：已知：还原性：C-Co2；Fe3和C2O42-结合生成较稳定的 FeC2O4

8、33-，在强酸性条件下分解重新生成Fe3。回答下列问题：（7）从FeC3溶液得到FeC36H2O固体的操作关键是_。【答案】 加入适量盐酸（或通入适量氯化氢气体）【解析】7 加热蒸发FeC3溶液得FeC36H2O固体时，会促进Fe3的水解，最终得到FeOH3固体，因此在加热蒸发FeC3溶液时，要加入适量的盐酸（或通入适量氯化氢气体）抑制Fe3的水解。四、不同温度下结晶出不同的晶体不同温度下结晶出不同的晶体管，根据需要控制不同的温度。典例4（2021届河北省衡水中学高三第二十次模拟考试）辉铜矿主要成分Cu2S,软锰矿主要成分MnO2，它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种

9、矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下：已知：MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；CuNH34SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；MnSO4H2O易溶于冷水，不溶于酒精;部分金属阳离子氢氧化物的（开始沉淀的oL-1计算：当离子浓度小于1010-5时，认为该离子沉淀完全。:KnOH2=4010-14（4）请根据如下图示，将“由碳酸锰经一系列操作获得MnSO4H2O晶体，并测定纯度”的实验方案补充完整。将碳酸锰固体溶于稀硫酸获得硫酸锰溶液;加热溶液并控制温度40，_得到粗产品；_，低温干燥，可得到较纯晶体。欲测定该品体的纯度，溶液，,加足量标准BaC2溶液，则此样品的纯度为_保留

10、四位有效数字。某小组计算发现本组样品纯度大于100%测定过程中产生的误差可忽略，其可能原因有_任写一种。【答案】 蒸发结晶，趁热过滤 用酒精洗涤产品2-3次 【解析】 4由曲线图知当温度低于40时析出MnSO45H2O晶体，高于40时析出MnSO4H2O晶体，因此硫酸锰溶液制备MnSO4H2O的实验必须保证溶液温度高于40；然后通过蒸发结晶，趁热过滤，得到粗产品； 为减少产品的损失，用酒精洗涤产品2-3次，低温干燥，可得到较纯晶体。1（2021届贵州省黔东南州高三下学期第二次模拟考试）氯酸镁MgCO32常用作催熟剂、除草剂等，工业大规模生产前，实验室先按如下流程进行模拟制备少量MgCO326H

11、2O：已知：卤块主要成分为MgC26H2O,含有MgSO4、FeC2等杂质。几种化合物的溶解度S随温度T变化曲线如右图。（4）加入NaCO3饱和溶液公有NaC晶体析出，写出该反应的化学方程式：_，请利用该反应，结合上图，制取MgCO326H2O的实验步骤依次为：取样，加入NaCO3饱和溶液充分反应；蒸发结晶；_；冷却结晶；过滤、洗涤，获得MgCO326H2O晶体。【答案】 MgC22NaCO3=MgCO322NaC 趁热过滤【解析】（4）加入NaCO3饱和溶液仅有NaC晶体析出，则另外生成MgCO32，反应的化学方程式为：MgC22NaCO3=MgCO322NaC；根据物质的溶解度大小，溶液获

12、得晶体的方法：蒸发结晶；趁热过滤；冷却结晶。2（辽宁省重点六校协作体2021届高三上学期期中考试）NiSO46H2O是一种绿色易溶于水的晶体，可由电镀废渣除镍外，还含有铜、锌、铁等元素为原料获得。操作步骤如下：（1）向滤液中加入FeS固体是为了生成难溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu2、Zn2等杂质，则除去Zn2的离子方程式为_。（2）根据对滤液的操作作答：在40左右向滤液中加入6%的H2O2，温度不能过高的原因是：_；用离子方程式表示H2O2的作用_调滤液r=491为绿色晶体，易溶于水，难溶于乙醇等有机溶剂。110下可失去结晶水，230时即分解，是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。以硫酸亚铁铵为原

13、料制备三草酸合铁III酸钾晶体的流程如下所示：请回答下列问题： 3关于过程X的下列说法中不正确的是_。A可采用冷却和向溶液中加入乙醇的方法促使晶体析出B为了快速得到较干燥的固体，可以采用抽滤的方法C洗涤晶体时，可先用少量水洗，再用乙醇洗D可用加热烘干的方法得到较干燥的晶体【答案】D【解析】（3）A、得到产物是带有结晶水的物质时，采用冷却的方法， 三草酸合铁酸钾不溶于乙醇，使用乙醇，减少三草酸合铁酸钾溶解，使之析出，故说法正确；B、为了快速得到较干燥的固体，可以采用抽滤的方法，减少结晶水的损失，故说法正确；C、用乙醇洗涤，减少三草酸合铁酸钾的损失，同时乙醇易挥发，故说法正确；D、用加热的方法烘干

14、，容易造成晶体失去结晶水，故说法错误。7（江西省南昌市第十中学2021届高三上学期第二次月考）钛矿工业中的硫酸酸性废水富含Ti、Fe等元素，其综合利用如下：已知：TiO2易水解，只能存在于强酸性溶液中。（3）操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、_。【答案】 过滤、洗涤、干燥 【解析】（3）溶液中得到硫酸亚铁晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。8（黑龙江省大庆实验中学2021届高三上学期期中考试）氯化铬晶体（CrC36H2O）是一种重要的工业原料，工业上常用铬酸钠（Na2CrO4）来制备。实验室以红矾钠（Na2Cr2O7）为原料制备CrC36H2O的流程如下：已知： Cr2O72H2O2C

15、rO422H； CrC36H2O不溶于乙醚，易溶于水、乙醇，易水解。（4）请补充完整由过滤后得到的固体Cr（OH）3制备CrC36H2O的实验方案：将过滤后所得的洁净固体 _，蒸发浓缩，_，过滤， _，低温干燥，得到CrC36H2O（实验中可供选择的试剂：盐酸、硫酸、蒸馏水、乙醇、乙醚）。【答案】 完全溶解于过量的盐酸中 冷却结晶 用乙醚洗涤固体23次 【解析】（4）CrOH3溶于盐酸生成CrC3，CrC3溶液浓缩结晶析出CrC36H2O晶体，由于CrC36H2O不溶于乙醚，再用乙醚洗涤、干燥得到得到CrC36H2O，所以由过滤后得到的固体Cr（OH）3制备CrC36H2O的实验方案：将过滤后

16、所得的洁净固体完全溶解于过量的盐酸中，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用乙醚洗涤固体23次，低温干燥，得到CrC36H2O。9（四川省大教育联盟2021届毕业班第三次诊断性考试）用含SO2的硫酸工业尾气联合制备NH42SO4和MnO，其工艺流和如下： （5）从MnSO4溶液中获得MnSO4nH2O的方法是_。【答案】 重结晶 【解析】（5）从MnSO4溶液中获得MnSO4nH2O的方法是重结晶。11（2021年宁德市普通高中毕业班5月理综化学质量检测试题）FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料，在催化、生物医药、环境科学等领域具有广阔应用前景。某研究小组以赤泥（铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物

17、，含SiO2、Fe2O3、A2O3）为原料，设计下列流程制备FeFe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。回答下列问题：（3）FeFe2O3纳米线为壳层结构（核是Fe、壳是Fe2O3），壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生，滤液中含BOH3，合成铁核的离子方程式为_。“合成”后，经过滤、_、_获得FeFe2O3纳米线。【答案】 9H2O 4Fe3 3BH4 = 4Fe 6H2 3BOH3 9H 洗涤 烘干 胶体 有氧 【解析】（3）“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生为氢气，滤液中含BOH3，合成铁核的离子方程式为9H2O 4Fe3 3BH4 = 4Fe 6H2 3BOH3 9H；“合成”后，经过滤、洗涤、烘干获得FeFe2O3纳米线。