安徽地区高考化学专题——高考化学工艺与流程 讲义加习题

安徽地区高考化学专题——高考化学工艺与流程 讲义加习题

高考化学工艺与流程 ‎1：探究解题思路 呈现形式：流程图、表格、图像 ‎ 设问方式：措施、成分、物质、原因 能力考查：获取信息的能力、分解问题的能力、表达能力 ‎ 知识落点：基本理论、元素化合物、实验 ‎【例题】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下： ‎ Ⅱ分离提纯 Ⅰ预处理 Ⅱ分离提纯 Ⅲ 还原 原 料：矿石（固体） ‎ 预处理：酸溶解（表述：“浸出”）‎ 除 杂：控制溶液酸碱性使金属离子形成沉淀 核心化学反应是：控制条件，调节PH，使Mg2+全部沉淀 ‎2：解题思路 明确整个流程及每一部分的目的 → 仔细分析每步发生的反应及得到的产物 → 结合基础理论与实际问题思考 → 注意答题的模式与要点 ‎ 在解这类题目时：‎ 首先，要粗读试题，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出。‎ 其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。‎ 第三，要看清所问题，不能答非所问，并注意语言表达的科学性 在答题时应注意：前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。‎ 分析流程图需要掌握的技巧是：‎ ① 浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物（副产物）,对比原料和产物；‎ ② 了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用；‎ ③ 解析流程图并思考：‎ 从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理（氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质或副产物是怎样除去的？‎ ‎  无机化工题：要学会看生产流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，宏观把握整个流程，不必要把每个环节的原理都搞清楚，针对问题分析细节。‎ 考察内容主要有：‎ ‎1）、原料预处理 ‎2）、反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）‎ ‎3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、物质的分离与提纯）‎ ‎4）、绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用）‎ ‎5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。‎ ‎3：规律 ‎ ‎ 核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制产品分离提纯 一、工业生产流程主线与核心 ‎ 原料预处理 除杂、净化 产品分离提纯 反应条件控制 原料循环利用 排放物的无害化处理 二、熟悉工业流程常见的操作与名词 1、 预处理 将金属元素从固相（矿物质）转化为液相（溶液），以便处理。‎ （1） 研磨：增大接触面积，加快反应速率。‎ （2） 除金属表面油污：Na2CO3溶液。‎ （3） 搅拌：使反应物充分接触，加快反应速率。‎ 2、 除杂、提纯的方法与目的 ‎（1）除杂方法 基本原则就是“除杂不加杂，简单易行”。高中化学中一般采用沉淀法和气体法 ‎ ①常见物质除杂法 ‎ ‎ ‎② 调pH值沉淀法 调pH值的目的：促进或抑制水解 调pH值的方法：加酸性或碱性物质（未必是酸和碱），注意不能引入杂质离子（产品中没有的）‎ pH值的控制范围：一种物质完全沉淀点，与另一种物质完全不沉淀点 ‎（2）过滤 ‎①、如何检验沉淀已完全？‎ ‎②、判断沉淀已洗净的方法 常见离子的检验 Fe3+的检验：向试液中加入KSCN溶液，溶液呈血红色 Fe2+的检验：‎ H+的检验：‎ Al3+的检验：‎ Na+、K+的检验：‎ Cu2+的检验 NH4+ 的检验：向试液中加入NaOH溶液，加热，产生刺激性气味、使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。‎ Cl-的检验：‎ SO42-的检验：‎ OH-的检验：‎ CO32-的检验：‎ ‎ NH3的检验 SO2的检验 ‎ Cl2的检验 ‎③、趁热过滤 两种溶质，一种在较高温度时溶解度小，易析出；一种溶解度大，不易析出。‎ ‎ 目标要得到溶解度大的物质：防止温度降低，析出溶质晶体，造成物质损失，提高产率 ‎ 目标要除去溶解度小的物质：除去滤渣，防止滤液中溶质析出 ‎④、用有机溶剂洗涤晶体：①除去晶体表面水分，减少溶解损耗 ‎ ②有机物易挥发，便于干燥 ‎（3）反应条件的选择 ‎①、试剂用量控制 ‎ 控制流速：控制用量，从而控制产物种类、反应产生的热量。‎ 对于产物中主要元素不止一种的物质，还需加试剂控制两种元素的比例。‎ ‎②反应温度选择 水浴加热的优点：受热均匀，便于控制温度。‎ 控制一定温度的目的：①加快反应速率 ‎ ②防止温度过高，物质挥发、分解 ※ 易挥发物质：浓盐酸、浓硝酸、有机物。‎ 易分解物质：H 2O2、硝酸、KMnO4、NH4Cl、难溶的碱(Mg(OH)2,Fe(OH)3,等)，次氯酸 1、 结晶的相关操作 ① 结晶的方法 ⅰ、蒸发结晶 ⅱ、降温结晶（加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥）‎ 观察溶解度曲线，当陡升型溶液中混有缓升型时，若要分离出陡升型，可以用降温结晶的方法分离，若要分离出缓升型的溶质，可以用蒸发结晶的方法,也就是说，蒸发结晶适合溶解度随温度变化不大的物质，如：氯化钠。‎ 蒸干后不变质的盐溶液可采用蒸发结晶，要水解的盐采用降温结晶。‎ ② 在结晶过程中加入某种试剂：利用同离子效应，促进晶体析出。‎ 2、 其他 ① 工艺流程的优缺点评价 循环利用，节约成本 ※能循环利用的物质的判断：闭合回路，有进有出 原料价格低廉 原子利用率高，绿色化学 没有污染，没有有毒有害物质产生 ② 方程式的书写 ① 结合题目信息，确定反应物、产物；‎ ② 利用化合价升降，判断主要产物、配平；‎ ③ 利用元素守恒，结合介质酸碱性，书写辅助产物、观察配平。‎ ‎※ 产物不能与反应物反应；注意介质的酸碱性；‎ 四、高频问题：‎ ‎1、 “浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有：‎ ‎ ‎ ‎2、如何提高吸收液和SO2反应速率：‎ ‎ ‎ ‎3、从溶液中得到晶体：‎ ‎ ‎ ‎4、过滤用到的三个玻璃仪器：‎ ‎ ‎ ‎5、过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：‎ ‎ ‎ ‎6、沉淀洗涤操作：‎ ‎ ‎ ‎7、检验沉淀Fe(OH)3是否洗涤干净(含SO42-)：‎ ‎ ‎ ‎8、如何从MgCl2·6H2O中得到无水MgCl2：‎ ‎ ‎ ‎10、CuCl2中混有Fe3+加何种试剂调pH值：‎ ‎ ‎ ‎11、调pH值使得Cu2+（4.7-6.2）中的Fe3+（2.1~3.2）沉淀，pH值范围是：‎ ‎ ‎ ‎12、产品进一步提纯的操作： ‎ ‎ ‎ ‎13、趁热过滤的原因即操作：‎ ‎ ‎ ‎14、水浴加热的好处：‎ ‎ ‎ ‎15、减压蒸发（小心烘干）：‎ ‎ ‎ ‎16、Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2应怎样除去：‎ ‎ ‎ ‎17、蒸发浓缩用到的主要仪器有 、 、烧杯、酒精灯等 ‎ ‎ ‎18、不用其它试剂，检查NH4Cl产品是否纯净的方法及操作是：‎ ‎ ‎ ‎19、检验NH4＋的方法是：‎ ‎ ‎ ‎20、过滤的沉淀欲称重之前的操作：‎ ‎ ‎ ‎21、“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”：‎ ‎ ‎ ‎22、苯甲酸的重结晶中粗苯甲酸全部溶解后，再加入少量蒸馏水的目的：‎ ‎ ‎ ‎23、加NaCl固体减低了过碳酸钠的溶解度，原因：‎ ‎ ‎ ‎24、检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是：‎ ‎ ‎ ‎25、检验滤液中是否含有Fe3+的操作是：‎ ‎ ‎ 总结"‎ ‎1：化工生产主要解决六方面问题：‎ ① 解决将原料转化为产品的生产原理；‎ ② 除去所有杂质并分离提纯产品；‎ ③ 提高产量与产率；‎ ④ 减少污染，考虑 “绿色化学”生产；‎ ⑤ 原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；‎ ⑥ 生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题 ‎2：常见化学术语 ‎ ‎ ‎3：工业流程题中常用的关键词 原材料：矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）‎ 灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质： 如海带中提取碘 酸：溶解、去氧化物（膜）、调节PH促进水解（沉淀）‎ 碱：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节PH促进水解（沉淀）‎ 氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子 氧化物：调节PH促进水解（沉淀）‎ 控制PH值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离 煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气 趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度 ‎ 五、分析方法：（首尾分析法）‎ 流程图的呈现特点：主要有以物质名称、操作名称和设备名称三种形式。对工艺流程试题,首先对比分析生产流程示意图中的原材料与产品,从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂分离提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答.‎ 首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点：简单、直观，很容易抓住解题的关键，用起来方便有效。使用这一方法解题，关键在于认真对比分析原材料与产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题，也就可解答了。‎ 例1：聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝Al2(OH)nCl6-n]本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：‎ 根据流程图回答下列问题：‎ ‎⑴“煅烧”的目的是_______________________________________________。‎ ‎⑵配制质量分数15％的盐酸需要200 mL 30％的浓盐酸（密度约为‎1.15 g·cm－3）和_______ g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。‎ ‎⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________。‎ ‎⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。‎ ‎⑸“调节溶液pH在4.2～‎4.5”‎的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是______________；“蒸发浓缩”需保持温度在90～‎100℃‎，控制温度的实验方法是__________。‎ 例1：（1）改变高岭土的结构，使其能溶于酸。（2）230；量筒 。‎ ‎（3）Al203+6H+==2Al3++3H2O      Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O ‎（4）除去溶液中的铁离子；        （5）pH计（或精密pH试纸）；水浴加热 例2：（07上海）．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）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CaSO4·2H2O、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Ⅰ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Ⅰ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水中达到饱和时溶解的量如下表：‎ 温度（℃）‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎60‎ K2SO4溶解的量(g)‎ ‎7.4‎ ‎11.1‎ ‎18.2‎ ‎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（CaCl2·6H2O）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： 。‎ 答案：（1）CaCO3  NH3  H2O；（2）CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－；（3）CaSO4 （4）滤液中滴加盐酸产生气泡；（5）‎54g；（6）a  d （7）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等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）‎ 二、化工生产的主要操作：‎ 过滤、结晶、重结晶、洗涤、干燥、灼烧、分液、重复操作2-3次等。‎ 其中结晶应注意：‎ ‎（1）当溶液是单一溶质时 ‎ ①所得晶体不带结晶水（如NaCl、K NO3）： 蒸发、结晶 ‎ ②所得晶体带结晶水（如CuSO4.5H2O、摩尔盐即硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]）： 蒸发浓缩（至有晶膜出现），冷却结晶，过滤 ‎（2）当溶液中有两种或以上溶质时 ‎ 要得到溶解度受温度影响小的溶质：浓缩（结晶），趁热过滤 ‎ ‎ 要得到溶解度受温度影响大的： 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 绿色化学理念：‎ ‎（1）环境污染问题；（2）原子的经济性；（3）节约能源（包括使用催化剂）；‎ ‎（4）原料应是可再生的（或者可循环使用）；（5）工艺的安全性 例3：胆矾是一种常见的化合物，工业上它也是一种制取其它含铜化合物的原料。现有废铜（主要杂质为Fe）来制备胆矾。有人设计了如下流程：‎ pH值控制可参考下列数据 物 质 开始沉淀时的pH值 完全沉淀时的pH值 氢氧化铁 ‎2.7‎ ‎3.7‎ 氢氧化亚铁 ‎7.6‎ ‎9.6‎ 氢氧化铜 ‎5.2‎ ‎6.4‎ 请根据上述流程回答下列问题：‎ ‎（1）A物质可选用_____（填字母）。‎ a．稀H2SO4 b．浓H2SO4/ D c．浓FeCl3溶液 d．浓HNO3 ‎ ‎（2）I中加H2O2的目的_____________________________________________。‎ ‎（3）II中加Cu2（OH）2CO3的目的是___________________________________________；‎ 其优点是____________________________________________________________。‎ ‎（4）III加热煮沸时发生的化学反应的离子方程式为________________________。‎ ‎（5）V中加H2SO4调节pH=1是为了____________________________________________。‎ ‎（6）V到VI的操作是 ‎ ‎（7）某工程师认为上述流程中所加的A物质并不理想，需作改进，其理由是__________。‎ 如何改进___________________。‎ 答案：.（1）b； ‎ ‎ （2）将亚铁离子氧化为铁离子；‎ ‎ （3）中和过量的硫酸，调节溶液的pH，使Fe3+水解完全而沉淀；不引入新的杂质；‎ ‎ （4）Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3H+；（条件：加热）‎ ‎ （5）抑制Cu2+的水解 ‎ （6）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 ‎（7）产生污染环境的二氧化硫，硫酸利用率低；加热，并在稀硫酸中通入氧气。（其它合理答案，酌情给分）‎ 例4：重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：‎ ‎①中涉及的主要反应有：‎ 主反应：4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2 8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2‎ 副反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑‎ 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：‎ 沉淀物 Al(OH)3‎ Fe(OH)3‎ Mg(OH)2‎ Cr(OH)3‎ 完全沉淀时溶液pH ‎4。7‎ ‎3。7‎ ‎11。2‎ ‎5。6‎ 试回答下列问题：‎ ‎⑴ “①”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 。‎ ‎⑵ “③”中调节pH至4.7，目的是 。‎ ‎⑶ “⑤”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： 。‎ ‎⑷ “⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是 。‎ ‎【答 案】⑴ 使反应物接触更充分，加快反应速率 △S＞0 ⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32— ‎ ‎ ⑶ 2CrO42－＋2H+ Cr2O72－＋H2O ⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小 例5：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NH4＋。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：‎ ‎①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。②___________、__________、_________(依次填写实验操作名称)。③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）。‎ 例5：（1）根据稀释前后溶质质量不变得：‎0.‎‎5L×‎39.‎‎2g/L＝v×‎251.‎‎28g/L，v＝‎0.‎‎078L＝78mL。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）Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋，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)＋132n[(NH4)2SO4]=mg……①，‎ 再由SO守恒得：n(K2SO4)＋n[(NH4)2SO4]=nmol… …②，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)mol。‎ 例6：二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：‎ 沉淀物 Al(OH)3‎ Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Mn(OH)2‎ Cu(OH)2‎ Zn(OH)2‎ CuS ZnS MnS FeS pH ‎5.2‎ ‎3.2‎ ‎9.7‎ ‎10.4‎ ‎6.7‎ ‎8.。0‎ ‎≥–0.42‎ ‎≥2.5‎ ‎≥7‎ ‎≥7‎ ‎（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）。‎ ‎【答案】（1）MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O （2）Fe(OH)3  Al(OH)3 （3）Cu2＋  Zn2＋（4）MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－（或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－） （5）锌、二氧化锰 例7：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。‎ 粉碎 MnO2‎ 熔融 KMnO4‎ K2CO3‎ MnO2‎ KOH H2O K2MnO4‎ CO2‎ 操作Ⅰ KMnO4‎ K2CO3‎ 操作Ⅱ 母液 KMnO4粗晶体 干燥 KMnO4晶体 石灰苛化 KOH 空气 ‎①KMnO4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. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精 ‎②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 ‎③上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。‎ ‎④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。‎ ‎⑤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）。‎ ‎⑥操作Ⅰ的名称是 ；操作Ⅱ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。‎ ‎【答案】（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）过滤；溶解度；浓缩结 ‎【高考题】‎ ‎27.(12分)‎ 某厂废水中含5.00×10-3mol·L-1的，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料（的化合价依次为+3、+2），设计了如下实验流程：‎ 含的酸性废水 ①加FeSO4·7H2O E 含Cr3+、Fe2+、Fe3+的溶液 ②加NaOH溶液 至PH为9，过滤 滤液 滤渣 ③焙烧 ‎（1）第①步反应的离子方程式是 ‎ ‎（2）第②步中用PH试纸测定溶液PH的操作是：‎ ‎ ‎ ‎（3）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr（OH）3外，还有 ‎ ‎（4）欲使‎1L该废水中的完全转化为。理论上需要加入 g FeSO4·7H2O。‎ 答案：‎ ‎（1）Cr2O72- + 6Fe2＋ + 14H＋ 2Cr3+ + 6Fe3＋ + 7H2O ‎(2)将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照。‎ ‎（3）Fe(OH)3、Fe(OH)2 ‎ ‎(4)13.9‎ 解析：（1）第①步是Cr2O72－与Fe2＋发生氧化还原反应，方程式为：Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；（2）测定溶液的pH的方法是：用玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸的中心位置，然后对照标准比色卡，读出对应颜色的数据；（3）从最终所得磁性材料的化学式可知，滤渣中主要有Cr(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3；（4）‎1L废水中的n(Cr2O72－)=5.00×10-3mol，根据关系式：Cr2O72－～4Cr0.5Fe1.5FeO4～10FeSO4·7H2O，所以理论上n(FeSO4·7H2O)=0.05mol，m(FeSO4·7H2O)= 0.05mol×‎278g·mol-1=‎13.9g。‎ ‎27.（14分）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：‎ ‎（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。‎ ‎（2）第③步反应的离子方程式是 。‎ ‎（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。‎ 若过滤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）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为‎18.1 g第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4‎ 溶液。定正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3,剩至少有 Na2CO3参加了反应。‎ ‎27答案：（1）Al(OH)3‎ ‎(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O ‎ ‎(3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ； 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等 ‎（4）5.3 ‎ 解析：第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应LiMn2O4不溶于水。‎ 第（4）小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。‎ ‎27.(14分)MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO2和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：‎ ‎（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的 （写化学式）转化为可溶性物质。 ‎ ‎（2）第②步反应的离子方程式 +ClO3－+ ＝MnO2↓+Cl2↑+ 。‎ ‎（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、 、 、 ，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有 （写化学式）。‎ ‎（4）若粗MnO2样品的质量为12.69g，第①步反应后，经过滤得到8.7g MnO2，并收集到0.224LCO2（标准状况下载），则在第②步反应中至少需要 mol NaClO3‎ ‎【答案】（1）MnO2和MnCO3‎ ‎（2）5Mn2++2ClO3－+4H2O=5MnO2↓+Cl2↑+8H+‎ ‎ (3)蒸发皿 酒精灯 玻璃棒 NaCl ‎ ‎ (4)0.02 ‎ 甲 方 案 流 程 ‎ ‎ ‎ 乙 方 案 流 程 样品 足量稀硫酸 变通N2，边煮沸 气体A 溶液B 数据处理 碱液充分吸收后，‎ 用盐酸调节至弱酸性 I2标准溶液 滴定 H2SO4溶液 数据处理 ‎①用H2O2溶液充分吸收 ‎②NaOH标准 溶液滴定 ‎27．（15分）亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检验某食品中亚硫酸盐含量（通常‎1kg样品中含SO2的质量计），某研究小组设计了如下两种实验流程：‎ ‎（1）气体A的主要成分是 ，为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入 ‎ ‎ ；通入N2‎ 的目的是 。‎ ‎（2）写出甲方案第①步反应的离子方程式： 。‎ ‎（3）甲方案第②步滴定前，滴定管需用NaOH标准溶液润洗，其操作方法是 ‎ ‎ 。‎ ‎（4）若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）‎ ‎（5）若取样品wg，按乙方案测得消耗0.01000mol·L—1I2溶液VmL，则‎1kg样品中含SO2的质量是 g（用含w、V的代数式表示）。‎ ‎27、（1）SO2 碎瓷片将生成的SO2全部赶出（防止SO2在水溶液中被O2氧化）‎ ‎（2）SO2+H2O2＝SO42—+2H+‎ ‎（3）在碱式滴定管中加入1—2mL标准NaOH溶液，将滴定管横过来并转动，让NaOH溶液浸过滴定管内壁，从下面放掉浸洗液，重复操作2—3次 ‎（4）无影响 ‎（5）0.64v/w ‎【练习：】　化工工艺流程题 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．电解在工业生产中有着广泛的应用，请分析以下两个实例，然后回答下列问题：‎ ‎(1)电解法处理石油炼制过程中产生的大量H2S废气的工艺流程如图所示，该方法对H2S的吸收率达99%以上，且X可以循环利用。‎ ‎①吸收H2S的离子方程式为__________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎②用惰性电极电解滤液时的阳极反应式为________________，电解过程中需不断搅拌的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③上述流程的主要优点是___________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)对氨基苯酚(PAP，结构简式为)，是一种重要的有机精细化工中间体，在制药行业中可用于生产扑热息痛、扑炎痛和安妥明等药品。生产PAP的新工艺是电解法：在硫酸介质中，电解硝基苯可得。该法很好地解决了生产过程中的污染问题，工艺过程基本无三废，真正实现了清洁生产。‎ ‎①实验室制取硝基苯的化学方程式为________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②用惰性电极电解硝基苯时的阴极反应式为____________________________，总反应式为_________________________________________________________________________。‎ ‎2．(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 ℃‎时升华)‎ ‎(1)精炼前，需消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________________________________________________________________________。‎ ‎3．合理设计工艺流程使资源最大化利用是目前解决资源匮乏问题的有效途径之一，如图表示某些化工生产的流程(有的反应条件和产物已略去)。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出上述流程中所涉及的化学工业名称：　　　　　　　　　　。‎ ‎(2)反应Ⅰ需在400～‎500 ℃‎下进行，其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　；H转化为I的过程中，需不断补充空气，其原因是_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)写出反应Ⅲ的化学方程式：________________________________________________‎ ‎_______________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(4)工业上，向析出K的母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却后可析出副产品。通氨气的作用是　　　　(填序号)。‎ a．增大NH的浓度，使J更多地析出 b．使K更多地析出 c．使K转化为M，提高析出的J的纯度 ‎4．石膏转化为硫酸钾和CaCl2的工艺流程如下：‎ ‎(1)CO2是一种很重要的副产品，工业上获得CO2的途径是　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。‎ ‎(2)转化Ⅰ中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　，过滤Ⅰ得到的滤渣的主要成分是　　　　　。过滤Ⅰ得到的滤液是　　　　　　，检验滤液中含有CO的方法是________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)转化Ⅱ中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，转化Ⅱ中可获得K2SO4的原因是__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)氯化钙结晶水合物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．能制冷 c．无毒 d．能导电 ‎5．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。‎ 填写下面空白：‎ ‎(1)请写出图中下列标号处需加入的相应物质：‎ ‎②　　　　　　、④　　　　　　、⑤　　　　　　。‎ ‎(2)写出①处发生反应的离子方程式：__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 写出③处发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3)分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红　　　　　　　　　　　；氧化铜　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎6．(2010·宁波模拟)海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素。氯碱工业和金属镁的制备原料都来自于海水。‎ Ⅰ.在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水(如图甲所示)。‎ ‎(1)写出两电极的反应式：‎ 阳极____________________________________________________________________，‎ 阴极____________________________________________________________________。‎ ‎(2)石棉隔膜的作用是______________________________________________________。‎ Ⅱ.随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子膜电解技术取代。‎ ‎(1)离子膜电解槽(如图乙所示)中⑥、⑦分别是_________________________________、‎ ‎____________________________。‎ ‎(2)已知一个电子的电量是1.602×10－‎19 C，在离子膜电解饱和食盐水时电路中通过电子1.929×‎105 C，则产生NaOH________g。‎ Ⅲ.下图是工业上生产镁的流程。‎ ‎(1)写出下列反应的化学方程式：‎ ‎①沉淀池中：_______________________________________________________________。‎ ‎②电解：___________________________________________________________________。‎ ‎(2)整个生产流程中，循环使用的物质是__________。‎ 答案 ‎1．(1)①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋‎ ‎②Fe2＋－e－===Fe3＋　促使阳离子Fe2＋向阳极迁移加快反应 ‎③FeCl3溶液能循环使用且得到副产品硫和H2(其他答案合理也可)‎ ‎2．(1)①Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe　②3SiO2＋4Al2Al2O3＋3Si ‎(2)HCl、AlCl3　NaCl ‎(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；H＋＋OH－===H2O ‎(4)阳　Al＋4Cl－－3e－===AlCl和2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl ‎(5)氧化铝膜能隔绝空气，阻碍钢铁被腐蚀 ‎3．(1)合成氨、氨催化氧化法制硝酸、联合制碱法(或侯氏制碱法)‎ ‎(2)400～‎500 ℃‎时，该反应催化剂的活性最高，反应速率快　H转化为I的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由于不断有NO生成，故需不断地补充空气，使反应生成的NO迅速转化为NO2，促进NO2的转化，提高原料利用率 ‎(3)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl ‎(4)ac ‎4．(1)CaCO3CaO＋CO2↑‎ ‎(2)CaSO4＋CO===CaCO3↓＋SO　CaCO3 (NH4)2SO4　取少量滤液于试管中，滴加稀HCl，若有无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体产生，则证明滤液中含有CO，若无明显现象，则滤液中不含CO ‎(3)2KCl＋(NH4)2SO4===K2SO4↓＋2NH4Cl KCl、(NH4)2SO4、K2SO4、NH4Cl四种物质的溶解度受温度的影响不同 ‎(4)氨在工艺中循环使用、使用的原料无毒(其他合理答案也可)‎ ‎(5)ac ‎5．(1)②稀硫酸或稀盐酸　④氢氧化钠　⑤氢氧化钠 ‎(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋、2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋ 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　‎ ‎(3)用作红色涂料　用作制造铜盐的原料(或其他合理答案)‎ ‎6．Ⅰ.(1)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑　(2)阻止气体通过 Ⅱ.(1)NaOH溶液　Na＋　(2)80‎ Ⅲ.(1)①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2‎ ‎②MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎(2)氯气(或Cl2)‎