2022年高考化学一轮课时检测热点专题专练专题“无机化工流程题”的解题策略 .pdf

热点专题专练(一 )“无机化工流程题”的解题策略1(2014 盐城摸底考试)利用磷肥厂的副产品氟硅酸生产冰晶石晶体，既充分利用资源又提高经济效益，其部分工艺流程如下：氟硅酸(1)冰晶石用途之一是_(选填序号： a.炼钢 b.电冶铝 c.冶镁 )工业作助熔剂。(2)制取 NH4F反应器材质适宜是_(选填序号：a.聚四氟乙烯b 玻璃c 陶瓷 )，过滤 1 所得滤渣的成分为_(填化学式 )。(3)图中的废气经吸收可循环利用，该气体是 _(填化学式 )，含氟废水可用石灰处理生成难溶CaF2，其溶度积常数表达式为Ksp(CaF2)_。(4)冰晶石能在碱溶液中分解，写出冰晶石与足量氢氧化钠溶液反应生成两种钠盐的化学方程式 _。2四氯化钛 (TiCl4)是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是 FeTiO3)制备 TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下：回答下列问题：(1)往中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3Fe=3Fe22TiO2(无色 )Fe4H=2Ti3(紫色 )Fe22H2O Ti3(紫色 )Fe3H2O=TiO2(无色 )Fe22H加入铁屑的作用是_ _ 。(2)在工艺过程中需要控制条件以形成TiO2 nH2O 溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在 _范围。(3)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_(只要求写出一项)。(4)依据表格信息，要精制含少量SiCl4杂质的 TiCl4，可采用 _方法。TiCl4SiCl4名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 熔点 /25.0 68.8 沸点 /136.4 57.6 3.(2014苏北四市高三第一次调研)辉铜矿主要成分Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员综合利用这两种资源，开发出同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：已知： MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫Cu(NH3)4SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH 范围 (开始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3：1.53.2Mn2：8.39.8Cu2：4.46.4 (1)实验室配制250 mL 4.8 molL1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还需要 _、 _。(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_(任写一点 )。(3)酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式_ 。(4)调节浸出液pH4 的作用是 _ 。(5)本工艺中可循环使用的物质是_(写化学式 )。(6)获得的 MnSO4 H2O 晶体后常用酒精洗涤，主要目的是_。(7) 用标准的BaCl2溶液测定样品中MnSO4 H2O 质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产生的误差可忽略)，其可能原因有_(任写一种 ) 。4(2014 南京二模 )轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，以卤块 (主要成分为MgCl2，含 Fe2、Fe3、Mn2等杂质离子 )为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如下：(1)“氧化”一步中发生反应的离子方程式为_。(2)“调节 pH”一步应调节溶液的pH9.8，其目的是 _。(3)“热解”一步温度控制在75 左右，其原因是_。(4) 从 “ 过 滤2” 步 骤 中 得 到 的 滤 液 中 能 回 收 的 盐 类 物 质 主 要 有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - _(填化学式 )。表生成氢氧化物沉淀的pH 物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.7 3.7 Fe(OH)27.6 9.6 Mn(OH)28.3 9.8 Mg(OH)29.9 11.1 注： Fe(OH)2沉淀呈絮状，不易从溶液中除去。(5)轻质碳酸镁的成分为碱式碳酸镁MgCO3 Mg(OH)2 3H2O，则“热解”一步发生反应的离子方程式为_。5(2014 南通二模 )工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如下：有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH 如下表：氢氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2开始沉淀的 pH 3.3 1.5 6.5 4.2 8.0 8.3 沉淀完全的 pH 5.2 3.7 9.7 6.7 8.8 9.8 请问答下列问题：(1)酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是_ _ 。(2)酸浸后的溶液中含有Mn2、SO24，另含有少量Fe2、Fe3、Al3、Cu2、Pb2等，其除杂过程如下：加入 MnO2将 Fe2氧化，其反应的离子方程式为_ _ 。加入 CaO 将溶液的pH 调到 5.26.0，其主要目的是_。加入 BaS，除去 Cu2、Pb2后，再加入NaF 溶液，除去 _。(3)从溶液 A 中回收的主要物质是_，该物质常用作化肥。(4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和 MnO2，然后再用氧化剂将Mn2转化为MnO2，制得优质MnO2。写出Mn3O4与稀硫酸反应的化学方程式 _。6(2014 苏锡常镇徐连六市高三调研)K2SO4是无氯优质钾肥，Mn3O4是生产软磁铁氧名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和 Mn3O4的工艺流程如下：(1)几种盐的溶解度见图1。反应中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl 溶液充分反应后，进行蒸发浓缩、_、洗涤、干燥等操作即得K2SO4产品。(2)检验 K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是：_。(3)反应的化学方程式为_ _ 。(4)Mn3O4与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为_。(5)图 2 是煅烧 MnSO4 H2O 时温度与剩余固体质量变化曲线。该曲线中B 段所表示物质的化学式为_。煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大，但当温度超过1 000 时，再冷却后，测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因：_ _ 。答 案1解析： (1)冰晶石可以作为冶炼铝的降低熔点的物质。(2)含 F的物质与含Si 物质易名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 反应，故不能用硅酸盐产品作为制NH4F 的容器。由元素守恒知，H2SiF6与 NH3 H2O 反应生成 NH4F 外，还应有SiO2。(3)NH4与 NaOH 反应生成的NH3，可用于制NH4F。(4)先确定出两种钠盐为NaAlO2和 NaF，再由 F 守恒知 NaF 前配 6，然后由Na 守恒确定出NaOH前的系数为4，最后确定出H2O 前配 2。答案： (1)b (2)aSiO2(或 H2SiO3、H4SiO4、 SiO2 nH2O) (3)NH3Ksp(CaF2)c(Ca2) c2(F) (4)Na3AlF64NaOH=NaAlO26NaF2H2O 2 解析： (1)从图中可以看出，对进行处理的目的是得到富含TiO2的溶液和绿矾(FeSO4 7H2O)，所以加入铁粉的目的是将Fe3还原为 Fe2，同时将部分TiO2还原成 Ti3，以防止 Fe2被氧化成Fe3。(2)胶体的分散质微粒直径大小在1100 nm 之间。(3)该反应产生废渣、废液和废气，不符合绿色化学的零排放要求。(4)TiCl4和 SiCl4的沸点相差较大，可以用蒸馏的方法将二者分离。答案： (1)使 Fe3还原为 Fe2；生成 Ti3保护 Fe2不被氧化(2)1 100 nm (3)产生三废(4)蒸馏或精馏3解析： (3)由流程图知：酸浸时发生反应，反应物有Cu2S、 MnO2、H2SO4，产物有CuSO4、MnSO4、S，由元素守恒知还有产物H2O 生成， Cu2S2CuSO4失 2e，Cu2SS 失2e，MnO2Mn2得 2e，故 Cu2S 与 MnO2以 12 的比例反应，再通过元素守恒配平其他物质。 (4)由已知条件知：Fe3在 pH3.2 时完全沉淀，故调节浸出液pH4 的作用是使Fe3完全水解生成Fe(OH)3沉淀，同时又不影响溶液中Mn2和 Cu2的含量。 (5)由流程知：最后步骤中加热赶出的氨气可以用来制氨水而循环利用。答案： (1)250 mL 容量瓶、胶头滴管(2)粉碎矿石或适当升高温度或搅拌(其它合理答案也得分) (3)Cu2S2MnO24H2SO4=2CuSO42MnSO4S4H2O (4)使 Fe3完全水解生成Fe(OH)3沉淀(5)NH3(6)减少 MnSO4 H2O 晶体的损失名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - (7)混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水4解析： (1)由于卤块有杂质Fe2、Fe3、Mn2等，需要除杂，Fe2一般先氧化成Fe3再调节 pH 题给信息Fe(OH)2沉淀呈絮状，不易从溶液中除去，用 NaClO 氧化 Fe2，流程中第一步加入了盐酸，故溶液呈酸性。 (2)调节 pH9.8 是为了除去杂质离子而Mg2不沉淀。 (3)温度过高， NH4HCO3会分解，温度低反应速率慢。(4)由于所加试剂有盐酸、NaClO、NaOH 及 NH4HCO3，放出CO2，能回收的盐类主要是NaCl 、NH4Cl。(5)热解这步主要是Mg2与 NH4HCO3反应生成碱式碳酸镁，同时放出CO2，根据电荷守恒配平。答案： (1)ClO2H2Fe2=2Fe3ClH2O (2)使 Fe3、 Mn2等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去，且尽量避免Mg2转化为沉淀。(3)温度太低，反应速率慢，温度太高NH4HCO3会分解。(4)NaCl 、NH4Cl (5)2Mg24HCO32H2O=MgCO3 Mg(OH)2 3H2O 3CO25解析： (2)结合题目的文字描述，可知主要反应物为Fe2和 MnO2，主要产物为Fe3和 Mn2，然后结合溶液呈酸性进行配平。结合表中信息，可以确定pH 调到5.26.0的目的是除去Fe3、Al3。另外，结合 中描述，也能判断出的目的是除去Fe3、Al3。一方面，由于溶液中含有大量SO24，能结合Ba2形成沉淀，所以加入NaF 的目的不是除去 Ba2。另一方面，由于CaSO4微溶于水，溶液中必然含有较多Ca2，只能靠外加NaF溶液除去， CaF2是一种难溶的物质。(3)结合溶液中主要元素和信息中“化肥 ”的提示，可知 A 是(NH4)2SO4。 (4)结合题意，可知锰有 2 和 4 价两种常见价态。 而 Mn3O4组成与 Fe3O4类似，应为2 和 4 价锰的复杂化合物，根据正负化合价代数和为零的规则，可以写成2MnO MnO2。答案： (1)增大接触面积，加快反应速率(使反应更充分 ) (2)2Fe2MnO24H=2Fe3Mn22H2O 除去 Fe3、 Al3Ca2(3)(NH4)2SO4(4)Mn3O42H2SO4=2MnSO4MnO22H2O 6解析： (1)由溶解度曲线可知K2SO4在相同温度下溶解性最小，所以可通过在热的过饱和溶液下过滤的方法得到。(2)实质上就是检验Cl的存在，但SO24的存在会对Cl的检名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 验产生干扰，所以先要加足量的Ba(NO3)2溶液来除去SO24，再用 AgNO3来检验。 (3)发生的是 SO2与 MnO2生成 MnSO4的反应。(4)Mn2O3具有较强的氧化性， 可将 Cl氧化为 Cl2，本身被还原为Mn2。(5)由图像可知n(MnSO4 H2O)0.000 6 mol ，猜测 A 点是失去水的物质的量，计算可知若减少的是水，其物质的量为(100 mg 89.35 mg)/18 gmol 10.000 6 mol，得到验证确实是水，由制得的产品推测B 点剩余的是Mn3O4，计算可得其物质的量为45.17 mg/229 gmol10.000 2mol。总锰含量反而减小说明其它元素的含量变大，如生成了 Mn2O3、MnO2等。答案： (1)趁热过滤(2)取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量Ba(NO3)2溶液，取上层清液滴加AgNO3溶液(3)MnO2SO2=MnSO4(4)Mn3O48H2Cl=3Mn2Cl2 4H2O (5)Mn3O4部分 Mn3O4又被氧化为Mn2O3或 MnO2，造成总锰含量减小名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -