（福建專用）2014版高三化學(xué) 題型強化卷（二） 無機化工生產(chǎn)流程題的突破方法（含解析）

無機化工生產(chǎn)流程題的突破方法【考題體驗組】(20分鐘30分)1.(8分)(2013·龍巖一模)MgSO4·7H2O在醫(yī)藥上常用作瀉藥,工業(yè)上可用氯堿工業(yè)中的一次鹽泥為原料生產(chǎn)。已知一次鹽泥中含有鎂、鈣、鐵、鋁、錳的硅酸鹽和碳酸鹽等成分。其主要工藝如下：請回答下列問題：(1)用H2SO4調(diào)節(jié)溶液pH至12,H2SO4的作用是_ 。(2)加NaClO溶液至pH為56并加熱煮沸5分鐘10分鐘,沉淀2中主要含有MnO2和另外兩種難溶物,這兩種難溶物的化學(xué)式分別為、;其中NaClO溶液將MnSO4轉(zhuǎn)化為MnO2的離子方程式為 _。(3)檢驗濾液中是否含有Fe3+的實驗方法是  。(4)“操作X”是將溶液、過濾洗滌,即得到MgSO4·7H2O晶體。2.(10分)(2013·連云港一模)堿式碳酸銅是一種用途廣泛的化工原料。工業(yè)上可用電子工業(yè)中刻蝕線路板的酸性廢液(主要成分有FeCl3、CuCl2、FeCl2)制備,其制備過程如下：查閱資料知,通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性可使Cu2+、F、F生成沉淀的pH如下：物質(zhì)Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3開始沉淀pH4.77.51.4沉淀完全pH6.7143.7(1)氯酸鈉的作用是 。(2)調(diào)節(jié)反應(yīng)A所得溶液的pH范圍為 ,可以選擇的試劑是(填序號)。a.氨水b.硫酸銅c.氫氧化銅d.堿式碳酸銅(3)反應(yīng)B的溫度要控制在60左右,且保持恒溫,可采用的加熱方法是;若溫度過高,所得藍(lán)綠色沉淀中會有黑色固體出現(xiàn),黑色固體可能是。(4)已知濾液中含有碳酸氫鈉,寫出生成堿式碳酸銅的離子方程式： _。(5)過濾得到的產(chǎn)品洗滌時,如何判斷產(chǎn)品已經(jīng)洗凈 。3.(12分)實驗室里用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O),其過程如下：(1)過程中,FeS和O2、H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(2)過程中產(chǎn)生的尾氣會對大氣造成污染,可選用下列試劑中的吸收。a.濃硫酸b.蒸餾水c.NaOH溶液d.濃硝酸(3)過程中,需要加入的物質(zhì)名稱是。(4)過程的實驗操作是 。(5)過程中,將溶液Z加熱到7080,目的是 。(6)實驗室為測定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)行下列實驗。用分析天平稱取樣品2.700 g;將樣品溶于足量鹽酸后,加入足量的氯化鋇溶液;過濾、洗滌、干燥、稱量,得固體質(zhì)量為3.495 g。若該聚鐵主要成分為n,則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為?！拘骂}預(yù)測組】 (20分鐘30分)1.(6分)活性氧化鋅用作橡膠硫化的活性劑、補強劑。以氧化鋅粗品為原料制備活性氧化鋅的生產(chǎn)工藝流程如下：一些陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)2pH3.76.78.09.7(1)“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒,目的是  。(2)“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2+、S,還含有Fe2+、Cu2+等雜質(zhì)。先加入(填“Na2CO3”或“H2SO4”)調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4,然后加入適量KMnO4,Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,同時KMnO4轉(zhuǎn)化為MnO2。經(jīng)檢測溶液中Fe2+的濃度為0.009 mol·L-1,則每升溶液中至少應(yīng)加入  mol KMnO4。(3)雜質(zhì)Cu2+可利用置換反應(yīng)除去,應(yīng)選擇的物質(zhì)是 。(4)“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,“煅燒”在450500下進(jìn)行,“煅燒”反應(yīng)的化學(xué)方程式為  。2.(12分)工業(yè)碳酸鈉(純度約為98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl、S等雜質(zhì),提純工藝線路如下：.碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如下圖所示：.有關(guān)物質(zhì)的溶度積如下：物質(zhì)CaCO3MgCO3Ca(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)3Ksp4.96×10-96.82×10-64.68×10-65.61×10-122.64×10-39回答下列問題：(1)加入NaOH溶液時發(fā)生的離子方程式為    ;向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的pH=8時,c(Mg2+)c(Fe3+)=。(2)“趁熱過濾”時的溫度應(yīng)控制在。(3)有人從“綠色化學(xué)”角度設(shè)想將“母液”沿流程中虛線所示進(jìn)行循環(huán)使用。請你分析實際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行?,并說明理由   _。3.(12分)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：已知：NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大,適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO2·3H2O;純ClO2易分解爆炸,一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下較安全;HClO2可看成是強酸。(1)160 g·L-1NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為 ,若要計算該溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),還需要的一個條件是。(2)在發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是(填序號)。A.將SO2氧化成SO3,增強酸性B.稀釋ClO2以防止爆炸C.將NaClO3氧化成ClO2(3)吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為  ,吸收塔的溫度不能超過20,其目的是防止H2O2分解,寫出H2O2分解的化學(xué)方程式：。(4)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定,所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過量,判斷NaOH是否過量的簡單的實驗方法是。(5)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl,所用還原劑的還原性應(yīng)適中。除H2O2外,還可以選擇的還原劑是(填序號)。A.Na2O2B.Na2SC.FeCl2D.PbO(懸濁液)(6)從濾液中得到NaClO2·3H2O粗晶體的實驗操作依次是(填序號)。A.蒸餾B.蒸發(fā)C.灼燒D.過濾E.冷卻結(jié)晶要得到更純的NaClO2·3H2O晶體必須進(jìn)行的操作是(填操作名稱)。答案解析【考題體驗組】1.【解析】(1)通過加入硫酸可以使一次鹽泥中的鎂、鐵、鋁、錳轉(zhuǎn)化為可溶的硫酸鹽,同時生成CaSO4和H2SiO3沉淀而除去。(2)ClO-具有強氧化性,將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2。其反應(yīng)離子方程式為Mn2+ClO-+H2O=MnO2+Cl-+2H+。同時將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,其反應(yīng)離子方程式為2Fe2+ClO-+2H+=2Fe3+Cl-+H2O,調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe(OH)3(完全沉淀pH3.2)、Al(OH)3沉淀(完全沉淀pH3.2),分離出來。(3)利用Fe3+與SCN-形成特征顏色變化,或與苯酚顯紫色等,現(xiàn)象明顯,靈敏度高,可檢驗Fe3+。(4)對濾液蒸發(fā)濃縮,得到高濃度的MgSO4溶液,然后經(jīng)冷卻結(jié)晶即可得到MgSO4·7H2O晶體。答案：(1)將一次鹽泥中的碳酸鹽和硅酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鹽,同時生成硫酸鈣和硅酸沉淀而除去(2)Al(OH)3Fe(OH)3Mn2+H2O+ClO-=MnO2+Cl-+2H+(3)取濾液1 mL2 mL于試管中,加入少量的KSCN溶液,若不顯紅色,證明濾液中無Fe3+(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶2.【解析】(1)題中要除去Fe2+、Fe3+雜質(zhì),必須先將Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,再調(diào)節(jié)pH,故NaClO3的作用是將Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+。(2)要將Fe3+完全沉淀,但不能將Cu2+沉淀,故pH應(yīng)在3.74.7。除雜時,不能引入新的雜質(zhì),同時促進(jìn)Fe3+的水解,故應(yīng)選c、d。(3)控制反應(yīng)溫度在100以下,可采用水浴加熱法。堿式碳酸銅受熱易分解成黑色的CuO。(4)由信息知,反應(yīng)物中有Cu2+、C,生成物中有堿式碳酸銅,再根據(jù)原子守恒和電荷守恒,反應(yīng)的離子方程式為2Cu2+3C+2H2O=Cu2(OH)2CO3+2HC。(5)沉淀上會吸附Na+、Cl-等,故可檢驗Cl-。注意一定要強調(diào)“最后一次”。答案：(1)將Fe2+氧化為Fe3+(2)3.74.7c、d(3)水浴加熱CuO(4)2Cu2+3C+2H2O=Cu2(OH)2CO3+2HC(5)取最后一次洗滌液,加入硝酸銀、稀硝酸溶液,無沉淀產(chǎn)生則表明已洗凈3.【解析】(1)根據(jù)固體W的成分中存在S,推出FeS和O2、H2SO4發(fā)生氧化還原反應(yīng),FeS作還原劑,O2作氧化劑,產(chǎn)物有Fe2(SO4)3、S、H2O。(2)污染物是SO2,用堿液吸收。(3)溶液X中的鐵是Fe3+,綠礬中的鐵為Fe2+,故應(yīng)加入鐵粉,將Fe3+還原為Fe2+。(4)將濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,待有大量晶體析出時,冷卻結(jié)晶,然后過濾,并洗滌沉淀。(5)溫度過低水解程度低,升高溫度促進(jìn)Fe3+的水解,過高溫度不利于聚鐵的形成。(6)得到的沉淀是BaSO4,n(BaSO4)=0.015 mol,根據(jù)聚鐵主要成分為n,推出n(Fe3+)=0.015 mol,則m(Fe3+)=0.84 g,鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：w(Fe)=(0.84 g/2.700 g)×100%=31.11%。答案：(1)4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+6H2O+4S(2)c(3)鐵粉(4)蒸發(fā)(濃縮)、(冷卻)結(jié)晶、過濾、洗滌(5)促進(jìn)Fe3+的水解(6)31.11%【新題預(yù)測組】1.【解析】(1)工業(yè)上通常將原料粉碎來加快反應(yīng)速率;(2)只有加入碳酸鈉才能使pH升高;錳元素的化合價經(jīng)反應(yīng)后改變?nèi)齼r,所以消耗的物質(zhì)的量應(yīng)為Fe2+的1/3;(3)要除去銅離子且不引入雜質(zhì)離子,只能使用鋅粉;(4)最終要得到的是純凈的氧化鋅,所以煅燒的最終產(chǎn)物應(yīng)是氧化鋅。答案：(1)增大固液接觸面積,加快溶解時的反應(yīng)速率(2)Na2CO30.003(3)鋅粉(4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO+CO2+3H2O2.【解析】(1)根據(jù)溶度積可以判斷加入氫氧化鈉后Fe3+和Mg2+生成沉淀;根據(jù)兩者的溶度積可計算出pH=8時c(Mg2+)=5.61 mol·L1,c(Fe3+)=2.64×10-21mol·L-1,即可求出兩者的比值。(2)“趁熱過濾”主要是防止碳酸鈉晶體的損失,所以溫度不能低于36。(3)母液中不完全是有用成分,要考慮到其他離子對工藝的影響。答案：(1)Fe3+3OH-=Fe(OH)3,MgCO3+2OH-=Mg(OH)2+C,Mg2+2OH-=Mg(OH)22.125×1021(2)高于36(3)不可行若“母液”循環(huán)使用,則溶液中c(Cl-)和c(S)增大,最后所得產(chǎn)物Na2CO3會混有雜質(zhì)3.【解析】(1)160 g·L-1NaOH溶液表示的是1 L溶液中含有NaOH的質(zhì)量是160 g,NaOH的物質(zhì)的量是4 mol,所以此溶液的物質(zhì)的量濃度是4 mol·L-1,若要計算該溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),需要知道溶液的質(zhì)量,所以還需要的條件是溶液的密度。(2)根據(jù)題給信息,純ClO2易分解爆炸,由此可判斷發(fā)生器中鼓入空氣的作用是稀釋ClO2以防止爆炸。(3)通過吸收塔內(nèi)的反應(yīng)制備NaClO2,ClO2是氧化劑,H2O2是還原劑,相應(yīng)的氧化產(chǎn)物應(yīng)是氧氣,同時參加反應(yīng)的還有NaOH,此反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;H2O2分解的化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2。(4)判斷NaOH是否過量可以采用測定溶液pH的方法。(5)本實驗的目的是制備純凈的亞氯酸鈉(NaClO2),制備過程中選取的還原劑不能引入雜質(zhì),H2O2相應(yīng)的產(chǎn)物是H2O和氧氣,沒有引入雜質(zhì)。分析選項,Na2O2相應(yīng)的產(chǎn)物是NaOH和氧氣,不會引入雜質(zhì),PbO(懸濁液)相應(yīng)的產(chǎn)物是PbO2固體,過濾可以除去。B、C都會引入雜質(zhì)。(6)從濾液中得到粗晶體的步驟是蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶和過濾,或者直接冷卻結(jié)晶、過濾。由粗晶體制得純的晶體,則需要重結(jié)晶。答案：(1) 4 mol·L-1該溶液的密度(2)B(3)2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O22H2O22H2O+O2(4)連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH(5)A、D(6)B、E、D或E、D重結(jié)晶