2019届高考化学二轮复习微专题5元素化合物的综合应用(二)——化学工艺流程题课件（80张） 80页

微专题 5 　元素化合物的综合应用 ( 二 )—— 化学 工艺流程 题 1. 解题要领必备 解答工艺流程综合题的关键是分析流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，需要宏观把握整个流程，可针对问题分析细节，不必把每个环节的原理都弄清。总体方法：关注箭头的指向 ( 聚焦局部，箭头指入 —— 反应物，箭头指出 —— 生成物 ) 、前后追溯物质 ( 放大局部 ) 、考虑反应实际 ( 物质性质、试剂用量 ) 。 核心知识透析 2. 识记化工术语 关键词 释义 研磨 、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分 灼烧 ( 煅烧 ) 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿 浸取 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程 水浸 与水接触反应或溶解 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结晶 蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物 ( 膜 ) 、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 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 ) 3. 常见操作的答题考虑角度 常见的操作 答题要考虑的角度 分离、提纯 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作； 从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩 — 冷却结晶 — 过滤 —( 洗涤、干燥 ) 提高 原子利用率 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 ) 在空气中或 在其他 气体中 进行的 反应或操作 要考虑 O 2 、 H 2 O 、 CO 2 或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的 判断 沉淀是否 洗涤干净 取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等 控制溶液的 pH ① 调节溶液的酸碱性，抑制水解 ( 或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ) ②“ 酸作用 ” 还可除去氧化物 ( 膜 ) ③“ 碱作用 ” 还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 ④ 特定的氧化还原反应需要的酸性条件 ( 或碱性条件 ) 控制 温度 ( 常用水浴 、冰 浴或油浴 ) ① 防止副反应的发生 ② 使化学平衡移动；控制化学反应的方向 ③ 控制固体的溶解与结晶 ④ 控制反应速率：使催化剂达到最大活性 ⑤ 升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发 ⑥ 加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离 ⑦ 趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量 ⑧ 降温：防止物质高温分解或挥发；降温 ( 或减压 ) 可以减少能源成本，降低对设备的要求 洗涤晶体 ① 水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 ②“ 冰水洗涤 ” ：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 ③ 用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度有利于析出，减少损耗等 ④ 洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作 2 ～ 3 次 表面处理 用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法 ( 打磨 ) 或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等 1.[2018· 全国卷 Ⅰ ， 27(1)(2)] 焦亚硫酸钠 (Na 2 S 2 O 5 ) 在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题： (1) 生产 Na 2 S 2 O 5 ，通常是由 NaHSO 3 过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式： _________________________ 。 高考真题研究 答案 2NaHSO 3 == =Na 2 S 2 O 5 ＋ H 2 O 解析　 根据题给信息，将 NaHSO 3 过饱和溶液结晶脱水可得到 Na 2 S 2 O 5 ，则化学方程式为 2NaHSO 3 == =Na 2 S 2 O 5 ＋ H 2 O 。 解析 1 2 3 4 5 6 (2) 利用烟道气中的 SO 2 生产 Na 2 S 2 O 5 的工艺为： ① pH ＝ 4.1 时， Ⅰ 中为 ________ 溶液 ( 写化学式 ) 。 答案 解析 NaHSO 3 解析　 酸性条件下， SO 2 与 Na 2 CO 3 溶液反应生成 NaHSO 3 。 1 2 3 4 5 6 ② 工艺中加入 Na 2 CO 3 固体、并再次充入 SO 2 的目的 是 _________________ _______ 。 答案 解析 得到 NaHSO 3 过饱 解析　 工艺中加入 Na 2 CO 3 固体并再次通入 SO 2 ，其目的是得到 NaHSO 3 过饱和溶液。 和溶液 1 2 3 4 5 6 2.(2018· 全国卷 Ⅱ ， 26) 我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿 (ZnS ，含有 SiO 2 和少量 FeS 、 CdS 、 PbS 杂质 ) 为原料制备金属锌的流程如图所示： 相关金属离子 [ c 0 (M n ＋ ) ＝ 0.1 mol·L － 1 ] 形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下： 金属离子 Fe 3 ＋ Fe 2 ＋ Zn 2 ＋ Cd 2 ＋ 开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4 1 2 3 4 5 6 回答下列问题： (1) 焙烧过程中主要反应的化学方程式为 __________________________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 (2) 滤渣 1 的主要成分除 SiO 2 外还有 _______ ； 氧化除杂工序中 ZnO 的作用是 _____________ ，若 不通入氧气，其后果是 ________________ _ _ 。 答案 解析 PbSO 4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe 2 ＋ 1 2 3 4 5 6 解析　 闪锌矿焙烧后的主要成分变为 ZnO ，还存在少量 SiO 2 、 Fe 2 O 3 、 CdO 、 PbO ，加稀 H 2 SO 4 后，发生一系列化学反应： ZnO ＋ H 2 SO 4 == =ZnSO 4 ＋ H 2 O 、 Fe 2 O 3 ＋ 3H 2 SO 4 == =Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3H 2 O 、 CdO ＋ H 2 SO 4 == =CdSO 4 ＋ H 2 O 、 PbO ＋ H 2 SO 4 == =PbSO 4 ＋ H 2 O 。其中 SiO 2 和 PbSO 4 不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣 1 的主要成分是 SiO 2 和 PbSO 4 。氧化除杂工序中 ZnO 的作用是调节溶液的 pH 在 2.8 ～ 6.2 ，使 Fe 3 ＋ 完全转变为 Fe(OH) 3 沉淀；通入 O 2 的目的是使溶液中的 Fe 2 ＋ 转化为 Fe 3 ＋ ，有利于除杂，若不通入 O 2 ，无法除去溶液中的杂质 Fe 2 ＋ 。 1 2 3 4 5 6 (3) 溶液中的 Cd 2 ＋ 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 ______________________ 。 答案 解析 Cd 2 ＋ ＋ Zn == =Cd ＋ Zn 2 ＋ 解析　 溶液中的 Cd 2 ＋ 与加入的 Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为 Zn ＋ Cd 2 ＋ == =Zn 2 ＋ ＋ Cd 。 1 2 3 4 5 6 (4) 电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 ______________ ____ ； 沉积锌后的电解液可返回 _____ 工序 继续使用。 答案 解析 Zn 2 ＋ ＋ 2e － == = 解析　 电解 ZnSO 4 溶液制备单质 Zn 时，阴极放电的是 Zn 2 ＋ 和 H ＋ 。因为溶液中的 Zn 2 ＋ 浓度较大， 所以阴极电极反应式应该是 Zn 2 ＋ ＋ 2e － ===Zn ，阳极放电的是 OH － ，电极反应式是 4OH － － 4e － == =2H 2 O ＋ O 2 ↑ 。沉积锌后的溶液应该是 ZnSO 4 和稀 H 2 SO 4 ，可返回到溶浸工序循环使用。 Zn 溶浸 1 2 3 4 5 6 3.[2018· 全国卷 Ⅲ ， 27(1)(2)]KIO 3 是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题： (1)KIO 3 的化学名称是 ________ 。 答案 碘酸钾 1 2 3 4 5 6 (2) 利用 “ KClO 3 氧化法 ” 制备 KIO 3 工艺流程如下图所示： 答案 解析 “ 酸化反应 ” 所得产物有 KH(IO 3 ) 2 、 Cl 2 和 KCl 。 “ 逐 Cl 2 ” 采用的方法是 _____ 。 “ 滤液 ” 中的溶质主要是 ____ 。 “ 调 pH ” 中发生反应的化学方程式为 _____________________________________________________ 。 加热 KCl KH(IO 3 ) 2 ＋ KOH===2KIO 3 ＋ H 2 O( 或 HIO 3 ＋ KOH===KIO 3 ＋ H 2 O) 1 2 3 4 5 6 解析　 Cl 2 的溶解度随温度的升高而降低，所以可以用加热的方法来达到 “ 逐 Cl 2 ” 的目的 ； KH(IO 3 ) 2 和 KCl 的分离可以根据溶解度的不同，采用结晶法分离，滤液中的溶质主要是 KCl ，要使 KH(IO 3 ) 2 转化为 KIO 3 ，可以加入 KOH 调节 pH 。 发生 反应： KH(IO 3 ) 2 ＋ KOH == =2KIO 3 ＋ H 2 O 或 HIO 3 ＋ KOH == =KIO 3 ＋ H 2 O ，从而避免引入新的杂质离子 。 1 2 3 4 5 6 4.(2017· 全国卷 Ⅰ ， 27)Li 4 Ti 5 O 12 和 LiFePO 4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿 ( 主要成分为 FeTiO 3 ，还含有少量 MgO 、 SiO 2 等杂质 ) 来制备，工艺流程如下： 答案 解析 回答下列问题： (1) “ 酸浸 ” 实验中，铁的浸出率结果 如 右 图 所示。由图可知，当铁的浸出率为 70% 时，所采用的实验条件为 ______________________ 。 100 ℃ 、 2 h 或 90 ℃ 、 5 h 1 2 3 4 5 6 解析　 由图示可知，当铁浸出率为 70% 时，可以采用 100 ℃ 、 2 h ，也可采用 90 ℃ 、 5 h 。 1 2 3 4 5 6 (2) “ 酸浸 ” 后，钛主要 以 形式 存在，写出相应反应的离子方程式： __________________________________________ 。 答案 解析 FeTiO 3 ＋ 4H ＋ ＋ 4Cl － == =Fe 2 ＋ ＋ ＋ 2H 2 O 解析　 反应物有 FeTiO 3 ，由生成物 有 可知 ，反应物中还含有 Cl － ，生成物中还有 Fe 2 ＋ ，注意酸性条件，用 H ＋ 平衡电荷，配平。 1 2 3 4 5 6 (3)TiO 2 · x H 2 O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示： 答案 解析 温度 / ℃ 30 35 40 45 50 TiO 2 · x H 2 O 转化率 /% 92 95 97 93 88 分析 40 ℃ 时 TiO 2 · x H 2 O 转化率最高的原因： ________________________ _______________________________________________________________________________________ 。 低于 40 ℃ ， TiO 2 · x H 2 O 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 TiO 2 · x H 2 O 转化反应速率下降 解析　 温度低，转化速率慢，单位时间内转化效率低，温度过高， H 2 O 2 分解， NH 3 挥发，导致转化速率慢。注意：取的是相同时间内的转化率 。 1 2 3 4 5 6 (4)Li 2 Ti 5 O 15 中 Ti 的化合价为＋ 4 ，其中过氧键的数目为 ____ 。 答案 解析 4 解析　 由化合物中所有元素化合价代数和为 0 ，有 15 个 O 原子共 22 价，设－ 2 价氧原子为 x 个，－ 1 价氧原子则为 (15 － x ) 个，有－ 2 x － (15 － x ) ＝－ 22 ， x ＝ 7 ，则－ 1 价 O 原子共 8 个，即有 4 个过氧键。 1 2 3 4 5 6 (5) 若 “ 滤液 ②” 中 c (Mg 2 ＋ ) ＝ 0.02 mol·L － 1 ，加入双氧水和磷酸 ( 设溶液体积增加 1 倍 ) ，使 Fe 3 ＋ 恰好沉淀完全即溶液中 c (Fe 3 ＋ ) ＝ 1.0 × 10 － 5 mol·L － 1 ，此时是否有 Mg 3 (PO 4 ) 2 沉淀生成？ __________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ( 列式计算 ) 。 FePO 4 、 Mg 3 (PO 4 ) 2 的 K sp 分别为 1.3 × 10 － 22 、 1.0 × 10 － 24 。 答案 Fe 3 ＋ 恰好沉淀完全时， 值为 0.01 3 × (1.3 × 10 － 17 ) 2 ≈ 1.7 × 10 － 40 < K sp [Mg 3 (PO 4 ) 2 ] ，因此不会生成 Mg 3 (PO 4 ) 2 沉淀 1 2 3 4 5 6 (6) 写出 “ 高温煅烧 ②” 中由 FePO 4 制备 LiFePO 4 的化学方程式 __________ __________________________________________ 。 答案 解析 2FePO 4 ＋ 解析　 反应物为 FePO 4 、 Li 2 CO 3 、 H 2 C 2 O 4 ，生成物有 LiFePO 4 ，铁元素的化合价降低，则 H 2 C 2 O 4 中碳元素的化合价升高，产物为 CO 2 ，配平。 1 2 3 4 5 6 5.(2017· 全国卷 Ⅱ ， 26) 水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO 、 SiO 2 ，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 答案 解析 回答下列问题： (1) 在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 _________________ ，还 可使用 _______ 代替 硝酸。 将 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ 双氧水 1 2 3 4 5 6 解析　 Fe 3 ＋ 容易在 pH 较小时转化为沉淀，所以需要将 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ 。双氧水可以将 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ 且不会引入杂质 。 1 2 3 4 5 6 (2) 沉淀 A 的主要成分是 _____ ， 其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为 __________________________ 。 答案 解析 SiO 2 SiO 2 ＋ 4HF == =SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 O 解析　 二氧化硅不溶于一般酸性溶液，所以沉淀 A 是二氧化硅。它可以溶于氢氟酸： SiO 2 ＋ 4HF == =SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 O 。 1 2 3 4 5 6 (3) 加氨水过程中加热的目的是 _______________________ _ _ 。 沉淀 B 的主要成分为 ________ 、 ________( 填化学式 ) 。 答案 解析 防止胶体生成，易沉淀分离 Fe(OH) 3 Al(OH) 3 解析　 加热可以促进 Fe 3 ＋ 、 Al 3 ＋ 水解生成 Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 沉淀。 pH 4 ～ 5 时 Ca 2 ＋ 、 Mg 2 ＋ 不沉淀， Fe 3 ＋ 、 Al 3 ＋ 沉淀，所以沉淀 B 为 Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 。 1 2 3 4 5 6 (4) 草酸钙沉淀经稀 H 2 SO 4 处理后，用 KMnO 4 标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应 ： ＋ H ＋ ＋ H 2 C 2 O 4 ― → Mn 2 ＋ ＋ CO 2 ＋ H 2 O 。实验中称取 0.400 g 水泥样品，滴定时消耗了 0.050 0 mol·L － 1 的 KMnO 4 溶液 36.00 mL ，则该水泥样品中钙的质量分数为 ______ 。 答案 解析 45.0% 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 6.(2017· 全国卷 Ⅲ ， 27) 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 FeO·Cr 2 O 3 ，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 答案 解析 回答下列问题： (1) 步骤 ① 的主要反应为 FeO·Cr 2 O 3 ＋ Na 2 CO 3 ＋ NaNO 3 Na 2 CrO 4 ＋ Fe 2 O 3 ＋ CO 2 ＋ NaNO 2 上述反应配平后 FeO·Cr 2 O 3 与 NaNO 3 的系数比为 _____ 。 该步骤不能使用陶瓷容器，原因是 ___________________________ 。 2 ∶ 7 陶瓷在高温下会与 Na 2 CO 3 反应 1 2 3 4 5 6 解析　 首先标出变价元素的化合价，分析价态变化可知： 1 mol FeO·Cr 2 O 3 失去 7 mol 电子， 1 mol NaNO 3 得到 2 mol 电子， 则 由得失电子守恒可知二者系数比应为 2 ∶ 7 ； 该 步骤中主要反应的反应物中有 Na 2 CO 3 ， 而 陶瓷中含有二氧化硅，二者在熔融时反应，故不能使用陶瓷容器 。 1 2 3 4 5 6 (2) 滤渣 1 中含量最多的金属元素是 ____ ， 滤渣 2 的主要成分是 ________ 及含硅杂质。 答案 解析 Fe Al(OH) 3 解析　 步骤 ① 的反应产生了不溶于水的 Fe 2 O 3 ，故熔块水浸后滤渣 1 的主要成分是 Fe 2 O 3 ，则含量最多的金属元素是铁元素；将滤液 1 调节 pH ＝ 7 后， Al 3 ＋ 会变为 Al(OH) 3 沉淀而除去，故滤渣 2 的主要成分是 Al(OH) 3 和含硅杂质。 1 2 3 4 5 6 (3) 步骤 ④ 调滤液 2 的 pH 使之变 ___( 填 “ 大 ” 或 “ 小 ” ) ，原因是 _________ ___________________( 用离子方程式表示 ) 。 小 答案 解析 1 2 3 4 5 6 (4) 有关物质的溶解度如图所示。向 “ 滤液 3 ” 中加入适量 KCl ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K 2 Cr 2 O 7 固体。冷却到 ___( 填标号 ) 得到的 K 2 Cr 2 O 7 固体产品最多。 a.80 ℃ 　　　 b.60 ℃ 　　　 c.40 ℃ 　　　 d.10 ℃ 答案 解析 步骤 ⑤ 的反应类型是 _______ ___ _ 。 d 复分解反应 1 2 3 4 5 6 解析　 由溶解度曲线图可知， 10 ℃ 时 K 2 Cr 2 O 7 溶解度最小，而 Na 2 Cr 2 O 7 、 KCl 、 NaCl 此时溶解度均大于 K 2 Cr 2 O 7 ，三者均存在于溶液中，故冷却到 10 ℃ 时得到的 K 2 Cr 2 O 7 固体最多，该步骤的化学反应方程式为 2KCl ＋ Na 2 Cr 2 O 7 == =2NaCl ＋ K 2 Cr 2 O 7 ，显然该反应为复分解反应 。 1 2 3 4 5 6 (5) 某工厂用 m 1 kg 铬铁矿粉 ( 含 Cr 2 O 3 40%) 制备 K 2 Cr 2 O 7 ，最终得到产品 m 2 kg ， 产率 为 ____________ _ _ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 练后归纳 1. 熟记常见物质溶解度曲线变化 1 2 3 4 5 6 2. 利用溶解度曲线判断结晶的方法 (1) 溶解度受温度影响较小的 ( 如 NaCl) 采取蒸发结晶的方法； (2) 溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法； (3) 带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，应特别注意的是若从 FeCl 3 溶液中结晶出 FeCl 3 ·6H 2 O 晶体，应在 HCl 气氛中蒸发浓缩、冷却结晶 。 1 2 3 4 5 6 1.NaBiO 3 可作为钢铁分析中测定锰的氧化剂， Bi 2 O 3 在电子行业有着广泛应用，可利用浮选过的辉铋矿 ( 主要成分是 Bi 2 S 3 ，还含少量 SiO 2 等杂质 ) 来制备。其工艺流程如下： 考向题组集训 1 2 3 4 5 6 7 回答下列问题： (1) 辉铋矿的 “ 浸出液 ” 中铋元素主要以 Bi 3 ＋ 形式存在，写出 Bi 2 S 3 与 FeCl 3 溶液反应的离子方程式： __________________________ _ _____ ；加入盐酸，既可提高铋的浸出率，又可 _____________________ ；滤渣 1 的主要成分是 _____ 和硫。 答案 解析 Bi 2 S 3 ＋ 6Fe 3 ＋ == =2Bi 3 ＋ ＋ 6Fe 2 ＋ ＋ 3S 抑制溶液中 Bi 3 ＋ 的水解 SiO 2 1 2 3 4 5 6 7 解析　 由题中信息可知，辉铋矿经氯化铁和盐酸的混合液浸取后，硫化铋中的硫离子被氧化为硫单质，过滤后除去二氧化硅和硫等滤渣，向滤液中加入足量的铁粉把铋置换出来得到海绵铋，海绵铋经盐酸和双氧水溶解得到氯化铋溶液，向氯化铋溶液中加入氢氧化钠溶液和次氯酸钠溶液把氯化铋氧化为铋酸钠；向氯化铋溶液中加入碳酸铵可以生成碳酸氧铋沉淀，碳酸氧铋经煅烧得到氧化铋 。 辉铋矿 的 “ 浸出液 ” 中铋元素主要以 Bi 3 ＋ 形式存在， Bi 2 S 3 与 FeCl 3 溶液反应的离子方程式为 Bi 2 S 3 ＋ 6Fe 3 ＋ == =2Bi 3 ＋ ＋ 6Fe 2 ＋ ＋ 3S ；加入盐酸，既可提高铋的浸出率，又可抑制溶液中 Bi 3 ＋ 的水解；滤渣 1 的主要成分是 SiO 2 和硫 。 1 2 3 4 5 6 7 (2)NaBiO 3 是为数不多的钠盐沉淀之一，由溶液 3 制得纯净的 NaBiO 3 ，操作 2 包括 _______________ _ _ 。 答案 解析 过滤、洗涤、干燥 解析　 由题中信息可知， NaBiO 3 难溶于水，故溶液 3 中生成的铋酸钠沉淀需经过滤、洗涤、干燥方能制得纯净的 NaBiO 3 。 1 2 3 4 5 6 7 (3)Bi 2 O 3 与 Na 2 O 2 可在熔融状态下反应制得 NaBiO 3 ，其副产物为 ______ 。 答案 解析 Na 2 O 解析　 Bi 2 O 3 与 Na 2 O 2 可在熔融状态下反应制得 NaBiO 3 ， Bi 的化合价升高，根据化合价的升降规律，可以推断 O 的化合价由－ 1 价降低到－ 2 价，故其副产物为 Na 2 O 。 1 2 3 4 5 6 7 (4) 写出 “ 煅烧 ” 中由碱式碳酸铋 [(BiO) 2 CO 3 ] 制备 Bi 2 O 3 的化学方程式 ： ___________________________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 (5) 某工厂用 m 1 kg 辉铋矿 ( 含 Bi 2 O 3 60%) 制备 NaBiO 3 ，最终得到产品 m 2 kg ， 产率 为 _____________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 2. 铅及其化合物有着优异的性能和广泛的应用。工业上利用铅浮渣 ( 主要成分是 PbO 、 Pb ，还含有少量的 Ag 、 CaO) 制备硫酸铅。制备流程图如下 已知： K sp (PbSO 4 ) ＝ 1.6 × 10 － 8 　 K sp (CaSO 4 ) ＝ 4.9 × 10 － 5 (1) 步骤 Ⅰ 有 NO 产生，浸出液中含量最多的金属阳离子为 Pb 2 ＋ ，写出 Pb 参加反应的化学方程式： ______________________________________ ，为 防止 Ag 被溶解进入溶液，步骤 Ⅰ 操作时应注意 _________________________ ______________________________________________________________________ 。 3Pb ＋ 8HNO 3 == =3Pb(NO 3 ) 2 ＋ 2NO ↑ ＋ 4H 2 O 控制硝酸的用量使铅浮渣 ( 或 Pb) 稍有剩余 ( 其他合理答案均可：硝酸不足、浮渣过量、 Pb 过量、 Pb 稍有剩余 ) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 铅与硝酸反应生成一氧化氮、硝酸铅和水，反应的方程式为 3Pb ＋ 8HNO 3 == =3Pb(NO 3 ) 2 ＋ 2NO ↑ ＋ 4H 2 O ，当铅过量时银不能溶解，所以为防止 Ag 被溶解进入溶液，步骤 Ⅰ 操作时应注意控制硝酸的用量并使 Pb 稍有剩余 。 1 2 3 4 5 6 7 (2) 粗 PbSO 4 产品含有的杂质是 _______ ； 要得到纯净的 PbSO 4 ，需要用试剂进行多次洗涤，再用蒸馏水洗涤。最好选用的试剂是 ___( 填字母 ) 。 A. 稀硫酸 B . 稀盐酸 C. 硝酸铅溶液 D . 酒精 答案 解析 CaSO 4 C 解析　 根据流程可知，粗 PbSO 4 产品中含有的杂质是 CaSO 4 ，可以用 Pb(NO 3 ) 2 溶液洗涤除去，答案选 C 。 1 2 3 4 5 6 7 (3) 母液可循环利用的物质是 HNO 3 ，若母液中残留 的 过多 ，循环 利 用 时可能出现的问题是 __________________________________________ __________ _ __ 。 答案 解析 浸出部分 Pb 2 ＋ 生成 PbSO 4 随浸出渣排出， 降低 PbSO 4 的产率 1 2 3 4 5 6 7 (4) 若将步骤 Ⅱ 中的 Pb 2 ＋ 完全沉淀，则溶液中的 c ( ) 至少 为 _________mol· L － 1 。 答案 解析 1.6 × 10 － 3 1 2 3 4 5 6 7 (5)(CH 3 COO) 2 Pb 是皮毛行业可溶于水的染色助剂，可用 PbSO 4 与 CH 3 COONH 4 反应制备，写出该反应的离子方程式： _________________ ______________________ 。 答案 PbSO 4 ＋ 2CH 3 COO － == =(CH 3 COO) 2 Pb ＋ 1 2 3 4 5 6 7 (6) 铅蓄电池是电压稳定、使用方便的二次电池。 PbSO 4 在其中扮演了重要角色，写出铅蓄电池充电时阳极的电极反应： ____________________ _____________________ 。 答案 PbSO 4 ＋ 2H 2 O － 2e － == =PbO 2 ＋ 4H ＋ ＋ 1 2 3 4 5 6 7 3. 钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料。工业上以草酸盐共沉淀法获得草酸氧钛钡晶体 [BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O] ，煅烧可获得钛酸钡粉体。 答案 解析 加入 H 2 C 2 O 4 溶液时，发生反应的化学方程式为 ______________________ __________________________________ ；可 循环使用的物质 X 是 _______ ________ 。 BaCl 2 ＋ TiCl 4 ＋ 2H 2 C 2 O 4 ＋ 5H 2 O == =BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O ↓ ＋ 6HCl 盐酸 ( 或 HCl) 1 2 3 4 5 6 7 解析　 根据过滤得到草酸氧钛钡晶体 [BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O] 可知，加入 H 2 C 2 O 4 溶液时，发生反应的化学方程式为 BaCl 2 ＋ TiCl 4 ＋ 2H 2 C 2 O 4 ＋ 5H 2 O == =BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O ↓ ＋ 6HCl 。反应中有 HCl 生成，在酸浸中要加入 HCl ，因此可以循环使用的物质是 HCl 。 1 2 3 4 5 6 7 4. 工业上用闪锌矿 ( 主要成分为 ZnS ，还含有 CdS 、 Fe 2 O 3 等杂质 ) 为原料生产 ZnSO 4 ·7H 2 O 的工艺流程如下： ( 已知 Cd 的金属活动性介于 Zn 和 Fe 之间 ) 答案 解析 从滤渣 A 中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，其化学式为 ____ 。 S 解析　 依据流程图中的转化关系分析判断，加入的硫酸铁具有氧化性，能氧化硫化锌、硫化镉，从滤渣 A 中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品，为氧化产物硫。 1 2 3 4 5 6 7 5.(2018· 苏锡常镇二模 ) 某地煤矸石经预处理后主要含 SiO 2 (61%) 、 Al 2 O 3 (30%) 和少量的 Fe 2 O 3 、 FeO 及钙镁化合物等。某实验小组利用其提取 Al(OH) 3 。 答案 解析 (1) 滤渣 Ⅱ 的主要成分是 CaCO 3 、 Mg(OH) 2 和 ________ 。 Fe(OH) 3 1 2 3 4 5 6 7 解析　 煤矸石溶于稀盐酸发生的反应有 Al 2 O 3 ＋ 6H ＋ ===2Al 3 ＋ ＋ 3H 2 O 、 Fe 2 O 3 ＋ 6H ＋ ===2Fe 3 ＋ ＋ 3H 2 O 、 FeO ＋ 2H ＋ == =Fe 2 ＋ ＋ H 2 O ， 然后过滤，得到的滤渣 Ⅰ 为 SiO 2 ，向滤液中通入氯气，发生的反应为 2Fe 2 ＋ ＋ Cl 2 == =2Cl － ＋ 2Fe 3 ＋ ， 同时还能和 Ca 2 ＋ 生成 CaCO 3 沉淀，加入过量 NaOH 溶液， Al(OH) 3 溶解，其余沉淀不溶解，过滤后得到的滤渣 Ⅱ 为 CaCO 3 、 Mg(OH) 2 和 Fe(OH) 3 ，滤液中含有 NaAlO 2 ， 1 2 3 4 5 6 7 然后过滤得到 Al(OH) 3 ，母液 Ⅱ 中含有 NaHCO 3 或 Na 2 CO 3 。 1 2 3 4 5 6 7 (2 ) 下 述 流程中可循环利用的物质的化学式是 _____________ 。 答案 解析 解析　 水解时生成二氧化碳气体、转化时需要二氧化碳，水解时需要碳酸钠、转化时得到碳酸氢钠或碳酸钠，所以能循环利用的是 CO 2 、 Na 2 CO 3 。 CO 2 、 Na 2 CO 3 1 2 3 4 5 6 7 归纳总结 1. 循环物质的确定 1 2 3 4 5 6 7 2. 副产品的判断 1 2 3 4 5 6 7 3. 滤渣、滤液成分的确定 要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况： (1) 反应过程中哪些物质 ( 离子 ) 消失了？ (2) 所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应 ？ 1 2 3 4 5 6 7 6.KNO 3 是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的 KNO 3 制备方法的主要步骤： 1 2 3 4 5 6 7 (1) 反应 Ⅰ 中， CaSO 4 与 NH 4 HCO 3 的物质的量之比为 1 ∶ 2 ，该反应的化学方程式为 ____________________________________________________ 。 CaSO 4 ＋ 2NH 4 HCO 3 == =CaCO 3 ↓ ＋ (NH 4 ) 2 SO 4 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 解析　 反应 Ⅰ 中， CaSO 4 与 NH 4 HCO 3 的物质的量之比为 1 ∶ 2 ，由流程图可知生成 CaCO 3 、 (NH 4 ) 2 SO 4 和 CO 2 ，由质量守恒可知反应的化学方程式为 CaSO 4 ＋ 2NH 4 HCO 3 == =CaCO 3 ↓ ＋ (NH 4 ) 2 SO 4 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 (2) 反应 Ⅱ 需在干态、加热的条件下进行，加热的目的 是 ________________________ ；从 反应 Ⅳ 所得混合物中分离出 CaSO 4 的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是 ______________________________ 。 K 2 SO 4 ，加快化学反应速率 答案 解析 防止 KNO 3 结晶， 提高 KNO 3 的 产率 1 2 3 4 5 6 7 分离 NH 4 Cl 与 解析　 (NH 4 ) 2 SO 4 加入 KCl ，在干态、加热的条件下进行，可生成易分解的氯化铵，加热时氯化铵分解生成氯化氢和氨气，温度降低又生成氯化铵，以此可分离出氯化铵，得到硫酸钾，且能加快反应的速率；从反应 Ⅳ 所得混合物中分离出 CaSO 4 的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是防止 KNO 3 结晶，提高 KNO 3 的产率 。 1 2 3 4 5 6 7 (3) 检验反应 Ⅱ 所得 K 2 SO 4 中是否混有 KCl 的方法：取少量 K 2 SO 4 样品溶解于水， ________________________________________________________ _____________________________________________ 。 加入 Ba(NO 3 ) 2 溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴 加 答案 解析 AgNO 3 溶液，若有沉淀生成，说明 K 2 SO 4 中混有 KCl 1 2 3 4 5 6 7 解析　 检验反应 Ⅱ 所得 K 2 SO 4 中是否混有 KCl ，应先加入硝酸钡使硫酸钾完全转化为硫酸钡沉淀，以免干扰氯离子的检验，然后再加入硝酸银检验氯化钾，操作方法为加入 Ba(NO 3 ) 2 溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加 AgNO 3 溶液，若有沉淀生成，说明 K 2 SO 4 中混有 KCl 。 1 2 3 4 5 6 7 7. 某工厂用一固体废渣 ( 主要成分为 Al 2 O 3 ·Cr 2 O 3 ，还含有 FeO 、 SiO 2 ) 为主要原料回收利用 Cr ，生产红矾钠晶体 (Na 2 Cr 2 O 7 ·2H 2 O) ，同时制备明矾 [KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O] 。其主要工艺流程如下： 1 2 3 4 5 6 7 (1) Ⅰ 、 Ⅱ 目的是 ________________________________________________ ___________________ _ _ 。 使 Fe 2 ＋ 转化为 Fe 3 ＋ ，并调整 pH ，使 Fe 3 ＋ 和 Al 3 ＋ 完全 沉 淀，与铬元素完全分离 解析　 根据整个流程分析， Ⅰ 、 Ⅱ 操作的目的是使 Fe 2 ＋ 转化为 Fe 3 ＋ ，并调整 pH ，使 Fe 3 ＋ 和 Al 3 ＋ 完全沉淀，与铬元素完全分离。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 (2) 写出 Ⅲ 中发生反应的离子方程式： ______________________________ ________________________ 。 3NaBiO 3 ＋ 2Cr 3 ＋ ＋ 7OH － ＋ H 2 O=== 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 (3) Ⅳ 中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化，理由是 ______________________ ____________________________________________________________________( 结合化学方程式回答 ) 。 答案 解析 7H 2 O 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7