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 7页

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①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：‎ ‎2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋‎ ‎2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋‎ 加入铁屑的作用是_______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)在②→③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。‎ TiCl4‎ SiCl4‎ 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：①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫 ‎②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水溶液中会分解生成NH3‎ ‎③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＋：1.5～3.2　Mn2＋：8.3～9.8　Cu2＋：4.4～6.4‎ ‎(1)实验室配制250 mL 4.8 mol·L－1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pH＝4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pH＝9.8，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________________________(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)3‎ ‎2.7‎ ‎3.7‎ Fe(OH)2‎ ‎7.6‎ ‎9.6‎ Mn(OH)2‎ ‎8.3‎ ‎9.8‎ Mg(OH)2‎ ‎9.9‎ ‎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)3‎ Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Cu(OH)2‎ Pb(OH)2‎ Mn(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＋、SO，另含有少量Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋、Pb2＋等，其除杂过程如下： ‎ ‎①加入MnO2将Fe2＋氧化，其反应的离子方程式为_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是________________________。‎ ‎③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Ⅲ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Ⅳ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。‎ ‎①该曲线中B段所表示物质的化学式为________________________。‎ ‎②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)NH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)a　SiO2(或H2SiO3、H4SiO4、SiO2·nH2O)‎ ‎(3)NH3　Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)‎ ‎(4)Na3AlF6＋4NaOH===NaAlO2＋6NaF＋2H2O ‎2．解析：(1)从图中可以看出，对①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1～100 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，Cu2S→2CuSO4失2e－，Cu2S→S失2e－，MnO2→Mn2＋得2e－，故Cu2S与MnO2以1∶2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pH>3.2时完全沉淀，故调节浸出液pH＝4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)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋ 4H2O ‎ ‎(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 ‎(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pH＝9.8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)ClO－＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O ‎(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)2Mg2＋＋4HCO＋2H2OMgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓＋3CO2↑‎ ‎5．解析：(2)①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。②结合表中信息，可以确定pH调到5.2～6.0的目的是除去Fe3＋、Al3＋。另外，结合③中描述，也能判断出②的目的是除去Fe3＋、Al3＋。③一方面，由于溶液中含有大量SO，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)①2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O ‎ ‎②除去Fe3＋、Al3＋　③Ca2＋ ‎ ‎(3)(NH4)2SO4‎ ‎(4)Mn3O4＋2H2SO4===2MnSO4＋MnO2＋2H2O ‎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SO的存在会对Cl－的检验产生干扰，所以先要加足量的Ba(NO3)2溶液来除去SO，再用AgNO3来检验。(3)Ⅳ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)①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 g·mol－1＝0.000 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 g·mol－1＝0.000 2mol。②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)MnO2＋SO2===MnSO4‎ ‎(4)Mn3O4＋8H＋＋2Cl－3Mn2＋＋Cl2↑＋4H2O ‎(5)①Mn3O4　②部分Mn3O4又被氧化为Mn2O3或MnO2，造成总锰含量减小