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

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1、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調節(jié)溶液pH至1～2,H2SO4的作用是_________________________ 　 。 (2)加NaClO溶液至pH為5～6并加熱煮沸5分鐘～10分

2、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式分別為　　　　　　　　、 　　　　　　　　;其中NaClO溶液將MnSO4轉化為MnO2的離子方程式為　 ________________________________。 (3)檢驗濾液Ⅱ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、CuC

3、l2、FeCl2)制備,其制備過程如下： 查閱資料知,通過調節(jié)溶液的酸堿性可使Cu2+、F、F生成沉淀的pH如下： 物質 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 開始沉淀pH 4.7 7.5 1.4 沉淀完全pH 6.7 14 3.7 (1)氯酸鈉的作用是　 。 (2)調節(jié)反應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B的溫度要控制在60℃左右,且

4、保持恒溫,可采用的加熱方法是　　　　　　　　;若溫度過高,所得藍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①中,FeS和O2、H2SO4反應的化學方程式為　

5、 。 (2)過程②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③中,需要加入的物質名稱是　　　　　。 (4)過程④的實驗操作是　 。 (5)過程⑥中,將溶液Z加熱到70℃～80℃,目的是　 。 (6)實驗室為測定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質量分數(shù),進行下列實驗。①用分析天平稱取樣品2.700 g;②將樣品溶于足量鹽酸后,加入足

6、量的氯化鋇溶液;③過濾、洗滌、干燥、稱量,得固體質量為3.495 g。若該聚鐵主要成分為n,則該聚鐵中鐵元素的質量分數(shù)為　　　　　　。 【新題預測組】 (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)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Fe(OH)2 pH 3.7 6.7 8.0 9.7 (1)“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細顆粒,目的是? 　。

7、 (2)“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2+、S,還含有Fe2+、Cu2+等雜質。先加入　　　　　　(填“Na2CO3”或“H2SO4”)調節(jié)溶液的pH至5.4,然后加入適量KMnO4,Fe2+轉化為Fe(OH)3,同時KMnO4轉化為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加入? mol KMnO4。 (3)雜質Cu2+可利用置換反應除去,應選擇的物質是　 。 (4)“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,“煅燒”在450℃～500℃下進行,“煅燒”反應的化學方程式為?

8、 　。 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,提純工藝線路如下： Ⅰ.碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如下圖所示： Ⅱ.有關物質的溶度積如下： 物質 CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Ksp 4.96×10-9 6.82×10-6 4.68×10-6 5.61×10-12 2.64×10-39 回答下列問題： (1)加入NaOH溶液時發(fā)生的離子方程式為???

9、 　; 向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=　　　　　　。 (2)“趁熱過濾”時的溫度應控制在　　　　　　　　　　　　　。 (3)有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程中虛線所示進行循環(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

10、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：①NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大,適當條件下可結晶析出NaClO2·3H2O;②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; ③HClO2可看成是強酸。 (1)160 g·L-1NaOH溶液的物質的量濃度為　 ,若要計算該溶液溶質的質量分數(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)的反應的化學方程式為?　

11、 ,吸收塔的溫度不能超過20℃,其目的是防止H2O2分解,寫出H2O2分解的化學方程式：　　　　　　　　　　　。 (4)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定,所以吸收塔中應維持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適中。除H2O2外,還可以選擇的還原劑是　　　　(填序號)。 A.Na2O2　　B.Na2S　　C.FeCl2　　D.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

12、　E.冷卻結晶 要得到更純的NaClO2·3H2O晶體必須進行的操作是　　　　(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+轉化為MnO2。其反應離子方程式為Mn2++ClO-+H2O====MnO2↓+Cl-+2H+。同時將Fe2+轉化為Fe3+,其反應離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+====2Fe3++Cl-+H2O,調節(jié)溶液的pH使Fe(OH)3(完全沉淀pH≥3.2)、Al(OH)3沉淀(完全沉淀pH≥

13、3.2),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)3　Fe(OH)3 Mn2++H2O+ClO-====MnO2↓+Cl-+2H+ (3)取濾液Ⅱ1 mL～2 mL于試管中,加入少量的KSCN溶液,若不顯紅色,證明濾液Ⅱ中無Fe3+ (4)蒸發(fā)濃縮　冷卻結晶 2.【解析】(1)題中要除去Fe2+、

14、Fe3+雜質,必須先將Fe2+轉變?yōu)镕e3+,再調節(jié)pH,故NaClO3的作用是將Fe2+轉變?yōu)镕e3+。 (2)要將Fe3+完全沉淀,但不能將Cu2+沉淀,故pH應在3.7～4.7。除雜時,不能引入新的雜質,同時促進Fe3+的水解,故應選c、d。 (3)控制反應溫度在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“最后一次”

15、。 答案：(1)將Fe2+氧化為Fe3+　(2)3.7～4.7　c、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,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+,故應加入鐵粉,將Fe3+還原為Fe2+。 (4)將濾液進行蒸發(fā)濃縮,待有大量晶體析出時,冷卻結晶

16、,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Fe3+的水解,過高溫度不利于聚鐵的形成。 (6)③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,鐵元素的質量分數(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)結晶、過濾、洗滌 (5)促進Fe3+的水解　(6)31.11% 【新題預測組】 1

17、.【解析】(1)工業(yè)上通常將原料粉碎來加快反應速率; (2)只有加入碳酸鈉才能使pH升高;錳元素的化合價經(jīng)反應后改變?nèi)齼r,所以消耗的物質的量應為Fe2+的1/3;(3)要除去銅離子且不引入雜質離子,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)物應是氧化鋅。 答案：(1)增大固液接觸面積,加快溶解時的反應速率 (2)Na2CO3　0.003 (3)鋅粉 (4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑ 2.【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 m

18、ol·L—1,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)2↓　2.125×1021 (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 3.【解析】(1)160 g·L-1NaOH溶液表示的是1 L溶液中含有

19、NaOH的質量是 160 g,NaOH的物質的量是4 mol,所以此溶液的物質的量濃度是4 mol·L-1,若要計算該溶液溶質的質量分數(shù),需要知道溶液的質量,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)的反應制備NaClO2,ClO2是氧化劑,H2O2是還原劑,相應的氧化產(chǎn)物應是氧氣,同時參加反應的還有NaOH,此反應的化學方程式應為2NaOH+2ClO2+H2O2====2NaClO2+2H2O+O2;H2O2分解的化學方程式為2H2O22H2O +O2↑。 (4)判斷NaO

20、H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,H2O2相應的產(chǎn)物是H2O和氧氣,沒有引入雜質。分析選項,Na2O2相應的產(chǎn)物是NaOH和氧氣,不會引入雜質,PbO(懸濁液)相應的產(chǎn)物是PbO2固體,過濾可以除去。B、C都會引入雜質。 (6)從濾液中得到粗晶體的步驟是蒸發(fā)、冷卻結晶和過濾,或者直接冷卻結晶、過濾。由粗晶體制得純的晶體,則需要重結晶。 答案：(1) 4 mol·L-1　該溶液的密度 (2)B (3)2NaOH+2ClO2+H2O2====2NaClO2+2H2O+O2 2H2O22H2O+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　重結晶