安徽省2015屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題 微題型14 無機(jī)化學(xué)工藝流程題

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1、安徽2015屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題 微題型14 [題型專練] 1．(2014·深圳模擬)氯化鐵是常見的水處理劑，無水FeCl3的熔點為555 K，沸點為588 K。工業(yè)上制備無水FeCl3的一種工藝流程如下： (1)氯化鐵能用作水處理劑的原因是__________________________________________________________ (用必要的文字和化學(xué)方程式說明)。 (2)吸收塔中吸收劑X是________________________，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是________________________。 (3)溫度超過673 K時，捕集器

2、中捕集到的物質(zhì)的相對分子質(zhì)量為325，該物質(zhì)的分子式為________________。 (4)從副產(chǎn)物FeCl3溶液中獲得FeCl3·6H2O的方法是__________________________________________________________。 (5)用FeCl3溶液(32%～35%)腐蝕印刷線路板的廢液中含F(xiàn)eCl3、FeCl2和CuCl2。用化學(xué)方法回收廢液中銅的方法是__________________________(用反應(yīng)式表示并簡述操作要點)。 解析　(1)FeCl3是強(qiáng)酸弱堿鹽，能水解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體可吸附并沉降水中懸浮的

3、雜質(zhì)，用作凈水劑。(2)鐵屑與氯氣在反應(yīng)爐中發(fā)生放熱反應(yīng)，反應(yīng)爐中的溫度很高，所以尾氣中含有Cl2和FeCl3，用吸收劑FeCl2溶液可吸收此尾氣得到FeCl3溶液。(3)FeCl3的相對分子質(zhì)量為162.5，所以捕集器中相對分子質(zhì)量為325的物質(zhì)為Fe2Cl6。(4)FeCl3水解生成的HCl易揮發(fā)，直接在空氣中加熱FeCl3溶液不能得到FeCl3·6H2O，為了抑制FeCl3水解，可在HCl氣氛中加熱濃縮FeCl3溶液，然后冷卻結(jié)晶。 答案　(1)FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl，F(xiàn)e(OH)3膠體能吸附并沉降水中懸浮的物質(zhì) (2)FeCl2溶液　2Fe2＋＋C

4、l2===2Fe3＋＋2Cl－　(3)Fe2Cl6 (4)在HCl氣氛中加熱濃縮FeCl3溶液，然后冷卻結(jié)晶 (5)加過量鐵粉，發(fā)生反應(yīng)CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu，過濾，分離得到的固體再與鹽酸反應(yīng)以溶解殘留的鐵，過濾得到銅(或過濾、洗滌、干燥后，用磁鐵吸去鐵可得到銅) 2．(2014·江蘇化學(xué)，16)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于煙氣脫硫研究。 (1)酸浸時反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________；濾渣Ⅰ的主要成分為________(填化學(xué)式)。

5、 (2)加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)x(OH)6－ 2x。濾渣Ⅱ的主要成分為________(填化學(xué)式)；若溶液的pH偏高，將會導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低， 其原因是______________(用離子方程式表示)。 (3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是__________________；與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 解析　(1)酸浸時粉煤灰中Al2O3與H2SO4反應(yīng)生成可溶性Al2(S

6、O4)3，SiO2不與H2SO4反應(yīng)，過濾，濾渣Ⅰ是SiO2。(2)加CaCO3調(diào)節(jié)pH，CaCO3與H＋反應(yīng)生成Ca2＋，Ca2＋遇SO生成CaSO4沉淀(濾渣Ⅱ)。若溶液pH偏高，即堿性偏強(qiáng)，則部分Al3＋生成沉淀Al(OH)3而導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低。其反應(yīng)可以理解為：反應(yīng)物有Al2(SO4)3、CaCO3，CaCO3在SO溶液中發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化：CaCO3＋SOCaSO4＋CO，生成的CO與Al3＋發(fā)生水解相互促進(jìn)反應(yīng)生成Al(OH)3和CO2，則生成物有Al(OH)3、CaSO4、CO2，配平即可。(3)溶液中的SO具有較強(qiáng)的還原性，易被氧化生成SO從而導(dǎo)致完全分解放出的SO2量

7、小于吸收的SO2量。堿式硫酸鋁溶液吸收SO2，可以理解為2OH－＋SO2===SO＋H2O，相當(dāng)于堿式硫酸鋁轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)3和Al2(SO3)3，加熱又促進(jìn)了Al2(SO3)3的水解(SO與Al3＋水解相互促進(jìn))放出SO2，進(jìn)而又轉(zhuǎn)化為堿式硫酸鋁，但在加熱的過程中由于部分SO被氧化成SO留在溶液，代替了堿式硫酸鋁中OH－，所以使堿式硫酸鋁中x不斷增大，則c(OH－)減小，pH減小。 答案　(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2 (2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑ (3)溶

8、液中的部分SO被氧化成SO　減小 3．淺綠色的硫酸亞鐵銨晶體[又名莫爾鹽(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]比綠礬(FeSO4·7H2O)更穩(wěn)定，常用于定量分析。莫爾鹽的一種實驗室制法如下： 廢鐵屑溶液A莫爾鹽 (1)向廢鐵屑中加入稀硫酸后，并不等鐵屑完全溶解而是剩余少量時就進(jìn)行過濾，其目的是__________________________________________________________ ________；證明溶液A中不含F(xiàn)e3＋的最佳試劑是________(填字母序號)。 a．酚酞溶液 B．KSCN溶液 c．燒堿溶液 d．KMnO4溶液 操作Ⅰ的步驟

9、是：加熱蒸發(fā)、________、過濾。 (2)濃度均為0.1 mol·L－1莫爾鹽溶液和(NH4)2SO4溶液，c(NH)前者大于后者，原因是_________________________________________________。 (3)用托盤天平稱量(NH4)2SO4晶體，晶體要放在天平________(填“左”或“右”)盤。 (4)從下列裝置中選取必要的裝置制取(NH4)2SO4溶液，連接的順序(用接口序號字母表示)：a接________；________接________。 (5)將裝置C中兩種液體分離開的操作名稱是________。裝置D的作用是________

10、________________________。 答案　(1)防止Fe2＋被氧化為Fe3＋　b　冷卻結(jié)晶 (2)莫爾鹽中的Fe2＋易水解，使溶液顯酸性，抑制NH水解，故c(NH)前者大于后者　(3)左　(4)d　e　f (5)分液　吸收多余的NH3防止污染空氣，防止倒吸 4．(2014·惠州三模，32)硫酸亞錫(SnSO4)可用于鍍錫工業(yè)。某小組設(shè)計SnSO4制備路線為 查閱資料： Ⅰ.錫在酸性溶液中有Sn2＋、Sn4＋兩種主要存在形式，Sn2＋易被氧化。 Ⅱ.SnCl2易水解生成堿式氯化亞錫。 (1)錫原子的核電荷數(shù)為50，與碳元素同處 ⅣA族，錫位于周期表的第____

11、____周期。 (2)操作Ⅰ是 ________、過濾和洗滌等。 (3)溶解SnCl2粉末時需加濃鹽酸，原因為__________________________________________________________。 (4)加入Sn粉的作用為①調(diào)節(jié)溶液pH，②__________________________________________________________。 (5)反應(yīng)Ⅰ所得沉淀是SnO，其化學(xué)反應(yīng)方程式：__________________________________________________________。 (6)酸性條件下，SnSO4與

12、雙氧水反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________________________。 (7)該小組通過下列方法可測定該錫粉的純度： ①將試樣溶于鹽酸，反應(yīng)為Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑ ②加入過量的FeCl3 ③用已知濃度的K2Cr2O7滴定②中生成的Fe2＋，再計算錫粉的純度，請配平反應(yīng)： FeCl2＋____K2Cr2O7＋____HCl===____FeCl3＋____KCl＋____CrCl3＋____ 解析　(1)由Sn的核電荷數(shù)為50以及最外層電子數(shù)為4，可知核外電子排布由里到外依次是2、8、18、18

13、、4，可見其位于第五周期。(2)操作Ⅰ是利用硫酸亞錫溶液制取硫酸亞錫晶體，因此該操作應(yīng)是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。(3)Sn2＋水解導(dǎo)致溶液顯酸性，因此加入濃鹽酸是抑制Sn2＋的水解。(4)向SnCl2溶液中加入錫粉，作用有兩個：一是與加入的濃鹽酸作用，調(diào)節(jié)pH；二是作為還原劑，防止Sn2＋被氧化為Sn4＋。(5)利用原子守恒可知氣體必為CO2，同時另一產(chǎn)物為NaCl，由此可得方程式。(6)Sn2＋易被氧化為Sn4＋、則H2O2被還原為H2O，結(jié)合酸性介質(zhì)可得反應(yīng)的離子方程式。(7)首先利用化合價升降相等配出FeCl2、K2Cr2O7的化學(xué)計量數(shù)，然后利用Fe、Cr守恒配出FeCl3、CrCl3的化

14、學(xué)計量數(shù)，然后由K原子守恒配出KCl的化學(xué)計量數(shù)，再利用Cl原子守恒配出HCl的化學(xué)計量數(shù)，最后利用原子守恒可知缺項為H2O，并配平其化學(xué)計量數(shù)。 答案　(1)五　(2)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶　(3)抑制Sn2＋的水解　(4)防止Sn2＋被氧化　(5)SnCl2＋Na2CO3===SnO↓＋CO2↑＋2NaCl　(6)Sn2＋＋H2O2＋2H＋===Sn4＋＋2H2O　(7)③6　1　14　6　2　2　7H2O 5．(2014·潮州模擬)軟錳礦是制備二氧化錳的原料，軟錳礦中含有二氧化硅、氧化銅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鋅等雜質(zhì)。工業(yè)上以軟錳礦為原料制備高純二氧化錳的工藝流程圖如下： (1)酸

15、性條件下，F(xiàn)eSO4將MnO2還原為MnSO4，那么加入的酸M為________，該反應(yīng)的離子方程式為______________________________。 (2)制備二氧化錳工藝流程中涉及的陽離子以氫氧化物的形式完全沉淀時溶液的pH如下表： 沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Mn(OH)2 pH 5.2 3.2 9.7 6.7 10.4 由流程圖信息和表格中數(shù)據(jù)可知濾渣b的主要成分是________(填化學(xué)式)。調(diào)節(jié)溶液pH＝5.4需加入試劑N，N可以是________。 a．CO2 b．稀硫酸 c．NH3

16、d．氨水 (3)部分硫化物的溶度積常數(shù)(Ksp)如下表： 硫化物 CuS ZnS MnS FeS Ksp 6.3×10－36 2.9×10－25 2.5×10－13 6.3×10－18 由表格中的數(shù)據(jù)推知流程圖中向濾液B中加入MnS的作用是__________________________________________________________。 解析　(1)硝酸具有氧化性，會氧化Fe2＋，鹽酸會引入Cl－雜質(zhì)，故應(yīng)加入稀硫酸。(2)由表格中的數(shù)據(jù)可知pH＝5.4時，F(xiàn)e(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；由于開始時向軟錳礦中加入了過量的硫酸，所以濾液A酸性

17、很強(qiáng)，需要加堿性物質(zhì)，使溶液pH＝5.4。(3)表格中MnS的溶度積最大，將MnS加入到含有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋的溶液中，能夠使溶度積更小的物質(zhì)沉淀。 答案　(1)稀硫酸　MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O (2)Fe(OH)3、Al(OH)3　cd (3)使溶液中的Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋轉(zhuǎn)化為沉淀 6．(2014·珠海模擬)我國有豐富的鋯英石資源，其主要成分是ZrSiO4，還含有Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，生產(chǎn)鋯的流程之一如下： 已知：鋯(Zr)合金是核反應(yīng)堆燃料棒的包裹材料，二氧化鋯(ZrO2)可以制造耐高溫納米陶瓷。

18、 (1)上述流程中高溫氣化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)(碳轉(zhuǎn)化成CO)，其中氧化劑是________，轉(zhuǎn)移1.204×1024個電子時，生成SiCl4________g。 (2)寫出ZrCl4與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________，寫出ZrOCl2·8H2O在900℃條件下分解的化學(xué)方程式：____________________________________。 (3)下列關(guān)于二氧化鋯納米陶瓷和鋯合金的說法不正確的是　　　　。 A.1 nm＝10－10 m B.鋯合金的硬度比純鋯要高,C.二氧化鋯納米陶瓷是新型無機(jī)非金屬材料 (4)一種新型燃料電池，一極通入空氣

19、，另一極通入丁烷；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。在熔融電解質(zhì)中，O2－向　　　　(填“正”或“負(fù)”)極移動。電池的負(fù)極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析　(1)結(jié)合高溫氣化過程的反應(yīng)物為Cl2、C和ZrSiO4，產(chǎn)物為CO、ZrCl4、SiCl4，可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4C＋4Cl2＋ZrSiO4ZrCl4＋SiCl4＋4CO，即得氧化劑是Cl2；每生成1 mol SiCl4，轉(zhuǎn)移4×2 mol電子，故轉(zhuǎn)移1.204×1024個(2 mol)電子時，生成SiCl4 0.25 mol，即其質(zhì)量為42.5 g。(2)結(jié)

20、合流程圖知，ZrCl4與水發(fā)生反應(yīng)得到ZrOCl2·8H2O,900℃高溫條件下ZrOCl2·8H2O分解得到ZrO2。(3)1 nm＝10－9 m，A項錯誤。(4)O2在正極得電子形成的O2－(陰離子)移向負(fù)極，C4H10在負(fù)極失電子后與O2－結(jié)合。 答案　(1)Cl2　42.5 (2)ZrCl4＋9H2O===ZrOCl2·8H2O＋2HCl ZrOCl2·8H2OZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑ (3)A　(4)負(fù)　C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O [對點回扣] 1．流程示意圖的分析思路 2．無機(jī)化工流程題的審題角度 化工生產(chǎn)流程題中經(jīng)常會出現(xiàn)

21、一些表述性詞語，這些表述性詞語就是隱性信息，它可以暗示我們審題所應(yīng)考慮的角度。常見的有： (1)“控制較低溫度”——常考慮物質(zhì)的揮發(fā)，物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。 (2)“加過量試劑”——?？紤]反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等。 (3)“能否加其他物質(zhì)”——?？紤]會不會引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。 (4)“在空氣中或在其他氣體中”——主要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。 (5)“判斷沉淀是否洗凈”——常取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加某試劑，以檢驗其中的某種離子。 (6)“檢驗?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計方案”——通常取少量某液體于試管中，

22、加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)象，然后得出結(jié)論。 (7)“控制pH”——?？紤]防水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。 (8)“用某些有機(jī)試劑清洗”——?？紤]降低物質(zhì)溶解度有利于析出、減少損耗和提高利用率等。 3．無機(jī)化工流程題常見設(shè)問方向 (1)反應(yīng)速率與平衡理論的運用； (2)氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式或離子方程式的書寫； (3)利用控制pH分離除雜； (4)化學(xué)反應(yīng)的能量變化； (5)實驗基本操作：除雜、分離、檢驗、洗滌、干燥等； (6)流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，資源的回收和利用； (7)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)評價。 4．無機(jī)化工流程題的解題步驟 (1)認(rèn)真閱讀題干，了解生產(chǎn)目的及有用信息。 (2)整體分析工藝流程，掌握生產(chǎn)過程分為哪幾個階段。 (3)分析每一個階段的生產(chǎn)原理、物質(zhì)變化、條件控制及其實驗操作。 (4)了解生產(chǎn)過程中的有關(guān)物質(zhì)的回收和原料的循環(huán)利用，以及對“綠色化學(xué)”思想的運用和所采取的環(huán)保措施。 (5)認(rèn)真分析題中設(shè)問，規(guī)范作答。 [總結(jié)]