2015高考化学一轮课时检测：热点专题专练(1)专题1 “无机化工流程题”的解题策略

1 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 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 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 2 TiCl4SiCl4 熔点 25 0 68 8 沸点 136 457 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 MnO2有较强的氧化性 能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫 Cu NH3 4 SO4常温稳定 在热水溶液中会分解生成 NH3 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 3 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 32 73 7 Fe OH 27 69 6 Mn OH 28 39 8 Mg OH 29 911 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 3Fe OH 3Fe OH 2Cu OH 2Pb OH 2Mn OH 2 开始沉淀 的 pH 3 31 56 54 28 08 3 沉淀完全 的 pH 5 23 79 76 78 89 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 2 4 等 其除杂过程如下 加入 MnO2将 Fe2 氧化 其反应的离子方程式为 加入 CaO 将溶液的 pH 调到 5 2 6 0 其主要目的是 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 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 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 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 该曲线中 B 段所表示物质的化学式为 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 5 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 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 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 6 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 3 5 解析 2 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 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 中描述 也能判断出 的目的是除去 Fe3 Al3 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 2 4 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 2Fe2 MnO2 4H 2Fe3 Mn2 2H2O 除去 Fe3 Al3 Ca2 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 2 4 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 2 4 3 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 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