沖刺高考化學復習專題11無機化工流程推斷題的解法含解析

1、第十一部分無機化工流程推斷題的解法無機化工工藝流程題是近年來流行的一種新題型，試題一般是物質(zhì)分離或提純?yōu)楸尘翱疾樵鼗衔镏R和化學實驗。無機化工工藝流程題就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)化學知識步步設問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。1. 考察內(nèi)容：無機化工推斷題考查的內(nèi)容主要是元素化合物知識、化學反應原理和化學實驗知識?？荚嚐狳c：利用化學方法除雜質(zhì)、物質(zhì)的分離提純（過濾、蒸餾、結(jié)晶、萃?。?、氧化還原反應、離子反應、簡單的化學計算、反應熱、化學平衡、原電池、沉淀溶解平衡。2. 無機化工工藝流程推斷題的考點加快反應速率；溶解浸出；煅燒

2、焙燒反應；反應條件控制。（ 2）分離提純階段的常見考點：調(diào) pH值除雜；除雜試劑選擇；加熱或降溫原因；化學方程式書寫（ 氧化還原反應、離子反應、復分解反應） ；產(chǎn)品過濾、洗滌、結(jié)晶、萃取。（ 3）獲得產(chǎn)品階段的常見考點：洗滌（冰水、熱水、特殊試劑等）蒸發(fā)、反應時的氣體氛圍（抑制水解）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾完整流程：結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥或結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥、灼燒、冷卻（ 4）其他常見考點：試劑作用、循環(huán)利用物質(zhì)的判斷；實驗儀器辨識或作用分析；特殊操作原因分析；產(chǎn)率或純度計算。3. 答題技巧：（ 1 ）瀏覽試題，了解題意：首先認真將題目從頭到尾粗讀一遍，初步了解大意。知道題目是

3、要求分離提純、除去雜質(zhì)、制備物質(zhì)中的哪一種。其次，分析題目已知的信息有哪些？需要利用什么知識解決問題。（ 2）分析推理，理解過程：原料與產(chǎn)品：從某原料出發(fā)，要得到最終產(chǎn)品，必須除去什么元素、引進什么元素？。步驟與目的：加入某種試劑，采取這樣的方法，其目的是什么？一般只考慮后面提問有關(guān)的步驟，其他不必清楚。感覺與結(jié)果：有的步驟不能讀懂，這時主要看這一步的結(jié)果，“跟著感覺走”、“順藤摸瓜”，用已學過的知識來“圓”這個結(jié)果，“難得糊涂”。信息與遷移：所給信息一定有用，而且一定用到，有時還需分解、重組、遷移到本題中來。（ 3）步步為營，各個擊破。大多數(shù)提問用所學知識，可逐步直接回答，但個別地方往往有悖

4、所學知識，這時就要考慮產(chǎn)物、環(huán)保、產(chǎn)量、成本等等。4. 常見操作：浸出：固體加入水或酸溶解得到離子。酸浸：指在酸溶液中反應使可溶金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去溶解的過程。水洗：水洗通常是為了除去水溶性的雜質(zhì)。用冰水洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。用熱水洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，提高純度。調(diào)節(jié)酸和堿的作用：酸作用：溶解、去氧化物膜、調(diào)節(jié)pH 促進水解（沉淀）。堿作用：去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH促進水解（沉淀）?？刂?pH 值：促進某離子水解，使其沉淀，利于過濾分離?？刂迫芤旱乃釅A性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。例如：已知下列物質(zhì)開始沉淀和沉淀

5、完全時的pH 如下表所示：若要除去Mn2 溶液中含有的Fe2 ，應該怎樣做？物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8結(jié)論：先用氧化劑把Fe2 氧化為Fe3 ，再調(diào)溶液的pH 到 3.7 。5. 高頻問題及解法“浸出”步驟中，為提高某種金屬氧化物的浸出率，可采取的措施有？答：適當提高反應溫度、增加浸出時間，加入過量硫酸，邊加硫酸邊攪拌。從溶液中過濾得到晶體，欲稱重的操作？答：蒸發(fā)濃縮- 冷卻結(jié)晶(或蒸發(fā)結(jié)晶)、過濾(或趁熱過濾)、洗滌、干燥、稱重。如何檢驗沉淀Fe(OH)3是否洗滌干凈(母液含SO42-)？答：取最后一次洗滌液，加入BaC

6、l2溶液，若有白色沉淀則說明未洗滌干凈，若無白色沉淀則說明洗滌干凈。檢驗Fe(OH)3是否沉淀完全的試驗操作？答：取少量上層清液或過濾后的濾液，滴加幾滴KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則表明Fe(OH)3 沉淀完全。沉淀洗滌操作方法？答：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2-3 次。如何從MgCl2· 6H2O中得到無水MgCl2？答：在干燥的HCl 氣流中加熱，干燥的HCl 氣流中抑制了MgCl2的水解。哪些物質(zhì)可以循環(huán)利用與回收利用？答：循環(huán)利用是作為原料在前面投入了，卻在后面的反應中生成的物質(zhì)；回收利用是指有一定利用價值的副產(chǎn)品。 CuCl2中混有Fe3+

7、加何種試劑調(diào)pH值？答：為了不引入雜質(zhì)，用含銅元素且可以與H+反應的CuO、 Cu(OH)2、 CuCO3、 Cu2(OH)2 CO3。原因：加CuO消耗溶液中的H+的，促進Fe3+的水解，生成Fe(OH) 3沉淀析出。趁熱過濾的原因？答：減少過濾時間、保持過濾溫度，防止××雜質(zhì)析出。趁熱過濾后，有時先往濾液中加入少量水，加熱至沸，然后再冷卻結(jié)晶？答：稀釋溶液，防止降溫過程中××析出，提高產(chǎn)品的純度(或產(chǎn)率) ?！炬溄痈呖肌?.2018-1-27. 焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：1）生產(chǎn)Na2S2O5，

8、通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式：2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： pH=4.1 時，中為溶液（寫化學式）。工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是?！窘馕觥?（ 1）由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制Na2S2O5 。所以，化學方程式為：2NaHSO3=Na2S2O5+H2O（ 2）SO2與 Na2CO3反應生成Na2SO3和 NaHSO3， pH=4.1 時顯酸性，故不可能是Na2SO3，是NaHSO3。由第一問可知，由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制Na2S2O5，工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是

9、得到NaHSO3過飽和溶液。2.2018- 2-26. 我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦（ ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、 PbS雜質(zhì)）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子c 0（Mn+）=0.1mol/L 形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表中所示：回答下列問題：（ 1）焙燒過程中主要反應的化學方程式為。（ 2）濾渣1 的主要成分出SiO2外還有 ; 氧化除雜工序中ZnO的作用是。若不通入氧氣，其后果是。（ 3）溶液中的Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應的離子方程式為。（ 4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應式為; 沉積鋅后的電解液可返回工序

10、繼續(xù)使用?！窘馕觥?（ 1 ）焙燒主要反應就是硫化鋅與氧氣反應，生成氧化鋅和二氧化硫。焙燒過程中主要反應的化學方程式為：2ZnS+3O2=2ZnO + 2SO2（ 2） 焙燒后的固體主要是幾種氧化物，稀硫酸溶?后不溶物是不溶于水的SiO2和 PdSO4。 濾渣 1 的主要成分出 SiO2外還有PdSO4。過濾后的溶液中含有Cd2+、 Fe2+、 Fe3+，通過氧化將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+, 通過ZnO調(diào)整pH除去Fe3+, 若不通入氧氣，無法除去Fe2+。（ 3）用鋅粉除去Cd2+，發(fā)生置換反應，所以方程式為：Zn + Cd 2+ = Zn 2+ Cd 。（ 4）電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，電

11、極反應為：陽極：2H2O-4e- =O2+4H+；陰極：Zn 2+2e-= Zn。沉積鋅后的電解液是硫酸，所以可以返回溶?工序繼續(xù)使用。3.2018-3-27. KIO 3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑?；卮鹣铝袉栴}：（1）KIO 3的化學名稱是。（2） 利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應”所得產(chǎn)物有KH（IO3）2、 Cl2和KCl?！爸餋l 2”采用的方法是 ?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是 ?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應的化學方程式為:電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為，其遷移方向是。與“電解法”相比，“KClO 3氧化法”的主要不足之處有 （寫出一點）

12、?！窘馕觥?（ 2）由于 “酸化反應”所得產(chǎn)物有KH（IO3） 2、 Cl2和KCl，氯氣在水中有少量溶解，所以逐氯氣采用加熱的方法。結(jié)晶過濾后，所得晶體用于制取KIO3，所以濾液中的溶質(zhì)應該是：KCl。從流程圖分析可知，調(diào)pH時反應物是KH（IO3）2， 生成物是KIO3，為了不引人新雜質(zhì)，應該用KOH調(diào)節(jié)，發(fā)生復分解反應為：KH（IO3）2+KOH=2KIO3+H2O。（ 3）陽極區(qū)的單質(zhì)碘和氫氧化鉀反應：3I 2 6KOH KIO3 5KI 3H2O。其中，生成的碘離子在陽極失電子再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)碘，多出的鉀離子通過陽離子交換膜進入陰極區(qū)生成氫氧化鉀，陰極區(qū)得到的氫氧化鉀可以循環(huán)使用。單質(zhì)碘

13、再與氫氧化鉀反應，生成KIO3和 KI ， 以上反應反復循環(huán)最終將所有的碘都轉(zhuǎn)化為碘酸鉀。4.2017-2- 26. 水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、 SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：回答下列問題：（ 1）在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是 ，還可使用代替硝酸?！窘馕觥吭跍y定鈣含量時，需要排除其它離子干擾，因而在其中加入氧化劑可以將Fe2+氧化為Fe3+ ，在后續(xù)反應中除去。硝酸和過氧化氫及其它不引入新雜質(zhì)的氧化劑均可以發(fā)揮作用。（ 2 ）沉淀 A 的主要成分是，其

14、不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為【解析】在第一步反應結(jié)束后，除SiO2外，其它物質(zhì)均溶解，因而過濾后的沉淀A是 SiO2。 SiO2可以與氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O（ 3）加氨水過程中加熱的目的是。沉淀B 的主要成分為、 （填化學式）?！窘馕觥糠磻屑訜岬哪康囊话憔褪羌涌旆磻龠M反應發(fā)生。加氨水調(diào)pH 后，產(chǎn)生的沉淀主要是：Fe（OH） 3 、 Al（OH） 3 。 pH 為 4-5 時，Ca2+、 Mg2+不沉淀。（ 4）草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應為：MnO4 +H+H2C

15、2O4 Mn2+CO2+H2O。實驗中稱取0.400 g 水泥樣品，滴定時消耗了0.0500 mol ·L -的 KMnO4溶液36.00 mL ，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分數(shù)為?！窘馕觥?Ca2+ 5H2C2O4 2KMnO4n（KMnO4）=0.0500mol/L × 36.00 × 10 3mL=1.80× 10 3moln(Ca2+)=4.50 × 10 熔塊中的三種物質(zhì)，只有Fe2O3不溶于水，是濾渣1 的成分，所以金屬元素是鐵。由流程可知，在 鋁元素進入溶液，調(diào)節(jié)pH=7后，產(chǎn)生 Al（OH） 3沉淀，故濾渣2 中除了含硅雜質(zhì)外還有A

16、l（OH） 3 。mol水泥中鈣的質(zhì)量分數(shù)為：4.50 × 10 3mol× 40.0g/mol/0.400g × 100%=45.0%5. 2017-3-27. 重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO· Cr 2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問題：（ 1）步驟的主要反應為：FeO· Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 高溫Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上 述反 應配 平后FeO· Cr 2O3 與NaNO3 的系數(shù)比為 。該 步驟 不能使 用陶 瓷容 器，

17、原 因是2）濾渣 1 中含量最多的金屬元素是，濾渣 2 的主要成分是及含硅雜質(zhì)。3）步驟調(diào)濾液2 的 pH 使之變 （填“大”或“小”） ，原因是（用離子方程式表示） 。4） 有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl ， 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到K2Cr2O7（填標號）得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80b.60c.40 d.10 步驟的反應類型是。（ 5）某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉（含Cr2O3 40%）制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2 kg ，產(chǎn)率為?！窘馕觥浚?） 由氧化還原反應中的得失電子守恒可知二者系數(shù)比應為2： 7; 該步驟中存在Na2CO3 固體，(

18、3) 分析可知，濾液 2 中的主要成分是Na2CrO4 ， 濾液3中的主要成分應為Na2Cr2O7 ， 則第步調(diào)節(jié)pH的作用是使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7 ， 離子方程式為：2CrO42-+2H+ =Cr2O72-+H2O ， 由此可知應調(diào)節(jié)pH使之變小，有利于反應發(fā)生。( 4)由溶解度曲線圖可知，10時K2Cr2O7 溶解度最小，而其它三種物質(zhì)此時溶解度均大于K2Cr2O7 ，故此時得到的K2Cr2O7 固體最多。由流程得到步驟的反應方程式為：2KCl +Na2Cr2O7=2NaCl+K2Cr2O7，故該反應為復分解反應。( 5)產(chǎn)率等于實際產(chǎn)量比理論產(chǎn)量。樣品中Cr2O3 的質(zhì)量

19、為m1× 40%K，則生成gK2Cr2 O7 的理論產(chǎn)量為 :(m1× 40%÷ 152) × 294 Kg，則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為m2Kg÷ (m1× 40%÷ 152) × 294Kg× 100%=152m2/117.6m 1× 100%。6.2017-1-27 Li 4Ti 5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、 SiO2等雜質(zhì))來制備，工藝流程如下：1)“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，當鐵的凈出率為70%時

20、，所采用的實驗條件為 。2 )“ 酸 浸 ” 后 ， 鈦 主 要 以 TiOCl 42- 形 式 存 在 ， 寫 出 相 應 反 應 的 離 子 方 程 式3） TiO2· xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應40 min 所得實驗結(jié)果如下表所示：溫度 / 3035404550TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率%9295979388分析 40 時TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因。4） 4） Li 2Ti 5O15中Ti 的化合價為+4，其中過氧鍵的數(shù)目為?！窘馕觥?（ 1）從圖中可知，100、2h 或90、5h；5） 2）由題目信息可知，F(xiàn)eTiO3與鹽酸反應，產(chǎn)生TiOC

21、l 42- 。根據(jù)原子守恒和電荷守恒即可寫出反應的離子方程式。（ 3） TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加，但是， 如果溫度升高雙氧水分解與氨氣逸出，導致TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率下降。所以，超過40，會使TiO2· xH2O轉(zhuǎn)化率下降。（ 4） Li2Ti5O15中Ti 的化合價為+4，根據(jù)化合價規(guī)律，正價為22 價 ,15 個O原子共-22 價，設有x個 -1價O， -x-（15-x）x2=-22， x=8，故過氧鍵的數(shù)目為4個。7.2016-3-28. 從廢釩催化劑中可以回收五氧化二釩（V2O5） ，廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al 2 O3質(zhì)量分數(shù)/%2.22.92.83.12228606512<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：（ 1 ）“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應的離子方程式為 ，