微專題十二工藝流程綜合題型研究

1、微專題十二工藝流程綜合題型研究【知識網(wǎng)絡(luò)】 (本專題對應(yīng)學生用書第6472頁)【能力展示】能力展示1(2013·新課標卷)鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi+xe-LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。回答下列問題：(1) LiCoO2中，Co元素的化合價為。(2) 寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： 。(3) “酸浸”一般在80 下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學方程式：；可用鹽酸代替H2SO4和

2、H2O2的混合液，但缺點是 。(4) 寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式： 。(5) 充放電過程中發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應(yīng)方程式： 。(6) 上述工藝中“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是 。在整個回收工藝中，可回收的金屬化合物有(填化學式)。答案(1) +3(2) 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3) 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2有氯氣生成，污染較大(4) CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O(5) Li1-xCoO

3、2+LixC6LiCoO2+6C(6) Li+從負極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4解析(1) 根據(jù)化合物化合價代數(shù)和為0，LiCoO2中Co元素的化合價為+3價。(2) 電池正極材料，有鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等，“正極堿浸”即是鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)：2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2。(3) 鋰離子電池正極材料中的鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔經(jīng)過堿浸后剩余LiCoO2，結(jié)合流程圖中后面生成的是Li2SO4、CoSO4，“酸浸”發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學方程式為2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2

4、SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O22H2O+O2；若用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，氯離子被氧化會有氯氣生成，污染較大。(4) 用NH4HCO3沉淀CoSO4生成CoCO3，結(jié)合質(zhì)量守恒寫出反應(yīng)的化學方程式：CoSO4+2NH4HCO3CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O。(5) 由LiCoO2轉(zhuǎn)化成Li1-xCoO2得到電子，電極反應(yīng)式為LixC6-xe-6C+xLi+，正極是Li1-xCoO2得電子轉(zhuǎn)化成LiCoO2，總的電池反應(yīng)方程式+LixC6LiCoO2+6C。(6) 放電時Li+從負極中脫出，經(jīng)由電解質(zhì)向正極移動并進入正極材料中，有利于鋰在正極的回收

5、。在整個回收工藝中，可回收的金屬化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。2(2015·新課標卷)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如下：回答下列問題：(1) 寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學方程式： 。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有(寫出兩條)。(2) 利用的磁性，可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是(填化學式)。(3) “凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是

6、；然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是。(4) “粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是(填名稱)。(5) 以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機合成中的重要還原劑，其電子式為。(6) 單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學方程式表示制備過程： 。答案(1) Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3粉碎鐵硼礦、充分攪拌、適當升高溫度等(任寫兩條)(2) Fe3O4SiO2和CaSO4(3) 氧化溶液中的Fe2+使溶液中的Al3+和Fe3+變成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，然后除去(4) (七水)硫酸鎂(5) Na+(6

7、) 2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg3MgO+2B解析(1) 根據(jù)題干信息可知硼酸難溶于水，Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學方程式為Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；提高浸出速率常用的方法有：適當提高酸的濃度、粉碎鐵硼礦、充分攪拌、適當升高溫度等。(2) 常見的有磁性的物質(zhì)有Fe、Fe3O4；“浸渣”中還剩余的是不溶于硫酸的SiO2和微溶于水的硫酸鈣。(3) 結(jié)合流程圖，酸浸后溶液中的離子主要有Mg2+、Fe2+、Al3+、Fe3+，能夠和H2O2溶液反應(yīng)的是Fe2+，加入H2O2溶液的作用是氧化溶液中的Fe2+；再調(diào)節(jié)溶

8、液的pH約為5，目的是除去溶液中的Al3+和Fe3+。(4) “粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是未除去的鎂形成的(七水)硫酸鎂。(5) 硼氫化鈉(NaBH4)是離子化合物，電子式為Na+。(6) H3BO3不穩(wěn)定，分解生成B2O3和H2O，B2O3和Mg反應(yīng)生成MgO和B?！究碱}分析】 年份試題知識點分值2013第27題電極反應(yīng)式、化學方程式、電池總反應(yīng)式的書寫，物質(zhì)的回收，環(huán)境保護15分2015第27題化學方程式的書寫，加快浸出速率的措施，物質(zhì)的分離提純，電子式的書寫15分【備考策略】在全國近幾年的高考中，主要考查物質(zhì)的制備和提純的工藝流程，其中涉及元素及其化合物的性質(zhì)、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、電池反

9、應(yīng)等。在2016年的備考中，應(yīng)關(guān)注元素化合物知識與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，善于從基本概念和反應(yīng)原理的角度分析流程圖試題中的元素化合物知識。解答這類試題要注意循環(huán)經(jīng)濟、原子經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保等要求。1(2015·江西模擬)氯酸鎂Mg(ClO3)2常用作催熟劑、除草劑等，制備少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下：已知：鹵塊的主要成分為MgCl2·6H2O，含有較多的MgSO4、MgCO3、FeCl2等雜質(zhì)。四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)的變化曲線如右圖所示。(1) 過濾的主要玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還需要。(2) 加H2O2調(diào)節(jié)pH后過濾所得濾渣的主要成分為。(3)

10、 試劑X的滴加順序為(填字母)。a. BaCl2溶液，Na2CO3溶液，過濾后加適量鹽酸b. Na2CO3溶液，BaCl2溶液，過濾后加適量鹽酸c. 以上兩種順序都可(4) 加入NaClO3飽和溶液后發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為 ， 再進一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的實驗步驟依次為：蒸發(fā)濃縮；趁熱過濾；過濾、洗滌。(5) 產(chǎn)品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的測定。步驟1：準確稱量4.20 g產(chǎn)品配成100 mL溶液。步驟2：取10.00 mL溶液于錐形瓶中，加入30.00 mL 0.200 mol·L-1 Na2S2O3溶液。步驟3：用0.100

11、mol·L-1碘液滴定剩余的Na2S2O3，此過程中反應(yīng)的離子方程式為2S2+I2S4+2I-。步驟4：將步驟2、3重復(fù)兩次，平均消耗標準碘液20.00 mL。1 步驟2中，硫元素被氧化至最高價態(tài)，試寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。2 產(chǎn)品中Mg(ClO3)2·6H2O的質(zhì)量分數(shù)為 。答案(1) 玻璃棒(2) Fe(OH)3(3) a(4) MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl冷卻結(jié)晶(5) 3S2+4Cl+3H2O6S+4Cl-+6H+95%解析(1) 過濾實驗用到的儀器：漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙、鐵架臺等，其中玻璃儀器有：漏斗、玻璃棒、燒杯。(2) 加H

12、2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，由于Fe3+Fe(OH)3沉淀的pH3，所以調(diào)節(jié)pH=4的目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。(3) 先加入BaCl2溶液可以除去溶液中的S，再加入Na2CO3溶液可以除去過量的Ba2+，過濾后加入適量鹽酸，使C轉(zhuǎn)化為CO2揮發(fā)；如果先加入Na2CO3溶液再加入BaCl2溶液，則新引入的Ba2+無法除去，達不到提純的效果。(4) 加入NaClO3飽和溶液發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl。根據(jù)題給圖像可知：Mg(ClO3)2溶解度隨溫度變化較大，可以通過蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌的方法獲得晶體

13、。(5) 根據(jù)3S2+4Cl+3H2O6S+4Cl-+6H+、2S2+I2S4+2I-可以得出：4Cl3S2、2S2I2，所以用 0.100 mol·L-1碘液滴定至終點的過程可以得出剩余S2的物質(zhì)的量=2×0.100 mol·L-1×20.00×10-3 L=0.004 mol，和Cl反應(yīng)的S2物質(zhì)的量=0.200 mol·L-1×30.00×10-3 L-0.004 mol=0.002 mol，所以Cl物質(zhì)的量=×0.002 mol，產(chǎn)品中Mg(Cl·6H2O的質(zhì)量分數(shù)=×100%

14、=95%。2(2015·河北唐山模擬)工業(yè)上常用含少量Al2O3的釩鐵礦(FeO·V2O5)堿熔法提取V2O5。簡要流程如下：已知：焙燒時Al2O3和V2O5都能與純堿反應(yīng)，生成相對應(yīng)的鈉鹽，同時放出CO2氣體。常溫下物質(zhì)的溶解度：NaVO321.2 g/100 g水；HVO30.008 g/100 g水。(1) 請寫出釩鐵礦焙燒時，V2O5與純堿反應(yīng)的化學方程式： ?！敖鲈麭”的主要成分可能是；(填化學式，可不填滿)。(2) 生產(chǎn)中，不直接用H2SO4浸泡“燒渣A”獲取HVO3的原因是 。(3) “操作”包括、洗滌、干燥。如果不洗滌，則產(chǎn)品中可能含有的金屬陽離子是、。下

15、列裝置(部分夾持儀器省去)可用在實驗室進行“操作”的是(填字母)。(4) NaVO3用于原油的脫硫技術(shù)，可將V2O5溶于熱NaOH溶液制取，反應(yīng)的離子方程式為 。答案(1) V2O5+Na2CO32NaVO3+CO2Fe2O3Fe3O4Fe2O3和Fe3O4(2) H2SO4與NaVO3反應(yīng)生成難溶的HVO3，HVO3包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應(yīng)的進行，從而降低了HVO3產(chǎn)率，且使產(chǎn)生的HVO3不純；另外，鐵的氧化物會和硫酸反應(yīng)生成鐵離子，增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源(3) 過濾Na+Al3+B(4) V2O5+2OH-2V+H2O解析(1) 已知Al2O3與純堿反應(yīng)生成NaAlO2，

16、根據(jù)已知可推出，V2O5與純堿反應(yīng)的化學方程式：V2O5+Na2CO32NaVO3+CO2；FeO焙燒，F(xiàn)e化合價升高，可生成Fe2O3或Fe3O4或Fe2O3和Fe3O4。加入水，燒渣A中兩種鈉鹽都溶于水，鐵的氧化物不溶，可知“浸出渣B”的主要成分可能是Fe2O3或Fe3O4或Fe2O3和Fe3O4。(2) 若直接用H2SO4浸泡“燒渣A”，H2SO4與NaVO3反應(yīng)生成難溶的HVO3，HVO3包裹在一些燒渣的表面，阻礙了反應(yīng)的進行，從而降低了HVO3產(chǎn)率，且使產(chǎn)生的HVO3不純；另外，鐵的氧化物會和硫酸反應(yīng)生成鐵離子，增加干擾離子，消耗硫酸，浪費資源。(3) 由于HVO3難溶，“操作”應(yīng)是

17、先過濾，得到HVO3，再洗滌、干燥。在浸出液中有NaVO3和NaAlO2，加入稀硫酸，分別與之反應(yīng)生成Na2SO4、Al2(SO4)3，如果不洗滌，則產(chǎn)品中含有的金屬陽離子為Na+、Al3+。HVO3灼燒后可得到V2O5，B裝置符合題意。(4) 將V2O5溶于熱NaOH溶液中可制取NaVO3，反應(yīng)的離子方程式為V2O5+2OH-2V+H2O。1. CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑如下圖。相對于途徑、，途徑為什么能更好地體現(xiàn)綠色化學思想?2. CuCl2溶液中含有少量的FeCl2 、FeCl3，如何除去雜質(zhì)得到純凈的CuCl2?生成氫氧化物沉淀的pHCu(OH)2Fe(OH)2Fe

18、(OH)3開始沉淀4.26.31.5沉淀完全6.38.32.8注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L-1?！灸芰μ嵘磕芰μ嵘瘜W工藝流程題的解題要領(lǐng)解題時首先要粗讀試題，盡量弄懂流程圖。要明確流程圖中箭頭方向和代表的含義。流程圖中箭頭進入的是反應(yīng)物(投料)，箭頭出去的是生成物(產(chǎn)物、副產(chǎn)物)，返回的箭頭一般是“循環(huán)利用”的物質(zhì)。圖中一般會出現(xiàn)超綱知識，要讀懂流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時進行聯(lián)系和調(diào)用。所以一定要關(guān)注題目的每一個字眼，但不必將每一個物質(zhì)都推出，問什么推什么。其次要帶著問題去精心研究某一步或某一個物質(zhì)。在答題時應(yīng)

19、注意前后問題往往沒有連帶效應(yīng)，即前一問不能回答沒關(guān)系，不影響后面回答問題。遇到做不出來的問題要及時放棄，以免影響其他問題的作答。最后，作答時一定要看清所提問題，不能答非所問，注意語言表達的科學性。1. 常見的化工術(shù)語關(guān)鍵詞釋 義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化，增大反應(yīng)物接觸面積，以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦浸取向固體中加入適當溶劑或溶液，使其中可溶性的物質(zhì)溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等浸出率固體溶解后，離子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通

20、過過濾除去的過程水浸與水接觸反應(yīng)或溶解過濾固體與液體的分離滴定定量測定，可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測定蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?，繼續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質(zhì)就會呈晶體析出蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度水洗用水洗去可溶性雜質(zhì)，類似的還有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等堿作用去油污，去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調(diào)節(jié)pH、促進水解(沉淀)2. 常見的操作與答題常見的操作答題要考慮的角度加過量試劑使反應(yīng)完全進行(或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率)等加氧化劑氧化某物質(zhì)，生成目標產(chǎn)物或除去某些離子判斷能否加其他物質(zhì)要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響

21、產(chǎn)物的純度)等分離、提純過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作；從溶液中得到晶體的方法：蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶過濾(洗滌、干燥)提高原子利用率綠色化學(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)在空氣中或在其他氣體中進行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或能否達到隔絕空氣，防氧化、水解、潮解等目的判斷沉淀是否洗滌干凈取最后洗滌液少量，檢驗其中是否還有某種離子存在等(續(xù)表)常見的操作答題要考慮的角度控制溶液的pH調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀)“酸作用”還可除去氧化物(膜)“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等

22、特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴 )防止副反應(yīng)的發(fā)生使化學平衡移動；控制化學反應(yīng)的方向控制固體的溶解與結(jié)晶(如趁熱過濾能防止某物質(zhì)降溫時析出)控制反應(yīng)速率；使催化劑達到最大活性升溫：促進溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)加熱煮沸：促進水解，聚沉后利于過濾分離趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)；降溫(或減壓)可以減少能源成本，降低對設(shè)備的要求洗滌晶體水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)“冰水洗滌”：能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過程中的溶解損耗用特定有機試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度

23、、有利于析出，減少損耗等洗滌沉淀方法：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作23次表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì)，金屬晶體可用機械法(打磨)或化學法除去表面氧化物、提高光潔度等如何確定有關(guān)工藝流程中的重要物質(zhì)?【問題引出】化工生產(chǎn)技術(shù)的“工藝流程題”已成為高考的新亮點和主流題型，其中“循環(huán)物質(zhì)、副產(chǎn)品、濾渣和濾液”是?？贾R點，具有一定的難度和區(qū)分度?！究碱}呈現(xiàn)】1(2015·天津高考)廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達到礦石中的幾十倍。濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產(chǎn)品。某化學小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡圖

24、如下：流程中有三次實現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標出兩處，第三處的試劑是 。循環(huán)使用的NH4Cl在反應(yīng)中的主要作用是。2(2015·山東高考)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2+、Mg2+、F等雜質(zhì))，實驗室利用毒重石制備BaCl2·2H2O的流程如下：Ca2+Mg2+F開始沉淀時的pH11.99.11.9完全沉淀時的pH13.911.13.2已知：Ksp(BaC2O4)=1.67×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。加入NH3·H2O調(diào)節(jié)pH=8可除去(填離子符號)，濾渣中含 (填化學式)。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，原

25、因是?！練w納總結(jié)】1(1) 解題策略解題步驟 解題策略首尾呼應(yīng)、找出主線1. 對照原料和產(chǎn)品，確定核心反應(yīng)和核心輔料2. 依核心反應(yīng)，明確流程主線、支線和除雜任務(wù)分段剖析、明析細節(jié)3. 以核心輔助原料為準，把流程劃分為原料預(yù)處理、核心反應(yīng)和產(chǎn)品分離提純?nèi)齻€階段4. 依箭頭指向，分析每一環(huán)節(jié)中物質(zhì)流入和流出的意義、控制反應(yīng)條件的作用，融通對流程的整體分析5. 某些暫時琢磨不透的環(huán)節(jié)，可“跳過去”而“難得糊涂”，如有必要，可“順藤摸瓜”或帶著問題回頭來進行有針對性的分析 由易到難、破解答案6. 先易后難：先回答與工藝流程非密切相關(guān)的問題，確保易拿的分數(shù)先拿，增強答題信心7. 變換角度：從基本理論、

26、綠色化學觀點、經(jīng)濟角度、安全生產(chǎn)等多角度答題8. 對棘手問題：不忘嘗試從題給信息中尋找答案 (2) 物質(zhì)判斷：主線主產(chǎn)品，副線副產(chǎn)品，回頭為循環(huán)。2. 循環(huán)物質(zhì)的確定3. 副產(chǎn)品的判斷4. 濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)中的每一種成分在每一步與每一種試劑的反應(yīng)情況：(1) 哪些物質(zhì)(離子)消失了。(2) 所加試劑是否過量或離子間發(fā)生化學反應(yīng)又產(chǎn)生了哪些新離子；再考慮這些離子間是否會發(fā)生反應(yīng)。(3) 去除主產(chǎn)品和副產(chǎn)品，原料中的相關(guān)成分存在于何處。化學工藝流程和物質(zhì)的制備典題演示1(2015·河南焦作一模)高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦(主要成

27、分MnO2)制備高錳酸鉀的流程圖。(1) KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒機理與下列(填字母)物質(zhì)相似。A. 75%酒精B. 雙氧水 C. 苯酚D. 84消毒液(NaClO溶液)(2) 軟錳礦粉碎的目的是。寫出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學方程式： 。(3) 該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實驗室要直接制備出純凈的CO2，所需試劑最好選擇(填字母)。a. 石灰石 b. 稀鹽酸c. 稀硫酸d. 純堿所需氣體發(fā)生裝置是(填字母)。(4) 上述流程中反應(yīng)：向K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4，該反應(yīng)中的還原劑是。(5) 上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有

28、Ca(OH)2、CO2、和(填化學式)。(6) 若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失，則每1 mol MnO2可制得mol KMnO4。答案(1) BD(2) 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(3) cdA(4) K2MnO4(5) KOHMnO2(6) 0.67解析(1) KMnO4有強氧化性，利用其強氧化性殺菌消毒，消毒原理與NaClO溶液、雙氧水一樣，苯酚、75%酒精消毒的原理是使病毒的成分蛋白質(zhì)發(fā)生變性進行消毒。(2) 軟錳礦粉碎的目的是增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)物反應(yīng)完全；MnO2、KOH的熔融混合物中通

29、入空氣，反應(yīng)生成K2MnO4，反應(yīng)的化學方程式為2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。(3) HCl有揮發(fā)性，會導(dǎo)致CO2不純，因此酸最好選擇稀硫酸，碳酸鈣與稀硫酸反應(yīng)生成的CaSO4在水中的溶解性很小，反應(yīng)過程中沉積在石灰石表面，會阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行，所以所需試劑最好為稀硫酸和純堿。稀硫酸與純堿是液體與固體發(fā)生反應(yīng)，不能選用裝置B，由于純堿溶于水，也不能使用啟普發(fā)生器，只有A裝置符合氣體發(fā)生裝置的要求。(4) 向K2MnO4溶液中通入CO2制備KMnO4發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2，K2MnO4中一部分Mn元素由+6價升高到

30、+7價，另一部分Mn元素由+6價降低到+4價，電子只在Mn元素之間轉(zhuǎn)移，K2MnO4既是氧化劑又是還原劑。(5) 由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖知，除Ca(OH)2、二氧化碳外，K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4生成的MnO2及最后由母液加入Ca(OH)2生成的KOH，會在MnO2、KOH熔融制備K2MnO4中被循環(huán)利用。(6) 若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失，1 mol MnO2可制得1 mol K2MnO4，由方程式可知，3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2，1 mol K2MnO4可以制備 mol KMnO4，在上述條件下，1 mol MnO2可制得 mol KMnO

31、4。變式訓練1(2015·江西師大附中、鷹潭一中聯(lián)考)Na2S2O3·5H2O可作為高效脫氯劑，工業(yè)上用硫鐵礦(FeS2) 為原料制備該物質(zhì)的流程如下：硫鐵礦氣體A溶液C溶液DNa2S2O3·5H2O已知：氣體A可以使品紅溶液褪色，與硫化氫(H2S) 混合能獲得單質(zhì)硫。pH約為11的條件下，單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽?；卮鹣铝袉栴}：(1) 沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動使之達到“沸騰”狀態(tài)，其目的是 。(2) 吸收塔中的原料B可以選用(填字母) 。A. NaCl溶液B. Na2CO3溶液C. Na2SO4溶液(3) 某小組同學用右圖裝置模擬制備Na2

32、S2O3的過程(加熱裝置已略去) 。A中使用70%的硫酸比用98%的濃硫酸反應(yīng)速率快，其原因是；裝置B的作用是。C中制備Na2S2O3發(fā)生的連續(xù)反應(yīng)有Na2S+H2O+SO2Na2SO3+H2S、和Na2SO3+SNa2S2O3。(4) 工程師設(shè)計了從硫鐵礦獲得單質(zhì)硫的工藝，將粉碎的硫鐵礦用過量的稀鹽酸浸取，得到單質(zhì)硫和硫化氫氣體，該反應(yīng)的化學方程式為。答案(1) 使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率(2) B(3) 該反應(yīng)的實質(zhì)是H+與S反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c(H+)和c(S)都較大，生成SO2速率更快防止倒吸2H2S+SO23S+2H2O(4) FeS2+2HClFeCl2+H2S

33、+S解析(1) 將硫鐵礦進行粉碎的目的在于增大接觸面積，使固體與氣體充分接觸，從而加快反應(yīng)速率。(2) 根據(jù)提示信息“pH約為11的條件下，單質(zhì)硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽”可知，使用原料B的目的在于吸收SO2，故原料B應(yīng)是堿性溶液，NaCl、Na2SO4溶液呈中性，Na2CO3溶液呈堿性。(3) 該反應(yīng)的實質(zhì)是H+與S反應(yīng)，70%的硫酸中含水較多，c(H+)和c(S)都較大，生成SO2速率更快；裝置B為安全瓶，作用是防止倒吸。在制備Na2S2O3發(fā)生的連續(xù)反應(yīng)中，第一步利用Na2S與SO2反應(yīng)生成Na2SO3和H2S，第二步利用H2S與SO2反應(yīng)得到單質(zhì)硫，第三步利用單質(zhì)硫與亞硫酸鈉化

34、合生成產(chǎn)物Na2S2O3，故第二步反應(yīng)的化學方程式為2H2S+SO23S+2H2O。(4) 硫鐵礦和過量的稀鹽酸反應(yīng)得到單質(zhì)硫和硫化氫，故反應(yīng)的化學方程式為FeS2+2HClFeCl2+H2S+S。化學工藝流程與實驗技術(shù)典題演示2(2015·江西贛州模擬)高鐵酸鉀(K2FeO4)具有很強的氧化性，是一種新型的高效水處理劑。(1) 高鐵酸鉀具有強氧化性的原因是。(2) 高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為，。(3) 制備K2FeO4可以采用干式氧化法或濕式氧化法。干式氧化法的初始反應(yīng)是2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2，該反應(yīng)中每生成

35、2 mol Na2FeO4時轉(zhuǎn)移電子mol。1 濕式氧化法的流程如下圖：上述流程中制備Na2FeO4的化學方程式是 。(4) 高鐵電池是正在研制中的可充電電池，右圖為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點有 、 。答案(1) 其中的鐵元素為+6價，易得電子(2) 高鐵酸鉀有強氧化性，能殺菌消毒產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體有吸附性，有絮凝作用(3) 102Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O(4) 放電時間長工作電壓穩(wěn)定解析(1) 高鐵酸鉀中的鐵是+6價，處于高價態(tài)，具有強氧化性。(2) 高鐵酸鉀具有強氧化性，還原

36、產(chǎn)物鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體有吸附性，有絮凝作用。(3) 由反應(yīng)方程式2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2可知，6 mol Na2O2中12 mol的-1價的氧，有2 mol變?yōu)?價，還有10 mol變?yōu)?2價，而鐵是+2價變?yōu)?6價，所以每生成2 mol Na2FeO4時轉(zhuǎn)移電子10 mol。Fe(NO3)3被NaClO氧化成Na2FeO4，反應(yīng)方程式為2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O。(4) 由圖中高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，可以得出高鐵電池具有放電時間長、工作電壓穩(wěn)定等

37、優(yōu)點。變式訓練2氯化亞銅(CuCl)是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會被迅速氧化成綠色堿式鹽。從酸性電鍍廢液(主要含Cu2+、Fe3+)中制備氯化亞銅的工藝流程圖如下：已知：金屬離子濃度為1 mol·L-1時，F(xiàn)e(OH)3開始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu(OH)2開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7。金屬離子含量、CuCl產(chǎn)率與混合液pH的關(guān)系如右圖。請回答下列問題：(1) 酸浸時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是；析出CuCl晶體時的最佳pH在左右。(2) 鐵粉、氯化鈉、硫酸銅在溶液中反應(yīng)生成CuCl的離子方程式為。(3) 析出的CuCl晶體要立即用無水乙

38、醇洗滌，在真空干燥機內(nèi)于70 干燥2 h、冷卻、密封包裝。70 真空干燥、密封包裝的目的是。(4) 產(chǎn)品濾出時所得濾液的主要成分是，若想從濾液中獲取FeSO4·7H2O晶體，我們還需要知道的是。(5) 若將鐵粉換成亞硫酸鈉也可得到氯化亞銅，試寫出該反應(yīng)的化學方程式：。為提高CuCl的產(chǎn)率，常在該反應(yīng)體系中加入稀堿溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5，這樣做的目的是  。答案(1) Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2O3(2) 2Cu2+2Cl-+Fe2CuCl+Fe2+(3) 加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化(4) Na2SO4和FeSO4不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度(

39、5) 2CuSO4+Na2SO3+2NaCl+H2O2CuCl+2Na2SO4+H2SO4OH-中和了反應(yīng)中的H+，有利于反應(yīng)向右進行，提高CuCl的產(chǎn)率，但當OH-濃度過大時，Cu+能與OH-結(jié)合，生成氫氧化亞銅，從而降低了CuCl的產(chǎn)率解析(1) 電鍍液中加入堿得到Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀，酸浸且控制溶液的pH4時，Cu(OH)2溶解，即Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2O。從圖中可以看出當pH=3時，CuCl的產(chǎn)率最大，故析出CuCl時pH最好控制在3左右。(2) 根據(jù)氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等可寫出該反應(yīng)的離子方程式：2Cu2+2Cl-+Fe2CuCl+Fe2+。(3)

40、 在70 真空干燥便于加快乙醇和水的蒸發(fā)，密封包裝是防止CuCl被空氣氧化。(4) 結(jié)合題中流程可確定所得濾液的主要成分是Na2SO4和FeSO4，要從濾液中得到FeSO4·7H2O晶體，需知道不同溫度下Na2SO4和FeSO4的溶解度，便于控制溫度使FeSO4·7H2O晶體析出?！菊n堂評價】課堂評價1(2015·河北衡水中學五模)某化學小組通過查閱資料，設(shè)計了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO4·7H2O。已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni，還含有Al(31%)、Fe(1.3%)的單質(zhì)及氧化物，其他不溶雜質(zhì)(3.3%)。部分陽離子以

41、氫氧化物形式沉淀時的pH如下：沉淀物開始沉淀時的pH完全沉淀時的pHAl(OH)33.85.2Fe(OH)32.73.2Fe(OH)27.69.7Ni(OH)27.19.2(1) “堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 。(2) “酸浸”時所加入的酸是(填化學式)。(3) 加入H2O2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(4) 操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH，你認為pH的調(diào)控范圍是。(5) 產(chǎn)品晶體中有時會混有少量綠礬(FeSO4·7H2O)，其原因可能是 (寫出一點即可)。(6) NiSO4·7H2O可用于制備鎳氫電池(NiMH)，鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型

42、，NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中總反應(yīng)的化學方程式是Ni(OH)2+MNiOOH+MH，則NiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為 。答案(1) 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2、Al2O3+2OH-2Al+H2O(2) H2SO4(3) 2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O(4) 3.27.1(5) H2O2的用量不足(或H2O2失效或保溫時間不足)，導(dǎo)致Fe2+未被完全氧化(6) NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-解析(1) “堿浸”過程中是為了除去鋁及其氧化物，鎳單質(zhì)和鐵及其氧化物不和堿反應(yīng)，從而達到除去鋁元素的目的。反應(yīng)的離子方程式為

43、2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2、Al2O3+2OH-2Al+H2O。(2) “酸浸”時主要是溶解鎳金屬和鐵單質(zhì)及其氧化物，依據(jù)制備目的是得到NiSO4·7H2O，加入的酸不能引入新的雜質(zhì)，所以需要加入硫酸。(3) 加入H2O2是將亞鐵離子氧化，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O。(4) 依據(jù)圖表中形成沉淀需要的pH，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子后，調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀，同時保證鎳離子不沉淀，pH應(yīng)在3.27.1之間。(5) 在加入過氧化氫氧化劑氧化亞鐵離子時未把亞鐵離子全部氧化，氫氧化亞鐵沉淀的pH大于氫氧化鎳沉淀的pH，所以產(chǎn)品

44、晶體中有時會混有少量綠礬(FeSO4·7H2O)。(6) 電池工作時正極發(fā)生還原反應(yīng)，即NiOOH得電子生成Ni(OH)2：NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-。2(2015·江西重點學校協(xié)助體九校聯(lián)考)重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦(主要成分為FeO·Cr2O3，雜質(zhì)為SiO2、Al2O3)為原料生產(chǎn)，實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K2Cr2O7的主要工藝如下圖。涉及的主要反應(yīng)是6(FeO·Cr2O3)+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。(1) 堿浸前將鉻鐵礦粉碎的作用是。

45、(2) 反應(yīng)器中除發(fā)生題中所給反應(yīng)外，請寫出其他兩個化學方程式(要求兩個反應(yīng)中反應(yīng)物均不相同)：、。中調(diào)節(jié)pH=78所得濾渣為、。(3) 從平衡角度分析中酸化的原理： 。(4) 用簡要的文字說明操作加入KCl能得到K2Cr2O7晶體的原因： 。(5) 稱取重鉻酸鉀試樣2.500 g配成250 mL溶液，取出25.00 mL于碘量瓶中，向其中加入10 mL 2 mol·L-1 H2SO4和足量碘化鉀(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+)，放于暗處5 min。然后加入100 mL水，加入3 mL淀粉指示劑，用0.120 0 mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定(I2+2S22I-+S

46、4)。判斷達到滴定終點的依據(jù)是 。若實驗中共用去Na2S2O3標準溶液40.00 mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為(設(shè)整個過程中其他雜質(zhì)不參加反應(yīng))(保留兩位有效數(shù)字)。答案(1) 增大接觸面積，加快反應(yīng)速率(2) SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OAl2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2(或Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2)Al(OH)3H2SiO3(3) 反應(yīng)2Cr+2H+Cr2+H2O，增大H+濃度平衡右移(4) 重鉻酸鉀的溶解度較小且受溫度影響較大(5) 滴加最后一滴硫代硫酸鈉溶液，溶液藍色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)0

47、.94(或94%)解析(1) 堿浸前將鉻鐵礦粉碎的作用是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率。(2) 反應(yīng)器中除發(fā)生題中所給反應(yīng)外，雜質(zhì)SiO2和Al2O3還會和純堿、NaOH發(fā)生反應(yīng)，符合題目要求的反應(yīng)方程式有：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2或Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2；當pH調(diào)到78時，硅酸鈉和偏鋁酸鈉在溶液中水解生成H2SiO3和Al(OH)3沉淀。(3) 反應(yīng)2Cr+2H+Cr2+H2O，增大H+濃度平衡右移。(4) 操作加入KCl能得到K2Cr2O7晶體的原因：重鉻酸鉀的

48、溶解度較小且受溫度影響較大，而溫度對氯化鉀的溶解度影響小，利用復(fù)分解反應(yīng)，可得到重鉻酸鉀。(5) 根據(jù)反應(yīng)I2+2S22I-+S4可知，達到滴定終點的依據(jù)是滴加最后一滴硫代硫酸鈉溶液時，碘單質(zhì)恰好完全反應(yīng)，溶液藍色褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)。由反應(yīng)Cr2+6I-+14H+2Cr3+3I2+7H2O、I2+2S22I-+S4可得反應(yīng)的關(guān)系式為Cr23I26S2，根據(jù)關(guān)系式計算：Cr23I26S21 mol6 mol0.120 0 mol·L-1×40.00×10-3 L則250 mL溶液中含重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為n=10×=0.008 mol，所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀

49、的純度=94%?！締栴}思考】提示1. 途徑、發(fā)生氧化還原反應(yīng)時都有污染氣體(NO、SO2)生成，同時還要多消耗原料，不符合綠色化學中的原子充分利用與轉(zhuǎn)化，而途徑無污染性氣體生成，因此能更好地體現(xiàn)綠色化學思想。2. 先加入H2O2或氯氣將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入氧化銅、氫氧化銅或碳酸銅調(diào)節(jié)溶液的pH至2.84.2，待沉淀完全后過濾，即可得到純凈的氯化銅溶液?！疽c精析】答案【考題呈現(xiàn)】1. H2SO4防止由于溶液中c(OH-)過高，生成Cu(OH)2沉淀解析電解硫酸銅溶液時能得到銅、氧氣和硫酸，在反應(yīng)中用到硫酸，所以H2SO4能循環(huán)利用；氯化銨是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，能和氫

50、氧根離子反應(yīng)，從而抑制氫氧化銅生成。2. FMg(OH)2 、Ca(OH)2 H2C2O4過量時Ba2+轉(zhuǎn)化為BaC2O4沉淀，BaCl2·2H2O產(chǎn)品的產(chǎn)量減少解析根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù)，加入NH3·H2O調(diào)pH為8，F(xiàn)e3+3NH3·H2OFe(OH)3+3N，F(xiàn)完全沉淀，濾渣為Fe(OH)3，故可除去F；加入NaOH調(diào)pH=12.5，Mg2+也完全沉淀，Ca2+部分沉淀，所以濾渣中含Mg(OH)2、Ca(OH)2；根據(jù)Ksp(BaC2O4)=1.6×1， H2C2O4過量時易發(fā)生Ba2+H2C2O4BaC2O4+2H+，Ba2+轉(zhuǎn)化為BaC2O4沉淀，BaCl2·2H2O產(chǎn)品的產(chǎn)量減少。趁熱打鐵，事半功倍。請老師布置同學們及時完成配套檢測與評估中的練習第193196頁?！緳z測與評估】微專題十二工藝流程綜合題型研究1. (2015·河南鄭州質(zhì)檢)利用生產(chǎn)磷銨(NH4)3PO4排放的廢渣磷灰石Ca3(PO4)2制取硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝流程如下：(1) 操作a的名稱 ，實驗室中進行此操作時用到的玻璃儀器有 。(2) 在實驗室中操作b包括 、冷卻結(jié)晶。(3)