高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 5個解答題之1 工藝流程綜合題（含解析）-人教版高三化學(xué)試題

工藝流程綜合題歷年真題集中研究——明考情1．(2018·全國卷Ⅱ)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[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題：(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)濾渣1的主要成分除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(yīng)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(yīng)式為________________；沉積鋅后的電解液可返回____工序繼續(xù)使用。[把脈考點]第(1)問考查陌生化學(xué)方程式的書寫第(2)問考查反應(yīng)過程中的除雜、反應(yīng)條件的控制第(3)問考查離子方程式的書寫第(4)問考查電極反應(yīng)式的書寫、原料的循環(huán)利用解析：(1)閃鋅礦的主要成分是ZnS，所以高溫焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnS＋eq\f(3,2)O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))ZnO＋SO2。(2)閃鋅礦焙燒后的主要成分變?yōu)閆nO，還存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)：ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4=CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4=PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下來，所以濾渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除雜工序中ZnO的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，有利于除雜，若不通入O2，無法除去溶液中的雜質(zhì)Fe2＋。(3)溶液中的Cd2＋與加入的Zn粉反應(yīng)而被除去，反應(yīng)的離子方程式為Zn＋Cd2＋=Zn2＋＋Cd。(4)電解ZnSO4溶液制備單質(zhì)Zn時，陰極放電的是Zn2＋，電極反應(yīng)式是Zn2＋＋2e－=Zn。沉積鋅后的溶液應(yīng)該是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循環(huán)使用。答案：(1)ZnS＋eq\f(3,2)O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))ZnO＋SO2(2)PbSO4調(diào)節(jié)溶液的pH無法除去雜質(zhì)Fe2＋(3)Cd2＋＋Zn=Cd＋Zn2＋(4)Zn2＋＋2e－=Zn溶浸2．(2017·全國卷Ⅰ)Li4Ti5O12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：回答下列問題：(1)“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為________。(2)“酸浸”后，鈦主要以TiOCleq\o\al(2－,4)形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：________________________。(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min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)Li2Ti5O15中Ti的化合價為＋4，其中過氧鍵的數(shù)目為________。(5)若“濾液②”中c(Mg2＋)＝0.02mol·L－1，加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？______________________(列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10－22、1.0×10－24。(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式：______________。[把脈考點]第(1)問考查原料的處理與反應(yīng)條件的控制第(2)問考查陌生離子方程式的書寫第(3)問考查化工原理分析第(4)問考查化學(xué)鍵第(5)問考查Ksp的相關(guān)計算第(6)問考查陌生化學(xué)方程式的書寫解析：(1)從圖像直接可以看出，當(dāng)鐵的浸出率為70%時對應(yīng)的溫度、時間分別為100℃、2h和90℃、5h。(2)解答陌生離子方程式的書寫，首先要根據(jù)題意判斷反應(yīng)前后元素化合價的變化(反應(yīng)前后Ti、Fe、H、Cl四種元素化合價沒有變化)來推斷離子反應(yīng)類型(非氧化還原反應(yīng))，再根據(jù)題意寫反應(yīng)前后的參與反應(yīng)的物質(zhì)：FeTiO3＋H＋＋Cl－——Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)，再根據(jù)電荷守恒進(jìn)行配平FeTiO3＋4H＋＋4Cl－——Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)，最后根據(jù)元素守恒可知生成產(chǎn)物中有H2O，則補(bǔ)水后可得FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O，即是要求的離子方程式。(3)聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)速率、雙氧水和氨水性質(zhì)分析轉(zhuǎn)化率。這類問題要從兩個角度分析，即低于40℃時，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率加快；高于40℃時，氨水揮發(fā)速率加快、雙氧水分解速率加快，導(dǎo)致反應(yīng)物濃度降低，結(jié)果轉(zhuǎn)化率降低。(4)鋰元素在化合物中只有一種化合價(＋1)，過氧鍵中氧顯－1價，其余的氧為－2價，由化合物中元素化合價代數(shù)和等于0，設(shè)Li2Ti5O15中－2價、－1價氧原子個數(shù)分別為x、y，有：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝15，,2x＋y＝22))解得x＝7，y＝8。所以，過氧鍵數(shù)目為eq\f(8,2)＝4。(5)分兩步計算：①計算鐵離子完全沉淀時磷酸根離子濃度。c(Fe3＋)·c(POeq\o\al(3－,4))＝Ksp(FePO4)，c(POeq\o\al(3－,4))＝eq\f(1.3×10－22,1.0×10－5)mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1。②混合后，溶液中鎂離子濃度為c(Mg2＋)＝0.01mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))＝0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，沒有磷酸鎂沉淀生成。(6)草酸中碳為＋3價，高溫煅燒過程中鐵的化合價降低，碳的化合價升高，有CO2生成。答案：(1)100℃、2h,90℃、5h(2)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O(3)低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降(4)4(5)Fe3＋恰好沉淀完全時，c(POeq\o\al(3－,4))＝eq\f(1.3×10－22,1.0×10－5)mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，則c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(3－,4))值為0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O3．(2016·全國卷Ⅲ)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜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VOeq\o\al(＋,2)，反應(yīng)的離子方程式為____________________________________，同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2＋。“廢渣1”的主要成分是__________。(2)“氧化”中欲使3mol的VO2＋變?yōu)閂Oeq\o\al(＋,2)，則需要氧化劑KClO3至少為______mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4Oeq\o\al(4－,12)形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有________。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH＋V4Oeq\o\al(4－,12)eq\o(,\s\up7(離子交換),\s\do5(洗脫))R4V4O12＋4OH－(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈________性(填“酸”“堿”或“中”)。(5)“流出液”中陽離子最多的是________。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。[把脈考點]第(1)問考查陌生離子方程式的書寫、化工原理的分析第(2)問考查氧化還原反應(yīng)的計算第(3)問考查化工原理的分析第(4)問考查反應(yīng)條件的控制第(5)問考查化工原理的分析第(6)問考查陌生化學(xué)方程式的書寫解析：(1)“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VOeq\o\al(＋,2)，V2O5、VOeq\o\al(＋,2)中V元素均顯＋5價，V元素化合價不變，則該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，結(jié)合溶液的酸堿性及元素守恒寫出離子方程式：V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2O。廢釩催化劑中除SiO2外，其余物質(zhì)均與稀硫酸反應(yīng)生成易溶于水的鹽，則“廢渣1”的主要成分是SiO2。(2)“氧化”中使3mol的VO2＋變?yōu)閂Oeq\o\al(＋,2)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3mol×(5－4)＝3mol；氧化劑KClO3被還原為KCl，Cl元素由＋5價降低到－1價，根據(jù)電子守恒可知，需要KClO3的物質(zhì)的量至少為eq\f(3mol,6)＝0.5mol。(3)由圖可知，加入KOH中和后產(chǎn)生廢渣2，而“中和”作用之一是使釩以V4Oeq\o\al(4－,12)形式存在于溶液中，后續(xù)操作中未進(jìn)行除雜操作，顯然該過程中還生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，從而除去Fe3＋、Al3＋，故“廢渣2”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為4ROH＋V4Oeq\o\al(4－,12)eq\o(,\s\up7(離子交換),\s\do5(洗脫))R4V4O12＋4OH－(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，應(yīng)增加溶液中c(OH－)，使平衡逆向移動，故淋洗液應(yīng)該呈堿性。(5)“氧化”和“中和”操作中分別加入KClO3、KOH，而“離子交換”過程中，消耗V4Oeq\o\al(4－,12)同時生成OH－，而陽離子未參與離子交換，故“流出液”中陽離子最多的是K＋。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，“煅燒”過程中生成V2O5，考慮銨鹽的不穩(wěn)定性，還應(yīng)生成NH3和H2O，結(jié)合元素守恒寫出化學(xué)方程式：2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高溫))V2O5＋H2O＋2NH3↑。答案：(1)V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)堿(5)K＋(6)2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高溫))V2O5＋H2O＋2NH3↑化學(xué)工藝流程題是高考的必考題型，題目綜合性強(qiáng)，難度大，通常以化工生產(chǎn)流程圖的形式，以陌生元素或陌生化合物知識為載體，綜合考查元素化合物知識、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、實驗基本操作、實驗步驟的分析、通過化工原理的分析判斷流程中殘渣或廢液的成分、反應(yīng)條件的控制與選擇、產(chǎn)率的計算、Ksp的應(yīng)用、綠色化學(xué)思想的體現(xiàn)等，可以說是真正的學(xué)科內(nèi)綜合題，無所不考。必備知能系統(tǒng)歸納——通流程(一)分析試題結(jié)構(gòu)特點——掌握解題流程1．分析試題結(jié)構(gòu)特點題頭(2016·全國卷Ⅰ)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：題干題尾回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價為________。(2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的試劑分別為________、________?！半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是________。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是________。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為________。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))說明2．掌握解題流程(1)審題先審題頭，從題頭中獲取有用信息，了解制取的產(chǎn)品，再整體瀏覽流程圖(題干)，分清原料預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制、核心反應(yīng)、物質(zhì)的分離與提純等，最后審設(shè)問(題尾)，逐一回答問題。(2)答題①先答以“點”設(shè)問的問題(即不需要理清工藝流程圖的主線即可以答題)如“試題結(jié)構(gòu)特點”題尾第(1)問NaClO2中Cl的化合價為＋3和第(3)問“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2＋和Ca2＋，需加入的試劑分別為NaOH溶液、Na2CO3溶液。解題時完全沒有必要考慮流程圖，直接利用所學(xué)知識回答即可。②再答以“線”設(shè)問的問題(即先理清工藝流程圖的前后關(guān)系才能答題)如“試題結(jié)構(gòu)特點”題尾第(2)問寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4和第(3)問中……，“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是ClOeq\o\al(－,2)(或NaClO2)。解題時無法直接作答，需帶著問題，找工藝流程圖中相應(yīng)的“反應(yīng)”和“電解”位置，找到反應(yīng)物和生成物，再具體問題具體回答即可。(二)多研高考經(jīng)典化工流程——提升流程分析能力1．(2017·全國卷Ⅰ)Li4Ti5O12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：[涉及反應(yīng)]①“酸浸”后，鈦主要以TiOCleq\o\al(2－,4)形式存在，其反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O②由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式為2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高溫))2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O2．(2017·海南高考)以工業(yè)生產(chǎn)硼砂所得廢渣硼鎂泥為原料制取MgSO4·7H2O的過程如圖所示：硼鎂泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%～40%20%～25%5%～15%2%～3%1%～2%1%～2%[涉及反應(yīng)]①酸解中發(fā)生的主要離子方程式為MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2OFeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OAl2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O②除雜中發(fā)生的主要離子方程式為2H＋＋ClO－＋2Fe2＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O2Fe3＋＋3MgO＋3H2O=2Fe(OH)3↓＋3Mg2＋2Al3＋＋3MgO＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3Mg2＋3．(2016·全國卷Ⅲ)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：[涉及反應(yīng)]①“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VOeq\o\al(＋,2)的離子方程式：V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2O②“氧化”時，所發(fā)生的離子方程式：6VO2＋＋ClOeq\o\al(－,3)＋3H2O=6VOeq\o\al(＋,2)＋Cl－＋6H＋③“煅燒”偏釩酸銨(NH4VO3)時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高溫))V2O5＋2NH3↑＋H2O4．(2016·海南高考)某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同學(xué)用15.0g該廢催化劑為原料，回收其中的鋅和銅。采用的實驗方案如下：[涉及反應(yīng)]①ZnO＋H2SO4=ZnSO4＋H2O②ZnS＋H2SO4=ZnSO4＋H2S↑③CuS＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋S＋2H2O5．(2015·全國卷Ⅱ)實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過以下過程制備ClO2：[涉及反應(yīng)]①電解時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4Cl＋2HCleq\o(=,\s\up7(電解))3H2↑＋NCl3②制備ClO2的化學(xué)方程式為6NaClO2＋NCl3＋3H2O=6ClO2＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH6．(2013·全國卷Ⅰ)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(fù)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)。[涉及反應(yīng)]①正極堿浸的離子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑②酸浸中發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)方程式為2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O③“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CoSO4＋2NH4HCO3=CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑7．(2013·全國卷Ⅱ)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)]的流程如下：[涉及反應(yīng)]①反應(yīng)b中發(fā)生的離子方程式為MnOeq\o\al(－,4)＋3Fe2＋＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋2MnOeq\o\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋②反應(yīng)d中發(fā)生的離子方程式為COeq\o\al(2－,3)＋Zn2＋=ZnCO3↓③反應(yīng)e中發(fā)生的反應(yīng)為ZnCO3eq\o(=,\s\up7(煅燒))ZnO＋CO2↑高考題點逐一研究——清盲點化學(xué)工藝流程題以工業(yè)上制備某物質(zhì)(純凈物)為目的，把實際生產(chǎn)(或設(shè)計)中的過程以簡圖的形式表現(xiàn)出來：一般以無機(jī)礦物、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或生活廢舊物質(zhì)為原料，利用化學(xué)反應(yīng)原理知識，首先對原料經(jīng)過一定的預(yù)處理，再通過一系列化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過多次分離提純，最后得到目標(biāo)產(chǎn)物。其工藝流程及各環(huán)節(jié)的主要關(guān)鍵點圖解如下：命題點一化學(xué)工藝流程題中原料的預(yù)處理原料預(yù)處理的常用方法方法目的研磨減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，增大反應(yīng)速率水浸與水接觸反應(yīng)或溶解酸浸與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去堿浸除去油污，溶解酸性氧化物、鋁及其氧化物灼燒除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)煅燒改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土[對點訓(xùn)練]1．(2015·全國卷Ⅰ節(jié)選)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)的工藝流程如下所示：寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度外，還可采取的措施有________________________________________________________________________(寫出兩條)。解析：鹽跟酸反應(yīng)生成新鹽和新酸，據(jù)此可寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2MgSO4＋2H3BO3?？刹扇∩邷囟?、將礦石粉碎增大接觸面積或攪拌等措施，以提高浸出速率。答案：Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2H3BO3＋2MgSO4提高反應(yīng)溫度、減小鐵硼礦粉粒徑2．某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：試回答在“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有________________________________________________________________________(兩條即可)。解析：采取措施其目的是讓更多的鎂的化合物能與硫酸反應(yīng)。答案：增大硫酸濃度、加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪拌3．(2018·石家莊二模)稀土是一種不可再生的戰(zhàn)略性資源，被廣泛應(yīng)用于電子信息、國防軍工等多個領(lǐng)域。一種從廢棄陰極射線管(CRT)熒光粉中提取稀土元素釔(Y)的工藝流程如下：已知：廢棄CRT熒光粉的化學(xué)組成(某些不參與反應(yīng)的雜質(zhì)未列出)成分含量/%Y2O3ZnOAl2O3PbO2MgO預(yù)處理前24.2841.827.811.670.19預(yù)處理后68.515.424.335.430.50試回答步驟Ⅰ中進(jìn)行原料預(yù)處理的目的為_________________________________。解析：由已知中預(yù)處理前和預(yù)處理后的成分含量變化可得，預(yù)處理的目的為除去ZnO和Al2O3。答案：除去ZnO和Al2O34．碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族，由該元素組成的物質(zhì)可用作石油裂化的催化劑，電鍍液的光亮劑，玻璃的著色材料，合金材料的添加劑等。碲化銅渣是電解精煉銅時產(chǎn)生的一種礦渣，其主要含Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工藝流程可回收碲：已知：TeO2的熔點為733℃，微溶于水，可溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿?；卮鹣铝袉栴}：(1)Te與S的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱順序為________(用化學(xué)式表示)。(2)“酸浸1”需加熱，加熱的目的是______________________________，“酸浸1”發(fā)生反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是________(寫化學(xué)式)。(3)“水浸”后“濾液1”的顏色是________。(4)“濾渣1”進(jìn)行“堿浸”的離子方程式是______________________________。(5)從可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念來看，“濾渣2”進(jìn)行酸浸的意義是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)S、Te同主族，同主族元素從上到下，非金屬性逐漸減弱，故H2SO4的酸性比H2TeO4強(qiáng)。(2)酸浸時加熱的目的是提高浸出速率，結(jié)合流程圖知，“酸浸1”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2Te＋2H2SO4＋2O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuSO4＋TeO2＋2H2O，故其氧化產(chǎn)物為CuSO4、TeO2。(3)“濾液1”的溶質(zhì)中含CuSO4，故“濾液1”的顏色為藍(lán)色。(4)“濾渣1”中含有TeO2，TeO2溶解于NaOH溶液生成亞碲酸鹽，故反應(yīng)的離子方程式為TeO2＋2OH－=TeOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(5)分析流程圖并結(jié)合碲化銅渣中含Au、Ag等，知“濾渣2”經(jīng)酸浸后可得到含CuSO4的濾液，并可回收Au、Ag，符合可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。答案：(1)H2SO4＞H2TeO4(2)加快浸出速率CuSO4、TeO2(3)藍(lán)色(或淺藍(lán)色)(4)TeO2＋2OH－=TeOeq\o\al(2－,3)＋H2O(5)“濾渣2”經(jīng)過酸浸可得到含CuSO4的濾液，并可達(dá)到回收Au、Ag的目的，符合可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念命題點二化學(xué)工藝流程題中反應(yīng)條件的控制常見反應(yīng)條件的控制及目的1．控制溶液的pH(1)控制反應(yīng)的發(fā)生，增強(qiáng)物質(zhì)的氧化性或還原性，或改變水解程度。(2)控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。①控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH。②調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點：能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大；不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH。2．控制反應(yīng)的溫度(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率。(2)控制平衡移動方向。(3)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。(4)促進(jìn)溶液中氣體的逸出或?qū)崿F(xiàn)蒸餾。(5)防止或?qū)崿F(xiàn)某物質(zhì)水解或分解。(6)使催化劑達(dá)到最大活性。(7)防止副反應(yīng)的發(fā)生。3．調(diào)節(jié)反應(yīng)物的濃度(1)根據(jù)需要選擇適宜濃度，控制一定的反應(yīng)速率，使平衡移動有利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成，減小對后續(xù)操作產(chǎn)生的影響。(2)反應(yīng)物過量，能保證反應(yīng)的完全發(fā)生或提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，但對后續(xù)操作也會產(chǎn)生影響。4．控制反應(yīng)體系的壓強(qiáng)(1)改變化學(xué)反應(yīng)速率。(2)影響平衡移動的方向。5．使用催化劑加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。[對點訓(xùn)練]1．(2018·全國卷Ⅰ節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為：(1)pH＝4.1時，Ⅰ中為________溶液(寫化學(xué)式)。(2)工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是____________________________。解析：(1)酸性條件下，SO2與Na2CO3溶液生成NaHSO3。(2)工藝中加入Na2CO3固體并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3過飽和溶液。答案：(1)NaHSO3(2)得到NaHSO3過飽和溶液2．碳酸鋰(相對分子質(zhì)量為74)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、陶瓷、醫(yī)藥、制冷、焊接、鋰合金等行業(yè)。制備流程如下：已知：碳酸鋰的溶解度(g·L－1)見下表。溫度/℃010203040506080100Li2CO31.541.431.331.251.171.081.010.850.72(1)硫酸化焙燒工業(yè)反應(yīng)溫度控制在250～300℃，主要原因是___________；同時，硫酸用量為理論耗酸量的115%左右，硫酸如果加入過多則________(填字母)。A．增加酸耗量B．增加后續(xù)雜質(zhì)的處理量C．增加后續(xù)中和酸的負(fù)擔(dān)(2)水浸時，需要在攪拌下加入石灰石粉末的主要作用是________________________________________________________________________。(3)“沉鋰”需要在95℃以上進(jìn)行，主要原因是________________________________________________________________________________________________。過濾碳酸鋰所得母液中主要含有Na2SO4，還可能含有________。解析：(1)若溫度過低，反應(yīng)速率慢，若溫度過高，則濃H2SO4沸騰，揮發(fā)較多。(2)加入CaCO3一是和多余H2SO4反應(yīng)，二是調(diào)節(jié)pH除去大部分雜質(zhì)。(3)由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，Li2CO3溶解度越小，故沉鋰在95℃以上進(jìn)行可增加產(chǎn)率。過濾后的母液中除Na2SO4外還可能有Na2CO3、Li2CO3。答案：(1)溫度低于250℃，反應(yīng)速率較慢；溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多ABC(2)除去多余的硫酸，同時調(diào)整pH，除去大部分雜質(zhì)(3)溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，可以增加產(chǎn)率Na2CO3、Li2CO33．利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多種化工試劑，以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程，回答下列問題：已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。②沉淀Ⅰ中只含有兩種沉淀。③流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8(1)浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________。(2)加入NaClO3的作用是____________________________________________。(3)加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是____________________________________________；萃取劑層含錳元素，則沉淀Ⅱ的主要成分為________________________________。(4)操作Ⅰ包括：將水層加入濃鹽酸調(diào)整pH為2～3，________、________、過濾、洗滌、減壓烘干等過程。解析：(1)浸出過程中，Co2O3與鹽酸、Na2SO3發(fā)生反應(yīng)，Co2O3轉(zhuǎn)化為Co2＋，Co元素化合價降低，則S元素化合價升高，SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式：Co2O3＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,3)=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O。(2)加入NaClO3的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于后面調(diào)節(jié)pH時生成Fe(OH)3沉淀而除去。(3)根據(jù)工藝流程圖，結(jié)合表格中提供的數(shù)據(jù)可知，加Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全。濾液Ⅰ中含有的金屬陽離子為Co2＋、Mn2＋、Mg2＋、Ca2＋等，萃取劑層含錳元素，結(jié)合流程圖中向濾液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ為MgF2、CaF2。(4)經(jīng)過操作Ⅰ由溶液得到結(jié)晶水合物，故除題中已知過程外，操作Ⅰ還包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。答案：(1)Co2O3＋SOeq\o\al(2－,3)＋4H＋=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于后面調(diào)節(jié)pH時生成Fe(OH)3沉淀而除去(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全CaF2和MgF2(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶4．鐵紅(Fe2O3)和鈦白粉(TiO2)均為重要的墻面裝修顏料。一種利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量Fe2O3)聯(lián)合生產(chǎn)鐵紅和鈦白粉的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)FeSO4溶液與NH4HCO3溶液的反應(yīng)溫度應(yīng)控制在35℃以下，其原因是________________________________________________________________________，該反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________________。(2)TiO2＋轉(zhuǎn)化為TiO(OH)2需要加熱，加熱的目的是________________，該反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________。(3)常溫時，在生成的FeCO3達(dá)到沉淀溶解平衡的溶液中，測得溶液中c(COeq\o\al(2－,3))＝3.0×10－6mol·L－1，pH為8.5，則所得的FeCO3中是否含F(xiàn)e(OH)2？(列式計算){已知Ksp(FeCO3)＝3.0×10－11，Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16}。解析：(1)溫度太高，則NH4HCO3易分解，且降低溫度可減少Fe2＋的水解。根據(jù)題圖可知該反應(yīng)的離子方程式為Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。(2)TiO2＋水解生成TiO(OH)2，加熱可以加快水解反應(yīng)速率。答案：(1)減少NH4HCO3分解、減少Fe2＋水解Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(2)促進(jìn)TiO2＋水解，加快反應(yīng)速率TiO2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO(OH)2↓＋2H＋(3)Ksp(FeCO3)＝c(Fe2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))，故c(Fe2＋)＝eq\f(KspFeCO3,cCO\o\al(2－,3))＝1.0×10－5mol·L－1，pH＝8.5，則c(OH－)＝10－5.5mol·L－1，故c(Fe2＋)·c2(OH－)＝10－16＜Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16，故所得的FeCO3中無Fe(OH)2命題點三化學(xué)工藝流程題中方程式的書寫用離子方程式或化學(xué)方程式表示某個階段的反應(yīng)，是化學(xué)工藝流程題中的經(jīng)典題型，涉及的物質(zhì)一般是陌生物質(zhì)，考查的內(nèi)容一般是離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的結(jié)合，難度較大。(一)理清離子反應(yīng)的相關(guān)知識1．化工流程題中主要涉及的5類離子反應(yīng)(1)難溶物溶解的離子反應(yīng)①ZnCO3溶于稀硫酸：ZnCO3＋2H＋=Zn2＋＋H2O＋CO2↑②Cr(OH)3溶于鹽酸：Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O③Al(OH)3溶于強(qiáng)堿：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(2)沉淀轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)①ZnS轉(zhuǎn)化為CuS：ZnS＋Cu2＋=CuS＋Zn2＋②AgCl轉(zhuǎn)化為AgI：AgCl＋I(xiàn)－=AgI＋Cl－③Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3：3Mg(OH)2＋2Fe3＋=2Fe(OH)3＋3Mg2＋(3)同種元素在同種價態(tài)、不同pH條件下轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)①CrOeq\o\al(2－,4)在酸性條件下轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O②V2O5在酸浸時轉(zhuǎn)化為VOeq\o\al(＋,2)：V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2O③Cr(OH)3在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Cr(OH)eq\o\al(－,4)：Cr(OH)3＋OH－=Cr(OH)eq\o\al(－,4)(4)與量有關(guān)的離子反應(yīng)①向Ca(OH)2溶液中滴加NaHCO3溶液NaHCO3溶液少量：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－＋Ca2＋=CaCO3↓＋H2ONaHCO3溶液過量：2HCOeq\o\al(－,3)＋2OH－＋Ca2＋=CaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O②向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液加Ba(OH)2溶液至SOeq\o\al(2－,4)恰好沉淀：H＋＋OH－＋SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓＋H2O加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性：2H＋＋2OH－＋SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓＋2H2O(5)涉及氧化還原反應(yīng)的離子反應(yīng)①KMnO4與鹽酸反應(yīng)生成MnCl2和Cl2：2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O②堿性條件下NaClO將Fe(OH)3氧化為Na2FeO4：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O2．書寫離子方程式時需注意的事項(1)觀察離子方程式中的符號是否正確、合理，如不可逆反應(yīng)用“=”，可逆反應(yīng)用“”，氣體符號為“↑”，沉淀符號為“↓”。(2)離子方程式中必須用化學(xué)式表示的物質(zhì)有難溶于水的物質(zhì)(如AgCl、BaSO4等)、難電離的物質(zhì)(如弱酸、弱堿等)、非電解質(zhì)(如SO2、CO2等)。(3)離子方程式中的微溶物[如Ca(OH)2等]有時用化學(xué)式表示，有時用離子符號表示。作為反應(yīng)物時，若為澄清溶液則寫離子符號，若是濁液則寫化學(xué)式；作為生成物時一般寫化學(xué)式。(4)注意酸式鹽中酸式酸根離子的書寫方式，多元弱酸的酸式酸根離子，在離子方程式中不能拆開寫，如NaHCO3在水溶液中的離子是Na＋和HCOeq\o\al(－,3)，其中HCOeq\o\al(－,3)不能拆開寫成H＋和COeq\o\al(2－,3)；而多元強(qiáng)酸的酸式酸根離子在水溶液中可完全電離，如NaHSO4在水溶液中的離子為Na＋、H＋和SOeq\o\al(2－,4)。(5)注意靈活應(yīng)用電荷守恒及氧化還原反應(yīng)中的得失電子守恒，判斷離子方程式是否正確。3．離子不能共存的四種類型發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存生成難溶物或微溶物如Ba2＋和COeq\o\al(2－,3)生成BaCO3，H＋和SiOeq\o\al(2－,3)生成H2SiO3，Cu2＋和OH－生成Cu(OH)2等生成氣體或揮發(fā)性物質(zhì)如H＋與COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、S2－、HS－等；NHeq\o\al(＋,4)和OH－生成NH3(加熱)等生成難電離物質(zhì)如H＋與CH3COO－生成弱酸CH3COOH、與OH－結(jié)合生成H2O等；NHeq\o\al(＋,4)和OH－生成NH3·H2O等發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存具有較強(qiáng)氧化性的離子(如MnOeq\o\al(－,4)、ClO－、Fe3＋等)與具有較強(qiáng)還原性的離子(如Fe2＋、S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)等)不能共存NOeq\o\al(－,3)與I－，S2－與SOeq\o\al(2－,3)，Cl－與ClO－等在酸性條件下不能共存，而在堿性條件下可共存發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存某些弱堿陽離子與某些弱酸陰離子因發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存。如Al3＋與AlOeq\o\al(－,2)、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、S2－，F(xiàn)e3＋與AlOeq\o\al(－,2)、HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)等發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)生成沉淀或氣體發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能大量共存若離子間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，則這些離子不能共存。如Fe3＋與SCN－不能共存，Cu2＋與NH3·H2O不能共存[基礎(chǔ)小練]1．(1)在FeCO3溶于鹽酸后的溶液中加入H2O2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(2)鋁土礦“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________。(3)同位素示蹤法證實Fe2＋能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4。該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(4)O2將Mn2＋氧化成MnO(OH)2的離子方程式：________________________________________________________________________________________。(5)向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BHeq\o\al(－,4)(B元素的化合價為＋3)與Fe2＋反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH)eq\o\al(－,4)，其離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________。(6)NaOCN與NaClO反應(yīng)，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2，反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(7)ClO2與碘化鉀(酸性條件)反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________。(8)PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得，反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(9)FeCl3與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4：________________________________________________________________________。(10)碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定Na2S2O5(產(chǎn)物為SOeq\o\al(2－,4))的離子方程式為________________________________________________________________________。(11)寫出FeTiO3與鹽酸反應(yīng)(產(chǎn)物中Ti的存在形式為TiOCleq\o\al(2－,4))的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(2)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(3)Fe2＋＋2FeO(OH)=Fe3O4＋2H＋(4)2Mn2＋＋O2＋4OH－=2MnO(OH)2↓(5)2Fe2＋＋BHeq\o\al(－,4)＋4OH－=2Fe＋2H2↑＋B(OH)eq\o\al(－,4)(6)2OCN－＋3ClO－=COeq\o\al(2－,3)＋CO2↑＋3Cl－＋N2↑(7)2ClO2＋10I－＋8H＋=2Cl－＋5I2＋4H2O(8)PbO＋ClO－=PbO2＋Cl－(9)2Fe3＋＋10OH－＋3ClO－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O(10)S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋(11)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O(二)理清氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識1．常見的氧化劑和還原劑(1)常見氧化劑及其還原產(chǎn)物氧化劑Cl2(X2)O2Fe3＋酸性KMnO4MnO2酸性K2Cr2O7HClO還原產(chǎn)物Cl－(X－)H2O/O2－/OH－Fe2＋Mn2＋Mn2＋Cr3＋Cl－氧化劑ClOeq\o\al(－,3)濃H2SO4HNO3H2O2(H＋)PbO2FeOeq\o\al(2－,4)(H＋)NaBiO3還原產(chǎn)物Cl－SO2NO2(濃)、NO(稀)H2OPb2＋Fe3＋Bi3＋(2)常見還原劑及其氧化產(chǎn)物還原劑金屬單質(zhì)Fe2＋H2S/S2－SO2/SOeq\o\al(2－,3)HI/I－NH3N2H4CO氧化產(chǎn)物金屬離子Fe3＋S、SO2SO3、SOeq\o\al(2－,4)eq\a\vs4\al(I2)N2、NON2CO22．氧化還原反應(yīng)的五規(guī)律(1)守恒律化合價升高總數(shù)與降低總數(shù)相等，實質(zhì)是反應(yīng)中失電子總數(shù)與得電子總數(shù)相等。該規(guī)律可應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)方程式的配平及相關(guān)計算。(2)強(qiáng)弱律氧化性：氧化劑>氧化產(chǎn)物；還原性：還原劑>還原產(chǎn)物。在適宜的條件下，用氧化性(還原性)較強(qiáng)的物質(zhì)可制備氧化性(還原性)較弱的物質(zhì)，用于比較物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱。(3)優(yōu)先律①多種氧化劑與一種還原劑相遇，氧化性強(qiáng)的首先得電子被還原。②多種還原劑與一種氧化劑相遇，還原性強(qiáng)的首先失電子被氧化。(4)價態(tài)律元素處于最高價，只有氧化性(如KMnO4中的Mn)；元素處于最低價，只有還原性(如S2－、I－)；元素處于中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性(如Fe2＋、S、Cl2等)。(5)轉(zhuǎn)化律同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，高價態(tài)＋低價態(tài)→中間價態(tài)；價態(tài)相鄰能共存、價態(tài)相間能歸中，歸中價態(tài)不交叉、價升價降只靠攏。3．氧化還原反應(yīng)方程式的配平流程[基礎(chǔ)小練]2．配平下列方程式。(1)____FeS2＋____O2eq\o(=,\s\up7(高溫))____Fe2O3＋____SO2(2)______HCl(濃)＋______MnO2eq\o(=,\s\up7(△))______Cl2↑＋____MnCl2＋____H2O(3)______Cu＋______HNO3(稀)=____Cu(NO3)2＋____NO↑＋____H2O(4)______KI＋______KIO3＋____H2SO4=____I2＋____K2SO4＋____H2O(5)____MnOeq\o\al(－,4)＋____H＋＋____Cl－=____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O(6)____S＋____KOH=____K2S＋____K2SO4＋____H2O(7)____P4＋____KOH＋____H2O=____K3PO4＋____PH3(8)____P＋____FeO＋____CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))____Ca3(PO4)2＋____Fe答案：(1)41128 (2)41112(3)38324 (4)513333(5)21610258 (6)48314(7)29335 (8)253153．(1)完成NaClO3氧化FeCl2的離子方程式：ClOeq\o\al(－,3)＋Fe2＋＋__________=Cl－＋Fe3＋＋________(2)完成以下氧化還原反應(yīng)的離子方程式：MnOeq\o\al(－,4)＋C2Oeq\o\al(2－,4)＋__________=Mn2＋＋CO2↑＋________(3)請配平下面反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaBO2＋SiO2＋Na＋H2=NaBH4＋Na2SiO3(4)將NaBiO3固體(黃色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加熱，溶液顯紫色(Bi3＋無色)。配平該反應(yīng)的離子方程式：NaBiO3＋Mn2＋＋________=Na＋＋Bi3＋＋________＋________答案：(1)166H＋163H2O(2)2516H＋2108H2O(3)124212(4)5214H＋552MnOeq\o\al(－,4)7H2O4．填空。(1)①Li2Ti5O15中Ti的化合價為＋4，其中過氧鍵的數(shù)目為________。②寫出“高溫煅燒”中由FePO4與Li2CO3、H2C2O4反應(yīng)制備LiFePO4的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(2)工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________。(3)工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2，則NH3與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(4)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，工業(yè)制取方法其中一步是將SO2、H2SO4加入到NaClO3中生成ClO2，同時回收NaHSO4。反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為____________。(6)工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為________。答案：(1)①4②2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高溫))2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O(2)2As2S3＋5O2＋6H2O=4H3AsO4＋6S(3)8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))7N2＋12H2O(4)2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2NaHSO4＋2ClO2(5)MnSO4(或Mn2＋)(6)2∶1(三)掌握方程式的書寫技巧1．陌生化學(xué)方程式書寫的思路首先根據(jù)題給材料中的信息寫出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價有無變化判斷反應(yīng)類型：(1)元素化合價無變化則為非氧化還原反應(yīng)，遵循質(zhì)量守恒定律。(2)元素化合價有變化則為氧化還原反應(yīng)，除遵循質(zhì)量守恒外，還要遵循得失電子守恒規(guī)律。最后根據(jù)題目要求寫出化學(xué)方程式或離子方程式(需要遵循電荷守恒規(guī)律)即可。2．陌生氧化還原反應(yīng)方程式書寫的具體步驟[對點訓(xùn)練]1．(2018·全國卷Ⅲ節(jié)選)KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉栴}：(1)KIO3的化學(xué)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(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是__________。“濾液”中的溶質(zhì)主要是________?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)KIO3的化學(xué)名稱為碘酸鉀。(2)Cl2的溶解度隨溫度的升高而降低，所以可以用加熱的方法來達(dá)到“逐Cl2”的目的；KH(IO3)2和KCl的分離可以根據(jù)溶解度的不同，采用結(jié)晶法分離，濾液中的溶質(zhì)主要是KCl，要使KH(IO3)2轉(zhuǎn)化為KIO3，可以加入KOH調(diào)節(jié)pH。發(fā)生反應(yīng)：KH(IO3)2＋KOH=2KIO3＋H2O或HIO3＋KOH=KIO3＋H2O，從而避免引入新的雜質(zhì)離子。答案：(1)碘酸鉀(2)加熱KClKH(IO3)2＋KOH=2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH=KIO3＋H2O)2．(2018·惠州調(diào)研)三氧化二鎳(Ni2O3)是一種重要的電子元件材料和蓄電池材料。工業(yè)上利用含鎳廢料(鎳、鐵、鈣、鎂合金為主)制取草酸鎳(NiC2O4·2H2O)，再高溫煅燒草酸鎳制取三氧化二鎳。已知草酸的鈣、鎂、鎳鹽均難溶于水。工藝流程圖如圖所示：請回答下列問題：(1)加入H2O2發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________________；加入碳酸鈉溶液調(diào)pH至4.0～5.0，其目的為________________________________________________________________________。(2)草酸鎳(NiC2O4·2H2O)在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒，可制得Ni2O3，同時獲得混合氣體，該混合氣體的主要成分為(水除外)________________。(3)工業(yè)上還可用電解法制取Ni2O3，用NaOH溶液調(diào)NiCl2溶液的pH至7.5，加入適量Na2SO4后利用惰性電極電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2有80%在弱堿性條件下生成ClO－，再把二價鎳氧化為三價鎳。ClO－氧化Ni(OH)2生成Ni2O3的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。amol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過電子的物質(zhì)的量為________mol。(4)以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時，NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________________________，其放電時正極電極反應(yīng)式為___________________________________________________________________。解析：(1)加入H2O2的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH至4.0～5.0，可促使Fe3＋水解，生成Fe(OH)3沉淀除去。(2)NiC2O4·2H2O在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒可制得Ni2O3，Ni元素的化合價升高，則必有元素化合價降低，故生成CO，又生成的是混合氣體，必有CO2生成。(3)ClO－具有強(qiáng)氧化性，將Ni(OH)2氧化成Ni2O3，自身被還原為Cl－，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ClO－＋2Ni(OH)2=Cl－＋Ni2O3＋2H2O，由離子方程式可知，amol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，消耗0.5amolClO－，再由Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O可知，電解產(chǎn)生的Cl2的物質(zhì)的量為eq\f(0.5amol,80%)＝0.625amol，再由2Cl－－2e－=Cl2↑可知，外電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.625amol×2＝1.25amol。(4)該電池放電時，NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，Ni由＋3價變?yōu)椋?價，故正極的電極反應(yīng)式為NiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2。答案：(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O促進(jìn)Fe3＋水解沉淀完全(2)CO、CO2(3)ClO－＋2Ni(OH)2=Cl－＋Ni2O3＋2H2O1.25a(4)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－3．工業(yè)上“中溫焙燒——鈉化氧化法”回收電鍍污泥中的鉻已獲技術(shù)上的突破。其工藝流程如下：[查閱資料]①電鍍污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì)；水浸后溶液中含有Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì)；②Na2SO4、Na2Cr2O7、Na2CrO4在不同溫度下的溶解度如下表：溫度化學(xué)式20℃60℃100℃Na2SO419.545.342.5Na2Cr2O7183269415Na2CrO484115126請回答：(1)操作①的名稱是______，“水浸”后的溶液呈______性。(2)“焙燒氧化”過程中Cr(OH)3轉(zhuǎn)化成Na2CrO4的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(3)濾渣Ⅱ的主要成分有Zn(OH)2和X，生成X的離子反應(yīng)方程式為________________________________________________________________________。(4)“酸化濃縮”時，需繼續(xù)加入H2SO4，使Na2CrO4轉(zhuǎn)化成Na2Cr2O7，反應(yīng)離子的方程式為________________________________________________________________________________________。解析：(1)操作①是從溶液中分離出濾渣，操作①的名稱是過濾；水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等都為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解后呈堿性。(2)焙燒氧化過程中有氧氣參加反應(yīng)，可知還應(yīng)生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2=4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O。(3)水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物質(zhì)，加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH可得到Zn(OH)2、Al(OH)3沉淀，NaAlO2加入酸生成Al(OH)3沉淀的離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓。(4)Na2CrO4轉(zhuǎn)化成Na2Cr2O7的離子方程式為2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。答案：(1)過濾堿(2)4Cr(OH)3＋4Na2CO3＋3O2=4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O(3)AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓(4)2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O命題點四化學(xué)工藝流程題中物質(zhì)的分離與提純(一)物質(zhì)分離、提純的六種物理方法(二)分離提純中的各種答題規(guī)范1．判斷沉淀劑過量的答題規(guī)范沉淀劑過量的目的是使雜質(zhì)離子沉淀完全。判斷沉淀劑已過量的一般操作規(guī)范是把反應(yīng)后的混合物靜置一段時間，吸取少量上層清液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量的沉淀劑，若沒有沉淀生成，則證明沉淀劑已過量。2．洗滌沉淀時的答題規(guī)范由于沉淀生成時，表面吸附一定量的離子，因此，過濾后要進(jìn)行沉淀的洗滌。洗滌規(guī)范是向過濾得到的沉淀上慢慢注入適量蒸餾水至剛好浸沒沉淀，然后靜置，讓其自然流下，重復(fù)以上操作2～3次，直至洗滌干凈。為了減少沉淀的溶解，可用冰水或有機(jī)溶劑洗滌。3．檢驗沉淀洗滌干凈的答題規(guī)范檢驗沉淀是否洗滌干凈，主要是檢驗洗滌液中是否還含有在溶液中吸附的離子。一般的檢驗規(guī)范是取少量最后一次的洗滌液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量的檢驗試劑，若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，則證明沉淀已洗滌干凈。4．溶液結(jié)晶答題規(guī)范從溶液中得到帶結(jié)晶水的晶體的規(guī)范是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。5．除雜答題規(guī)范在書寫某一步驟是為了除雜時，應(yīng)該規(guī)范回答，“是為了除去××雜質(zhì)”，“除雜”等一類萬能式的回答是不能得分的。[對點訓(xùn)練]1．(2017·全國卷Ⅲ節(jié)選)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·Cr2O3，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①的主要反應(yīng)為FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3eq\o(→,\s\up7(高溫),\s\do5())Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2。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)。(2)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固體。冷卻到________(填標(biāo)號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃ b．60℃c．40℃ d．10℃步驟⑤的反應(yīng)類型是________。解析：(1)步驟①中生成的氧化鐵因不溶于水而進(jìn)入濾渣1，所以濾渣1中含量最多的金屬元素是Fe。結(jié)合流程圖可知，濾渣2的主要成分是Al(OH)3及含硅雜質(zhì)。(2)根據(jù)題圖，可知溫度越低，K2Cr2O7的溶解度越小，析出的重鉻酸鉀固體越多，即在10℃左右時得到的K2Cr2O7固體最多，故d項正確。步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)為Na2Cr2O7＋2KCl=K2Cr2O7＋2NaCl，其屬于復(fù)分解反應(yīng)。答案：(1)FeAl(OH)3(2)d復(fù)分解反應(yīng)2．SO2是硫酸工業(yè)尾氣的主要成分。以硫酸工業(yè)的尾氣為原料制備硫酸鉀和硫酸錳晶體(MnSO4·H2O)的工藝流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)如圖所示是幾種鹽的溶解度曲線。反應(yīng)Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、________、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品。(2)檢驗硫酸鉀樣品中是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是____________________。(3)已知室溫下Mn(OH)2的Ksp＝4.5×10－13，向MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH＝10，請列式計算，判斷此時溶液中Mn2＋是否沉淀完全：___________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在相同溫度下，K2SO4的溶解度最小，反應(yīng)Ⅲ中，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮后，K＋和SOeq\o\al(2－,4)以K2SO4的形式結(jié)晶析出，此時趁熱過濾，可得到K2SO4晶體，同時也可防止其他鹽結(jié)晶析出。(2)因為Ag2SO4是微溶于水的白色固體，所以用HNO3酸化的AgNO3溶液檢驗Cl－時，應(yīng)先加入過量Ba(NO3)2溶液使SOeq\o\al(2－,4)完全沉淀。(3)溶液的pH＝10時，c(OH－)＝1×10－4mol·L－1，c(Mn2＋)＝eq\f(Ksp,c2OH－)＝4.5×10－5mol·L－1＞1×10－5mol·L－1，所以此時溶液中的Mn2＋沒有沉淀完全。答案：(1)趁熱過濾(2)取少量樣品于試管中配成溶液，滴加過量Ba(NO3)2溶液，取上層清液滴加HNO3酸化的AgNO3溶液(3)c(Mn2＋)＝eq\f(Ksp,c2OH－)＝4.5×10