版高考化学一轮复习热点突破6无机化工流程练习新人教版Word格式.docx
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(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为__________________________。
(3)
用如图所示的实验装置进行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。
①实验装置图中仪器A的名称为________。
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作:
向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂,________、静置、分液,并重复多次。
(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·
3H2O的实验方案:
边搅拌边向溶液中滴加氨水,____________________,过滤、用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·
[已知该溶液中pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀;
pH=5.0时Al(OH)3沉淀完全。
]
解析:
(1)升温可加快化学反应速率,故加热的目的是加快反应速率,使废渣中的主要成分充分溶解。
若所加H2SO4过量太多,则萃取分液后的水相中含有较多的H2SO4,后续操作中会增加氨水的用量,造成浪费。
(2)酸溶时,少量Fe、Al的氧化物会转化为Fe2+(或Fe3+)、Al3+,加入H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
(3)①由仪器的特征可知,A为分液漏斗。
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移到有机相,每次向分液漏斗中加入一定量的有机萃取剂后,需充分振荡液体。
(4)由废渣的主要成分及分析制备流程可知,萃取分液后的水相中主要含有Mg2+、Al3+、SO,为制备MgCO3·
3H2O,要将Al3+转化为Al(OH)3沉淀,而Mg2+不能转化为Mg(OH)2沉淀,需向水溶液中滴加氨水,至5.0<pH<8.5,使Al3+全部转化为Al(OH)3沉淀,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中继续滴加Na2CO3溶液,若无沉淀出现,说明Mg2+全部转化为MgCO3·
3H2O,然后进行过滤、洗涤、干燥等操作。
答案:
(1)加快酸溶速率 避免制备MgCO3时消耗过多的碱
(2)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(3)①分液漏斗 ②充分振荡 (4)至5.0<pH<8.5,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成
[备考提醒] 解答工艺流程题的两方法
1.首尾分析法:
对线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题,首先对比分析流程图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从此分析中找出它们的关系,弄清原料转化的基本原理和除杂、分离、提纯的化工工艺,再结合题设问题,逐一解答。
2.分段分析法:
对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(含副产品)的工艺流程题,用此法更容易找到解题的切入点。
角度二 以物质制备为目的的工艺流程题
2.硫酸锌是一种重要的工业原料,广泛用于农业、化工、电镀、水处理等行业。
用炼锌厂废渣(含ZnO、FeO、CuO)回收生产一水硫酸锌的工艺流程如图所示:
已知:
某温度下,Ksp[Zn(OH)2]=1.2×
10-17,
Ksp[Fe(OH)2]=8.0×
10-16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38。
(1)酸浸时,为提高浸出速率,可采取的措施是_____________________(填两种)。
(2)氧化、中和时,需要用NaOH溶液调节pH为4.5~5.0,原因是_________________。
(3)氧化、中和时用漂白粉作氧化剂,此时发生反应的化学方程式为_______________________________;
实际操作中通入空气的作用是___________________。
(4)操作X的名称为________。
(5)第三次操作X后,得到成品的步骤为________,过滤,洗涤,加热脱水。
(1)为提高浸出速率,可采取的方法有:
适当增加硫酸的浓度、加热、将废渣粉碎等。
(2)氧化、中和的目的是除铁,结合题给沉淀的Ksp可知,除铁时铁元素必须以三价铁形式存在,以避免损失锌。
随氧化液的pH升高,铁去除率增大,但锌的损失率也随之上升,故pH不能太高也不能太低。
(3)反应物有FeSO4、NaOH、Ca(ClO)2,生成物有沉淀Fe(OH)3,再分析知还有CaCl2和Na2SO4,根据化合价升降守恒和原子守恒可配平化学方程式。
由题知氧化剂为漂白粉,但通入的空气中有氧气,也是一种氧化剂,故其作用是加快氧化速率。
(4)从图示看,操作X很明显是将生成的沉淀或不溶的固体除去,故应为过滤。
(5)产品为一水硫酸锌,故从滤液中得到的物质也是结晶水合物,应采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(1)适当增加硫酸的浓度、加热、将废渣粉碎
(2)pH太低,铁的去除率低,pH太高,锌的损失率会增大
(3)4FeSO4+8NaOH+Ca(ClO)2+2H2O===CaCl2+4Na2SO4+4Fe(OH)3↓ 加快氧化速率 (4)过滤
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
3.实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·
7H2O),主要工艺流程如下:
(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是________(填字母)。
a.品红溶液 b.紫色石蕊溶液
c.酸性KMnO4溶液d.溴水
(2)过程①中,FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为________________。
(3)过程③中需加入的物质是________________。
(4)过程④中,蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外,还需要________________。
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填字母)。
a.稀硫酸 b.CaCO3 c.NaOH溶液
(1)SO2具有漂白性,能使品红褪色,SO2有还原性,能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化,而使它们褪色。
(3)溶液X为Fe2(SO4)3,需加入还原剂将Fe3+还原为Fe2+,又不带入杂质离子,故需加入铁粉。
(5)过程⑤中需将酸消耗而调高pH,而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4,阻止反应的继续进行。
(1)acd
(2)4FeS+3O2+6H2SO4===2Fe2(SO4)3+6H2O+4S
(3)铁粉 (4)蒸发皿、玻璃棒 (5)c
课时作业(授课提示:
对应学生用书第263页)
1.工业上利用氨氧化获得的高浓度NOx气体(含NO、NO2)制备NaNO2、NaNO3,工艺流程如下:
已知:
Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2
(1)中和液所含溶质除NaNO2及少量Na2CO3外,还有________(填化学式)。
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作时,应控制水的蒸发量,避免浓度过大,目的是________________。
蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。
(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3的目的是________________。
母液Ⅱ需回收利用,下列处理方法合理的是________。
a.转入中和液 b.转入结晶Ⅰ操作
c.转入转化液d.转入结晶Ⅱ操作
(4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2∶1,则生产1.38吨NaNO2时,Na2CO3的理论用量为________吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。
(1)NO2与Na2CO3反应有NaNO3生成。
(2)中和液进行蒸发Ⅰ操作的目的是使NaNO2结晶析出,使NaNO3留在母液中,若水的蒸发量大,溶液浓度过大时,NaNO3有可能析出。
蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质,不能直接排放,将其冷凝后用于流程中的溶碱最合理。
(3)母液Ⅰ进行转化时加入稀HNO3可将NaNO2氧化为NaNO3。
母液Ⅱ中的溶质主要是NaNO3,将其转入转化液或转入结晶Ⅱ操作以达到原料循环利用的目的,可以提高产率,所以合理处理的方法选c、d。
(4)1.38吨NaNO2的物质的量为1.38×
106g÷
69g/mol=2×
104mol,则生成的NaNO3物质的量为1×
104mol,根据Na原子守恒,则Na2CO3的理论用量=1/2×
(2×
104+1×
104)mol×
106g/mol=1.59×
106g=1.59吨。
(1)NaNO3
(2)防止NaNO3的析出 溶碱
(3)将NaNO2氧化为NaNO3 cd
(4)1.59
2.以海绵铜(主要成分为铜和氧化铜)为原料采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)溶解时硫酸浓度一般控制在0.25mol·
L-1。
配制1000mL此硫酸,需要质量分数为98%、密度为1.84g·
cm-1的浓硫酸________mL(小数点后保留1位数字)。
(2)溶解时需要控制温度在60~70℃,原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)操作X的名称是________。
(4)还原、氯化过程的化学方程式是________________。
亚硫酸铵要适当过量,可能的原因是________________________________________________________________________
_________________________________________________________(答出一条即可)。
(5)随着氯化铵用量的增加,CuCl沉淀率增大,但增大到一定程度后,沉淀率反而减小,可能的原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
(1)浓硫酸的浓度c===18.4(mol·
L-1)。
由c(浓)·
V(浓)=c(稀)·
V(稀)得:
18.4mol·
L-1×
V(浓)=0.25mol·
1000mL,故V(浓)≈13.6mL。
(2)由流程可以看出,温度过低,铜的溶解速率慢;
温度过高,铵盐会发生分解。
(3)操作X是将不溶杂质除去,故为过滤。
(4)本题的目的是制取CuCl,故还原、氯化过程是将Cu2+还原为CuCl。
亚硫酸铵适当过量,溶液中的离子浓度较大,可以提高反应速率,同时亚硫酸铵具有还原性,可以防止空气中的氧气将CuCl中+1价的Cu氧化。
(5)氯化铵用量增加到一定程度后,CuCl沉淀率反而减小,说明CuCl可能与氯化铵发生了反应。
(1)13.6
(2)温度低,铜的溶解速率慢;
温度高,铵盐会发生分解 (3)过滤 (4)2CuSO4+(NH4)2SO3+2NH4Cl+H2O===2CuCl↓+2(NH4)2SO4+H2SO4 可以提高反应速率,防止生成的CuCl被空气氧化(答出一条即可) (5)CuCl+NH4Cl===NH4CuCl2
3.七铝十二钙(12CaO·
7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料。
用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:
(1)煅粉主要含MgO和________。
用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶。
若滤液Ⅰ中c(Mg2+)小于5×
10-6mol·
L-1,则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp=5×
10-12];
该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是______________________________
(2)滤液Ⅰ中的阴离子有________(忽略杂质成分的影响);
若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会生成________,从而导致CaCO3产率降低。
(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为________________________________________________________________________。
(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为______________________
(1)碳酸钙和碳酸镁受热均易分解,生成氧化镁和氧化钙,因此另一种物质为氧化钙;
根据溶度积常数可计算出氢氧根离子浓度为1×
10-3mol/L,因此氢离子浓度为1×
10-11mol/L,所以pH应大于11;
如果用硫酸铵代替硝酸铵,钙离子与硫酸根离子能形成硫酸钙沉淀。
(2)滤液Ⅰ中的阴离子包括加入硝酸铵引入的硝酸根离子,水电离生成的氢氧根离子。
如果只通入二氧化碳,可能会生成碳酸氢钙,从而导致碳酸钙的产率降低。
(3)氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al2O3+2OH-===2AlO+H2O。
(4)阳极上为铝失电子生成铝离子,阴极上为氢离子得电子生成氢气,其电解总反应方程式为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑。
(5)因为没有其他离子放电,因此负极反应式为Al-3e-+7AlCl===4Al2Cl。
(1)CaO 11 易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低
(2)NO、OH-Ca(HCO3)2
(3)Al2O3+2OH-===2AlO+H2O
(4)2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑
(5)Al-3e-+7AlCl===4Al2Cl
章末排查练(三)
对应学生用书第56页
排查50个重要化学离子方程式
1.钠及其重要化合物
①Na和H2O的反应
________________________________________________________________________
②Na和CH3COOH的反应
③Na2O2和H2O的反应
④NaH和水的反应
⑤向NaOH溶液中通入过量CO2
⑥将Na2CO3溶液与石灰乳混合
⑦向Na2CO3溶液中通入过量CO2
⑧将Na2CO3和Ca(HCO3)2混合
⑨将含等物质的量NaHCO3溶液和NaOH溶液混合
⑩将含等物质的量NaHCO3溶液与澄清石灰水混合
⑪将NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合
⑫向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2气体
①2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑ ②2Na+2CH3COOH===2CH3COO-+2Na++H2↑
③2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
④NaH+H2O===Na++OH-+H2↑ ⑤OH-+CO2===HCO ⑥CO+Ca(OH)2===CaCO3↓+2OH-
⑦CO+CO2+H2O===2HCO ⑧CO+Ca2+===CaCO3↓ ⑨HCO+OH-===CO+H2O
⑩HCO+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O
⑪2HCO+Ca2++2OH-===CaCO3↓+CO+2H2O ⑫2Na++CO+CO2+H2O===2NaHCO3↓
2.铝及其重要化合物
⑬Al和NaOH溶液的反应
⑭Al(OH)3和NaOH溶液的反应
⑮Al(OH)3和盐酸的反应
⑯Al2O3和NaOH的反应
⑰Al2O3和盐酸的反应
⑱NaAlO2和过量盐酸的反应
⑲向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体
⑳将NaAlO2与NaHCO3混合
将NaAlO2与AlCl3溶液混合
向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液
向AlCl3溶液中加入过量氨水
将AlCl3溶液与NaHCO3溶液混合
⑬2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑
⑭Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O ⑮Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O ⑯Al2O3+2OH-===2AlO+H2O ⑰Al2O3+6H+===2Al3++3H2O ⑱AlO+4H+===Al3++2H2O ⑲AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO⑳AlO+HCO+H2O===Al(OH)3↓+CO3AlO+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓ Al3++4OH-===AlO+2H2O Al3++3NH3·
H2O===Al(OH)3↓+3NHAl3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
3.铁及其重要化合物
Fe和过量稀HNO3的反应
Fe高温下和水蒸气的反应
F
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