《2022年高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 專題四 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第17講 化學(xué)工藝流程學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 專題四 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第17講 化學(xué)工藝流程學(xué)案（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 專題四 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第17講 化學(xué)工藝流程學(xué)案 最新考綱 考向分析 1.建立分析解決材料、環(huán)境、健康、能源等領(lǐng)域關(guān)于物質(zhì)的制備和應(yīng)用等實(shí)際問(wèn)題和思路方法。 2．認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)、設(shè)計(jì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的核心角度，形成認(rèn)識(shí)途徑，并將其應(yīng)用于解決真實(shí)問(wèn)題，進(jìn)而形成解決問(wèn)題的思路和方法。 3．認(rèn)識(shí)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在自然資源利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。 1.以化工流程為載體，?？疾椋? (1)實(shí)驗(yàn)操作目的分析。 (2)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范判斷。 2．以物質(zhì)制備和提純?yōu)榍榫?，考查? (1)陌生物質(zhì)化合價(jià)的判斷及電子式的書(shū)寫(xiě)。 (2)反應(yīng)方程式或離子方程式的書(shū)寫(xiě)。 (3)流程中試劑的

2、選擇，中間產(chǎn)物的種類及離子判斷。 (4)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范語(yǔ)言的表述。 (5)實(shí)驗(yàn)操作試劑的選取。 (6)流程的中間環(huán)節(jié)物質(zhì)種類及離子判斷。 (7)樣品中質(zhì)量分?jǐn)?shù)及產(chǎn)物產(chǎn)率的計(jì)算。 Z (課前) 1．(2017·全國(guó)Ⅰ·27)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(lái)制備。工藝流程如下： 回答下列問(wèn)題： (1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)100℃、2190℃、5h__。 (2)“酸浸”后，鈦主要以TiOCl形式存在

3、，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式 FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O　。 (3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示： 溫度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_低于40℃，TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過(guò)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)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為＋4，其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_(kāi)4__。 (5)若“濾液②”中

4、c(Mg2＋)＝0.02 mol·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＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ Fe3＋恰好沉淀完全時(shí)，c(PO)＝mol·L－1＝1.3×10－17 mol·L－1，c3(Mg2＋) ·c2(PO)值為0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40

5、FePO4的化學(xué)方程式 2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑　。 [解析]　(1)從圖象直接可以看出，鐵的浸出率為70%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度、時(shí)間，符合溫度升高，反應(yīng)速率加快，值得注意的是，這類填空題可能有多個(gè)合理答案。(2)考查離子方程式書(shū)寫(xiě)。難點(diǎn)為生成物還有什么，鈦酸亞鐵中鈦為＋4價(jià)，鐵為＋2價(jià)，產(chǎn)物有氯化亞鐵，比較FeTiO3和TiOCl知，產(chǎn)物中一定有H2O。值得注意的是鈦酸亞鐵與鹽酸反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)。(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(wèn)題要從兩個(gè)角度分析，即低于40℃時(shí)，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率加快；高于40℃時(shí)，氨水揮發(fā)

6、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)考查化學(xué)式與元素化合價(jià)關(guān)系。鋰元素在化合物中只有一種化合價(jià)(＋1)，化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和等于0，過(guò)氧鍵中氧顯－1價(jià)，類似雙氧水、過(guò)氧化鈉。如果能求出－1價(jià)氧原子個(gè)數(shù)，就能求出過(guò)氧鍵數(shù)目，即過(guò)氧鍵數(shù)目等于－1價(jià)氧原子個(gè)數(shù)的一半。設(shè)Li4Ti5O15中－2價(jià)、－1價(jià)氧原子個(gè)數(shù)分別為x、y。有：，解得x＝7，y＝8。所以，過(guò)氧鍵數(shù)目為＝4。(5)考查溶度積計(jì)算以及判斷沉淀是否形成。分兩步計(jì)算：①計(jì)算鐵離子完全沉淀時(shí)磷酸根離子濃度。c(Fe3＋)·c(PO)＝Ksp(FePO4)，c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－1

7、7mol·L－1。②混合后，溶液中鎂離子濃度為c(Mg2＋)＝0.01 mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(PO)＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40

8、__。 (2)磷精礦粉酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)： 2Ca5(PO4)3(OH)＋3H2O＋10H2SO410CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4 ①該反應(yīng)體現(xiàn)出酸性關(guān)系：H3PO4_<__H2SO4(填“>”或“<”)。 ②結(jié)合元素周期律解釋①中結(jié)論：P和S電子層數(shù)相同，_核電荷數(shù)PS，得電子能力P

9、機(jī)碳氧化為CO2脫除，同時(shí)自身也會(huì)發(fā)生分解。相同投料比、相同反應(yīng)時(shí)間，不同溫度下的有機(jī)碳脫除率如圖所示。80 ℃后脫除率變化的原因：_80_℃后，H2O2分解速率大，濃度顯著降低__。 (5)脫硫時(shí)，CaCO3稍過(guò)量，充分反應(yīng)后仍有SO殘留，原因是_CaSO4微溶__；加入BaCO3可進(jìn)一步提高硫的脫除率，其離子方程式是 BaCO3＋SO＋2H3PO4===BaSO4＋CO2↑＋H2O＋2H2PO　。 (6)取a g所得精制磷酸，加適量水稀釋，以百里香酚酞作指示劑，用b mol·L－1 NaOH溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

10、是 　。(已知：H3PO4摩爾質(zhì)量為98 g·mol－1) [解析]　(1)可通過(guò)增大接觸面積和升高溫度等措施加快反應(yīng)速率。通過(guò)題給流程可知，能夠加快反應(yīng)速率的措施有研磨和加熱。 (2)①由強(qiáng)酸制弱酸規(guī)律可知，硫酸的酸性強(qiáng)于磷酸的酸性。②根據(jù)兩者電子層數(shù)相同，可判斷兩者處于同一周期，且S在P的右側(cè)，核電荷數(shù)PS，得電子能力P

11、化學(xué)方程式：2Ca5(PO4)3F＋10H2SO4＋5H2O10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4＋2HF。 (4)由題意可知，H2O2在氧化有機(jī)碳時(shí)，自身也會(huì)發(fā)生分解，且分解速率隨溫度的升高而加快，因此80 ℃后脫除率降低。 (5)硫酸鈣是微溶物，存在溶解平衡，因此反應(yīng)后的溶液中仍含有SO。由題給信息可知，反應(yīng)物為BaCO3、SO和H3PO4，生成物為BaSO4、CO2、H2PO和水，由此可寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：BaCO3＋SO＋2H3PO4===BaSO4＋CO2↑＋H2O＋2H2PO。 (6)由題意知，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為 mol，當(dāng)生成Na2HPO4時(shí)，參加反應(yīng)磷酸的物

12、質(zhì)的量為 mol，即磷酸的質(zhì)量為 g，則磷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＝。 3．(2017·全國(guó)Ⅲ)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(wèn)題： (1)步驟①的主要反應(yīng)為： FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2 上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_(kāi)2∶7__。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是_陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng)__。 (2)濾渣1中含量最多的金屬元素是_Fe__，濾渣2的主要成分是_Al(OH)3__及含硅雜質(zhì)。

13、 (3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變_小__(填“大”或“小”)，原因是 2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O　(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(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到_d__(填標(biāo)號(hào))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_復(fù)分解反應(yīng)__。 (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 ×100%　。 [解析]　(1)1 mol FeO·Cr2O3參與反

14、應(yīng)共失去7 mol電子，而1 mol NaNO3參與反應(yīng)得到2 mol電子，根據(jù)得失電子守恒，二者的系數(shù)比為2∶7。由于高溫下碳酸鈉能與陶瓷中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，所以該步驟不能使用陶瓷容器。(2)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的主要成分是氫氧化鋁及含硅雜質(zhì)。(3)濾液2中存在平衡：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，氫離子濃度越大(pH越小)，越有利于平衡正向移動(dòng)，所以步驟④應(yīng)調(diào)節(jié)濾液2的pH使之變小。(4)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，故d項(xiàng)正確。步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)為Na

15、2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl，其屬于復(fù)分解反應(yīng)。(5)該鉻鐵礦粉中Cr2O3的物質(zhì)的量為，根據(jù)Cr元素守恒可求得K2Cr2O7的理論質(zhì)量m0＝，根據(jù)Cr元素守恒可求得K2Cr2O7的理論質(zhì)量為m0＝×294 g·mol－1×10－3 kg·g－1＝ kg，所以產(chǎn)品的產(chǎn)率為×100%＝×100%。 R (課堂) 知能補(bǔ)漏 1．解題思路： 明確整個(gè)流程的原料與目的→仔細(xì)分析每步發(fā)生的反應(yīng)及得到的產(chǎn)物→結(jié)合基礎(chǔ)理論與實(shí)際問(wèn)題思考→注意答題的模式與要點(diǎn)。 (1)要粗讀試題，盡量弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出。 (2)再精讀試題，根據(jù)問(wèn)題去精心研究某一

16、步或某一種物質(zhì)。 (3)要看清所問(wèn)問(wèn)題，不能答非所問(wèn)，并注意語(yǔ)言表達(dá)的科學(xué)性。 2．得分策略 (1)細(xì)心審題是關(guān)鍵，從題干中獲得有用信息，了解制備的產(chǎn)品。 (2)認(rèn)真分析是核心，整體瀏覽一下流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段，知道反應(yīng)物是什么，發(fā)生了什么反應(yīng)，該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。 (3)正確表達(dá)是保障。 ①條理清晰，規(guī)范專業(yè)術(shù)語(yǔ)，準(zhǔn)確使用化學(xué)語(yǔ)言及符合解答試題。 ②在回答文字類表述題時(shí)，要組織語(yǔ)言，言簡(jiǎn)意賅，準(zhǔn)確定位。 ③避免丟三落四、遺漏答案、討論不完整、以偏概全等現(xiàn)象出現(xiàn)。 B (課后) 1．(2016·北京)以廢舊鉛酸電池中的含鉛

17、廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料，制備高純PbO，實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下： (1)過(guò)程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O　。 (2)過(guò)程Ⅰ中，F(xiàn)e2＋催化過(guò)程可表示為： ?。?Fe2＋＋ PbO2＋4H＋＋SO===2Fe3＋＋PbSO4＋2H2O ⅱ：…… ①寫(xiě)出ⅱ的離子方程式： 2Fe3＋＋Pb＋SO===2Fe2＋＋PbSO4　。 ②下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過(guò)程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。 a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾

18、乎無(wú)色，再加入少量PbO2，溶液變紅。 b．_取a中紅色溶液，向其中加入鉛粉后，紅色褪去__。 (3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)＋NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲線如圖所示。 ①過(guò)程Ⅱ的目的是脫硫。濾液Ⅰ經(jīng)處理后可在過(guò)程Ⅱ中重復(fù)使用，其目的是_A、B__(選填序號(hào))。 A．減少PbO的損失，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率 B．重復(fù)利用NaOH，提高原料的利用率 C．增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率 ②過(guò)程Ⅱ的目的是提純。結(jié)合上述溶解度曲線，簡(jiǎn)述過(guò)程Ⅲ的操作：_向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加熱至110℃，充分溶解后，趁熱過(guò)濾，冷

19、卻結(jié)晶，過(guò)濾得到PbO固體__。 [解析]　(1)根據(jù)題給化學(xué)工藝流程知，過(guò)程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水，化學(xué)方程式為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。(2)①催化劑通過(guò)參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變。根據(jù)題給信息知，反應(yīng)ⅰ中Fe2＋被PbO2氧化為Fe3＋，則反應(yīng)ⅱ中Fe3＋被Pb還原為Fe2＋，離子方程式為2Fe3＋＋Pb＋SO===PbSO4＋2Fe2＋。②a實(shí)驗(yàn)證明發(fā)生了反應(yīng)ⅰ，則b實(shí)驗(yàn)須證明發(fā)生了反應(yīng)ⅱ，實(shí)驗(yàn)方案為：取a中紅色溶液少量，加入過(guò)量鉛粉，

20、充分反應(yīng)后，紅色褪去。(3)①過(guò)程Ⅱ的目的是除硫，操作過(guò)程中會(huì)加入過(guò)量的NaOH，通過(guò)題給條件可知，部分PbO溶解在NaOH溶液中，故濾液1中會(huì)有過(guò)量的NaOH和PbO溶解在NaOH溶液中產(chǎn)生的NaHPbO2，重復(fù)使用濾液Ⅰ，可減少PbO的損失，提高產(chǎn)率，且NaOH也得到了重復(fù)利用，提高了原料的利用率。②過(guò)程Ⅲ是從粗產(chǎn)品中得到純產(chǎn)品，結(jié)合溶解度曲線，可選用重結(jié)晶操作。根據(jù)條件可知，粗品中含有炭黑，需要趁熱過(guò)濾，然后冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到純產(chǎn)品。 2．(2018·邯鄲一模)錳的用途非常廣泛，在鋼鐵工業(yè)中，錳的用量?jī)H次于鐵。以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì))為原料生產(chǎn)金

21、屬錳的工藝流程如下： 已知25 ℃，部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如下： 物質(zhì) Mn(OH)2 Co(OH)2 Ni(OH)2 MnS CoS NiS Ksp 2.1×10－13 3.0×10－16 5.0×10－16 1.0×10－11 5.0×10－22 1.0×10－22 (1)步驟Ⅰ中，MnCO3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是 MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O　。 (2)步驟Ⅰ中需要加入稍過(guò)量的硫酸，其目的有3點(diǎn)：①使礦物中的物質(zhì)充分反應(yīng)；②提供第Ⅱ步氧化時(shí)所需要的酸性環(huán)境；③_抑制Mn2＋的水解__。 (3)步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件

22、下可將Fe2＋氧化為Fe3＋，該反應(yīng)的離子方程式是 MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O　；加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為5.0～6.0，以除去Fe3＋。 (4)步驟Ⅲ中，需要用到的玻璃儀器除玻璃棒、漏斗外，還有_燒杯__；濾渣2的主要成分為_(kāi)CoS和NiS__。 (5)電解后的廢水中還含有Mn2＋，常用石灰乳進(jìn)行一級(jí)沉降得到Mn(OH)2沉淀，過(guò)濾后再向?yàn)V液中加入適量Na2S，進(jìn)行二級(jí)沉降。欲使溶液中c(Mn2＋)≤1.0×10－5 mol·L－1，則應(yīng)保持溶液中c(S2－)≥_1×10－6__mol·L－1。 [解析]　(1)加稀硫酸時(shí)MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶

23、性MnSO4，并產(chǎn)生二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O。 (2)Mn2＋易水解，加入過(guò)量硫酸，還能抑制Mn2＋水解。 (3)步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件下將Fe2＋氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式是MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。 (4)過(guò)濾時(shí)的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒及漏斗，故還需燒杯；濾渣2的主要成分是CoS和NiS。 (5)MnS的Ksp＝c(Mn2＋)c(S2－)＝1.0×10－11，為了使c(Mn2＋)≤1.0×10－5 mol·L－1，則c(S2－)≥＝1.0×10－6(mol·L－1)，

24、即c(S2－)≥1.0×10－6 mol·L－1。 3．(2018·全國(guó)Ⅲ·27)KIO3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)KIO3的化學(xué)名稱是_碘酸鉀__。 (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_加熱__?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是_KCl__?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O或(HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)　。 (3)KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。 ①寫(xiě)出

25、電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　。 ②電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子主要為_(kāi)K＋__，其遷移方向是_由a到b__。 ③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有_產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等__(寫(xiě)出一點(diǎn))。 [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(lái)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

26、HIO3＋KOH,KIO3＋H2O，從而避免引入新的雜質(zhì)離子。 (3)①電解液是KOH溶液，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－,2OH－＋H2↑。②電解過(guò)程中陽(yáng)極反應(yīng)為I－＋6OH－－6e－,IO＋3H2O。陽(yáng)極的K＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由電極a遷移到電極b。③“KClO3氧化法”的主要不足之處是產(chǎn)生Cl2，易污染環(huán)境。 考點(diǎn)二　物質(zhì)分離提純型 Z (課前) 1．(2017·天津)某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置(見(jiàn)圖)，使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用?；?/p>

27、答Ⅰ和Ⅱ中的問(wèn)題。 固體混合物分離利用的流程圖 Ⅰ.固體混合物的分離和利用(流程圖中的部分分離操作和反應(yīng)條件未標(biāo)明) (1)反應(yīng)①所加試劑NaOH的電子式為 －　。B→C的反應(yīng)條件為_(kāi)加熱(或煅燒)__，C→Al的制備方法稱為_(kāi)電解法__。 (2)該小組探究反應(yīng)②發(fā)生的條件。D與濃鹽酸混合，不加熱，無(wú)變化；加熱有Cl2生成，當(dāng)反應(yīng)停止后，固體有剩余，此時(shí)滴加硫酸，又產(chǎn)生Cl2。由此判斷影響該反應(yīng)有效進(jìn)行的因素有(填序號(hào))_ac__。 a．溫度 　　　　 b．Cl－的濃度 　　　　 c．溶液的酸度 (3)0.1 mol Cl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)

28、，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJ·mol－1　。 Ⅱ.含鉻元素溶液的分離和利用 (4)用惰性電極電解時(shí)，CrO能從漿液中分離出來(lái)的原因是_在直流電場(chǎng)作用下，CrO通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極室移動(dòng)，脫離漿液__，分離后含鉻元素的粒子是_CrO和Cr2O__；陰極室生成的物質(zhì)為_(kāi)NaOH和H2__(寫(xiě)化學(xué)式)。 [解析]　(1)NaOH由Na＋和OH－構(gòu)成，電子式為。根據(jù)題中圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系，向溶液A中通人CO2，發(fā)生反應(yīng)

29、：NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，沉淀B為Al(OH)3，固體C為Al2O3，B→C的反應(yīng)條件為加熱或煅燒，Al2O3→Al的制備方法為電解熔融氧化鋁。(2)根據(jù)“D與濃鹽酸混合，不加熱，無(wú)變化；加熱有Cl2生成”知溫度對(duì)反應(yīng)有影響；滴加硫酸，引入H＋，又產(chǎn)生Cl2，說(shuō)明溶液的酸度對(duì)反應(yīng)有影響。(3)該還原性氣體為CO，易水解生成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物為TiCl4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)，結(jié)合題意知ΔH＝－×2＝－85.6 kJ·mol－1。(4)題圖2中電解分離裝置采用離子交

30、換膜，根據(jù)電解時(shí)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，則在直流電場(chǎng)作用下，CrO通過(guò)陰離子膜向陽(yáng)極室移動(dòng)，脫離漿液。在陽(yáng)極室，CrO發(fā)生可逆反應(yīng)：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，故分離后含鉻元素的粒子是CrO、Cr2O。在陰極室，H2O放電：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c(OH－)增大，且Na＋向陰極室移動(dòng)，故陰極室生成的物質(zhì)為NaOH、H2。 2．(2018·全國(guó)Ⅰ·27)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過(guò)飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫(xiě)出該過(guò)程的化學(xué)方程式 2NaHSO3===Na2S2O5＋H2

31、O　。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： ①pH＝4.1時(shí)，Ⅰ中為_(kāi)NaHSO3__溶液(寫(xiě)化學(xué)式)。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是_得到NaHSO3過(guò)飽和溶液__。 (3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　。電解后，_a__室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí)，取50.00 mL葡

32、萄酒樣品，用0.010 00 mol·L－1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為 S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋　，該樣品中Na2S2O5的殘留量為_(kāi)0.128__g·L－1(以SO2計(jì))。 [解析]　(1)根據(jù)題給信息，將NaHSO3過(guò)飽和溶液結(jié)晶脫水可得到Na2S2O5，則化學(xué)方程式為2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。 (2)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(guò)飽和溶液。 (3)陽(yáng)極上陰離子OH－放電，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=

33、==O2↑＋4H＋，電解過(guò)程中H＋透過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室，故a室中NaHSO3濃度增加。 (4)根據(jù)電子、電荷及質(zhì)量守恒，可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式為S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋。n(S2O)＝×n(I2)＝×0.010 00 mol·L－1×10.00×10－3 L＝5×10－5 mol，該樣品中S2O的殘留量(以SO2計(jì))為5×10－5 mol×2×64 g·mol －1×＝0.128 g·L－1。 R (課堂) 知能補(bǔ)漏 1．物質(zhì)提純流程題的解題思路： (1)閱讀題干信息，找出要提純的物質(zhì)。 (2)解讀操作流程，找出與題干相關(guān)的操作步驟，辨別出預(yù)處

34、理、反應(yīng)、提純、分離等階段。 (3)分析流程中的每一步驟，反應(yīng)物是什么、發(fā)生了什么反應(yīng)、該反應(yīng)造成了什么后果，對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。 2．無(wú)機(jī)化工流程中的常見(jiàn)分離方法： (1)洗滌(冰水、熱水)：洗去晶體表面的雜質(zhì)離子。 (2)過(guò)濾(熱濾或抽濾)：分離難溶物和易溶物。 (3)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)。 (4)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度的變化變化不大的溶質(zhì)。 (5)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度的變化變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物。 (6)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物。 (7)冷卻水：利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體。 B

35、 (課后) 1．(2018·衡水中學(xué)二模)電鍍工業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的電鍍污水，處理電鍍污水時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的電鍍污泥。電鍍污泥含有多種金屬氫氧化物和雜質(zhì)。下面是處理某種電鍍污泥回收銅、鎳元素的一種工業(yè)流程。 電鍍污泥用硫酸浸出后得到的浸出液中各金屬離子濃度見(jiàn)下表。 金屬離子 Cu2＋ Ni2＋ Fe2＋ Al3＋ Cr3＋ 濃度/mg·L－1 7 000 7 000 2 500 4 200 3 500 (1)在電解回收銅的過(guò)程中，為提高下一步的除雜效果，需控制電解電壓稍大一些使Fe2＋氧化，則磷酸鹽沉淀中含有的物質(zhì)為_(kāi)FePO4、CrPO4、AlPO4__。 (2)

36、假設(shè)電解前后Ni2＋濃度基本不變，若使Ni2＋在除雜過(guò)程不損失，則溶液中PO濃度不能超過(guò) 　mol·L－1(列出計(jì)算表達(dá)式，Ksp[Ni3(PO4)2]＝5×10－31)。 (3)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)NaOH溶液濃度過(guò)大時(shí)，部分鋁元素和鉻元素會(huì)在濾液中出現(xiàn)，濾液中出現(xiàn)鋁元素的原因?yàn)?Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O　(用離子方程式解釋)。 [解析]　(1)浸出液中含Cu2＋、Ni2＋、Fe2＋、Al3＋、Cr3＋，電解除去Cu2＋且將Fe2＋氧化成Fe3＋，根據(jù)圖中Ni2＋不沉淀，因而磷酸鹽沉淀中含有的物質(zhì)為FePO4、GrPO4、AlPO4。 (2)Ksp＝c(Ni2＋)·c2(PO

37、)，電解前后Ni2＋濃度基本不變，c(Ni2＋)＝7 000 mg·L－1＝ mol·L－1，若Ni2＋不沉淀，c(PO)<＝ mol·L－1。 (3)當(dāng)NaOH溶液濃度過(guò)大時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。 2．(2018·鄭州三模)工業(yè)上設(shè)計(jì)將VOSO4中的K2SO4、SiO2雜質(zhì)除去并回收得到V2O5的流程如下，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)步驟①所得廢渣的成分是_SiO2__(寫(xiě)化學(xué)式)，操作Ⅰ的名稱_過(guò)濾__。 (2)步驟②、③的變化過(guò)程可簡(jiǎn)化為(下式R表示VO2＋，HA表示有機(jī)萃取劑)： R2(SO4)n(水層)＋2nHA(有機(jī)層)2RAn(有

38、機(jī)層)＋nH2SO4(水層) ②中萃取時(shí)必須加入適量堿，其原因是_加入堿中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)(或提高釩的萃取率)__。③中X試劑為_(kāi)H2SO4__。 (3)⑤的離子方程式為 NH3·H2O＋VO===NH4VO3↓＋OH－　。 (4)25 ℃時(shí)，取樣進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系如表： pH 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 釩沉淀率% 98.0 98.8 98.8 96.4 93.1 結(jié)合上表，在實(shí)際生產(chǎn)中，⑤中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為_(kāi)1.7～1.8(或1.7、1.8其中一個(gè))__；若釩沉淀率為93.1%時(shí)不產(chǎn)生Fe(OH)

39、3沉淀，則溶液中c(Fe3＋)<_2.6×10－3_mol·L－1__。(已知：25 ℃時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39) (5)該工藝流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有_氨氣(或氨水)__和_有機(jī)萃取劑__。 [解析]　(1)將含K2SO4、SiO2雜質(zhì)的VOSO4溶于水，SiO2不溶于水，步驟①是過(guò)濾，將SiO2與溶液分離。 (2)②中萃取時(shí)必須加入適量堿，有利于中和硫酸，促使平衡正向移動(dòng)；③為反萃取，使上述平衡逆方向移動(dòng)，X試劑為H2SO4。 (3)在含有VO2＋、SO的溶液中加入氧化劑氯酸鉀，可以將VO2＋氧化為VO，步驟⑤中加氨水，VO與氨水反應(yīng)生成NH4VO3的離

40、子方程式為NH3·H2O＋VO===NH4VO3↓＋OH－。 (4)根據(jù)25 ℃時(shí)，釩沉淀率和溶液pH之間的關(guān)系知，pH為1.7、1.8時(shí)，釩沉淀率最高，調(diào)節(jié)溶液的最佳pH為1.7～1.8最好；若釩沉淀率為93.1%，pH＝2.0，c(OH－)＝1×10－12 mol·L－1，此時(shí)沒(méi)有Fe(OH)3沉淀，則溶液中的c(Fe3＋)

41、以減少環(huán)境污染，變廢為寶，工業(yè)上利用廢渣(含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的硫酸鹽及少量CaO和MgO)制備鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，具體生產(chǎn)流程如下： 注：銨黃鐵釩的化學(xué)式為(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 (1)在廢渣溶液操作時(shí)，應(yīng)選用_D__溶解(填字母)。 A．氨水 B．氫氧化鈉溶液 C．鹽酸 D．硫酸 (2)物質(zhì)A是一種氧化劑，工業(yè)上最好選_空氣__(供選擇使用的有空氣、Cl2、MnO2)，其理由是_原料易得，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)__。氧化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　。 (3)銨黃鐵礬中可

42、能混有的雜質(zhì)有Fe(OH)3、_Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4__。銨黃鐵礬與氨水反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12＋6NH3·H2O===4(NH4)2SO4＋6Fe(OH)3　。 [解析]　(1)該流程的目的是制備鐵紅(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4，不能引入雜質(zhì)離子，不能選用鹽酸，而氨水和NaOH溶液能沉淀Fe3＋和Fe2＋，也不能選用。 (2)空氣中的氧氣在酸性條件下可將Fe2＋氧化為Fe3＋，空氣易得，成本低，不產(chǎn)生污染，不引入雜質(zhì)，氧化過(guò)程離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。 (3)廢渣溶解經(jīng)氧化后溶液中存在Mg2＋、Fe3＋，加氨水后，可能生成Mg(OH)2沉淀、Fe(OH)3沉淀，另外Ca(OH)2和CaSO4的溶解度較小，也可能析出。由流程圖知，銨黃鐵釩與氨水反應(yīng)得(NH4)2SO4和Fe(OH)3。