工藝流程綜合題型研究

工藝流程綜合題型研究【備考策略】在全國(guó)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)、電池反應(yīng)等。在2016年的備考中，應(yīng)關(guān)注元素化合物知識(shí)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(shí)。解答這類試題要注意循環(huán)經(jīng)濟(jì)、原子經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等要求。【能力提升】能力提升化學(xué)工藝流程題的解題要領(lǐng)解題時(shí)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(jìn)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(huì)出現(xiàn)超綱知識(shí)，要讀懂流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問(wèn)中的提示性信息，并在下一步分析和解題中隨時(shí)進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用。所以一定要關(guān)注題目的每一個(gè)字眼，但不必將每一個(gè)物質(zhì)都推出，問(wèn)什么推什么。其次要帶著問(wèn)題去精心研究某一步或某一個(gè)物質(zhì)。在答題時(shí)應(yīng)注意前后問(wèn)題往往沒(méi)有連帶效應(yīng)，即前一問(wèn)不能回答沒(méi)關(guān)系，不影響后面回答問(wèn)題。遇到做不出來(lái)的問(wèn)題要及時(shí)放棄，以免影響其他問(wèn)題的作答。最后，作答時(shí)一定要看清所提問(wèn)題，不能答非所問(wèn)，注意語(yǔ)言表達(dá)的科學(xué)性。1.常見(jiàn)的化工術(shù)語(yǔ)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(dāng)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(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去的過(guò)程水浸與水接觸反應(yīng)或溶解過(guò)濾固體與液體的分離滴定定量測(cè)定，可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測(cè)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(guò)剩的溶質(zhì)就會(huì)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(jìn)水解(沉淀)2.常見(jiàn)的操作與答題常見(jiàn)的操作答題要考慮的角度加過(guò)量試劑使反應(yīng)完全進(jìn)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(biāo)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)(或影響產(chǎn)物的純度)等分離、提純過(guò)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(guò)濾—(洗滌、干燥)提高原子利用率綠色化學(xué)(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(jìn)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(dá)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(yàn)其中是否還有某種離子存在等(續(xù)表)常見(jiàn)的操作答題要考慮的角度控制溶液的pH①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)②“酸作用”還可除去氧化物(膜)③“堿作用”還可除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等④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)①防止副反應(yīng)的發(fā)生②使化學(xué)平衡移動(dòng)；控制化學(xué)反應(yīng)的方向③控制固體的溶解與結(jié)晶(如趁熱過(guò)濾能防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出)④控制反應(yīng)速率；使催化劑達(dá)到最大活性⑤升溫：促進(jìn)溶液中的氣體逸出，使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)⑥加熱煮沸：促進(jìn)水解，聚沉后利于過(guò)濾分離⑦趁熱過(guò)濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量⑧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(duì)設(shè)備的要求洗滌晶體①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)②“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(guò)程中的溶解損耗③用特定有機(jī)試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低晶體的溶解度、有利于析出，減少損耗等④洗滌沉淀方法：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)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(jī)械法(打磨)或化學(xué)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(wèn)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(diǎn)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(shí)點(diǎn)，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(dá)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(xué)小組模擬該方法回收銅和制取膽礬，流程簡(jiǎn)圖如下：流程中有三次實(shí)現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用，已用虛線標(biāo)出兩處，第三處的試劑是。循環(huán)使用的NH4Cl在反應(yīng)Ⅰ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(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備BaCl2·2H2O的流程如下：Ca2+Mg2+F開(kāi)始沉淀時(shí)的pH11.99.11.9完全沉淀時(shí)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(hào))，濾渣Ⅱ中含(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時(shí)應(yīng)避免過(guò)量，原因是。【歸納總結(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(duì)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(xì)節(jié)3.以核心輔助原料為準(zhǔn)，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€(gè)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(duì)流程的整體分析5.某些暫時(shí)琢磨不透的環(huán)節(jié)，可“跳過(guò)去”而“難得糊涂”，如有必要，可“順藤摸瓜”或帶著問(wèn)題回頭來(lái)進(jìn)行有針對(duì)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(wèn)題，確保易拿的分?jǐn)?shù)先拿，增強(qiáng)答題信心7.變換角度：從基本理論、綠色化學(xué)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)角度、安全生產(chǎn)等多角度答題8.對(duì)棘手問(wèn)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(guò)量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又產(chǎn)生了哪些新離子；再考慮這些離子間是否會(huì)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(xué)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(jī)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(xiě)出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：。(3)該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實(shí)驗(yàn)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)②：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Ca(OH)2、CO2、和(填化學(xué)式)。(6)若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失，則每1molMnO2可制得molKMnO4?！即鸢浮?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(qiáng)氧化性，利用其強(qiáng)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(jìn)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的熔融混合物中通入空氣，反應(yīng)生成K2MnO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。(3)HCl有揮發(fā)性，會(huì)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(guò)程中沉積在石灰石表面，會(huì)阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)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(xué)方程式為3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2，K2MnO4中一部分Mn元素由+6價(jià)升高到+7價(jià)，另一部分Mn元素由+6價(jià)降低到+4價(jià)，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(huì)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(guò)程中的損失，1molMnO2可制得1molK2MnO4，由方程式可知，3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2，1molK2MnO4可以制備molKMnO4，在上述條件下，1molMnO2可制得molKMnO4。

變式訓(xùn)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：①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。②pH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?wèn)題：(1)沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動(dòng)使之達(dá)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(xué)用右圖裝置模擬制備Na2S2O3的過(guò)程(加熱裝置已略去)。①A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。②C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(jì)了從硫鐵礦獲得單質(zhì)硫的工藝，將粉碎的硫鐵礦用過(guò)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(xué)方程式為?！即鸢浮?1)使固體與氣體充分接觸，加快反應(yīng)速率(2)B(3)①該反應(yīng)的實(shí)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②2H2S+SO23S↓+2H2O(4)FeS2+2HClFeCl2+H2S↑+S↓〖解析〗(1)將硫鐵礦進(jìn)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)①該反應(yīng)的實(shí)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。②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)硫與亞硫酸鈉化合生成產(chǎn)物Na2S2O3，故第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2S+SO23S↓+2H2O。(4)硫鐵礦和過(guò)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(xué)方程式為FeS2+2HClFeCl2+H2S↑+S↓?；瘜W(xué)工藝流程與實(shí)驗(yàn)技術(shù)

典題演示2(2015·江西贛州模擬)高鐵酸鉀(K2FeO4)具有很強(qiáng)的氧化性，是一種新型的高效水處理劑。(1)高鐵酸鉀具有強(qiáng)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。①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2molNa2FeO4時(shí)轉(zhuǎn)移電子mol。濕式氧化法的流程如下圖：上述流程中制備Na2FeO4的化學(xué)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(diǎn)有、?！即鸢浮?1)其中的鐵元素為+6價(jià)，易得電子(2)高鐵酸鉀有強(qiáng)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)①10②2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O(4)放電時(shí)間長(zhǎng)工作電壓穩(wěn)定〖解析〗(1)高鐵酸鉀中的鐵是+6價(jià)，處于高價(jià)態(tài)，具有強(qiáng)氧化性。(2)高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，還原產(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)①由反應(yīng)方程式2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑可知，6molNa2O2中12mol的-1價(jià)的氧，有2mol變?yōu)?價(jià)，還有10mol變?yōu)?2價(jià)，而鐵是+2價(jià)變?yōu)?6價(jià)，所以每生成2molNa2FeO4時(shí)轉(zhuǎn)移電子10mol。②Fe(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(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

變式訓(xùn)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(huì)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：①金屬離子濃度為1mol·L-1時(shí)，F(xiàn)e(OH)3開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu(OH)2開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7。②金屬離子含量、CuCl產(chǎn)率與混合液pH的關(guān)系如右圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是；析出CuCl晶體時(shí)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(wú)水乙醇洗滌，在真空干燥機(jī)內(nèi)于70℃干燥2h、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(shí)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(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)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

?！即鸢浮?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(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(jìn)行，提高CuCl的產(chǎn)率，但當(dāng)OH-濃度過(guò)大時(shí)，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pH≈4時(shí)，Cu(OH)2溶解，即Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O。從圖中可以看出當(dāng)pH=3時(shí)，CuCl的產(chǎn)率最大，故析出CuCl時(shí)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(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：2Cu2++2Cl-+Fe2CuCl↓+Fe2+。(3)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?！緳z測(cè)與評(píng)估】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(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行此操作時(shí)用到的玻璃儀器有。(2)在實(shí)驗(yàn)室中操作b包括、冷卻結(jié)晶。(3)干燥機(jī)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)水泥常用作建筑材料，是利用了水泥的性質(zhì)。(5)SO2的催化氧化反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得壓強(qiáng)及溫度對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的影響如下表(原料氣各成分的體積分?jǐn)?shù)為SO2：7%、O2：11%、N2：82%)。壓強(qiáng)/MPa轉(zhuǎn)化率/%溫度/℃0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.594.4①實(shí)際生產(chǎn)中，SO2的催化氧化反應(yīng)是在常壓、400500℃條件下進(jìn)行。采用常壓的主要原因是；該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系：Ksp(400℃)(填“>”、“<”或“=”)Ksp(500℃)。②催化氧化時(shí)使用熱交換器的原因是。(6)制硫酸所產(chǎn)生的尾氣除了含有N2、O2外，還含有SO2、微量的SO3和酸霧。下列能用于測(cè)定硫酸尾氣中SO2含量的試劑組是(填字母)。a.NaOH溶液、酚酞試液b.Na2CO3溶液、酚酞試液c.碘水、淀粉溶液 d.KMnO4溶液、稀硫酸2.(2015·河北邯鄲質(zhì)檢)工業(yè)上利用電解污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下：Fe3+Cu2+Cr3+開(kāi)始沉淀的pH2.14.74.3完全沉淀的pH3.26.7a(1)在浸出過(guò)程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有。(2)在除鐵操作中，需要除去Fe3+和CaSO4，請(qǐng)完成相關(guān)操作：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH范圍為；②將濁液加熱到80℃，。(3)寫(xiě)出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體的離子方程式：，此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO3過(guò)量，除了浪費(fèi)試劑外，還會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題是。3.(2015·河北五校聯(lián)考)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來(lái)是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再?gòu)氖Ｓ嗟臐夂Ｋ型ㄟ^(guò)一系列工藝提取其他產(chǎn)品。回答下列問(wèn)題：(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是(填序號(hào))。①用混凝法獲取淡水 ②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 ④改進(jìn)鉀、溴、鎂的提取工藝(2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br2，并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3，吸收1molBr2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為mol。(3)海水提鎂的一段工藝流程如下：濃海水的主要成分如下：離子Na+Mg2+Cl-S濃度/g·L-163.728.8144.646.4該工藝過(guò)程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為，產(chǎn)品2的化學(xué)式為，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為g。(4)采用石墨陽(yáng)極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：。4.(2015·河北冀中月考)氯化鐵是常見(jiàn)的水處理劑，無(wú)水FeCl3的熔點(diǎn)為555K、沸點(diǎn)為588K。工業(yè)上制備無(wú)水FeCl3的一種工藝如下：(1)取0.5mL三氯化鐵溶液滴入50mL沸水中，再煮沸片刻得紅褐色透明膠體，該過(guò)程可用離子方程式表示為。(2)已知六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：溫度/℃01020305080100溶解度(g/100gH2O)74.481.991.8106.8315.1525.8535.7從FeCl3溶液中獲得FeCl3·6H2O的方法是。(3)室溫時(shí)在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH為2.7時(shí)，F(xiàn)e3+開(kāi)始沉淀；當(dāng)溶液pH為4時(shí)，c(Fe3+)=mol·L-1(已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-36)。(4)吸收劑X是；吸收塔中吸收劑X的作用是。(5)FeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通?？捎玫饬糠y(cè)定：稱取mg無(wú)水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，再轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用蒸餾水定容；取出10.00mL，加入稍過(guò)量的KI溶液，充分反應(yīng)后，用淀粉作指示劑并用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定(I2+2S22I-+S4)，共用去VmL。則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。5.(2015·山西晉商四校聯(lián)考)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)常用作食品漂白劑。其制備工藝流程如下：已知：反應(yīng)Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5+H2O等多步反應(yīng)。(1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為，反應(yīng)Ⅰ所得副產(chǎn)物的用途是(填一項(xiàng)即可)。(2)硫黃燃燒前先加熱成液態(tài)并通過(guò)噴嘴噴入焚硫爐中，目的是，在上述工藝流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是。(3)反應(yīng)Ⅱ中需控制參加反應(yīng)的氣體與固體的物質(zhì)的量之比接近，若氣體量不足，則會(huì)導(dǎo)致。(4)Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)放出SO2，其離子方程式為。6.(2015·唐山一模)對(duì)工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行處理是防止水體污染的主要措施。(1)水的凈化和軟化的區(qū)別是。(2)①在實(shí)驗(yàn)室中過(guò)濾操作需要用到的玻璃儀器有。②下列試劑能夠用來(lái)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行殺菌消毒，且不會(huì)造成二次污染的是(填字母)。a.福爾馬林 b.漂白粉 c.臭氧 d.氯氣(3)Na2FeO4是一種新型水處理劑，工業(yè)上可用FeSO4制備Na2FeO4，其工藝流程如下：①工業(yè)上常用硫酸亞鐵作混凝劑除去天然水中含有的懸浮物和膠體，為了達(dá)到更好的效果，要將待處理水的pH調(diào)到9左右，再加入綠礬。請(qǐng)解釋這一做法的原因：(用必要的離子方程式和文字描述)。②假設(shè)每步反應(yīng)均是完全的，若制取3molNa2FeO4，需要NaClO固體g。③寫(xiě)出第一步在酸性環(huán)境下加入H2O2反應(yīng)的離子方程式：。(4)石灰純堿法是常用的硬水軟化方法，已知25℃時(shí)Ksp(CaCO3)=2.8×10-9，現(xiàn)將等體積的Ca(OH)2溶液與Na2CO3溶液混合(假設(shè)溶液體積具有加和性)，若Na2CO3溶液的濃度為5.6×10-5mol·L-1，則生成沉淀所需Ca(OH)2溶液的最小濃度為。7.下面是利用工業(yè)冶煉硫酸銅(含有Fe2+、As、Ca2+等雜質(zhì))提純制備電鍍硫酸銅的生產(chǎn)流程。已知：①Fe3+、Cu2+開(kāi)始沉淀的pH分別2.7、5.4，完全沉淀的pH分別為3.7、6.4。②Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20(1)溶解操作中需要配制含銅64g·L-1的硫酸銅溶液100L，需要稱量冶煉級(jí)硫酸銅的質(zhì)量至少為kg。(2)氧化步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為①，②As+H2O2+H+H3AsO4③H3AsO4+Fe3+FeAsO4↓+3H+(3)若要檢驗(yàn)調(diào)節(jié)pH后溶液中的Fe3+是否除盡，方法是；氧化后需要將溶液進(jìn)行稀釋，稀釋后的溶液中銅離子濃度最大不能超過(guò)mol·L-1。(4)固體Ⅰ的主要成分除FeAsO4外還有，操作Ⅰ為。(5)利用以上電鍍級(jí)硫酸銅作為電解質(zhì)溶液，電解粗銅(含鐵、銀雜質(zhì))制備純銅，寫(xiě)出陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式：。8.NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體，廣泛用于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等?？梢噪婂儚U渣(除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì))為原料獲得。工藝流程如下：(1)用稀硫酸溶解廢渣時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有(任寫(xiě)一點(diǎn))。(2)向?yàn)V液中滴入適量的Na2S溶液，目的是除去Zn2+，寫(xiě)出除去Zn2+的離子方程式：。(3)上述流程中濾液Ⅲ的主要成分是。(4)確定步驟四中Na2CO3溶液足量，碳酸鎳已完全沉淀的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是。(5)操作Ⅰ的實(shí)驗(yàn)步驟依次為(實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：6mol·L-1H2SO4溶液、蒸餾水、pH試紙)：①；②；③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得NiSO4·6H2O晶體；④用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。【檢測(cè)與評(píng)估答案】微專題十二工藝流程綜合題型研究

1．(1)過(guò)濾漏斗、玻璃棒、燒杯(2)蒸發(fā)濃縮(3)2(CaSO4·2H2O)+C2CaO+2SO2↑+CO2↑+4H2O(4)水硬性(5)①常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，且增大壓強(qiáng)時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率提高不多，但成本增加較多>②移去反應(yīng)中放出的熱量，使反應(yīng)后的氣體降溫并預(yù)熱未反應(yīng)的氣體(6)cd【解析】(1)溶液和固體分離的方法是過(guò)濾，過(guò)濾操作的儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒。(2)氨氣和磷酸反應(yīng)，得到磷酸銨溶液，要將磷銨分離出來(lái)，必須經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮和冷卻結(jié)晶的操作。(3)進(jìn)入干燥機(jī)的是石膏和焦炭，從干燥機(jī)出來(lái)的是CaO、SO2、CO2、H2O，所以可以得到對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式。(4)水泥具有水硬性，所以常常被用作建筑材料。(5)壓強(qiáng)越大，SO2轉(zhuǎn)化率越高，但壓強(qiáng)太大，對(duì)設(shè)備的要求高，所以選擇常壓。溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，所以升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)變小，所以該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系是Ksp(400℃)>Ksp(500℃)。該催化氧化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，所以采用了熱交換器，對(duì)低溫的反應(yīng)物進(jìn)行預(yù)熱。(6)SO3和酸霧也能和NaOH及Na2CO3反應(yīng)，所以a、b錯(cuò)；SO2具有還原性，能被碘水和KMnO4氧化，c、d正確。2．(1)CuSO4(2)①3.24.3②趁熱過(guò)濾(3)2H2O+HS+2Cu2+Cu2O↓+S+5H+產(chǎn)生SO2污染環(huán)境【解析】(1)氧化銅和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，所以在浸出過(guò)程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有硫酸銅。(2)根據(jù)圖表可知鐵離子完全沉淀pH為3.2，但是不能使鉻離子沉淀，所以在除鐵操作中，需要除去Fe3+和CaSO4，相關(guān)操作：①加入石灰乳調(diào)節(jié)pH到3.24.3；②將濁液加熱到80℃，趁熱過(guò)濾。(3)亞硫酸氫根離子具有較強(qiáng)的還原性，能和銅離子發(fā)生反應(yīng)生成硫酸根離子以及氧化亞銅，離子方程式為2H2O+HS+2Cu2+Cu2O↓+S+5H+；在酸性環(huán)境下，亞硫酸氫根離子和氫離子之間反應(yīng)生成的二氧化硫具有毒性，能污染空氣。3．(1)②③④(2)(3)Ca2++SCaSO4↓(或Ba2++SBaSO4↓)Mg(OH)269.6(4)MgCl2Mg+Cl2↑MgCl2+2H2OMg(OH)2+H2↑+Cl2↑【解析】(1)混凝法可用于除去水中的懸浮物，但不能獲取淡水，設(shè)想和做法不可行，選②③④。(2)根據(jù)反應(yīng)3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3，3molBr2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移5mol電子。所以吸收1molBr2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為mol。(3)脫硫就是除去海水中的S，用Ca2+或Ba2+：Ca2++SCaSO4↓或Ba2++SBaSO4↓；海水提鎂時(shí)由加入石灰乳使溶液呈堿性知，產(chǎn)品2是Mg(OH)2；根據(jù)鎂離子的濃度是28.8g·L-1，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為×58g·mol-1=69.6g。(4)采用石墨陽(yáng)極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl2Mg+Cl2↑；有少量水存在時(shí)：MgCl2+2H2OMg(OH)2+H2↑+Cl2↑。4．(1)Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+(2)加入少量鹽酸，加熱濃縮、冷卻結(jié)晶(3)1.1×10-6(4)FeCl2溶液吸收反應(yīng)爐中過(guò)量的氯氣和少量氯化鐵煙氣(5)%【解析】(1)根據(jù)題意，鐵離子水解得到氫氧化鐵膠體：Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+。(2)根據(jù)溶解度隨溫度的變化規(guī)律，六水合氯化鐵溶解度隨溫度的升高而增大，所以析出晶體采取加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，同時(shí)考慮氯化鐵水解生成揮發(fā)性的氯化氫，加熱過(guò)程中水解平衡不斷右移，所以要加入少量鹽酸，抑制氯化鐵的水解。(3)c(Fe3+)===1.1×10-6mol·L-1。(4)根據(jù)尾氣中含氯氣，吸收后生成氯化鐵溶液，所以吸收劑X是FeCl2溶液；吸收塔中吸收劑X的作用是吸收反應(yīng)爐中過(guò)量的氯氣和少量氯化鐵煙氣。(5)根據(jù)電子守恒得關(guān)系式：2FeCl3I22S2 1 1 x 10-3cV樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=%。5．(1)CO2+NH3+NaCl+H2ONaHCO3↓+NH4Cl氮肥(2)增大硫與空氣的接觸面積，使硫黃充分燃燒，加快反應(yīng)速率CO2、H2O(3)2∶1Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加，Na2S2O5產(chǎn)率降低(4)S2+2H+2SO2↑+H2O【解析】由制備流程可知反應(yīng)Ⅰ生成NaHCO3，加熱生成Na2CO3，在反應(yīng)Ⅱ中二氧化硫與碳酸鈉反應(yīng)生成NaHSO3與二氧化碳，加熱NaHSO3生成Na2S2O5。(1)由工藝流程可知，反應(yīng)Ⅰ生成NaHCO3，氯化鈉溶液中通入氨氣、二氧化碳生成碳酸氫鈉與氯化銨，反應(yīng)方程式為CO2+NH3+NaCl+H2ONaHCO3↓+NH4Cl；副產(chǎn)物氯化銨可用作氮肥。(2)硫黃燃燒前先加熱成液態(tài)并通過(guò)噴嘴噴入焚硫爐中，增大硫與空氣的接觸面積，使硫黃充分燃燒，加快反應(yīng)速率；由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，反應(yīng)中需要CO2、H2O，其他反應(yīng)又生成CO2、H2O，故CO2、H2O可以循環(huán)使用。(3)反應(yīng)Ⅱ中反應(yīng)為Na2CO3+H2O+2SO22NaHSO3+CO2↑、2NaHSO3Na2S2O5+H2O，故SO2與Na2CO3的物質(zhì)的量之比接近2∶1時(shí)恰好完全反應(yīng)；若SO2不足，Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加，Na2S2O5產(chǎn)率降低。(4)Na2S2O5與稀硫酸反應(yīng)生成SO2，反應(yīng)中S元素的化合價(jià)未發(fā)生變化，同時(shí)生成硫酸鈉與水，反應(yīng)的離子方程式為S2+2H+2SO2↑+H2O。6．(1)水的凈化是除去懸浮物和污染物，而水的軟化是除去水中較多的鈣離子和鎂離子(2)①玻璃棒、燒杯、漏斗②c(3)①Fe2+在堿性條件下易被氧化成Fe3+，進(jìn)而水解生成Fe(OH)3膠體，起到較好的混凝作用，4Fe2++O2+2H2O+8OH-4Fe(OH)3(膠體)②335.25③2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O(4)2×10-4mol·L-1【解析】(1)水的凈化即水的除雜，除去水中的雜質(zhì)；水的軟化是將硬水轉(zhuǎn)化為軟水，降低鈣離子和鎂離子的濃度。(2)①過(guò)濾除去溶液中的不溶性雜質(zhì)，使用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。②福爾馬林有毒，含氯物質(zhì)可導(dǎo)致二次污染，臭