2023屆高考化學(xué)魯科版一輪復(fù)習(xí)學(xué)案-第三章第4課時(shí)　無機(jī)化工流程解題指導(dǎo)

第4課時(shí)無機(jī)化工流程解題指導(dǎo)1.能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)描述常見物質(zhì)及其變化。2.能運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響化學(xué)變化的因素,初步學(xué)會(huì)運(yùn)用變量控制的方法研究化學(xué)反應(yīng)。3.具有“綠色化學(xué)”觀念,能主動(dòng)關(guān)心與環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)等有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題,形成與環(huán)境和諧共處,合理利用自然資源的觀念。以物質(zhì)制備為主體的無機(jī)化工流程1.工藝流程過程解讀2.工藝流程中的原料處理與目的3.制備過程中控制反應(yīng)條件的6種常用方法調(diào)節(jié)溶液的pH常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn):①能與H+反應(yīng),使溶液pH變大;②不引入新雜質(zhì)控制溫度根據(jù)需要升溫或降溫,改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)控制壓強(qiáng)改變速率,影響平衡使用合適的催化劑加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間趁熱過濾防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出冰水洗滌洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗1.某興趣小組利用硫酸廠產(chǎn)生的燒渣(主要含F(xiàn)e2O3、FeO,還有一定量的SiO2)來制備FeCO3,其流程如圖:已知:①FeS2不溶于稀硫酸;②“還原”時(shí),Fe3+通過兩個(gè)反應(yīng)被還原,其中一個(gè)反應(yīng)為FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2SO42-+16H下列說法不正確的是(C)A.“還原”時(shí)另一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++FeS22S+3Fe2+B.“還原”后可以用KSCN檢驗(yàn)Fe3+是否反應(yīng)完全C.流程中多次進(jìn)行過濾,過濾所用玻璃儀器為燒杯、漏斗、膠頭滴管和玻璃棒D.所得FeCO3需充分洗滌,可用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗(yàn)FeCO3是否已洗滌干凈解析:由題圖可知“還原”后過濾所得濾渣中含有S,所以“還原”時(shí)另一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++FeS22S+3Fe2+,A正確;Fe3+可與KSCN反應(yīng)生成紅色物質(zhì),所以“還原”后可以用KSCN檢驗(yàn)Fe3+是否反應(yīng)完全,B正確;過濾時(shí)不用膠頭滴管,C不正確;所得FeCO3需充分洗滌,用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有SO42-來確定FeCO2.(2021·山東臨沂二模)工業(yè)上用鉬精礦(主要成分是MoS2,含少量的PbS)制備鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)的流程如圖所示。已知:“浸取”時(shí)PbO轉(zhuǎn)化為Na2PbO2。回答下列問題。(1)“焙燒”時(shí)為了使鉬精礦充分反應(yīng),可采取的措施是(答出一條即可);“焙燒”時(shí)MoS2轉(zhuǎn)化為MoO3,該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為;“浸取”時(shí)生成的氣體a的電子式為。

(2)“除鉛”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

(3)①結(jié)晶前需加入Ba(OH)2固體以除去CO32-。當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí),CO32-的去除率為87.5%,則Ksp(BaMoO4)=[結(jié)晶前溶液中c(MoO42-)=0.40mol/L,c(CO②結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時(shí)重復(fù)使用,但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理,原因是

。

(4)鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下,碳素鋼在不同介質(zhì)中的腐蝕速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。①若緩蝕劑鉬酸鈉-月桂酰肌氨酸的總濃度為300mg/L,則緩蝕效果最好時(shí)鉬酸鈉(M=206g/mol)的物質(zhì)的量濃度為mol/L(保留3位有效數(shù)字)。

②a點(diǎn)前,隨著酸的濃度增大,碳素鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯比在硫酸中的腐蝕速率快,其原因可能是,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明上述結(jié)論。

解析:(1)“焙燒”時(shí)為了使鉬精礦充分反應(yīng),可采取的措施是將鉬精礦粉碎以增大接觸面積,通入適當(dāng)過量的空氣或者從下端鼓入空氣讓鉬精礦與空氣充分接觸;由題意可知,“焙燒”時(shí)MoS2轉(zhuǎn)化為MoO3的反應(yīng)為2MoS2+7O22MoO3+4SO2,故該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為7∶2;“浸取”時(shí)的反應(yīng)為MoO3+CO32-MoO42-+CO2↑,PbO+CO32-PbO2(2)“浸取”后PbO轉(zhuǎn)化為Na2PbO2,除鉛時(shí)向溶液中加入沉淀劑Na2S溶液除去Pb2+,離子方程式為PbO22-+2H2O+S2-PbS↓+4OH(3)①當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí),溶液中鋇離子濃度c(Ba2+)=Ksp(BaMoO4)c(MoO4-)=Ksp(BaMoO4)0.4mol/L,溶液中碳酸根離子濃度c(CO32-)=K(4)①根據(jù)圖示可知,當(dāng)鉬酸鈉-月桂酰肌氨酸濃度相等時(shí),腐蝕速率最小,緩蝕效果最好,所以鉬酸鈉的濃度為150mg/L,1L溶液中含有的鉬酸鈉物質(zhì)的量為150×10-3g206g/mol≈7.28×10答案:(1)將鉬精礦粉碎以增大接觸面積;通入適當(dāng)過量的空氣;從下端鼓入空氣讓鉬精礦與空氣充分接觸7∶2··O······C····②使用多次后,母液中雜質(zhì)的濃度增大,重結(jié)晶時(shí)會(huì)析出雜質(zhì),影響產(chǎn)品純度(4)①7.28×10-4②Cl-有利于碳素鋼的腐蝕,SO4制備型工藝流程題過程解讀1.讀題干,找信息,明確原料成分和生產(chǎn)目的。2.讀流程,分析明確流程轉(zhuǎn)化原理和目的。(1)看箭頭:進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物);出去的是產(chǎn)物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)看三線:主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、回頭為循環(huán)。(3)找信息:明確反應(yīng)條件控制和分離提純方法。(4)關(guān)注所加物質(zhì)的可能作用:參與反應(yīng)、提供反應(yīng)氛圍、滿足定量要求。3.讀設(shè)問,明確所答問題,答什么。常見答題切入點(diǎn):①原料及產(chǎn)品的分離提純;②生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理;③生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件;④有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計(jì)算;⑤綠色化學(xué)。以物質(zhì)分離提純?yōu)橹黧w的無機(jī)化工流程一、物質(zhì)分離提純的原則1.不增:不引入新的雜質(zhì)。2.不減:不減少被提純的物質(zhì)。3.易分離:被提純物與雜質(zhì)易于分離。4.易復(fù)原:被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成、狀態(tài)。二、常用的提純方法水溶法除去可溶性雜質(zhì)酸溶法除去堿性雜質(zhì)堿溶法除去酸性雜質(zhì)氧化劑或還原劑法除去還原性或氧化性雜質(zhì)加熱灼燒法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH法如除去酸性Cu2+溶液中的Fe3+等三、常用的分離方法過濾分離難溶物和易溶物,根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或抽濾等方法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),如用CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸發(fā)結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì),如NaCl冷卻結(jié)晶提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等蒸餾或分餾分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物,如分離乙醇和甘油冷卻法利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體,如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣調(diào)節(jié)溶液pH分離提純(1)控制溶液的酸堿性使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀,而另一部分金屬離子不能生成氫氧化物沉淀。(2)要求:分離提純的不同離子開始沉淀與沉淀完全的pH沒有交叉點(diǎn)。(3)調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)應(yīng)滿足兩點(diǎn):能與H+反應(yīng),使溶液pH增大;不引入新雜質(zhì)。如除去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。1.(2022·廣東深圳月考)富硼渣中含有鎂硼酸鹽(2MgO·B2O3)、鎂硅酸鹽(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO等雜質(zhì)。由富硼渣濕法制備硫酸鎂晶體和硼酸(H3BO3)晶體的一種工藝流程如圖:為了獲得晶體,會(huì)先濃縮溶液接近飽和,然后將濃縮液放入高壓釜中,控制溫度進(jìn)行結(jié)晶(硫酸鎂與硼酸溶解度隨溫度的變化如圖)。下列說法錯(cuò)誤的是(B)A.該工藝流程中加快反應(yīng)速率的措施有兩種B.在高壓釜中,先降溫結(jié)晶得到硼酸晶體,再蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸鎂晶體C.“酸浸”中鎂硼酸鹽發(fā)生反應(yīng):2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O2MgSO4+2H3BO3D.加入MgO后過濾,所得濾渣主要是Al(OH)3和Fe(OH)3解析:根據(jù)流程圖可知,該工藝流程中加快反應(yīng)速率的措施有研磨(增大反應(yīng)物的接觸面積)、加熱兩種措施,A正確;根據(jù)硫酸鎂與硼酸溶解度隨溫度的變化圖可知,大約80℃之前硫酸鎂和硼酸的溶解度隨溫度的升高而升高,因此先降溫結(jié)晶會(huì)同時(shí)得到硫酸鎂和硼酸的晶體,正確的操作應(yīng)為濃縮后,升溫控制溫度在200℃以上結(jié)晶,趁熱過濾得到硫酸鎂晶體,再降溫結(jié)晶,得到硼酸晶體,B錯(cuò)誤;“酸浸”時(shí),鎂硼酸鹽發(fā)生的反應(yīng)為2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O2MgSO4+2H3BO3,C正確;加入MgO調(diào)節(jié)pH可得到Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀,即過濾后的濾渣主要為Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀,D正確。2.(2021·山東濰坊二模)高純砷(As)常用于制造砷化鎵、砷化鍺等半導(dǎo)體材料。工業(yè)上用含砷廢料(主要成分為As2S3,含少量SiO2、Fe2O3、FeO)為原料制取高純砷的工藝流程(硫化—還原法)如圖所示:已知:砷酸(H3AsO4)在酸性條件下有強(qiáng)氧化性,能被SO2、氫碘酸等還原為亞砷酸(H3AsO3),H3AsO3在加熱蒸發(fā)過程中會(huì)失水生成As2O3。25℃時(shí)Ksp[Fe(OH)3]的值為1×10-38.6?；卮鹣铝袉栴}。(1)半導(dǎo)體材料GaAs中Ga元素的化合價(jià)為,“氧化(加壓)”時(shí)As2S3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)用NaOH溶液調(diào)溶液的pH時(shí),pH的最小值為(當(dāng)溶液中某離子濃度為1.0×10-5mol·L-1時(shí),可認(rèn)為該離子沉淀完全)。

(3)“還原”過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

(4)過程中,檢驗(yàn)SO2還原砷酸后所得溶液中是否仍存在砷酸。需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是取3mLSO2還原砷酸后的溶液于試管中,

(請(qǐng)補(bǔ)充完整)。

(5)工業(yè)上用硫化-還原法制取砷的優(yōu)點(diǎn)是

。

解析:(1)根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0,砷化合價(jià)為-3價(jià),則半導(dǎo)體材料GaAs中Ga元素的化合價(jià)為+3價(jià),“氧化(加壓)”時(shí)As2S3與水、氧氣反應(yīng)生成H3AsO4和硫,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2As2S3+5O2+6H2O4H3AsO4+6S。(2)25℃時(shí)Ksp[Fe(OH)3]的值為1×10-38.6,用NaOH溶液調(diào)溶液的pH時(shí),目的是除鐵,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=1.0×10-5×c3(OH-)=1×10-38.6,則c(OH-)=10-11.2mol·L-1,故c(H+)=10-2.8mol·L-1,pH的最小值為2.8。(3)“還原”過程二氧化硫與H3AsO4反應(yīng)生成H3AsO3,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO2+H3AsO4+H2OH3AsO3+2H++SO42-。(4)過程中,檢驗(yàn)SO2還原砷酸后所得溶液中是否仍存在砷酸,需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是取3mLSO2還原砷酸后的溶液于試管中,加入足量氫碘酸,然后加入幾滴淀粉溶液,振蕩,若溶液變藍(lán)色,說明存在砷酸,反之,無砷酸。(5)工業(yè)上用硫化-還原法制取砷的優(yōu)點(diǎn)是制取的砷純度高,H2答案:(1)+3價(jià)2As2S3+5O2+6H2O4H3AsO4+6S(2)2.8(3)SO2+H3AsO4+H2OH3AsO3+2H++SO42-(4)加入足量氫碘酸,然后加入幾滴淀粉溶液,振蕩,若溶液變藍(lán)色,說明存在砷酸,反之,無砷酸(5)制取的砷純度高,H2工藝流程題常見答題方向工藝操作(結(jié)果)目的評(píng)價(jià)(或操作名稱)方法措施研磨(粉碎)增大接觸面積,加快反應(yīng)(溶解)速率煅燒(焙燒)礦物分解、燃燒,轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)水浸利用水溶性把物質(zhì)進(jìn)行分離酸浸(堿浸)利用物質(zhì)與酸(堿)反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性離子控制條件調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀,控制物質(zhì)的溶解控制溫度加快反應(yīng)速率,促進(jìn)平衡移動(dòng);物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度分離提純不相溶液體分液相溶性液體蒸餾難溶性固體過濾易溶性固體蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶趁熱過濾防止溫度降低,某物質(zhì)析出冰水洗滌減少晶體的溶解損失乙醇、有機(jī)溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失1.(2020·江蘇卷,19)實(shí)驗(yàn)室由煉鋼污泥(簡(jiǎn)稱鐵泥,主要成分為鐵的氧化物)制備軟磁性材料α-Fe2O3。其主要實(shí)驗(yàn)流程如下:(1)酸浸。用一定濃度的H2SO4溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件不變,實(shí)驗(yàn)中采取下列措施能提高鐵元素浸出率的有(填序號(hào))。

A.適當(dāng)升高酸浸溫度 B.適當(dāng)加快攪拌速度C.適當(dāng)縮短酸浸時(shí)間(2)還原。向“酸浸”后的濾液中加入過量鐵粉,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+?！斑€原”過程中除生成Fe2+外,還會(huì)生成(填化學(xué)式);檢驗(yàn)Fe3+是否還原完全的實(shí)驗(yàn)操作是。

(3)除雜。向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液,使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低,將會(huì)導(dǎo)致CaF2沉淀不完全,其原因是

[Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。(4)沉鐵。將提純后的FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應(yīng),生成FeCO3沉淀。①生成FeCO3沉淀的離子方程式為

。

②設(shè)計(jì)以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液為原料,制備FeCO3的實(shí)驗(yàn)方案:

[FeCO3沉淀需“洗滌完全”,Fe(OH)2開始沉淀的pH=6.5]。

解析:(1)適當(dāng)升高酸浸溫度、適當(dāng)加快攪拌速度,均可以加快鐵泥的溶解,即提高鐵元素的浸出率。(2)“酸浸”時(shí),H2SO4過量,加入過量鐵粉,除生成Fe2+外,還會(huì)產(chǎn)生H2。Fe3+與KSCN反應(yīng)所得溶液呈血紅色,當(dāng)加入KSCN溶液觀察不到血紅色,則說明Fe3+已完全被還原為Fe2+。(3)當(dāng)c(Ca2+)·c2(F-)<Ksp(CaF2)時(shí),CaF2不會(huì)沉淀出來,HF為弱酸,當(dāng)pH過低時(shí),H+與F-結(jié)合成弱電解質(zhì)HF,則c(F-)減小,導(dǎo)致CaF2沉淀不完全。(4)①Fe2+與HCO3-反應(yīng)生成FeCO3沉淀,HCO3-電離出的H+與NH3·H2O結(jié)合生成NH4+,則生成FeCO3沉淀的離子方程式可以寫成Fe2++HCO3-+NH3·H2OFeCO3↓+NH4++H2O或Fe2++HCO3-+NH3FeCO3↓+NH4+。②用FeSO4和氨水-NH4HCO3混合溶液反應(yīng)生成FeCO3,若pH大于6.5,則會(huì)生成Fe(OH)2沉淀,故需要控制pH不大于6.5;對(duì)生成的FeCO答案:(1)AB(2)H2取少量清液,向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液顏色是否呈血紅色(3)pH偏低形成HF,導(dǎo)致溶液中F-濃度減小,CaF2沉淀不完全(4)①Fe2++HCO3-+NH3·H2OFeCO3↓+NH4++H2O或Fe2++HCO3-+NH3②在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;靜置后過濾,所得沉淀用蒸餾水洗滌2～3次;取最后一次洗滌后的濾液,滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,不出現(xiàn)白色沉淀2.(2021·湖南卷,17)Ce2(CO3)3可用于催化劑載體及功能材料的制備。天然獨(dú)居石中,鈰(Ce)主要以CePO4形式存在,還含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物質(zhì)。以獨(dú)居石為原料制備Ce2(CO3)3·nH2O的工藝流程如下:回答下列問題:(1)鈰的某種核素含有58個(gè)質(zhì)子和80個(gè)中子,該核素的符號(hào)為。

(2)為提高“水浸”效率,可采取的措施有(至少寫兩條)。

(3)濾渣Ⅲ的主要成分是(填化學(xué)式)。

(4)加入絮凝劑的目的是。

(5)“沉鈰”過程中,生成Ce2(CO3)3·nH2O的離子方程式為,常溫下加入的NH4HCO3溶液呈(填“酸性”“堿性”或“中性”)(已知:NH3·H2O的Kb=1.75×10-5,H2CO3的Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11)。

(6)濾渣Ⅱ的主要成分為FePO4,在高溫條件下,Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4,同時(shí)生成CO和H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

解析:焙燒濃硫酸和獨(dú)居石的混合物、水浸,CePO4轉(zhuǎn)化為Ce2(SO4)3和H3PO4,SiO2與硫酸不反應(yīng),Al2O3轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)3,Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3,CaF2轉(zhuǎn)化為CaSO4和HF,酸性廢氣含HF;后過濾,濾渣Ⅰ為SiO2和CaSO4,濾液主要含H3PO4、Ce2(SO4)3、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3,加氯化鐵溶液除磷,濾渣Ⅱ?yàn)镕ePO4;聚沉將鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀,過濾除去,濾渣Ⅲ主要為氫氧化鋁,還含氫氧化鐵;加碳酸氫銨沉鈰得Ce2(CO3)3·nH2O。(1)鈰的某種核素含有58個(gè)質(zhì)子和80個(gè)中子,則質(zhì)量數(shù)為58+80=138,該核素的符號(hào)為

58(2)為提高“水浸”效率,可采取的措施有適當(dāng)升高溫度,將獨(dú)居石粉碎等。(3)結(jié)合流程可知,濾渣Ⅲ的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)加入絮凝劑的目的是促使鋁離子和鐵離子沉淀。(5)用碳酸氫銨“沉鈰”,則結(jié)合原子守恒、電荷守恒可知生成Ce2(CO3)3·nH2O的離子方程式為6HCO3-+2Ce3++(n-3)H2OCe2(CO3)3·nH2O↓+3CO2↑;銨根離子的水解常數(shù)Kh(NH4+)=KwKb=10-141.75×10-5≈5.7×10-10,碳酸氫根離子的水解常數(shù)Kh(HCO3-)=KwK(6)由在高溫條件下,Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制備電極材料LiFePO4,同時(shí)生成CO和H2O可知,該反應(yīng)中Fe價(jià)態(tài)降低,C價(jià)態(tài)升高,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FePO4+3Li2CO3+C6H12O66LiFePO4+9CO↑+6H2O。答案:(1)58138Ce(2)適當(dāng)升高溫度;將獨(dú)居石粉碎等(3)Al(OH)3和Fe(OH)3(4)促使鋁離子和鐵離子沉淀(5)6HCO3-+2Ce3++(n-3)H2OCe2(CO3)3·nH2(6)6FePO4+3Li2CO3+C6H12O66LiFePO4+9CO↑+6H2O題號(hào)知識(shí)易中難微型化工流程1,2,34以物質(zhì)制備為主體的工藝流程5,6以分離提純?yōu)橹黧w的工藝流程7一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.(2021·山東濰坊一模)軟錳礦主要成分是MnO2,還含有少量的CaO、MgO、CuO等雜質(zhì)。用軟錳礦生產(chǎn)MnSO4晶體的部分工藝流程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(A)A.可用NaOH溶液檢驗(yàn)浸出液中的Fe2+B.CaCO3的作用是調(diào)節(jié)溶液pHC.BaS可除去Cu2+D.“深度除雜”中加入MnF2除去Mg2+和Ca2+解析:在第一步加稀H2SO4會(huì)使CuO和Fe溶解,用NaOH兩者均會(huì)產(chǎn)生沉淀(銅離子產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,亞鐵離子產(chǎn)生白色沉淀后變?yōu)榧t褐色),顏色變化不會(huì)反映Fe2+是否存在,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖中加CaCO3沉鐵可知此時(shí)應(yīng)為調(diào)節(jié)pH使鐵轉(zhuǎn)為沉淀,B項(xiàng)正確;加BaS為除重金屬,溶液中只有Cu2+是重金屬離子,故可知加入BaS為除Cu2+,C項(xiàng)正確;經(jīng)前面一系列除雜可知此時(shí)剩下Ca2+和Mg2+,為雜質(zhì)離子,且CaF2和MgF2均為難溶物,故為不引入新雜質(zhì)可用MnF2除雜,同時(shí)MnF2也為難溶物,不會(huì)引入新雜質(zhì),D項(xiàng)正確。2.以鋁土礦為原料,提取氧化鋁,冶煉鋁的工藝流程如圖,下列說法錯(cuò)誤的是(D)已知:濾渣2主要成分是氫氧化鐵、氫氧化鎂,B的焰色呈黃色。A.試劑A可以是稀硫酸或稀鹽酸B.加入試劑B除去Mg2+、Fe3+C.濾渣1的主要成分是SiO2D.電解氯化鋁也可以制取鋁解析:由流程可知加入試劑A的目的是將鋁土礦中的金屬氧化物溶解,因此試劑A可以是稀硫酸或稀鹽酸,故A正確;加入稀鹽酸后溶液中含有Mg2+、Fe3+,過濾后所得濾渣2主要成分為Fe(OH)3、Mg(OH)2,可知加入試劑B除去溶液中的Mg2+、Fe3+,故B正確;由A項(xiàng)分析可知濾渣1的主要成分是SiO2,故C正確;氯化鋁為共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,應(yīng)電解氧化鋁,故D錯(cuò)誤。3.(2021·山東濟(jì)南摸底考試)從海帶中提取精品甘露醇(C6H14O6)的流程如圖所示。已知甘露醇是一種糖醇,易溶于水,且溶解度隨溫度的升高而增大,隨乙醇的含量增大而驟減。下列說法錯(cuò)誤的是(A)A.為了提高甘露醇的提取效率,預(yù)處理時(shí)可以將海帶灼燒成海帶灰后再用水浸泡B.濃縮液中所加入的乙醇濃度越大越好,整個(gè)流程中乙醇可循環(huán)利用C.操作①是降溫冷卻,粗品甘露醇經(jīng)重結(jié)晶后可得精品D.濃縮和過濾操作都要用到玻璃棒,但作用不同解析:甘露醇為有機(jī)醇類物質(zhì),能夠發(fā)生燃燒反應(yīng),因此不能將海帶灼燒,故A錯(cuò)誤;甘露醇的溶解度隨乙醇的含量增大而驟減,向濃縮液中加入乙醇使甘露醇析出,因此增大乙醇濃度能夠提高甘露醇的析出率,操作①過濾后得到溶劑乙醇和水,因此乙醇可循環(huán)利用,故B正確;甘露醇易溶于水中且溶解度隨溫度的升高而增大,向濃縮液中加入乙醇后,降低溫度,甘露醇析出,因此操作①是降溫冷卻,過濾后得到粗品甘露醇,利用甘露醇在水中溶解度隨溫度變化差異進(jìn)行重結(jié)晶得到精品甘露醇,故C正確;濃縮過程中玻璃棒用于攪拌,過濾中玻璃棒用于引流,玻璃棒作用不同,故D正確。二、選擇題(每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意)4.以白云石(主要成分為MgCO3·CaCO3)為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如圖:下列說法不正確的是(AC)A.根據(jù)流程圖判斷白云石“輕燒”后固體產(chǎn)物的主要成分是CaO、MgOB.流程圖中“加熱反應(yīng)”的化學(xué)方程式為(NH4)2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2OC.該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是NH3D.該工藝與將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取的傳統(tǒng)工藝相比,具有能源消耗少、CaCO3分離簡(jiǎn)便、CO2排放少等優(yōu)點(diǎn)解析:白云石(主要成分為MgCO3·CaCO3)“輕燒”只有碳酸鎂發(fā)生分解,否則第一次“過濾”無法得到碳酸鈣,A項(xiàng)不正確;流程圖中“加熱反應(yīng)”是MgO與硫酸銨反應(yīng)生成可溶于水的物質(zhì),從而達(dá)到與碳酸鈣分離的目的,B項(xiàng)正確;“加熱反應(yīng)”中產(chǎn)生的氨氣極易溶于水形成氨水,氨水可以在“沉淀”過程中使用,而第二次“過濾”得到的濾液中含有的(NH4)2SO4也可以循環(huán)使用,C項(xiàng)不正確;白云石分解的傳統(tǒng)工藝需在高溫下進(jìn)行,而該工藝具有能源消耗少、CaCO3分離簡(jiǎn)便、CO2排放少等優(yōu)點(diǎn),D項(xiàng)正確。5.(2021·山東濟(jì)南二模)以硅石(SiO2)和螢石(CaF2)為原料制備冰晶石(Na3AlF6)的一種流程如圖:已知:無水氟硅酸(H2SiF6)為易溶于水、不穩(wěn)定的強(qiáng)酸;濾渣2的主要成分為Na2SiF6。下列說法錯(cuò)誤的是(B)A.硅石和螢石需預(yù)先研磨目的是加快反應(yīng)速率B.“反應(yīng)Ⅲ”應(yīng)該在陶瓷器皿中進(jìn)行C.濾液1、濾液2經(jīng)濃縮處理后可在流程中循環(huán)利用D.“反應(yīng)Ⅳ”的化學(xué)方程式為2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2ONa3AlF6↓+4NH3·H2O解析:研磨可增大反應(yīng)物的接觸面積,使反應(yīng)速率加快,A項(xiàng)正確;“反應(yīng)Ⅲ”中有NaF、NH4F生成,F-水解生成HF會(huì)腐蝕陶瓷器皿,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題意可知濾液1的主要成分是H2SO4,經(jīng)濃縮處理后可返回反應(yīng)Ⅰ中循環(huán)利用,濾液2的主要成分是NH3·H2O,經(jīng)濃縮處理后可返回反應(yīng)Ⅲ中循環(huán)利用,C項(xiàng)正確;由“反應(yīng)Ⅳ”可知,NaF、NH4F和NaAlO2發(fā)生反應(yīng)生成冰晶石(Na3AlF6),反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaF+4NH4F+NaAlO2+2H2ONa3AlF6↓+4NH3·H2O,D項(xiàng)正確。三、非選擇題6.(2021·山東濟(jì)寧二模)用銻砷煙灰(主要成分為Sb2O3、As2O3,含Pb、Ag、Cu等元素)制取焦銻酸鈉[NaSb(OH)6]和砷酸鈉(Na3AsO4),不僅治理了砷害污染,還可綜合回收其他有價(jià)金屬。其工藝流程如圖所示:已知:①Ag、Cu、Pb的氧化物不溶于Na2S溶液;②硫浸后,銻、砷以Na3SbS3、Na3AsS3存在;③NaSb(OH)6易溶于熱水,難溶于冷水,不溶于乙醇。回答下列問題。(1)“硫浸”時(shí),Sb2O3溶解的離子方程式為

。

(2)用NaNO3和NaOH浸取銻砷煙灰也可得到Na3SbO4,其缺陷是。(3)“氧化”時(shí)所用H2O2的電子式為,反應(yīng)溫度不宜太高的原因是。

(4)“中和”時(shí),生成NaSb(OH)6的化學(xué)方程式為,操作X為、過濾、洗滌、干燥。

(5)As2O3對(duì)應(yīng)的酸為H3AsO3,測(cè)得某工業(yè)酸性廢液中含H3AsO3和Fe2+,其濃度如下表:物質(zhì)H3AsO3Fe2+濃度/(g/L)0.3780.840已知:Ksp(FeAsO3)>Ksp(FeAsO4)=5.70×10-21,H3AsO3的還原性比Fe2+的強(qiáng)。根據(jù)題目信息,則可采用方法除去該廢水中的砷,除去砷后的廢液中c(AsO43-)=解析:(1)“硫浸”時(shí),Sb2O3轉(zhuǎn)化為Na3SbS3,離子方程式為Sb2O3+6S2-+3H2O2SbS33-+6OH(2)若用NaNO3和NaOH浸取,在氧化時(shí)會(huì)產(chǎn)生污染性氣體NO、NO2等,其缺陷是有污染性氣體NO、NO2(NOx)等產(chǎn)生。(3)H2O2的電子式為H··O····(4)“中和”時(shí),酸性的HSbO3和堿性的NaOH發(fā)生中和反應(yīng)生成NaSb(OH)6,化學(xué)方程式為HSbO3+NaOH+2H2ONaSb(OH)6;從Na3AsO4溶液中得到晶體,操作X為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。(5)根據(jù)題目信息可知FeAsO4更容易沉淀,H3AsO3的還原性比Fe2+的強(qiáng),可加入適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵渲蠬3AsO3和Fe2+氧化得到FeAsO4沉淀,所以采用氧化方法除去該廢水中的砷;已知Ksp(FeAsO4)=5.70×10-21,H3AsO3的濃度為0.378g/L,則c(H3AsO3)=0.378g