高考化学 工艺流程专题复习 以化学工艺流程为载体的无机综合考查

以工艺流程为载体的无机综合考查工艺流程题思路：1明确化工生产流程主线的特点 一个完整的物质制备化工生产流程如图所示：2熟悉常用的操作方法及其作用(1)对原料进行预处理的常用方法研磨。水浸。酸浸。灼烧。煅烧。(2)常用的控制反应条件的方法调节溶液的pH。控制温度。控制压强。使用正催化剂。趁热过滤。冰水洗涤。1 (2020广东理综，32)七铝十二钙(12CaO7Al2O3)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，若滤液中c(Mg2)小于5106molL1，则溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp51012；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。(2)滤液中的阴离子有_(忽略杂质成分的影响)；若滤液中仅通入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_。解析(1) 白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。若溶液中c(Mg2)小于5106molL1，根据Kspc(Mg2)c2(OH)得：c(OH) molL11103 molL1，c(H)11011molL1，即pH11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。(2) 煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2和Ca(OH)2，故滤液中的主要阴离子为NO 和OH。由于滤液的pH大于11，溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2，若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2，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2OHAl2O3=2AlO H2O。(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2Al6H2O2Al(OH)33H2。(5) 由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl 结合生成Al2Cl，其电极反应式为Al3e7AlCl =4Al2Cl。答案(1) CaO11 加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少(2) NO和OHCa(HCO3)2 (3) 2OHAl2O3=2AlO H2O(4)2Al6H2O 2Al(OH)33H2(5) Al3e7AlCl =4Al2Cl2. （2020四川）为了保护坏境，充分利用资源某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（Fe主要以Fe2 O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2（S04）3+8H2O15FeSO4+8H2SO4，不考虑其它反应，请回答下列问题：（1）第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 （2）检验第步中Fe3+是否完全还原，应选择 （填字母编号）AKMnO4溶液 BK3Fe（CN）6溶液 CKSCN 溶液（3）第步加FeCO3调溶液PH到5.8左右，然后在第步通入空气使溶液pH到5.2，此时Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽，通入空气引起溶液pH降低的原因是 （4）FeSO4可转化FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料已知25，101kPa时：4Fe（s）+3O2（g）2Fe2O3（s）H=1648kJ/molC（s）+O2（g）CO2（g）H=393kJ/mol2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）2FeCO3（s）H=1480kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 （5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2（二硫化亚铁）纳米材料该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+FeS2Fe+2Li2S，正极反应式是 （6）假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%将akg质量分数为b%的硫酸加入到ckg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性，所残留的硫酸忽略不计，按上述流程，第步应加入FeCO3 kg3钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示)，将大大提高资源的利用率。请回答下列问题：(1)请写出Ti原子的核外电子排布式_。(2)写出钛铁矿在高温下与焦炭、氯气反应得到四氯化钛的化学方程式_。(3)制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2xH2O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：_。(4)由TiCl4Ti需要在Ar气中进行，反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于_ 即可。TiCl4MgMgCl2Ti熔点/25.0648.87141 667沸点/136.41 0901 4123 287(5)CH3OH(l)的燃烧热H726.5 kJmol1，请写出甲醇燃烧的热化学方程式_。以甲醇和氧气(或空气)、电解液为Li2CO3和K2CO3的熔融物组成燃料电池，该电池负极反应式为_。(6)由CO和H2合成甲醇的化学方程式是：CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成9 mol甲醇，至少需额外补充H2 _ mol。解析(1)钛是22号元素，根据构造原理写出其核外电子排布式。(2)反应物为FeTiO3、Cl2、C，由图示可知生成物有TiCl4、FeCl3、CO，由于有Fe、C、Cl三种元素的化合价变化，可以设FeTiO3的化学计量数为1，再根据原子守恒配平。(3)TiCl4水解除生成TiO2xH2O外还有HCl生成，加入大量水和加热都是促使水解平衡正向移动，使水解完全。(4)由各物质的沸点数据可知，Ti的沸点最高，所以真空蒸馏的原理是将Mg、MgCl2蒸出，再由工业生产成本考虑，温度只要高出1 412 即可。(5)燃烧热指1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量。甲醇燃料电池，甲醇在负极反应生成CO2：CH3OH6eCO2H2O，利用CO平衡电荷：CH3OH3CO6eCO2H2O，根据原子守恒配平。(6)每合成9 mol甲醇，需要9 mol CO和18 mol H2，由题(2)方程式可知生成9 mol CO需要10.5 mol Cl2，由电解饱和食盐水2H2O2NaCl2NaOHCl2H2可知，生成10.5 mol Cl2时同时生成10.5 mol H2，因此还需要补充(1810.5)7.5 mol H2。答案(1)1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d24s2(2)2FeTiO36C7Cl22FeCl32TiCl46CO(3)TiCl4(2x)H2OTiO2xH2O4HClH0加入大量水并加热，都能使水解平衡向正反应方向进行，促进水解趋于完全(4)1 412(5)2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 453 kJmol1(或其他合理答案)CH3OH3CO6e=4CO22H2O(6)7.54(2020山东理综，31)毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下：(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的_。a烧杯 b容量瓶 c玻璃棒 d滴定管(2)Ca2Mg2Fe3开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2加入NH3H2O调节pH8可除去_(填离子符号)，滤渣中含_(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量，原因是_。已知：Ksp(BaC2O4)1.6107，Ksp(CaC2O4)2.3109。(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2的含量，实验分两步进行。已知：2CrO2H=Cr2OH2OBa2CrO=BaCrO4步骤 移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0 mL。步骤：移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤 相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的_(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为_molL1，若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2浓度测量值将_(填“偏大”或“偏小”)。解析(1)充分研磨的目的是增大反应物的接触面积，从而使反应速率加快。配制一定质量分数的溶液，可以算出所需37%的盐酸及水的体积，然后在烧杯中稀释，为加速溶解，要用玻璃棒进行搅拌。(2)根据流程图及表格中数据可知，加入NH3H2O调节pH8时，只有Fe3完全沉淀而除去。加入NaOH，调pH12.5，对比表格中数据可知，此时Mg2完全沉淀，Ca2部分沉淀，所以滤渣中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。根据Ksp(BaC2O4)1.6107，H2C2O4过量时Ba2会转化为BaC2O4沉淀，从而使BaCl22H2O的产量减少。(3)“0”刻度位于滴定管的上方。由题意可得关系式BaCl2CrOH，则有c(BaCl2)y103Lb molL1(V0V1)103 L，解得c(BaCl2) molL1。若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，则V1变小，Ba2浓度测量值将偏大。答案(1)增大接触面积从而使反应速率加快ac(2)Fe3Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少(3)上方偏大5、(2020四川理综，11)污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某化学研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2，又制得电池材料MnO2(反应条件已省略去)。请回答下列问题： (1)上述流程脱硫实现了_(选填下列字母编号)。 A废弃物的综合利用 B白色污染的减少 C酸雨的减少 (2)用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3 ，其原因是_。(3)已知：25 、101 kPa时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJmol1SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_。(4)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_。(5)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_。(6)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中MnO2反应。按照图示流程，将a m3(标准状况)含SO2 的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO2的脱除率为89.6%，最终得到MnO2的质量为c kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO2_kg。解析(1)白色污染是废弃塑料造成的环境污染，该过程对白色污染无影响；SO2是形成酸雨的主要污染物，题中脱硫有效地减少了SO2的排放，又得到了有用物质K2SO4，故脱硫处理既达到了废弃物的综合利用，又减少了酸雨的发生。(2)Al3、Fe3易发生水解，Al33H2OAl(OH)33H，Fe33H2OFe(OH)33H，加MnCO3，MnCO32H=Mn2H2OCO2消耗了H，促进了Al3、Fe3的水解，使之转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀。(3)将题中三个热化学方程式由上到下依次编号为、；根据盖斯定律可知，得MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJmol1520 kJmol1297 kJmol1248 kJmol1(4)根据Mn的化合价，从2价4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn22H2O2e=MnO24H。(5)碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式MnO2H2Oe=MnO(OH)OH。(6)根据MnO2SO2=MnSO4，3MnSO42KMnO42H2O=5MnO2K2SO42H2SO4，得到