高考化学工艺流程专题复习化学工艺流程一化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系

1、化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系mi知限梳Fl；.从海水中提取镁的流程 (i)流程:贝壳坦纥CaO2 石灰乳海水一或皆向-Mg(OH)jMgCb 6H-OMg乜熔触娜(2)主要化学反应：制石灰乳：CaCO=aa CO T、Ca HO=Ca(OH);沉淀 Mc2+: Mc2+ 2Ca(OH)2=Mg(OH) + Cs2+;制备 MgCb: Mg(OH + 2HCl=MgC2+2HQ-一 一 一，一一电解 一.电解 MgCb: MgCl2(熔融)=Mg+ CI2T。.工业炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是AI2Q,此外还含有少量

2、SiO2、FezQ等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是AI2Q的提纯。由于AI2Q是两性氧化物，而杂质 SiO2是酸性氧化物，FezQ是碱性氧化物，因而可 设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一：碱溶法讨论回答下列问题：(1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式。.、-_ 一_ 一_ _ 一_2_答案 AI2Q +20H =2AIQ + H2O, SQ2+2OH =SiQ + H2O2-AIO2 + CO+ 2H2O=AI(OH)3 J + HCO, SiO3 + 2CO+ 2HO=HSiO3 J + 2HCO(2) 步骤中不用盐酸(或H2SO) 酸化的理由是答案 因为AIO2与酸反应生成的 A

3、I(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO廉价而且生成的副产物 NaHCOffi途广泛，经济效益好(3)步骤中得到较纯的 AI 2O3,可能含有 杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原 因： 。答案 SiO2由于SiQ的熔点很高，在加热到1 000 C左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度方案二：酸溶法过4NoliHi 界1小通T沉淀:我.我讨论回答下列问题:(1)写出、中可能发生反应的离子方程式。答案 Al 2O + 6H+=2Al3 + + 3H2。，Fe2Q+ 6H =2F3+ + 3HaO Al3+ + 40口 =AlOT + 2H2。，Fe3 + + 30H =Fe(OH J(

4、2) 步骤 中不 用 氨水沉淀Fe3 + 的 原 因答案 Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH) 3分离阻针对训练1、(2020 广东理综，32)七铝十二钙(12CaO7Al 2Q)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCOm MgCO和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：卦阳L*苒招飞 叫 诵TT运C亘L 71必网叫 需厢”糊，圆猾即*鹏时苗回卜1(1)煨粉主要含 Mg5口,用适量NHNO溶液浸取煨粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液 I 中 c(Mg)小于 5X106mol L 1 则溶液 pH大于Mg(OH) 2 的 Kp= 5X 10 12

5、;该工艺中不能用(NH4)2SO代替NHNO,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 CO,会生成,从而导致CaCO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 4和AlzCl7两种离子在 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)白云石高温煨烧，CaCO和MgC破热分解生成CaO和MgO煨粉主要含有CaO和 MgO 若溶?中 c(Mg)小于 5X10 6mol

6、L 1,根据 Ksp=c(Mg2+) - c2(OH )得：c(OH5x 10 12/ n . 2 +、c (Mg )5X10mol - L 1= 1 x 10 3 mol L 1, c(H ) 11。若用(Nhk)2SQ代替 NHNO,则(Nhk.SO会与 CaO反应生成 CaSO微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO减少。(2)煨粉的主要成分是 CaO和MgO加入适量NHNO溶液浸取煨粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NQ)2和Ca(OH)2,故滤液I中的主要阴离子为 NQ和OH。由于滤液I的 pH大于11,溶液中含有 Ca(NO)2和少量的NHNO与Ca(O

7、H)2,若仅通入 CO会生成Ca(HCQz,从而导致CaCO产率降低。(3)用NaOH液可除去废 Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OH + Al 2O3=2AlC2 + H2Q (4)电解制备 Al(OH) 3时，电极分别为 Al片和石墨，电解总Al失去电 通电,，一一一， 一 一 一 ,一 反应万程式 2Al + 6H2O=Al(OH) 3 J + 3H4。(5)由题意可知，放电时负极子与AlCl 4结合生成 Al 2cl7 ,其电极反应式为 Al 3e + 7AlCl 4 =4Al 2Cl 7。答案 (1) CaO 11加入(NH4)2SO会生成CaSO微溶物，在过滤时会被除去，造

8、成生成的 CaCO减少(2) NO 3和 OH Ca(HC02(3) 2OH + Al 2Q=2AlOT + H2O (4)2Al八通电 八 , A+ 6H2。=2Al(OH) 3 J + 3H4(5) Al 3e + 7AlCl 4 =4Al 207.铝是一种应用广泛的金属，工业上用AlzQ和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是AlzQ和SiO2等。从铝土矿中提炼 Al2O3的流程如下：蟠NaOH溶液Cat)滤液口反应2城号AIO3以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:回答下列问题:(1)写出反应1的化学方程式:(2)滤液I中加入CaO生成的沉淀是,反应

9、2的离子方程式为(3)E可作为建筑材料，化合物 C是,写出由D制备冰晶石的化学方程式（4）电解制铝的化学方程式是为电极，阳极产生的混合气体的成分是解析 本题主要考查硅、铝及其化合物的性质等，意在考查考生的分析推理能力。（1）因为铝土矿的主要成分为二氧化硅、氧化铝，前者与NaO欣应生成硅酸钠，后者与 NaOH反应生成偏铝酸钠（NaAlOz） （2）CaO与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙电离出的 CsT与SiO3反应生成CaSiQ;反应2为偏铝酸钠与 CO反应生成氢氧化铝。（3）浓硫酸与萤石反应生成HF和硫酸钙，故 C为浓硫酸，D为HF, E为硫酸钙；结合制备冰晶石的反应物HF、碳酸钠和氢氧化铝及生

10、成物NcfcAlF 6,由元素守恒可知该反应的生成物中还有二氧化碳和水。（4）工业上通过电解熔融的氧化铝可制得单质铝，并有氧气生成；阳极生成物氧气可与石墨反应, 生成碳的氧化物。答案 (1)2NaOH+ SiO2=NaSiO3+ H2O 2NaOH Al 2c3=2NaAlO+ H2O (2)CaSiO 3 2AlO2 + CO+ 3H2O=2Al(OH)3 J + CO(3)浓 hbSO 12HF+ 3N0CO+ 2Al(OH) 3=2NaAlF 6+ 3CO+ 9H2。高温人(4)2Al 2Q、i=4Al+3QTQ、CQ(CO)通电，NaAlF6（主要成分. MgSO-7H2O是一种重要的

11、化工原料。某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石是MgCO并含有 MnCG SiO2杂质）制取MgSO-7H2O的实验，流程如下。f犷声（1）第步研磨的目的是 ,所得滤液主要含 等溶质。(2)第 步 反 应 的 离 子 方 程 式 为第步浓缩结晶后，要经过 、洗涤、干燥等步骤才可得到MgSO- 7H.0,洗涤沉淀的基本操作是（4）若制得MgSO- 7H2O质量为82.00 g ,测得MnO质量为1.74 g ,且测得第步滤渣质量为4.70 g ,忽略各物质在溶液中的溶解损失，可计算出菱镁矿石中MgCO的质量分数为答案 （1）使溶解充分并加快溶解速率MgSO MnSO2+_ _ 一+(2)Mn +

12、ClO + h2O=Mna + Cl + 2H(3)过滤 将沉淀置于过滤器中，加蒸储水至刚女?浸没沉淀，待水流尽，重复23次(4)80%解析(1)研磨可增大固体的表面积，使被溶物充分溶解并使溶解速率加快。菱镁矿石与稀硫酸反应，MgCQ MnCa转变为 MgSQ MnSQ (2)根据流程图，加入 NaClO溶液，MnSO转变为MnO。根据得失电子守恒和元素守恒即可写出第步反应的离子方程式：Mri+ClO+ H2O=Mn0 + Cl + 2H+ o (3)第步浓缩结晶后要经过过滤、洗涤、干燥才能得到MgSO7H2O晶体。洗涤沉淀时要注意加水不能过多，且不能用玻璃棒搅拌，还要重复23次。(4)根据题

13、中信息可求得 MgCQ MnCOW质量分别是 28.00 g、2.30 g ,则菱镁矿石中MgCO勺质量分数为28.00 g US ：一 ”X100%= 80% + 4.70 g含卤物质的生产流程口 JI知限梳理I.氯的提取一一氯碱工业精制电解海水一- 粗盐雪饱和食盐水一”阳极产物：Cl2阴极产物:H、 NaOH化学方程式为 2NaCl + 2H2O=2NaOH H2 T + Cl 2 T。.海水提取澳流程r-n蒸储I人竹j HSO酸化 人.海水忌洲昌含Br的海水-cj 含Br2的溶椒I通空气和水蒸气吹出叵3 CC141 HBrF?取 | ,SO2| Br2|(2)发生反应的化学方程式 2Na

14、Br+ C12=Br2+ 2NaC1;Br2+ SO+ 2HO=2HB H2SO; 2HBr+ C12=2HC1+ B2。.海带中提取碘 (1)流程H,0CL,i海带(2)发生反应的化学方程式：C12+2I =12+ 2C1阻针对训练1.2020 全国课标卷n ,36(1)(3)(4)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题:(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是 (填序号)。用混凝法获取淡水提高部分产品的质量优化提取产品的品种改进钾、澳、镁等的提取工艺(2)海水提

15、镁的一段工艺流程如下图:产品2产品1石灰乳浓海水的主要成分如下:离了Na.2 + MgClsd浓度/(g- l -1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为 ，产品2的化学 式为, 1 L浓海水最多可得到产品 2的质量为 go(3)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为 ；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式解析(1)利用混凝法只能除去海水中的悬浮物不能获取淡水，故设想和做法可行的是。(2)根据浓海水的成分及工艺流程可知，脱硫后的澄清液中主要含有Na+、Mg+、Cl ,则加入石灰乳发生反应，Ca(O

16、H)+Md+=ca+ + Mg(OH,经过沉降过滤，滤渣干燥得到产品2,即Mg(OH),滤液主要含有 Na+、C和大量的Ca2+,用于浓海水脱硫，则脱硫阶段的 主要离子反应为：CjT + sO =CaSO；,即产品1为CaSQ由表中数据，可知 1 L浓海水-1.O 一一 28.8 g - L X1 L中含有28.8 g Mg 2+,则最多可得到广品2的质量为：MMg(OH)2=X 5824 g - mol g mol 1 = 69.6 g 。(3)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为：MgCb(熔一电解一 .一 ，4_,一一一,一高温一.融)=Mg+ Cl2T ,熔

17、融MgCl2中若有少量的水存在， 则会发生 Mg+ 2HO=Mg(OH)+H4 , 从而造成产品镁的消耗。答案 (1)234(2)Ca 2+ + SC4 =CaSOX Mg(OH) 69.6(3)MgCl 2=Mg+ Cl2 T高温AMg+ 2H2O=Mg(OH)+ H2 T2.氢澳酸在医药和石化工业上有广泛用途。模拟工业制备氢澳酸的流程如图所示:过量5由*适送N%SO司氮浪酸冰一鬲干国或鬲分屈M 圄一精制的氢澳战通人HS。试微 HaSO10吧?的溶液回答下列问题: 混 合 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为(2)混合中加入试剂 a是。加入 NazSO的目的是除去过量的 Br2 ,但要防止过量，原因是 ( 请用离子方程式表示 )。(4)工业氢澳酸常带有淡淡的黄色，可能的原因是：含Fe3+,含Br2,含Fe3+和B2,只用下列一种试剂就能分析产生淡黄色的原因。该试剂是 (填字母)。a. KMnOF?夜 b. NaOHlc. KSCNB?0( d.淀粉-KI 溶液e. CCl4答案 (1)SO2+ Br2+2HzO=4H+2Br + SC2(2)BaCl 2 溶液(3)SO3 + 2H=SOT + H2O (4)e解析(1)Br 2具有强氧化性，在溶液中将SO氧化为H2