化工流程（二）（精讲深剖）领军化学真题透析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第5讲化工流程(二）真题速递1．(2016四川）资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。磷尾矿主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案，制备具有重要工业用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2已知:①Ca5(PO4）3F在950℃不分解；②4Ca5（PO4）3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4请回答下列问题：（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是___________。(2)实验室过滤所需的玻璃仪器是_____________。（3）NH4NO3溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是__________。(4）在浸取液Ⅱ中通入NH3，发生反应的化学方程式是____________。（5）工业上常用磷精矿[Ca5（PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸.已知25℃，101kPa时：CaO（s)+H2SO4（l)=CaSO4（s）+H2O（l）ΔH=—271kJ/mol5CaO(s）+3H3PO4(l)+HF（g）=Ca5（PO4)3F（s）+5H2O(l)ΔH=-937kJ/mol则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。（6）在一定条件下CO(g）+H2O（g)CO2（g)+H2(g)，当CO与H2O（g）的起始物质的量之比为1:5,达平衡时，CO转化了.若akg含Ca5(PO4）3F（相对分子质量为504）的质量分数为10％的磷尾矿，在上述过程中有b％的Ca5（PO4）3F转化为P4，将产生的CO与H2O（g)按起始物质的量之比1：3混合，则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。【答案】（1）CO2（2）漏斗、烧杯、玻璃棒（3)NH水解使溶液呈酸性，与CaO、Ca(OH）2反应生成Ca2＋（4）MgSO4+2NH3+2H2O===Mg（OH)2↓+（NH4)2SO4(5）Ca5（PO4)3F（s）+5H2SO4(l）=5CaSO4(s)+H3PO4（l)+HF(g)ΔH=—418kJ/mol（6）(6）根据题给数据利用三段式分析。设CO的起始浓度为1mol/L，则水蒸气的起始浓度为5mol/LCO(g）+H2O（g)CO2（g）+H2(g)起始浓度（mol/L）1500转化浓度（mol/L）5/65/65/65/6平衡浓度（mol/L）1/625/65/65/6则K=c(CO2）c(H2)/c（CO)c(H2O）=1。相同条件下当CO与H2O(g）的起始物质的量之比为1：3,平衡常数不变,设转化的CO为xmol。CO(g)+H2O(g）CO2(g)+H2(g)起始浓度(mol/L）1300转化浓度(mol/L）xxxx平衡浓度（mol/L）(1—x)(3—x)xx则x2/（1-x）(3—x）=1，解得x=3/4，即达平衡时，CO转化了3/4mol。转化为P4的Ca5（PO4)3F质量为a×10%×b%kg,根据反应4Ca5（PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的质量为（30×28×a×10%×b％）/(4×504）kg，则转化的CO的质量为3（30×28×a×10％×b%）/4（4×504)kg，根据反应：CO（g)+H2O(g）CO2(g）+H2(g)知相同条件下达平衡时能产生H2的质量为3(30×28×a×10％×b％）/56(4×504）kg=kg.2．（2015课标Ⅰ)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸(H3BO3）的工艺流程如图所示：回答下列问题：（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。（2)利用的磁性,可将其从“浸渣"中分离。“浸渣"中还剩余的物质是______（写化学式)。（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。然后再调节溶液的pH约为5，目的是________.（4)“粗硼酸”中的主要杂质是（填名称）.（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_______.(6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________.【答案】（1）Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3;减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。（2)Fe3O4;SiO2和CaSO4；（3）将Fe2+氧化为Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去。（4）（七水）硫酸镁（5）（6）2H3BO3B2O3+3HOB2O3+3Mg3MgO+2B考纲解读考点内容说明常见非金属元素（如H、C、N、O、Si、S、Cl等）及其化合物常见非金属元素（如H、C、N、O、Si、S、Cl等）①了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。②了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。以上各部分知识的综合应用.化工流程题是每年必考题。考点精讲一．无机化工流程题的结构工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括副产品）；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及到的化学知识设置成一系列问题，构成一道完整的化学试题.题型特点1.呈现形式：流程图、表格、图象。2.设问方式：措施、成分、物质、原因。3.能力考查：获取信息的能力、分析问题的能力、迁移推理能力、表达能力。4.知识落点：基本理论、元素化合物、实验。无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。典例1（2017北京顺义二模）热电厂用碱式硫酸铝［Al2（SO4）3•Al2O3］吸收烟气中低浓度的二氧化硫．具体过程如下:（1)碱式硫酸铝溶液的制备往Al2（SO4）3溶液中加入一定量CaO粉末和蒸馏水,可生成碱式硫酸铝（络合物,易溶于水)，同时析出生石膏沉淀[CaSO4•2H2O],反应的化学方程式为．（2）SO2的吸收与解吸．吸收液中碱式硫酸铝活性组分Al2O3对SO2具有强大亲和力，化学反应为：Al2(SO4)3•Al2O3（aq）+3SO2（g)⇌Al2（SO4）3•Al2（SO3）3（aq）△H＜0．工业流程如图1所示：①高温烟气可使脱硫液温度升高，不利于SO2的吸收．生产中常控制脱硫液在恒温40~60oC，试分析原因．②研究发现,I中含碱式硫酸铝的溶液与SO2结合的方式有2种：其一是与溶液中的水结合．其二是与碱式硫酸铝中的活性Al2O3结合,通过酸度计测定不同参数的吸收液的pH变化，结果如2图所示：据此判断初始阶段，SO2的结合方式是．比较x、y、z的大小顺序．③III中得到再生的碱式硫酸铝溶液，其n（Al2O3）：n[Al2(SO4）3]比值相对I中有所下降，请用化学方程式加以解释：．(3）解吸得到较纯的SO2,可用于原电池法生产硫酸如图3．①电极b周围溶液pH(填“变大"、“变小"或“不变”）②电极a的电极反应式是．【答案】(1）2Al2（SO4）3+3CaO+6H2O=Al2（SO4）3•Al2O3+3CaSO4•2H2O(2）①碱式硫酸铝吸收SO2的反应为放热反应，降温使平衡正向移动，有利于SO2的吸收②与活性Al2O3结合;y＞x＞z③2Al2（SO3)3+3O2=2Al2（SO4）3或2［Al2（SO4）3•Al2(SO3）3］+3O2=4Al2（SO4）3（3)①变大②SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣③Al2（SO4）3•Al2（SO3）3溶液恒温98℃，溶液分解得到III中得到再生的碱式硫酸铝溶液，分解过程中部分Al2（SO3)3被氧化为Al2（SO4）3，2Al2（SO3)3+3O2=2Al2（SO4)3或2［Al2（SO4)3•Al2(SO3）3]+3O2=4Al2（SO4）3,其n（Al2O3）：n［Al2(SO4）3］比值相对I中有所下降；故答案为：2Al2(SO3)3+3O2=2Al2（SO4）3或2［Al2(SO4）3•Al2(SO3)3]+3O2=4Al2（SO4）3；（3）①电极b为空气中氧气放电结合氢离子的反应，氢离子浓度减小，pH增大；故答案为：变大；②电极a为二氧化硫放电失电子发生的氧化反应，电极反应式为：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣;故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣.典例2（2017北京西城二模)MnSO4在工业中有重要应用．用软锰矿浆(主要成分为MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等杂质）浸出制备MnSO4，其过程如下：I．向软锰矿浆中通入SO2，锰、铁、铝、铅元素以离子形式浸出，测得浸出液的pH＜2．II．向浸出液中加MnO2，充分反应后,加入石灰乳，调溶液pH=4.7．III．再加入阳离子吸附剂,静置后过滤．IV．滤液蒸发浓缩，冷却结晶，获得MnSO4晶体．【资料】部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH离子Fe2+Fe3+Al3+Mn2+Pb2+开始沉淀时的pH7。62。73.88.38.0完全沉淀时的pH9.73。74。79.88.8（1)I中向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，该反应的化学方程式是．（2）II中加入MnO2的主要目的是；调溶液pH=4.7，生成的沉淀主要含有和少量CaSO4．（3)III中加入阳离子吸附剂，主要除去的离子是．（4）用惰性电极电解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2．①电解MnSO4溶液的离子方程式是．②高活性MnO2可用于催化降解甲醛，有关微粒的变化如图所示，其中X是，总反应的化学方程式是．【答案】（1）SO2+MnO2=MnSO4（2）将Fe2+氧化为Fe3+；Fe（OH）3、Al(OH）3（3）Ca2+、Pb2+(4）①Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+②HCO3﹣；HCHO+O2CO2+H2O精练：1．（2017河北省衡水中学高三下学期七调）某废催化剂含58。2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。某同学用15。0g该废催化剂为原料，回收锌和铜。采用的实验方案如下，回答下列问题：已知：ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变;CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应(1）在下列装置中,第一次浸出反应装置最合理的_______(填标号）。(2）滤液1中含有Fe2+,选用提供的试剂进行检验，检验方法如下:____________。(提供的试剂：稀盐酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水）(3）本实验要用到抽滤，设所用的洗涤剂为X，抽滤洗涤沉淀的操作__________.（4)写出第二次浸出的化学反应方程式__________________________，向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液，应先加_________________.（5）滤渣2的主要成分是____________________________________。浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是______________________。（6）某同学在实验完成之后，得到1.50gCuSO4·5H2O，则铜的回收率为_____。【答案】（1）D（2）取少量滤液1，滴加高锰酸钾溶液，若褪色,则证明有亚铁离子(3）关小水龙头,使洗涤剂X缓缓通过沉淀物（4）CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2OH2SO4(5)SiO2、S蒸发皿（6）30%2．（2017辽宁省大连市高三3月双基测试)工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3,Fe2O3、SiO2)制取铜的操作流程如下：已知：Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O(1）实验操作Ⅰ的名称为；在空气中灼烧固体混合物D时,用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有(填仪器名称）。(2）滤液A中铁元素的存在形式为(填离子符号）,生成该离子的离子方程式为，检验滤液A中存在该离子的试剂为(填试剂名称）。(3）金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为。（4）常温下，等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中，由水电离出的c（OH－)前者为后者的108倍，则两种溶液的pH＝。（5）利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是(填代号）.a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu2＋浓度减小d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系(6）从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤为：称取一定质量的样品→→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量.（填缺少的操作步骤，说出主要操作方法，不必描述操作过程的细节）【答案】（1）过滤;坩埚；（2)Fe2＋;Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；硫氰化钾溶液和新制氯水或铁氰化钾溶液；（3）2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3;（4）11;（5)bc；（6)将浓硫酸用蒸馏水稀释，使样品与足量稀硫酸充分反应。3．（2017届湖南省长沙市长郡中学高三第一次模拟)以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α氧化铝,既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为Al2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备实验流程如下：（1）铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为____________________。（2）图中“滤渣"的主要成分为________________（填化学式)。（3）加30%的H2O2溶液发生的离子反应方程式为____________________。（4）煅烧硫酸铝铵晶体,发生的主要反应为：4[NH4Al(SO4）2·12H2O]

2Al2O3

+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，将产生的气体通过下图所示的装置。①集气瓶中收集到的气体是_______________（填化学式）.②足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O（g）外还有________________（填化学式)。③KMnO4溶液褪色（MnO4-还原为Mn2+），发生的离子反应方程式为___________。【答案】（1）Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4）3+3H2O（2）SiO2（3）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O（4)①N2②SO3、NH3③2MnO4—+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42—+4H+点睛：本题以氧化铝提取工艺流程为载体，综合考查元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式、实验基本操作等知识点，为高考常见题型，注意把握制备原理，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写。二．解题思路明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步发生的反应及得到的产物→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点1。在解这类题目时：首先,要粗读试题，尽量弄懂流程图,但不必将每一种物质都推出。其次，再精读试题，根据问题去精心研究某一步或某一种物质。第三，要看清所问题，不能答非所问,并注意语言表达的科学性。在答题时应注意：前一问回答不了,并不一定会影响回答后面的问题。2。分析流程图需要掌握的技巧是：⑴浏览全题，确定该流程的目的——由何原料获得何产物(副产物)，对比原料和产物；⑵了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用;⑶解析流程图并思考：从原料到产品依次进行了什么反应？利用了什么原理(氧化还原？溶解度？溶液中的平衡？）。每一步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?杂质或副产物是怎样除去的？3。工业生产流程主线与核心的分析⑴主线主产品。⑵分支副产品。⑶回头为循环.典例1（2017辽宁省葫芦岛市高三5月第二次模拟考试）聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣（主要成分Fe3O4，少量碳及二氧化硅）为原料制备的流程如下:（1)废铁渣进行“粉碎”的目的是____________。（2)“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如右图所示：①加热条件下酸浸时,Fe3O4与硫酸反应的化学方程式为___________。②酸浸时，通入O2的目的是_____________，该反应的离子方程式为_________。③当酸浸温度超过100℃时，铁浸取率反而减小，其原因是____________。（3）滤渣的主要成分为____________（填化学式）。（4）“Fe3+浓度检测”是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+；在酸性条件下，再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+（Cr2O72－被还原为Cr3+），该滴定反应的离子方程式为______________.【答案】（1)减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率和提高铁浸取率（2）①Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O②将FeSO4氧化为Fe2(SO4)34Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O③温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率，导致Fe3+浓度降低（3)C和SiO2（4）6Fe2++Cr2O72－+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O（4）在酸性条件下，再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+（Cr2O72—被还原为Cr3+），则亚铁离子被氧化为铁离子,发生的离子方程式为：6Fe2++Cr2O72—+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；故答案为:6Fe2++Cr2O72—+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。典例2(2017辽宁省六校协作体）硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程，但在生产过程中会产生大量污染，需要在生产工艺中考虑到绿色工艺．以硫酸工业产生的二氧化硫尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵为原料可以合成硫化钙、硫酸铵、亚硫酸铵等物质．合成路线如下:（1）写出反应Ⅰ的化学方程式________________________．（2）反应Ⅲ中每生成lmol硫化钙理论上转移电子数________；为充分利用副产品CO，有人提出以熔融的K2C03为电解质，设计燃料电池，请写出此电池的负极反应_____________．（3）为检验反应Ⅱ得到的产品是否因部分被氧化而变质，需选择的化学试剂有__________________．（4）根据合成流程，可以循环利用的是____________．(5)(NH4）2SO3溶液可用于电厂产生的烟道气的脱氮，将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥，形成共生系统．写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的离子方程式___________________．【答案】（1）2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2（2）8NACO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2(3）稀盐酸、BaCl2溶液（4）CaCO3（5）2NO2+4SO32﹣=N2+4SO42﹣【解析】本题是化学工艺流程题。以工业上处理二氧化硫的工艺（钙基固硫和氨水吸收)为主线生产相关产品，变废为宝。（1)钙基固硫的反应.因为亚硫酸酸性比碳酸强，所以将向碳酸钙浆液中通入二氧化硫可以生成亚硫酸钙和精练：1．（2017四川省内江市高三第五次模拟考试)以炼锌烟尘（主要成份为ZnO，含少量CuO和FeO）为原料，可以制取氧化锌和金属锌。Ⅰ。制取氧化锌主要工艺如下：下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为l.0mol/L计算）。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1。13.2Zn2+5.26.4Fe2+5。88。8(1）为了加快反应，“酸溶”需要适当加热,但温度不宜太高，原因是_________。（2)加入H2O2溶液发生反应的离子方程式_______。(3)流程图中,为了降低溶液的酸度，调节pH范围为_______;若试剂X为Zn2(OH）2CO3，加入X除杂质的离子方程式为________。（4）已知，室温下,Ksp［Fe（OH)3]=4.0×10—38，当pH=3时，溶液中c（Fe3+）为______。从ZnCl2溶液中提取无水ZnCl2的方法是__________。Ⅱ.制取金属锌采用碱溶解ZnO(s）+2NaOH(aq）+H2O=Na2［Zn（OH）4]（aq），然后电解浸取液。(5）炼锌烟尘采用碱溶，而不采用酸溶后电解，主要原因是______。（6）以石墨作电极电解时，阳极产生的气体为______;阴极的电极反应为______。【答案】（1）减少盐酸挥发（2）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O（3）3.2≤PH〈5。23Zn2（OH）2CO3+4Fe3++3H2O=4Fe（OH）3↓+6Zn2++3CO2↑（4）4。0×10-5在氯化氢气体，蒸干氯化锌溶液并加热至失去结晶水（5）氧化铜、氧化亚铁不溶于碱溶液中（6）O2（或氧气）［Zn（OH)4]2—+2e—=Zn+4OH-2．(2017年普通高等学校招生全国统一考试高考模拟押题卷)高铁酸钾是环保型水处理剂，制备原理如下：（1）从环保角度考虑，“酸溶”发生的反应中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为_______.吸收尾气的试剂可能是________。（2）洗涤产品常用75％酒精作洗涤液，不用蒸馏水,其目的是___________。（3）写出“氧化”中化学方程式_______________。（4）已知3KC1OKClO3+2KC1,下列是制备次氧酸钾的装置:①B装置中试剂可能是_________(填代号）。a.饱和碳酸氢钠溶液b.饱和食盐水c。浓硫酸d。稀硫酸②C装置的水槽中盛装________(填“热水”或“冰水”）。（5)为了测定高铁酸钾产品纯度,进行如下实验:5。0000gK2FeO4样品溶于稀硫酸中,充分反应后，配制成250mL溶液.准确量取25。00mL溶液于锥形瓶中,加足量的KI溶液，并滴加指示剂,用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点消耗Na2S2O3溶液20。00mL。已知有关反应:4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O,2S2O32—+I2=2I-+S4O62—。①如果配制的溶液中含少量K2FeO4,会使测得结果_______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）.②进行上述实验需要定量仪器有电子天平、滴定管、量筒和________。③该高铁酸钾产品纯度为_______________.【答案】（1）1:1烧碱（或纯碱）溶液（2）减少产品损失（3）2Fe（OH)3+4KOH+3KC1O=2K2FeO4+3KCl+5H2O（4）b、d冰水（5）偏高250mL容量瓶792％3．（2017宁夏六盘山高级中学高三第五次模拟）硫酸亚铁晶体俗称绿矾(FeSO4•7H2O),重铬酸钠晶体俗称红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O），它们都是重要的化工产品。工业上以铬铁矿[主要成分是[Fe(CrO2)2]为原料制备绿矾和红矾钠的工艺流程如图所示。请回答下列问题：（1)已知Fe（CrO2）2中铬元素的化合价为+3价，则Fe(CrO2）中铁元素的化合价为______________。(2)化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3写成Na2O·SiO2，则Fe（CrO2）2可写成__________。（3）煅烧铬铁矿时，矿石中的Fe(CrO2)2转变成可溶于水的Na2CrO4,反应的化学方程式如下:4Fe(CrO2）2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2①该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________________。②为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是_________________(填一种即可)。(4)己知CrO42—在氢离子浓度不同的酸性溶液中有不同的反应。如：2CrO42—+2H+=Cr2O72—+H2O3CrO42—+4H+=Cr3O102—+2H2O①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是________________。②混合溶液乙中溶质的化学式为______________________。(5)写出Fe与混合溶液丙反应的主要离子方程式_________________.检验溶液丁中无Fe3+的方法是：_____________。从溶液丁到绿巩的实验操作为蒸发浓缩、___________、过滤、洗涤、干燥。【答案】(1）+2价（2)FeO·Cr2O3(3)4：7粉碎矿石（或升高温度）(4）H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质,H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O10—2)，所以H2SO4必须适量Na2Cr2O7、Na2SO4（5)Fe+2Fe3+=3Fe2+取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+冷却结晶②根据影响化学反应速率的外界因素,为了加快该反应的反应速率，可采取的措施有粉碎矿石、升高温度等，故答案为：粉碎矿石（或升高温度）；⑷①H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质（Cr3O102—）,所以H2SO4必须适量,故答案为:H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质,H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O102—)，所以H2SO4必须适量；②根据上述分析，混合溶液乙中的溶质有Na2Cr2O7、Na2SO4，故答案为：Na2Cr2O7、Na2SO4；（5）Fe与硫酸铁溶液反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。检验溶液丁中无Fe3+的方法为：取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+；从硫酸亚铁溶液到绿巩的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+；冷却结晶。三．解题方法1.首尾分析典例1（2014·江苏单科化学卷)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放.实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝［Al2（SO4）x(OH)6—2x］溶液，并用于烟气脱硫研究。（1）酸浸时反应的化学方程式为;滤渣Ⅰ的主要成分为（填化学式）。（2）加CaCO3调节溶液的pH至3。6,其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4）3转化为Al2（SO4）x(OH）6—2x.滤渣Ⅱ的主要成分为(填化学式）;若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是（用离子方程式表示）。（3）上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将（填“增大”、“减小"或“不变”)。【答案】(1)Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2OSiO2（2）CaSO43CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2（3）溶液中的部分亚硫酸根被氧化成硫酸根，减小【名师点拨】首尾分析法是一种解工艺流程题的常见方法，这种方法的特点是：简单、直观，很容易抓住典例2（2017甘肃省兰州第一中学高三冲刺模拟考试）以黄铁矿为原料制硫酸会产生大量的废渣,合理利用废渣可以减少环境污染，变废为宝.工业上利用废渣(含Fe2＋、Fe3＋的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红(Fe2O3)和回收（NH4)2SO4，具体生产流程如下：(1)在废渣溶解操作时,应选用________溶解(填字母）。A．氨水B．氢氧化钠溶液C．盐酸D．硫酸(2)为了提高废渣的浸取率，可采用的措施有哪些?_______________（至少写出两点）。（3)物质A是一种氧化剂,工业上最好选用________（供选择使用的有：空气、Cl2、MnO2），其理由是_______________。氧化过程中发生反应的离子方程式为_________________.（4)根据如图有关数据,你认为工业上氧化操作时应控制的条件(从温度、pH和氧化时间三方面说明)是：______________________________________________________。（5)铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe（OH）3、________.(6）铵黄铁矾的化学式可表示为(NH4）xFey(SO4）z(OH）w，其化学式可通过下列实验测定:①称取一定质量的样品加入稀硝酸充分溶解，将所得溶液转移至容量瓶并配制成100。00mL溶液A。②量取25。00mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体9.32g。③量取25.00mL溶液A，加入足量NaOH溶液，加热，收集到标准状况下气体448mL,同时有红褐色沉淀生成.④将步骤③所得沉淀过滤、洗涤、灼烧，最终得固体4.80g。通过计算，可确定铵黄铁矾的化学式为___________________________。(已知铵黄铁矾的摩尔质量为960g•mol—1,计算过程中不考虑固体损失和气体溶解。【答案】（1)D（2）将废渣粉碎、加热、搅拌等(3）空气原料易得，成本低，不产生污染，不引入杂质4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O（4)溶液温度控制在80℃,pH控制在1.5，氧化时间为4h左右（5)Ca(OH)2、Mg（OH)2、CaSO4(6)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH）12典例3（2017宁夏石嘴山市第三中学高三下学期第四次模拟）Na2SO3应用广泛．利用工业废碱渣（主要成分Na2CO3）吸收硫酸厂尾气中的SO2制备无水Na2SO3的成本低，优势明显，其流程如下．（1)举例说明向大气中排放SO2导致的环境问题:__________________。（2）图为吸收塔中Na2CO3溶液与SO2反应过程中溶液组成变化．则初期反应（图中A点以前）的离子方程式是______________________.（3）中和器中发生的主要反应的化学方程式是_______________________。资料显示:Ⅰ．Na2SO3在33℃时溶解度最大，将其饱和溶液加热至33℃以上时，由于溶解度低会析出无水Na2SO3，冷却至33℃以下时析出Na2SO3•7H2O;Ⅱ．无水Na2SO3在空气中不易被氧化，Na2SO3•7H2O在空气中易被氧化．（4)为了降低由中和器所得溶液中Na2SO3的溶解度,从而提高结晶产率，中和器中加入的NaOH是过量的.①请结合Na2SO3的溶解平衡解释NaOH过量的原因_____________________.②结晶时应选择的最佳操作是__（选填字母）。a.维持33℃蒸发浓缩至有大量晶体析出b．维持95～100℃蒸发浓缩至有大量晶体析出c。95～100℃加热浓缩，冷却至室温结晶（5）为检验Na2SO3成品中是否含少量Na2SO4，需选用的试剂是_________、________。（6)0.1mol•L﹣1NaHSO3溶液中离子浓度由大到小的顺序是______________。【答案】（1）酸雨(2）2CO32﹣+SO2+H2O=2HCO3﹣+SO32﹣（3）NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O（4）Na2SO3存在溶解平衡：Na2SO3（s）2Na+（aq）+SO32﹣（aq）,NaOH过量使c（Na+)增大，上述平衡逆向移动b（5）稀盐酸BaCl2溶液（6）［Na+］>[HSO3-]>［H+]>［SO32—]>[OH-]精练:1．（2017山东省济南市二模)利用废碱渣(主要成分是Na2CO3)处理硫酸厂尾气中的SO2可制得无水Na2SO3（成品）,其流程如下：（1)若欲利用废碱渣充分吸收SO2,则“吸收塔"内发生的主要反应的离子方程式为___________________。(2)处理过程中，要通过检验“吸收塔”排放出的尾气是否含有SO2来确定其是否达标。实验室中欲模拟检验尾气中的SO2,可以选用的试剂有___________________；a。澄清石灰水b。硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液c.盐酸酸化的BaCl2溶液d.品红溶液(3)常温下，向“中和器”中加入适量NaOH后，溶液呈中性,则溶液中c（SO32—)：c(HSO3—）=_____[已知：常温下，Ka1(H2SO3）=l。5×10—2，Ka2（H2SO3)=6.3×10—8］;(4）下图所示为亚硫酸钠的溶解度曲线，则上述流程中的“结晶"方法是____________(填“蒸发结晶"或“降温结晶"),图中a点所示分散系类别为_________________;（5)仅用BaCl2和H2O2的混合溶液难以检出“成品”中的SO32-，原因是“成品”中含有某种杂质阴离子，该杂质阴离子_____________（填化学式)；实验室中常用如下方法检验SO32—:己知25℃时，部分钡盐的数值如下表：BaCO3BaSO4BaSO3BaS2O35。1×10—91.1×10—108。4×10—71.6×10—5若“溶液A”中SO32—浓度为0.01mol·L—1，且为杂质阴离子浓度的10倍,则向其中加入等体积0。01mol•L-1BaCl2溶液充分反应后c（Ba2+)=________mol·L-1，向“溶液B”中滴入BaCl2和H2O2的混合溶液时，发生反应的离子方程式为______________。【答案】（1）CO32—+2SO2+H2O═CO2+2HSO3-（2)bd（3)0。63(4)蒸发结晶(悬）浊液（5）SO42—7×10-4Ba2++H2O2+HSO3—═BaSO4↓+H++H2O2．(2017河北省衡水中学高三下学期七调）镍及其化合物用途广泛.某矿渣的土要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等,如图是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：已知：（NH4）2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4，NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4）3。锡(Sn)位子第五周期第IVA族。（1）焙烧前将矿渣与（NH4）2SO4混合研磨，混合研磨的目的是________________。（2）"浸泡“过程中Fe2（SO4）3生成FeO（OH)的离子方程式为__________,“浸渣"的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有____________(填化学式)。(3)为保证产品纯度,要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的_____倍；除去过量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式________________。(4)“浸出液”中c（Ca2+）=1。0×10-3mol·L-1，当除钙率达到99%时，溶液中c（F—）=______mol·L—1。［己知Ksp(CaF2）〉4.0×10-11］(5）本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(V0/VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示,V0/VA的最佳取值是__________。(6）己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。用电化学制备正十二烷的方法为：向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极,接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。己知电解总反应为：2C6H13COONa+2CH3OHC12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa下列说法正确的是（_____）A。图中电源的A极为直流电源的负极B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐,提高离子浓度,增强导电性C。阳极电极反应为:2C6H13COO--2e-=C12H26+2CO2↑D。反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备【答案】(1）增大接触面积，加快反应速率,使反应更充分(2)Fe3++2H2OFeO(OH）↓+3H+SiO2、CaSO4（3）0。5Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(4)c(F+)=2。0×10-3mol·L-1(5）0。25(6）D3．（2017山东省日照第一中学高三4月)碳酸锂广泛应用于化工、冶金等行业。工业上利用锂辉石（Li2Al2Si4Ox)制备碳酸锂的流程如下：已知：①CaC2O4难溶于水②Li2CO3的溶解度（g/L）温度/℃010203040506080100Li2CO31.541。431.331。251.171。081.010.850.72请回答下列问题：(1）锂辉石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示其组成,形式为___________。（2）硫酸化焙烧温度不宜超过300℃，主要原因是___________________;焙烧中硫酸用量控制在理论用量的115％左右，硫酸加入过多的副作用是____________。（3）“深度净化”时，加入适量Na2C2O4的目的是__________________。（4）“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是____________________________。（5）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下:a。将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。b。电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3。①a中，阳极的电极反应式是_________________________，宜选用_____(“阳”或“阴”）离子交换膜。②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是________________________。【答案】（1）Li2O·Al2O3·4SiO2（2）温度高于300℃,硫酸挥发较多。增加后续药品的消耗量（3）除去Ca2+(4）温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率（5）2Cl——2e—==Cl2阳2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH34．(2017届河北省唐山市一模)下图表示从废旧普通锌锰电池内容物中回收制备KMnO4等物质的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属）。（1)KMnO4稀溶液是一种常用消毒剂,其消毒机理与下列物质相似的是______________(填序号)A．双氧水B．75%酒精C．苯酚D．84消毒液（NaClO溶液）(2)①黑色固体混合物水浸时为提高浸出速率,常采用的措施为_________________（答出两条即可）。

②滤渣水洗灼烧后固体是一种黑色的化合物，操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4和KCl，该过程中发生反应的化学方程式为：_____________________________.

③图中产物A是一种难溶于水的黑色固体，其化学式为：_________________。（3）测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定。①配制250

mL

0。100

0

mol·L—1标准Na2S2O3溶液，需要使用的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、量筒和______、_______；②取上述制得的KMnO4产品0。700

0

g，酸化后用0.100

0

mol·L—1标准Na2S2O3溶液进行滴定，滴定至终点记录实验消耗Na2S2O3溶液的体积,重复步骤②，三次平行实验数据如下表。实验次数123消耗Na2S2O3溶液体积/mL19.3020。9821.02（有关离子方程式为:MnO4-＋S2O32-＋H+—SO42—＋Mn2+＋H2O，未配平）将0.100

0

mol·L-1标准Na2S2O3溶液盛装在________（填“酸式"或“碱式”）滴定管中进行滴定。计算该KMnO4产品的纯度_________________.【答案】（1)AD（2）加热、将固体混合物粉碎、搅拌3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2OMnO2（3)玻璃棒250mL容量瓶碱式75。84%2.分段分析典例1（2016北京)以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下：（1)过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。（2）过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:i:2Fe2++PbO2+4H++SO42−＝2Fe3++PbSO4+2H2Oii：……①写出ii的离子方程式：________________。②下列实验方案可证实上述催化过程.将实验方案补充完整.a。向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。b。______________。（3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是____。（选填序号）。A．减少PbO的损失，提高产品的产率B．重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率②过滤Ⅲ的目的是提纯，综合上述溶解度曲线，简述过程Ⅲ的操作_______________________。【答案】（1）Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。（2）①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋;②取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去。（3)①A、B；②将粗PbO溶解在一定量35％NaOH溶液中，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到PbO固体.【名师点晴】分段分析法解工艺流程题是一种主要方法,根据生产过程，逐段分析.化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系，但不管如何灵活多变，工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体,考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题，综合性较强。第（3）的②问不太好分析,需要结合图像及题目的前后信息来解决。典例2（2017湖南省衡阳市高三下学期第三次联考）Na2S2O5常用作纺织业棉麻脱氯剂；酸化时可放出SO2气体。其制备工艺流程如下：（1)Na2S2O5的名称为_______________（选填“焦硫酸钠"或“焦亚硫酸钠”）。(2）“反应I”中应先通入的气体是______,反应后析出的固体产物是____________。（3）“反应II”的化学方程式为_________________________。（4）若反应条件或用量等控制不当,则所得的Na2S2O5产品中往往含有杂质.①若产品中含有杂质Na2SO3，其具体原因可能是______________（任答一条即可）；②若检验产品中含有杂质Na2SO3，下列试剂的使用顺序依次为_________(填编号）。a。稀硫酸b。澄淸石灰水c.品红溶液d.酸性KMnO4溶液（5)Na2S2O3也可用作棉麻的脱氯剂。①Na2S2O5溶液与Cl2反应的离子方程式为____________________；②Na2S2O5与Na2S2O3脱氯等效时,消耗二者的质量之比为____________.【答案】（1）焦亚硫酸钠（2)NH3(或：氨气）NaHCO3（或：碳酸氢钠）(3)Na2CO3+2SO2+H2O=2NaHSO3+CO2↑(4）反应II中SO2的用量不足：NaHSO3分解时反应温度不高adcb（5）S2O52-+2Cl2+3H2O==6H++2SO42—+4C1—190：79(或:2.4：1)精练：1．(2017江西省师范大学附属中学高三第三次模拟）三盐(3PbO·PbSO4·H2O，相对分子质量为990)可用作聚氯乙烯的热稳定剂，不溶于水。以200。0t铅泥（主要成分为PbO、Pb及PbSO4等）为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。已知:Ksp（PbSO4)=1.82×l0-8；Ksp（PbCO3)=l.46×l0—13。回答下列问题：（1）加Na2CO3溶液转化的目的是_________。（2）酸溶时,不直接使用H2SO4溶液的原因可能是________;铅与硝酸在酸溶过程中发生反应的离子方程式为__________.（3）流程中可循环利用的物质是_________;洗涤操作时，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________。（4）当沉淀转化达平衡时，滤液l中c(SO42—)与c（CO32-）的比值为_____________。(5）50—60℃时合成三盐的化学方程式为______；若得到纯净干燥的三盐99。0t，假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为_________。【答案】（1）将PbSO4转化为PbCO3提高铅的利用率(2）生成的PbSO4为难溶物,阻碍反应持续进行3Pb+8H++NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O（3)HNO3取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净（4）1。25×105（5）4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+2H2O51.7％2．（2017广东省广州市高三4月综合测试）铋（Bi)的无毒与不致癌性有很多特殊用途，其化合物广泛应用于电子、医药等领域。由辉铋矿（主要成分为Bi2S3，含杂质PbO2等）制备Bi2O3的工艺如下：回答下列问题：（1）Bi位于元素周期表第六周期，与N、P同族，Bi的原子结构示意图为________。(2)“浸出”时Bi2S3与FeCl3溶液反应的化学方程式为________，反应液必须保持强酸性，否则铋元素会以BiOCl（碱式氯化铋）形式混入浸出渣使产率降低，原因是________(用离子方程式表示）.（3）“置换"时生成单质铋的离子方程式为________.“母液1"中通入气体X后可循环利用，气体X的化学式为________。（4）“粗铋"中含有的杂质主要是Pb,通过熔盐电解精炼可达到除杂的目的，其装置示意图如右。电解后，阳极底部留下的为精铋.写出电极反应式:阳极________；阴极________。（5）碱式硝酸铋直接灼烧也能得到Bi2O3，上述工艺中转化为碱式碳酸铋再灼烧，除了能改良产品性状，另一优点是________。“母液2”中可回收的主要物质是________。【答案】(1）(2）6FeCl3+Bi2S3=2BiCl3+6FeCl2+3SBi3++H2O+Cl—=BiOCl+2H+（3）2Bi3++3Fe=3Fe2++2BiCl2（4）Pb-2e—=Pb2+Pb2++2e-=Pb（5）没有污染性气体产生NH4NO33．(2017河北省衡水中学周测）黄铜矿(CuFeS2）是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏,常含有微量的金、银等。如图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红（氧化铁）颜料的工艺流程图：（1）反应Ⅰ的离子方程式为_________________________________________。（2）CuCl难溶于水，但可与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2］-.该反应的离子方程式为_______________.(3)有大量Cl-存在时,Na2SO3可将CuCl2还原成［CuCl2］—.Na2SO3要缓慢滴加到溶液中的原因是_________。（4）反应Ⅰ〜Ⅴ五个反应中属于非氧化还原反应的是反应____________。（5）已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu，由此可推知溶液A中的溶质为_______________(填化学式）。（6）含AsO43—的废水对环境造成严重污染，常用新制的氢氧化铁沉淀与之作用形成FeAsO4沉淀而除去，相同温度下溶解度：Fe（OH）3__________（填“<"“〉”或“=”)FeAsO4。(7）在酸性、有氧条件下，一种叫Thibacillusferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程中发生反应的离子方程式为________________________________。(8）将一定量的铁红溶于160mL5mol•L-1盐酸中,再加入足量铁粉，待反应结束后共收集到气体2。24L（标准状况）,经检测，溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为_____________。【答案】（1）CuFeS2+3Fe3++Cl-==4Fe2++CuCl+2S（2)Cl—+CuCl=［CuCl2]-（3）如果加入过快，部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗（4)Ⅱ、Ⅳ（5）CuCl2、NaCl（6)〉（7）4CuFeS2+4H++17O2==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O（8)11.2g3.交叉分析典例1(2014广东)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2（7.8％）、Al2O3(5。1%)、Fe2O3（3。1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用工艺如下:（注：SiCl4的沸点是57。6ºC，金属氯化物的沸点均高于150ºC）（1）向反应器中通入Cl2前,需通一段时间的N2，主要目的是。（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物.气体I中的氯化物主要为。由气体II中某物质得到水玻璃的化学方程式为。（3）步骤①为:搅拌、。所得溶液IV中阴离子有。(4）由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方