专题10 第28题 无机工业流程（知识过关）-2020高考化学三轮冲刺复习（学生版）

1、专题10 第28题 无机工业流程 知识过关一、试题分析化学工艺流程题是高考的必考题型，题目综合性强，难度大，通常以化工生产中流程图的形式，以陌生元素或陌生化合物知识为载体，综合考查元素化合物知识、氧化还原反应方程式的书写、实验基本操作、实验步骤的分析、实验方案的评价、产率的计算、Ksp的应用、绿色化学思想的体现等，可以说是真正的学科内综合题，无所不考。二、试题导图三、必备知识知识点1 工业流程的三个阶段原料预处理的常用方法方法目的研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去碱浸除去

2、油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土知识点2常考化工术语及操作1. 常考化工术语关键词释 义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿浸取向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程过滤固

3、体与液体的分离滴定定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定蒸发结晶蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等碱作用去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解(沉淀) 2. 常见的操作与思考角度常见的操作思考角度加过量试剂使反应完全进行(或增大转化率、产率)等加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子判断能否加其他物质要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液

4、、蒸馏等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩冷却结晶过滤(洗涤、干燥)提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的判断沉淀是否洗涤干净取最后一次洗涤滤液少量，检验其中是否还有某种离子存在控制溶液的pH调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)“酸作用”还可除去氧化物(膜)“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴

5、 )防止副反应的发生使化学平衡移动；控制化学反应的方向控制固体的溶解与结晶控制反应速率；使催化剂达到最大活性升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作23次3. 循环物质

6、的确定4. 副产品的判断5. 滤渣、滤液成分的确定要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：(1) 反应过程中哪些物质(离子)消失了？(2) 所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应？6.物质分离、提纯的六种物理方法和八种化学方法知识点3陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤1.常见氧化剂及其还原产物氧化剂Cl2(X2)O2Fe3酸性KMnO4MnO2酸性K2Cr2O7HClO还原产物Cl(X)H2O/ O2/ OHFe2Mn2Mn2Cr3Cl氧化剂ClO浓H2SO4HNO3H2O2(H)PbO2FeO(H)NaBiO3还原产

7、物ClSO2NO2(浓)、NO(稀)H2OPb2Fe3Bi32.常见还原剂及其氧化产物还原剂金属单质Fe2H2S/S2SO2/SOHI/INH3N2H4CO氧化产物金属离子Fe3S、SO2SO3、SON2、NON2CO2知识点4答案文字叙述的规范性设问角度规范答题固体原料进行“粉碎”的目的减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率，提高浸取率如何用pH试纸测定溶液pH？将一小块pH试纸放在洁净干燥的表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少量待测液点在pH试纸的中部，待试纸变色后再与标准比色卡对照读数滴定管需用NaOH 标准溶液润洗，如何操作？滴定管用蒸馏水洗涤干净后，加入少量NaOH标准液，将滴定管横放，轻轻转

8、动，均匀润洗滴定管内壁后，再将润洗液从下端尖嘴处放出，重复操作23次在萃取、分液过程中，如何操作？实验在分液漏斗中进行。下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出如何洗涤沉淀？向过滤器中加入蒸馏水至浸没滤渣，待水自然流下后，重复以上操作23次检验沉淀是否洗涤干净？取最后一次洗涤滤出液少许，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液(检验氯离子)或者盐酸酸化的BaCl2溶液(检验硫酸根离子)，若无沉淀产生，则证明已洗涤干净；反之，则未洗涤干净从溶液中得到晶体的操作有哪些？蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥四、回顾高考1(2019年全国1卷)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以

9、硼镁矿(含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在95 “溶侵”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_。(2)“滤渣1”的主要成分有_。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_。(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3+H2OH+B(OH)4，Ka=5.811010，可判断H3BO3是_酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_。(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为_，母液经加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的

10、方法是_。2(2019年全国2卷)立德粉ZnSBaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为_(填标号)。A黄色 B红色 C紫色 D绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为_。在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶

11、于水的_(填化学式)。沉淀器中反应的离子方程式为_。(3)成品中S2的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.1000 molL1的I2KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉溶液为指示剂，过量的I2用0.1000 molL1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2+2=2I+。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为_，样品中S2的含量为_(写出表达式)。3(2019年全国3卷)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元

12、素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“滤渣1”含有S和_；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将_。(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_6之间。(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是_。(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去

13、Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_。(6)写出“沉锰”的离子方程式_。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=1/3时，z=_。4(2018年全国1卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：pH=4.1时，中为_溶液(写化学式)。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2

14、的目的是_。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 molL1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1(以SO2计)。5(2018年全国2卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量

15、FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。6(2018年全国3卷

16、)KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是_。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCI“逐Cl2”采用的方法是_。“滤液”中的溶质主要是_。“调pH”中发生反应的化学方程式为_。(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。7(2017年全国1卷)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，

17、可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式_。(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：温度/3035404550TiO2xH2O转化率/%9295979388分析40时TiO2xH2O转化率最高的原因_。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为_。(5)若“滤液”中c(Mg2+)=0.02

18、mol/L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5 mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成_(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.310-22、1.010-24。(6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_。8(2017年全国3卷)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：(1)步骤的主要反应为：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ Na

19、NO2，上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的系数比为_。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。(2)滤渣1中含量最多的金属元素是_，滤渣2的主要成分是_及含硅杂质。(3)步骤调滤液2的pH使之变_(填“大”或“小”)，原因是_(用离子方程式表示)。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a80 b60 c40 d10步骤的反应类型是_。(5)某工厂用m1 kg 铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_。9(2016年全国3卷

20、)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_。(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为_mol。(3)“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_

21、。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124 R4V4O12+4OH(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性(填“酸”、“碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是_。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。五、预测20201三氯化六氨合钴Co(NH3)6Cl3 是橙黄色、微溶于水的配合物，是合成其它一些含钴配合物的原料。下图是某科研小组以含钴废料(含少量Fe、Al 等杂质)制取Co(NH3)6Cl3 的工艺流程：回答下列问题：(1)写出加“适量NaClO3”发生反应的离子方程式_。(2)“

22、加Na2CO3 调pH至a”会生成两种沉淀，分别为_(填化学式)。(3)操作的步骤包括_、冷却结晶、减压过滤。(4)流程中NH4Cl除作反应物外，还可防止加氨水时c(OH) 过大，其原理是_。(5)“氧化”步骤，甲同学认为应先加入氨水再加入H2O2，乙同学认为试剂添加顺序对产物无影响。你认为_(填“甲”或“乙”)同学观点正确，理由是_。写出该步骤的化学方程式：_(6)通过碘量法可测定产品中钴的含量。将 Co(NH3)6Cl3 转化成Co3后，加入过量KI 溶液，再用Na2S2O3标准液滴定(淀粉溶液做指示剂)，反应原理：2Co32I2Co2I2，I22S2O322IS4O62，实验过程中，下列

23、操作会导致所测钴含量数值偏高的是_。a用久置于空气中的 KI 固体配制溶液b盛装Na2S2O3标准液的碱式滴定管未润洗c滴定结束后，发现滴定管内有气泡d溶液蓝色退去，立即读数2高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO3及少量SiO2)为原料制备高铁酸钠生产过程如下：(1)Na2FeO4中铁元素的化合价为_，高铁酸钠用于杀菌消毒时的化学反应类型为_(填“氧化还原反应”、“复分解反应”或“化合反应”)。(2)按照上述流程，步骤中碱浸时能否用较便宜的Ca(OH)2替代NaOH_ (填“能”或“不能”)，理由是_。(3)步骤中检验Fe2

24、+全部转化成Fe3+的方法是：_。(4)步骤中除生成Na2FeO4外，还有NaCl生成，其离子方程式为_。己知步骤是向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液，则操作a的名称为_。(5)生产过程中，理论上每获得0.5mol的FeO42-消耗 NaClO的总质量为_。(6)已知几种物质在20时的Ksp如下表：某同学用滴定法测定晶体CoCl2xH2O中的x，常用标准硝酸银法进行滴定，滴定时选择的指示剂是_(填编号)。A.KCl B.KSCN C.K2S D.K2CrO4若取晶体样品ag溶于蒸馏水中配制100mL溶液取20mL配制溶液于锥形瓶中，加入所选指示剂，用cmol/LAgNO3溶液

25、滴定至终点消耗标准溶液bmL。则x的表达式为_。3硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：已知：“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25)：此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54；离子浓度105molL1时，离子沉淀完全。请回答：(1)传统工艺处理高硫锰矿时，不经“混合焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，其缺点为_。(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为_。若省略“氧化”步骤，造成的后果是_。(3)“中和除杂”时

26、，生成沉淀的主要成分为_(填化学式)。(4)“氟化除杂”时，若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉淀完全，需维持c(F)不低于_。(已知：Ksp(MgF2)=6.41010；Ksp(CaF2)=3.61012)(5)“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为_。(6)“系列操作”指_、过滤、洗涤、干燥(7)用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2，电解过程中阳极的电极反应式为_。4金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。工业上用钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁FeTiO3，含FeO、Fe2O3、SiO2)为原料制TiO2,再由TiO2制得金属Ti资料：TiO2+会发生水解(1)步骤、中，均需用到的操作是_。(填操作名称)(2)检验滤液2中是否含Fe3+的方法是：_。(3)步骤1中FeTiO3溶于过量硫酸的化学方程式_。(4)请结合化学用语解释步骤中加热