高考化学二轮复习专题10化工流程综合题型透析(含解析)

这是一份高考化学二轮复习专题10化工流程综合题型透析(含解析)，共19页。试卷主要包含了解题要领必备，识记化工术语，常见操作的答题考虑角度，2,Mn2+开始沉淀的pH为8，28%等内容，欢迎下载使用。


　　专题10　化工流程综合题型透析




高考
年份
2019
2018
2017
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
题号
分值
T26(14分)
T27(15分)
T26
14分
T26
14分
T27
14分
T26
14分
T27
14分
T27
14分
T26
14分
T27
14分
考情
透析
考向: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、通过化工原理的分析判断流程中残渣或废液的成分、反应条件的控制与选择、产率的计算、Ksp的应用、绿色化学思想的体现等
题型:工艺流程题
分值:14


　　1.解题要领必备
解答工艺流程综合题的关键是分析流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,需要宏观把握整个流程,可针对问题分析细节,不必把每个环节的原理都弄清。总体方法:关注箭头的指向(聚焦局部,箭头指入——反应物,箭头指出——生成物)、前后追溯物质(放大局部)、考虑反应实际(物质性质、试剂用量)。

　　2.识记化工术语

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分散成微小液滴,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


(续表)
关键词
释义
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
浸出率
固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少
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
水浸
与水接触反应或溶解
过滤
固体与液体的分离
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)

　　3.常见操作的答题考虑角度

常见的操作
答题要考虑的角度
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、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、水解、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净
取少量最后一次洗涤液,检验其中是否还有某种离子存在等


(续表)
常见的操作
答题要考虑的角度
控制溶液的pH
①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)
②“酸作用”还可除去氧化物(膜)
③“碱作用”还可除去油污、铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等
④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)
①防止副反应的发生
②使化学平衡移动,控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶
④控制反应速率:使催化剂达到最大活性
⑤升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量
⑧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
①水洗:通常是为了除去晶体表面的水溶性杂质
②“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
③用特定的有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度,有利于晶体析出,减少损耗等
④洗涤沉淀的方法: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2~3次
表面处理
用水洗除去表面可溶性杂质,金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物,提高光洁度等




考点1

▶　考查实验型流程


1.(2019年全国Ⅰ卷,27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:

回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是　　　　　　　 　。 
(2)步骤②需要加热的目的是　　　　　　　 　,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是　　　　　　　 　。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为　　　　　　　 　(填标号)。 

(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是　　　　　　　 　。分批加入H2O2,同时为了　　　　　　　　　,溶液要保持pH小于0.5。 
(4)步骤⑤的具体实验操作有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时,失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　　　　　　　。 
解析▶　(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,油污在碱性条件下容易水解,所以工业上常用热的碳酸钠溶液清洗,即碱煮水洗。
(2)步骤②需要加热的目的是加快反应速率;温度保持80~95 ℃,由于保持温度比较恒定且低于水的沸点,故采用的合适加热方式是水浴加热(热水浴);铁屑中含有少量硫化物,硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体,可以用氢氧化钠溶液吸收,为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗,故选择C装置。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+,且H2O2的还原产物为H2O,不会引入新的杂质。因为H2O2本身易分解,所以在加入时需分批加入,同时为了防止Fe3+水解,溶液要保持pH小于0.5。
(4)为了除去可溶性的硫酸铵、铁离子等,需要经过的步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。
(5)NH4Fe(SO4)2·xH2O的相对分子质量为266+18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27,则=5.6%,解得x=12,则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
答案▶　(1)碱煮水洗(合理即可)
(2)加快反应速率　水浴加热　C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入杂质　防止Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O

1.(2019年江苏徐州第一中学高三月考)氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)是一种重要的工业原料,工业上常用铬酸钠(Na2CrO4)来制备。实验室中以红矾钠(Na2Cr2O7)为原料制备CrCl3·6H2O的流程如下:

已知:①Cr2+H2O2Cr+2H+;
②CrCl3·6H2O不溶于乙醚,易溶于水、乙醇,易水解。
(1)碱溶的目的是　　　　　　　　　,所加40%NaOH溶液不宜过量太多的原因是　　　　　　　　　　　　　。 
(2)还原时先加入过量CH3OH,再加入10%HCl溶液,生成CO2,写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　 　。 
(3)使用下列用品来测定溶液的pH,合理的是　 　(填字母)。 
A.pH计　　B.pH试纸　　C.酚酞溶液
(4)使用如图装置从滤液中分离出CH3OH。

①图中仪器A的名称为　　 　。 
②在仪器A中先加入沸石,再加入滤液,蒸馏,收集蒸馏出的CH3OH循环使用。有的同学认为,该过程中需要加入CaO,防止水随CH3OH一起蒸出,你认为是否有必要并说明理由:　　　　　　　　　　　　　。 
(5)请补充完整由过滤后得到的固体Cr(OH)3制备CrCl3·6H2O的实验方案:将过滤后所得固体　　　　　,　　　,冷却结晶,过滤,　　　　　　,低温干燥,得到CrCl3·6H2O。(实验中可供选择的试剂:盐酸、硫酸、蒸馏水、乙醇、乙醚) 
解析▶　用40%NaOH溶液将红矾钠(Na2Cr2O7)转化为铬酸钠(Na2CrO4),再用CH3OH将铬酸钠(Na2CrO4)还原为CrCl3溶液,加20%NaOH溶液使Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀,过滤,将过滤后所得固体用盐酸溶解,最后将含HCl的CrCl3溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,并用乙醚洗涤2~3次,低温干燥,即得CrCl3·6H2O晶体。
答案▶　(1)将红矾钠(或Cr2)转化为铬酸钠(或Cr)　避免还原时消耗过多盐酸
(2)10H++2Cr+CH3OH2Cr3++7H2O+ CO2↑
(3)AB
(4)①蒸馏烧瓶　 ②没有必要,CH3OH参与反应的体系中有水
(5)完全溶解于过量的盐酸中　蒸发浓缩　用乙醚洗涤固体2~3次

解答无机化工流程试题的方法
1.熟悉流程,首先将题目从头到尾粗读一遍,初步了解大意。
2.弄懂原理、掌握要点。理清下列关系:
(1)原料与产品:从某种原料出发,要得到最终产品,判断必须除去什么元素,引进什么元素,有时需要对工艺流程图进行逆推。
(2)步骤与目的:加入某种试剂,采用某种方法,其目的是什么?一般只考虑后面提问有关的步骤,其他不必清楚。
(3)感觉与结果:有的步骤不能读懂,这时主要看这一步的结果,“跟着感觉走”“顺藤摸瓜”,用已学过的知识来“圆”这个结果。
(4)抓住特例信息:所给信息一定有用,而且一定要用到,有时还需要分解、重组、迁移到本题中来。
3.大胆、规范答题。大多数问题用所学知识便可直接回答,但个别问题往往与所学知识有差异,这时就要考虑产物、环保、产量、成本等。
4.细心检查,注意答案的文字叙述规范
(1)洗涤沉淀: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2~3次。
(2)从溶液中得到晶体:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。
(3)在写某一步骤是为了除杂时,应该注明“是为了除去XX杂质”,只写“除杂”等一类笼统式的回答是不给分的。
(4)看清楚是写化学方程式还是离子方程式,注意配平。
考点2

▶　考查化学反应原理型流程


2.(2019年广东深圳红岭中学高三统考)软锰矿的主要成分为MnO2,还含有MgO、CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质,工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下:

已知:①几种常见金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:

氢氧
化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Mg(OH)2
开始沉
淀pH
7.0
2.7
3.7
8.1
9.6
完全沉
淀pH
9.2
3.2
5.2
10.2
11

　②温度高于27 ℃时,MnSO4的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
(1)已知:25 ℃、101 kPa时,
Mn(s)+O2(g)MnO2(s)
ΔH=-520 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol-1
Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)
ΔH=-1065 kJ·mol-1
MnO2转化为MnSO4的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　 　。 
(2)“第1步除杂”是为了除去浸出液中的Fe3+、Fe2+、Al3+,加入H2O2溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示);需要调节溶液pH的范围是　　　　　　　 　;所加的试剂X是　　　 　(填字母)。 
A.MnO2　B.MnCO3　C.KMnO4　D.NaOH
请用平衡移动原理分析,加入X能除去浸出液中Fe3+的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 
(3)根据下表数据,选择“第2步除杂”所加的物质Y(由一种阳离子和一种阴离子组成),物质Y的化学式为　　　　　　。 

阴离子Ksp阳离子
C
F-
OH-
Ca2+
5.0×10-9
1.5×10-10
4.7×10-6
Mg2+
3.8×10-6
7.4×10-11
5.6×10-12
Mn2+
2.2×10-11
5.3×10-3
2.1×10-13

(4)采用“系列操作”中需要“趁热过滤”,其目的是　　　　　　　　　　　　　　 　。 
(5)以MnSO4溶液为原料,采用电解的方法可制备高纯度的MnO2,则电解池的阳极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 
解析▶　(1)由盖斯定律可知,MnO2转化为MnSO4的热化学方程式的焓变ΔH=-1065 kJ·mol-1+520 kJ·mol-1+297 kJ·mol-1=-248 kJ·mol-1。
(2)由表中数据可知当Fe2+完全沉淀时,Mn2+已开始沉淀,为了除去杂质又不减少Mn2+的含量,故需将Fe2+氧化;Al3+完全沉淀时所需pH为5.2,Mn2+开始沉淀的pH为8.1,则需调整溶液的pH为5.2~8.1,MnCO3能与H+反应且不带入新的杂质,使可逆反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+向生成Fe(OH)3的方向移动,从而除去Fe3+。
(3)从表中数据可知MnF2的溶度积远大于CaF2和MgF2,则加入MnF2能够将Ca2+和Mg2+沉淀完全。
(4)温度高于27 ℃时,MnSO4的溶解度随温度的升高而逐渐降低,为避免原料的损失,则应趁热过滤。
(5)电解池的阳极发生氧化反应,Mn2+被氧化为MnO2。
答案▶　(1)MnO2(s)+SO2(g)MnSO4(s)
ΔH=-248 kJ·mol-1
(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O　 5.2≤pH<8.1　B
溶液中存在平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入MnCO3后,H+与MnCO3反应,使溶液中c(H+)减小,水解平衡向生成Fe(OH)3的方向移动,从而除去Fe3+
(3)MnF2
(4)防止温度下降时MnSO4·H2O溶解,导致产率降低
(5)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+

2.(2019年福建莆田高三测试)电解精炼铜的阳极泥中主要含Ag、Au等贵重金属。从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程如图1所示:

　(1)氯金酸(HAuCl4)中Au元素的化合价为　　　　　　　。 
(2)“焙烧渣”在“①酸浸”时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)铜阳极泥氧化时,采用“低温焙烧”而不采用“高温焙烧”的原因是　　　　　　　　　　。 
(4)已知N2H4被银氨溶液氧化的产物是氮气,则每生成1 mol Ag,需要消耗　　　　g N2H4。 
(5)氯金酸(HAuCl4)在pH为2~3的条件下被草酸还原为Au,同时放出二氧化碳气体,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(6)阳极泥中的铜可以用FeCl3溶液浸出,所得溶液中主要含有的阳离子为Cu2+、Fe3+和Fe2+。结合图2分析(纵坐标代表金属阳离子浓度的对数):

①要从浸出液中提纯铜,最好先加入酸化的双氧水,目的是　　　　　　　　　　　　　　,然后加入适量的CuO调节pH=3.7,除去　　　　(填离子符号)。 
②常温下,从图中数据计算可得Cu(OH)2的Ksp约为　　　　　　。 
解析▶　(2)由流程图可知,“焙烧渣”在“酸浸”时,Ag2O与盐酸反应生成AgCl和H2O,反应的离子方程式为Ag2O+2H++2Cl-2AgCl+H2O。
(3)因为Ag2O高温焙烧分解为Ag和O2,所以铜阳极泥氧化时,采用“低温焙烧”而不采用“高温焙烧”,防止反应生成的Ag2O又分解为Ag和O2。
(4)由题意可知,N2H4被Ag(NH3氧化为N2,Ag(NH3被N2H4还原为Ag,反应的离子方程式为4Ag(NH3+N2H4+4OH-4Ag↓+N2↑+4H2O+8NH3↑,每生成1 mol Ag,需要消耗0.25 mol N2H4,质量为0.25 mol×32 g·mol-1=8 g。
(6)①要从浸出液中提取铜,需要先将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入适量的CuO调节pH=3.7,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,除去了Fe3+。②Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),由图可知,pH=6时,lg c(Cu2+)=-4,c(Cu2+)=10-4 mol·L-1,c(OH-)=1.0×10-8 mol·L-1,则Ksp[Cu(OH)2]=1.0×10-20。

　　答案▶　(1)+3
(2)Ag2O+2H++2Cl-2AgCl+H2O
(3)高温焙烧时,生成的Ag2O又分解为Ag和O2(或2Ag2O4Ag+O2↑)
(4)8
(5)2HAuCl4+3H2C2O42Au↓+8HCl+6CO2↑
(6)①将Fe2+氧化为Fe3+　Fe3+
②1.0×10-20

　　1.循环物质的确定

2.副产品的判断

3.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(或离子)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。


1.(2019年山东潍坊第一中学节选)以硼镁矿(2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下:

已知:
①不同温度下H3BO3的溶解度:

温度(℃)
20
40
60
100
溶解度(g)
5.0
8.7
14.8
40.2

②不同物质沉淀完全时的pH:

物质
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
pH
3.2
5.2
9.7
12.4

(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施为　　　　　　　　　　　 　。 
(2)“母液”可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4·H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩,　　　　　　　　　　　　　。 

(3)已知25 ℃时,硼酸(H3BO3)溶液中存在平衡:H3BO3(aq)+H2O(l)[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)　K=5.7×10-10。25 ℃时,0.7 mol·L-1硼酸溶液中c(H+)约为　　　　mol·L-1。 
(4)已知25 ℃时:

化学式
H2CO3
CH3COOH
电离常数
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
K=1.75×10-5

下列说法正确的是　　　　(填字母)。 
a.碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生
b.碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生
c.等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者
d.等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH:前者>后者
解析▶　(1)CaCO3与硫酸反应生成二氧化碳、硫酸钙和水,该反应的化学方程式为CaCO3 (粉末)+H2SO4CaSO4+H2O+CO2↑,由于矿粉中含CaCO3,“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,故应分批慢慢加入H2SO4。
(2)由图可知温度越高,MgSO4·H2O的溶解度越小,由于溶液的沸点随压强增大而升高,为了防止溶液沸腾,应该在较大的压强条件下加热,使MgSO4·H2O结晶析出。
(3)25 ℃时,0.7 mol·L-1 硼酸溶液中c(H+)==≈2×10-5 mol·L-1。
(4)相同温度、浓度下,酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,其酸根离子的水解能力越弱,根据电离平衡常数可知,酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>H3BO3>HC,所以离子的水解能力C>HC>CH3COO-。酸性H2CO3>H3BO3>HC,所以碳酸钠溶液滴入硼酸中生成碳酸氢钠和硼酸钠,没有气体生成,a项错误;酸性CH3COOH>H2CO3,所以碳酸钠溶液滴入醋酸中生成醋酸钠、水和二氧化碳,能看到有气泡生成,b项正确;酸性H2CO3>H3BO3,则等浓度的碳酸和硼酸溶液的pH:前者<后者,c项错误;酸性CH3COOH>H2CO3,所以C的水解能力强于CH3COO-,则等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液的pH:前者>后者,d项正确。
答案▶　(1)分批慢慢加入硫酸(或边加入硫酸边搅拌)
(2)加压升温结晶(或加压升温结晶并过滤)
(3)2×10-5
(4)bd
2.(2019年天津实验中学高三月考)某地湖盐中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、S等杂质离子,氨碱厂用该地湖盐制取烧碱。其中制精制食盐水的过程如下:

(1)过程Ⅰ中将粗盐加水溶解需要适当加热,其目的是　　　　　　　　。 
(2)X溶液是　　　　。 
(3)下表是过程Ⅱ、Ⅲ中生成的部分沉淀及其在20 ℃时的溶解度[g/100 g H2O]。

CaSO4
Mg2(OH)2CO3
CaCO3
BaSO4
BaCO3
Fe(OH)3
2.6×
10-2
2.5×
10-4
7.8×
10-4
2.4×
10-4
1.7×
10-3
4.8×
10-9

①过程Ⅲ中生成的主要沉淀除CaCO3和Fe(OH)3外,还有　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②过程Ⅳ中调节pH时发生的主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 
(4)上述精制食盐水中还含有微量的I-、I、N、Ca2+、Mg2+,除去这些离子及进行电解的流程如下:

①过程Ⅴ生成N2的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②过程Ⅵ可以通过控制Na2S2O3的量,将I还原为I2,且盐水b中含有S,该过程中发生氧化还原反应,其中氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　　。 
③在过程Ⅵ中所用的Na2S2O3俗称海波,是一种重要的化工原料。商品海波的主要成分是Na2S2O3·5H2O,为了测定Na2S2O3·5H2O的纯度,称取8.00 g样品,配成250 mL溶液,取25.00 mL于锥形瓶中,滴加淀粉溶液作指示剂,再用浓度为0.0500 mol·L-1的碘水滴定(发生反应2S2+I2S4+2I-),下表记录滴定结果:

滴定次数
滴定前读数(mL)
滴定后读数(mL)
第一次
0.30
29.12
第二次
0.36
30.56
第三次
1.10
29.88

样品的纯度为　　　　　(精确到0.01%)。 
解析▶　(2)向粗盐水中加入过量BaCl2溶液,S与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,通过过滤除去BaSO4,从而除去杂质S,所以加入的X溶液是BaCl2溶液。
(3)①过程Ⅲ中,加入过量的碳酸钠溶液,将Ca2+转变为CaCO3沉淀,将Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀,Mg2+转变为Mg2(OH)2CO3沉淀,将过程Ⅱ引入的多余Ba2+转变为BaCO3沉淀。②过程Ⅳ中调节pH时,溶液中含有C,所以发生的主要反应的离子方程式为C+2H+H2O+CO2↑。
(4)①过程Ⅴ加入次氯酸钠,ClO-能将N氧化成N2,本身被还原为Cl-,根据电荷守恒和得失电子守恒,得离子方程式:2N+3ClO-N2↑+3Cl-+2H++3H2O。②盐水b中含有S,Na2S2O3将I还原为I2,自身被氧化成S,反应的离子方程式为5S2+8I+2OH-4I2+10S+H2O,I为氧化剂,S2为还原剂,则氧化剂和还原剂的物质的量之比为8∶5。③从三次滴定数据可知,第二次结果偏差较大,舍去不用,取第一次和第三次的平均值,消耗碘水的体积V==28.80 mL;n(S2)=2n(I2)=2×0.0500 mol·L-1×28.80×10-3 L=2.88×10-3 mol,被滴定的Na2S2O3·5H2O样品的质量为0.80 g,故样品中硫代硫酸钠的纯度为×100%=89.28%。
答案▶　(1)加快物质溶解
(2)BaCl2溶液
(3)①BaCO3、Mg2(OH)2CO3　②C+2H+H2O+CO2↑
(4)①2N+3ClO-N2↑+3Cl-+2H++3H2O　②8∶5　③89.28%
3.(2019年上海吴淞中学高三第一次调研节选)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,生产流程如图所示:


(1)副产品的一种用途为　　　　　　。 
(2)如图是在实验室中模拟“氨碱法”制取 NaHCO3 的部分装置。

回答下列问题:
仔细观察两支通气导管出口在集气瓶中所处的位置,由此推断:气体a为　　　,气体b为　　　 　;两者的通入次序为　　　　　　　　　。为防止尾气污染,c中可放入蘸　　　溶液的脱脂棉。 

(3)气体a与b均可用如图装置进行制备。当锥形瓶中固体为生石灰时,分液漏斗中应盛放　　　　。用该装置制备另一种气体的方法是　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 
(4)反应结束后,将热水浴换成冰水浴,冷却15 min左右再进行过滤,目的是　　　 　。 
(5)得到的NaHCO3晶体中会含有少量NaCl杂质,可采用如下方法进行纯度测定:
试样　足量稀盐酸

称量→溶解→转移→蒸发→冷却称量
8.060 g　　　　　　　　　　　　　5.765 g
该试样中NaHCO3的质量分数为　　　(精确到0.01)。 
解析▶　(1)目前工业制碱方法有两种:氨碱法和联合制碱法;题中方法由侯德榜所创,称为侯氏制碱法,也称为联合制碱法,反应的化学方程式为NH3+H2O+CO2+NaClNH4Cl+NaHCO3↓,同时得到碳酸氢钠和氯化铵,副产物为氯化铵,可用来制作化肥。
(2)氨气极易溶于水,二氧化碳在水中的溶解度相对较小,为有利于二氧化碳的溶解,则通二氧化碳的导气管应伸入液面以下,且先通入氨气,形成碱性溶液,吸收二氧化碳;氨气不能排放到空气中,需用稀硫酸吸收。
(3)图中为固液不加热型制备气体的装置,可用于向生石灰中滴入浓氨水制取氨气,也可用于向大理石中加入稀盐酸制备二氧化碳,制备CO2的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O。

　　(4)碳酸氢钠的溶解度随温度的降低而降低,反应结束后,将热水浴换成冰水浴,冷却15 min左右再进行过滤,目的是增大碳酸氢钠的析出率,提高产率。
(5)设样品中NaHCO3、NaCl的物质的量分别为x mol、y mol,则84x+58.5y=8.060 ①,加入盐酸,NaHCO3与盐酸反应得到氯化钠,最终蒸发结晶得到氯化钠固体的质量为5.765 g,整个反应过程遵循钠原子守恒,则x+y= ②,联合①②,解得x≈0.09,y≈0.009,所以该试样中NaHCO3的质量分数为≈0.94。
答案▶　(1)作化肥
(2)氨气　二氧化碳　 先通NH3再通CO2　硫酸
(3)浓氨水　CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O
(4)增大碳酸氢钠的析出率,提高产率
(5)0.94
4.(2019年长汀、连城一中等六校高三期中联考)聚合硫酸铁、明矾可用作净水剂。某课题组拟以废弃的铝铁合金为原料制备聚合硫酸铁和明矾,设计如下工艺流程:

(1)聚合硫酸铁能溶于水,微溶于乙醇,其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①在聚合硫酸铁中,x、y之间的关系是　　 　;试剂X中溶质的化学式为　　　　。 
②上述流程图中的“氧化”设计存在缺陷,请提出改进意见:　　　　　　　　　　　　　;为了降低聚合硫酸铁的溶解度,在浓缩过程中加入适量的溶剂是　　　　　　　(填结构简式)。 
③加入试剂Y的目的是调节溶液的pH,若Y为氧化物,写出调节pH的离子方程式:　　　　　　　　　　　;溶液的pH对[Fe2(OH)x(SO4)y]n中x的值有较大影响(如图A所示),试分析pH过小(pH≤3.0)导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因:　　　　　　　　　　。 


(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O。图B为明矾的溶解度随温度变化的曲线,由滤液Ⅰ制备明矾晶体的流程如下(供选用的试剂:废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精):

①试剂1是　　　　　　　　;操作1的名称是　　　　。 
②结晶措施是　　　　　　　　　　　　。 
解析▶　(1)①根据化合物中化合价代数和为0分析,有关系式x+2y=6。向废弃的铝铁合金中加入试剂X将铁和铝元素分离,且最后得到明矾,说明加入的试剂中含有钾元素,且为碱性,所以试剂X为KOH溶液。②因为最后得到的物质中不含N,且硝酸反应后会生成有毒气体——氮的氧化物,所以应将稀硝酸改为双氧水或氧气。因为聚合硫酸铁能溶于水,微溶于乙醇,为了降低聚合硫酸铁的溶解度,所以在浓缩过程中加入适量的CH3CH2OH。③加入一种氧化剂调节溶液的pH且不引入杂质,则可加入氧化铁,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。因为Fe3+水解使溶液呈酸性,pH过小会抑制Fe3+的水解,使x的值变小。
(2)滤液Ⅰ中含有KOH和Al,所以加入废弃的铝铁合金将过量的KOH反应完,然后过滤多余的铝铁合金,所得滤液的溶质为KAlO2,向滤液中加入稀硫酸生成Al(OH)3白色沉淀,继续加入稀硫酸,沉淀溶解,所得KAl(SO4)2溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用酒精洗涤晶体,干燥得到明矾晶体。
答案▶　(1)①x+2y=6　KOH　②将稀硝酸改为双氧水(或氧气)　CH3CH2OH　③Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O　 抑制Fe3+水解
(2)①废弃的铝铁合金　过滤　②蒸发浓缩,冷却(或冷却热饱和溶液)
5.(2019年福建福州八县一中高三期中节选)某含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等。已知FeCO3、MnCO3难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,主要流程如下:

(1)为提高含锰矿物浸出速率,可采取的措施有　　　　　　　　　　　　(至少写出两条)。 
(2)设备1中反应后,滤液1里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣1中也无MnO2。设备1中发生氧化还原反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)设备2中加足量双氧水的作用是　　　　　　　　　　　　。设计实验方案检验滤液2中是否存在Fe2+:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)设备4中加入过量氢氧化钠溶液,用离子方程式表示发生的反应:　　　　　　　　　　　。 
(5)保持其他条件不变,在不同温度下对含锰矿物进行酸浸,锰的浸出率随时间的变化曲线如图所示。酸浸的最佳温度与时间分别为　　　℃、　　　min。 

解析▶　含锰矿物的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、SiO2、Al2O3等,用硫酸溶解, SiO2不与硫酸反应, MnCO3、FeCO3、Al2O3与硫酸反应得到MnSO4、FeSO4、Al2(SO4)3,而滤液1里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣1中也无MnO2,酸性条件下MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,过滤除去二氧化硅等不溶物,因此滤渣1为SiO2;滤液1中加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,再加入氨水调节溶液pH使Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,过滤分离,滤液2中含有MnSO4、(NH4)2SO4等,滤液2进行电解得到Mn;滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,向滤渣2中加入氢氧化钠溶液,只有氢氧化铝溶于强碱,得到NaAlO2,过滤分离。
(1)为提高含锰矿物浸出速率,可采取的措施有将矿石粉碎、升温、适当提高硫酸浓度、搅拌。
(2)由上述分析知,设备1中发生氧化还原反应,反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O或2FeCO3+MnO2+8H+2Fe3++Mn2++2CO2↑+4H2O。
(3)双氧水具有氧化性,将Fe2+完全氧化为Fe3+;检验Fe2+的存在可以用氯水和KSCN溶液,也可以用K3[Fe(CN)6]溶液。
(4)设备4中滤渣2为Al(OH)3 、Fe(OH)3沉淀,只有Al(OH)3溶于过量的强碱溶液生成偏铝酸盐,离子方程式为Al(OH)3+OH-Al+2H2O。
(5)根据锰的浸出率随时间变化图表信息可知,温度低,锰的浸出率低,温度为90 ℃时,锰的浸出率与70 ℃相差无几,则锰的浸出率最佳条件为时间在120 min,温度为70 ℃。
答案▶　(1)将矿石粉碎、升温、适当提高硫酸浓度、搅拌
(2)2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O(或2FeCO3+MnO2+8H+2Fe3++Mn2++2CO2↑+4H2O)
(3)将Fe2+完全氧化为Fe3+　 取少量滤液2于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液不显红色,再滴入适量氯水,若溶液变红,则有Fe2+,否则没有Fe2+{或加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,若产生蓝色沉淀,则有Fe2+,否则没有Fe2+}
(4)Al(OH)3+OH-Al+2H2O
(5)70　120
6.(2019年山东济南外国语学校高三模拟)硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。
Ⅰ.已知硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O,硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。一种利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如图所示:

(1)硼砂中B元素的化合价为　　 　,将硼砂溶于热水后,用硫酸调节溶液的pH为2~3以制取H3BO3,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。X为H3BO3晶体加热脱水的产物,其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为　　　　　　　　　　 　。 
(2)由MgCl2·6H2O制备MgCl2时,需要在HCl氛围中加热,其目的是　　　　　　　　　　。 
(3)镁-H2O2酸性燃料电池的反应原理为Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O,常温下,若电解质溶液初始pH=1,则pH=2时,电解质溶液中c(Mg2+)=　　　　　 　mol·L-1。已知该温度下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,当电解质溶液的pH=6时,　　 　(填“有”或“无”)Mg(OH)2沉淀析出(忽略反应过程中溶液的体积变化)。 
Ⅱ.工业上可用纳米MgH2和LiBH4组成的体系储放氢,其原理如图所示。

(4)写出放氢过程中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
Ⅲ.MgO浆液是一种高活性的脱硫剂,常用于脱除烟气中的SO2,发生的主要反应如下:
①Mg(OH)2+SO2MgSO3+H2O
②MgSO3+SO2+H2OMg(HSO3)2
③Mg(HSO3)2+Mg(OH)22MgSO3+2H2O
④2MgSO3+O22MgSO4
已知25 ℃时,Ksp(MgSO3)=3.86×10-3,Ksp(CaSO3)=3.1×10-7。
(5)其他条件相同时,镁基和钙基的脱硫效率与液、气摩尔流量比的变化情况如图所示。镁基的脱硫效率总比钙基的大,除生成的MgSO4具有良好的水溶性外,还因为　　　　　　　　　　　　　　 　。 

解析▶　Ⅰ.(3)电解质溶液初始pH=1,pH=2时参加反应的c(H+)=0.1 mol·L-1-0.01 mol·L-1=0.09 mol·L-1,根据Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O,可得c(Mg2+)=0.045 mol·L-1;溶液pH=6时,c(OH-)=10-8mol·L-1Q,c=0.045×(10-8)2=4.5×10-18 < Ksp[Mg(OH)2],所以没有Mg(OH)2沉淀析出。
Ⅱ.(4)由图分析可知,放氢过程的反应物是MgH2和LiBH4,生成物为LiH、H2和MgB2,故放氢过程中发生反应的化学方程式为MgH2+2LiBH42LiH+MgB2+4H2↑。
答案▶　(1)+3　B4+2H++5H2O4H3BO3　3Mg+B2O32B+3MgO
(2)防止MgCl2水解生成Mg(OH)2
(3)0.045 mol·L-1　无
(4)MgH2+2LiBH42LiH+MgB2+4H2↑
(5)MgSO3的溶解度比CaSO3的大,MgSO3比CaSO3更易被氧化
7.(2019年辽宁沈阳郊联体高三期末)铍作为一种新兴材料日益被重视,有“超级金属”“尖端金属”“空间金属”之称。工业上常用绿柱石(主要成分为3BeO·Al2O3·6SiO2,还含有铁等杂质)冶炼铍,一种简化的工艺流程如下:

按元素周期表的对角线规则,Be和Al性质相似;几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如表。


Fe3+
Al3+
Fe2+
Be2+
开始沉淀时pH
1.5
3.3
6.5
5.2
完全沉淀时pH
3.7
5.0
9.7
8.8

回答下列问题:
(1)步骤②中将熔块粉碎的目的是　　　　　　　　 　;滤渣1的主要成分是　　　　 　。 
(2)步骤③加入H2O2时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　 　,从滤液1中得到沉淀的合理pH为　　　　 　(填字母)。 
A.3.3~3.7　　　　B.3.7~5.0
C.5.0~5.2　　　　D.5.2~6.5
(3)步骤④不宜使用NaOH溶液来沉淀Be2+的原因是　　　　　　　　　　　 　。从溶液中得到(NH4)2BeF4的实验操作是　　　　 　、过滤、洗涤、干燥。 
(4)实验室模拟步骤⑤的装置如图所示,控制氨气与氟化氢体积比的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 

(5)步骤⑥发生反应的反应类型是　　　　 　,步骤⑦需要隔绝空气的环境,其原因是　　　　　　　　　　　 　。 
(6)若绿柱石中BeO的含量为a%,上述过程生产Be的产率为b%,则1 t该绿柱石理论上能生产含铍量2%的镀铜合金　　　　 　t。 
解析▶　(1)根据绿柱石的主要成分,熔炼过程中SiO2与石灰石反应生成CaSiO3,CaSiO3与硫酸反应生成CaSO4和H2SiO3,即滤渣1的主要成分为H2SiO3、CaSO4。
(2)根据流程,滤液1中含有的阳离子是Fe2+、Al3+、Be2+、H+,步骤③中加入H2O2,H2O2把Fe2+氧化成Fe3+,反应的离子方程式为2H++H2O2+2Fe2+2Fe3++2H2O;根据流程,步骤③除去的是Fe3+、Al3+,加入氨水调节pH,使Fe3+、Al3+以Fe(OH)3、Al(OH)3形式除去,因此调节pH范围是5.0≤pH<5.2,C项正确。
(3)因为Be和Al的性质相似,即Be(OH)2为两性氢氧化物,过量NaOH溶液会溶解Be(OH)2。
(5)Be和Al的性质相似,Mg是活泼金属,能与空气中的氧气发生反应,因此需要隔绝空气的环境的原因是高温下,Mg(或Be)会与空气中的N2、O2等气体发生反应,降低产率。
(6)根据题意得,×9×b%=m(合金)×2%,则m(合金)=1.8×10-3ab t。
答案▶　(1)增大与硫酸的接触面积,提高浸取率和反应速率　H2SiO3、CaSO4
(2)2H++H2O2+2Fe2+2Fe3++2H2O　C
(3)过量NaOH溶液会溶解Be(OH)2　 蒸发浓缩、冷却结晶
(4)通过观察广口瓶中产生气泡的速率调节流速
(5)分解反应　 高温下,Mg(或Be)会与空气中的N2、O2等气体发生反应,降低产率
(6)1.8×10-3ab