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2014四川高考化学题型强化卷(二) 无机化工生产流程题的突破方法


题型强化卷(二)
无机化工生产流程题的突破方法

(20 分钟 30 分) 1.(8 分)(2013·内江二诊)MgSO4·7H2O 在医药上常用作泻药,工业上可用氯碱工 业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸 盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下:

请回答下列问题: (1)用 H2SO4 调节溶液 p

H 至 1~2,H2SO4 的作用是 ________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (2)加 NaClO 溶液至 pH 为 5~6 并加热煮沸 5 分钟~10 分钟,沉淀 2 中主要含有 MnO2 和另外两种难溶物,这两种难溶物的化学式分别为 ;其中 NaClO 溶液将 MnSO4 转化为 MnO2 的离子方程式为 ____________________。 (3)检验滤液Ⅱ中是否含有 Fe3+的实验方法是 _________________________ 。 (4)“操作 X”是将溶液 洗涤,即得到 MgSO4·7H2O 晶体。 2.(10 分)(2013·连云港一模)碱式碳酸铜
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、过滤

[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料。 工业上可用电子工业中刻蚀线路板的 酸性废液(主要成分有 FeCl3、CuCl2、FeCl2)制备,其制备过程如下:

查阅资料知,通过调节溶液的酸碱性可使 Cu2+、 F 物质 开始沉淀 pH 沉淀完全 pH Cu(OH)2 4.7 6.7 Fe(OH)2 7.5 14

、 F

生成沉淀的 pH 如下:

Fe(OH)3 1.4 3.7

(1)氯酸钠的作用是 __________________________________________。 (2)调节反应 A 所得溶液的 pH 范围为 _________,可以选择的试剂是 (填序号)。 a.氨水 b.硫酸铜 c.氢氧化铜 d.碱式碳酸铜

(3) 反 应 B 的 温 度 要 控 制 在 60℃ 左 右 , 且 保 持 恒 温 , 可 采 用 的 加 热 方 法 是 固体可能是 ; 若温度过高,所得蓝绿色沉淀中会有黑色固体出现 ,黑色 。

(4)已知滤液中含有碳酸氢钠,写出生成碱式碳酸铜的离子方程式: _______。 (5)过滤得到的产品洗涤时,如何判断产品已经洗净______________________ ____________________________________ 。

3.(12 分)实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量 FeS、SiO2 等) 制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),其过程如下:

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(1)过程①中,FeS 和 O2、H2SO4 反应的化学方程式为 __________________________________________ 。 吸

(2) 过程②中产生的尾气会对大气造成污染 , 可选用下列试剂中的 收。 a.浓硫酸 c.NaOH 溶液 b.蒸馏水 d.浓硝酸 。

(3)过程③中,需要加入的物质名称是

(4)过程④的实验操作是 ________________________________。 (5)过程⑥中,将溶液 Z 加热到 70℃~80℃,目的是 ______________________________________________________________ 。 (6)实验室为测定所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用 分析天平称取样品 2.700 g;②将样品溶于足量盐酸后 , 加入足量的氯化钡溶 液;③过滤、洗涤、干燥、称量,得固体质量为 3.495 g。若该聚铁主要成分为 [Fe(OH)SO4]n,则该聚铁中铁元素的质量分数为 。

(20 分钟 30 分)
-3-

1.(6 分)活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂。以氧化锌粗品为原料制备 活性氧化锌的生产工艺流程如下:

一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH 见下表: 沉淀物 pH Fe(OH)3 3.7 Cu(OH)2 6.7 Zn(OH)2 8.0 Fe(OH)2 9.7

(1)“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒,目的是 _____________________ ________________________________________________________________ (2)“溶解”后得到的酸性溶液中含有 Zn2+、S 加入 。

,还含有 Fe2+、Cu2+等杂质。先

(填“Na2CO3”或“H2SO4”)调节溶液的 pH 至 5.4,然后加入适

量 KMnO4,Fe2+转化为 Fe(OH)3,同时 KMnO4 转化为 MnO2。 经检测溶液中 Fe2+的浓度为 0.009 mol·L-1,则每升溶液中至少应加入 ___________mol KMnO4。 (3)杂质 Cu2+可利用置换反应除去,应选择的物质是 ________________________________________________________ 。

(4)“沉淀”得到 ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,“煅烧”在 450℃~500℃下进行,“煅 烧”反应的化学方程式为 ___________________________________________ _______________________________________________________________ 2.(12 分)工业碳酸钠(纯度约为 98%)中含有 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl—、S 提纯工艺线路如下: 。

等杂质,

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Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示:

Ⅱ.有关物质的溶度积如下: 物质 Ksp 10-9 回答下列问题: (1)加入 NaOH 溶液时发生的离子方程式为 _____________________________ ______________________________________________________ ___________ 10-6 10-6 10-12 10-39 CaCO3 4.96× MgCO3 6.82× Ca(OH)2 4.68× Mg(OH)2 5.61× Fe(OH)3 2.64×

_________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ;

向含有 Mg2+ 、 Fe3+ 的溶液中滴加 NaOH 溶液 , 当两种沉淀共存且溶液的 pH=8 时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=____________________ 。

(2)“趁热过滤”时的温度应控制在 _________________________________ _______________________________________________________________ 。

(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。 请你分析实际工业生产中是否可行? ,并说明理由 ___________

_________________________________________________________________ ________________________________________________________________
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3.(12 分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂 糖、油脂的漂白与杀菌。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

已 知 :①NaClO2 的 溶 解 度 随 温 度 升 高 而 增 大 , 适 当 条 件 下 可 结 晶 析 出 NaClO2·3H2O;②纯 ClO2 易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到 10%以下较安 全; ③HClO2 可看成是强酸。 (1)160 g·L-1NaOH 溶液的物质的量浓度为__________________________ 若要计算该溶液溶质的质量分数,还需要的一个条件是 (2)在发生器中鼓入空气的作用可能是 A.将 SO2 氧化成 SO3,增强酸性 B.稀释 ClO2 以防止爆炸 C.将 NaClO3 氧化成 ClO2 (3)吸收塔内的反应的化学方程式为 ________________________________ ______________________________________________________________ , (填序号)。 ,

__________ 。

吸收塔的温度不能超过 20℃,其目的是防止 H2O2 分解,写出 H2O2 分解的化学方程 式: ____________________________________________________________ ______________________________________________________________ 。

(4)在碱性溶液中 NaClO2 比较稳定,所以吸收塔中应维持 NaOH 稍过量,判断 NaOH
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是否过量的简单的实验方法是



(5)吸收塔中为防止 NaClO2 被还原成 NaCl,所用还原剂的还原性应适中。除 H2O2 外,还可以选择的还原剂是 A.Na2O2 B.Na2S C.FeCl2 (填序号)。 D.PbO(悬浊液) (填序号)。

(6)从滤液中得到 NaClO2·3H2O 粗晶体的实验操作依次是 A.蒸馏 B.蒸发 C.灼烧 D.过滤 E.冷却结晶 要得到更纯的 NaClO2·3H2O 晶体必须进行的操作是

(填操作名称)。

答案解析
1.【解析】(1)通过加入硫酸可以使一次盐泥中的镁、铁、铝、锰转化为可溶的 硫酸盐,同时生成 CaSO4 和 H2SiO3 沉淀而除去。 (2)ClO- 具 有 强 氧 化 性 , 将 Mn2+ 转 化 为 MnO2 。 其 反 应 离 子 方 程 式 为 Mn2++ClO-+H2O 2Fe2++ClO-+2H+ MnO2 ↓ +Cl-+2H+ 。同时将 Fe2+ 转化为 Fe3+, 其反应离子方程式为 2Fe3++Cl-+H2O,调节溶液的 pH 使 Fe(OH)3(完全沉淀 pH≥3.2)、

Al(OH)3 沉淀(完全沉淀 pH≥3.2),分离出来。 (3)利用 Fe3+与 SCN-形成特征颜色变化,或与苯酚显紫色等,现象明显,灵敏度高, 可检验 Fe3+。 (4) 对 滤液蒸 发浓缩 , 得到 高浓 度的 MgSO4 溶 液 , 然后 经冷 却结 晶即可 得 到 MgSO4·7H2O 晶体。 答案:(1)将一次盐泥中的碳酸盐和硅酸盐转化为可溶性的硫酸盐 ,同时生成硫
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酸钙和硅酸沉淀而除去 (2)Al(OH)3 Fe(OH)3 Mn2++H2O+ClOMnO2↓+Cl-+2H+

(3)取滤液Ⅱ1 mL~2 mL 于试管中,加入少量的 KSCN 溶液,若不显红色,证明滤液 Ⅱ中无 Fe3+ (4)蒸发浓缩 冷却结晶 2.【解析】(1)题中要除去 Fe2+、Fe3+杂质,必须先将 Fe2+转变为 Fe3+,再调节 pH, 故 NaClO3 的作用是将 Fe2+转变为 Fe3+。 (2)要将 Fe3+完全沉淀,但不能将 Cu2+沉淀,故 pH 应在 3.7~4.7。除杂时,不能引 入新的杂质,同时促进 Fe3+的水解,故应选 c、d。 (3)控制反应温度在 100℃以下,可采用水浴加热法。 碱式碳酸铜受热易分解成黑 色的 CuO。 (4)由信息知,反应物中有 Cu2+、C ,生成物中有碱式碳酸铜,再根据原子守恒 +2H2O Cu2(OH)2CO3+2HC 。

和电荷守恒,反应的离子方程式为 2Cu2++3C

(5)沉淀上会吸附 Na+、Cl-等,故可检验 Cl-。注意一定要强调“最后一次” 。 答案:(1)将 Fe2+氧化为 Fe3+ (2)3.7~4.7 c、d (3)水浴加热 CuO (4)2Cu2++3C +2H2O Cu2(OH)2CO3+2HC

(5)取最后一次洗涤液,加入硝酸银、稀硝酸溶液,无沉淀产生则表明已洗净 3.【解析】(1)根据固体 W 的成分中存在 S,推出 FeS 和 O2、H2SO4 发生氧化还原反 应,FeS 作还原剂,O2 作氧化剂,产物有 Fe2(SO4)3、S、H2O。 (2)污染物是 SO2,用碱液吸收。
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(3)溶液 X 中的铁是 Fe3+,绿矾中的铁为 Fe2+,故应加入铁粉,将 Fe3+还原为 Fe2+。 (4)将滤液进行蒸发浓缩 ,待有大量晶体析出时 ,冷却结晶,然后过滤,并洗涤沉 淀。 (5)温度过低水解程度低 ,升高温度促进 Fe3+的水解 ,过高温度不利于聚铁的形 成。 (6)③得到的沉淀是 BaSO4,n(BaSO4)= =0.015 mol,根据聚铁主要成分为

[Fe(OH)SO4]n, 推 出 n(Fe3+)=0.015 mol, 则 m(Fe3+)=0.84 g, 铁 元 素 的 质 量 分 数:w(Fe)=(0.84 g/2.700 g)×100%=31.11%。 答案:(1)4FeS+3O2+6H2SO4 (2)c (3)铁粉 (4)蒸发(浓缩)、(冷却)结晶、过滤、洗涤 (5)促进 Fe3+的水解 (6)31.11% 2Fe2(SO4)3+6H2O+4S

1.【解析】(1)工业上通常将原料粉碎来加快反应速率;(2)只有加入碳酸钠才能 使 pH 升高;锰元素的化合价经反应后改变三价,所以消耗的物质的量应为 Fe2+的 1/3;(3)要除去铜离子且不引入杂质离子,只能使用锌粉;(4)最终要得到的是纯 净的氧化锌,所以煅烧的最终产物应是氧化锌。 答案:(1)增大固液接触面积,加快溶解时的反应速率 (2)Na2CO3 0.003 (3)锌粉 (4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O 3ZnO+CO2↑+3H2O↑

2.【解析】(1)根据溶度积可以判断加入氢氧化钠后 Fe3+和 Mg2+生成沉淀;根据两
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者的溶度积可计算出 pH=8 时 c(Mg2+)=5.61 mol· L—1,c(Fe3+)=2.64×10-21mol· L-1, 即可求出两者的比值。(2)“趁热过滤”主要是防止碳酸钠晶体的损失 ,所以温 度不能低于 36℃。(3)母液中不完全是有用成分,要考虑到其他离子对工艺的影 响。 答案:(1)Fe3++3OHMgCO3+2OHMg2++2OHFe(OH)3↓, ,

Mg(OH)2+C

Mg(OH)2↓ 2.125×1021

(2)高于 36℃ (3)不可行 若“母液”循环使用,则溶液中 c(Cl-)和 c(S 物 Na2CO3 会混有杂质 3.【解析】(1)160 g·L-1NaOH 溶液表示的是 1 L 溶液中含有 NaOH 的质量是 160 g,NaOH 的物质的量是 4 mol,所以此溶液的物质的量浓度是 4 mol·L-1,若要计算 该溶液溶质的质量分数 , 需要知道溶液的质量 , 所以还需要的条件是溶液的密 度。 (2)根据题给信息,纯 ClO2 易分解爆炸,由此可判断发生器中鼓入空气的作用是 稀释 ClO2 以防止爆炸。 (3)通过吸收塔内的反应制备 NaClO2,ClO2 是氧化剂,H2O2 是还原剂,相应的氧化产 物 应 是 氧 气 , 同 时 参 加 反 应 的 还 有 NaOH, 此 反 应 的 化 学 方 程 式 应 为 2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2;H2O2 分解的化学方程式为 2H2O2 2H2O+O2↑。 )增大,最后所得产

(4)判断 NaOH 是否过量可以采用测定溶液 pH 的方法。 (5)本实验的目的是制备纯净的亚氯酸钠 (NaClO2),制备过程中选取的还原剂不 能引入杂质,H2O2 相应的产物是 H2O 和氧气,没有引入杂质。分析选项,Na2O2 相应
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的产物是 NaOH 和氧气,不会引入杂质,PbO(悬浊液)相应的产物是 PbO2 固体,过滤 可以除去。B、C 都会引入杂质。 (6)从滤液中得到粗晶体的步骤是蒸发、冷却结晶和过滤 ,或者直接冷却结晶、 过滤。由粗晶体制得纯的晶体,则需要重结晶。 答案:(1)4 mol·L-1 (2)B (3)2NaOH+2ClO2+H2O2 2H2O2 2H2O+O2↑ 2NaClO2+2H2O+O2 该溶液的密度

(4)连续测定吸收塔内溶液的 pH (5)A、D (6)B、E、D 或 E、D 重结晶

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