高中三年級(jí)化學(xué)工藝流程新題型

..化學(xué)流程圖專(zhuān)題〔三[例1]重鉻酸鈉<Na2Cr2O7·2H2O>俗稱(chēng)紅礬鈉,在工業(yè)方面有廣泛用途。我國(guó)目前主要是以鉻鐵礦〔主要成份為FeO·Cr2O3,還含有Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì)為主要原料進(jìn)行生產(chǎn),其主要工藝流程如下：①中涉及的主要反應(yīng)有：主反應(yīng)：4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2副反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH：沉淀物Al<OH>3Fe<OH>3Mg<OH>2Cr<OH>3完全沉淀時(shí)溶液pH4。73。711。25。6試回答下列問(wèn)題：⑴"①"中反應(yīng)是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)需不斷攪拌,其作用是。兩個(gè)副反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),但在高溫下均能自發(fā)進(jìn)行,其原因是。⑵"③"中調(diào)節(jié)pH至4.7,目的是。⑶"⑤"中加硫酸酸化的目的是使CrO42－轉(zhuǎn)化為Cr2O72－,請(qǐng)寫(xiě)出該平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：。⑷"⑦"中采用冷卻結(jié)晶的方法析出紅礬鈉,依據(jù)是。[例2]明礬石是制取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料,明礬石的組成和明礬相似,此外還含有氧化鋁和少量氧化鐵雜質(zhì)。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下圖所示：根據(jù)上述圖示,完成下列填空：<1明礬石焙燒后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水〔每升含有39。20g氨需要取濃氨水〔每升含有251.28g氨__________mL,用規(guī)格為_(kāi)______mL量筒量取。<2氨水浸出后得到固體混合體系,過(guò)濾,濾液中除K＋、SO42－外,還有大量的NH4＋。檢驗(yàn)NH4＋的方法是_______________________________________________________。<3寫(xiě)出沉淀物中所有物質(zhì)的化學(xué)式________________________________________。<4濾液I的成分是水和______________。<5為測(cè)定混XX料K2SO4、<NH4>2SO4中鉀的含量,請(qǐng)完善下列步驟：①稱(chēng)取鉀氮肥試樣并溶于水,加入足量______溶液,產(chǎn)生白色沉淀。②___________、__________、_________<依次填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)>。③冷卻、稱(chēng)重。<6若試樣為mg,沉淀的物質(zhì)的量為nmol,則試樣中K2SO4的物質(zhì)的量為：______mol〔用含有m、n的代數(shù)式表示。[例3]二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料。工業(yè)上以軟錳礦為原料,利用硫酸亞鐵制備高純二氧化錳的流程如下：

某軟錳礦的主要成分為MnO2,還含有Si<16。27%>、Fe<5。86%>、Al<3。42%>、Zn<2。68%>和Cu〔0。86%等元素的化合物。部分陽(yáng)離子以氫氧化物或硫化物的形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表,回答下列問(wèn)題：沉淀物Al<OH>3Fe<OH>3Fe<OH>2Mn<OH>2Cu<OH>2Zn<OH>2CuSZnSMnSFeSpH5.23.29.710.46.78.。0≥–0.42≥2.5≥7≥7〔1FeSO4在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4,酸浸時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為?！?濾渣A的主要成分是?！?加入MnS的目的是除去雜質(zhì)?！?堿性鋅錳電池中,MnO2參與的電極反應(yīng)方程式為?！?從廢舊堿性鋅錳電池中可以回收利用的物質(zhì)有〔寫(xiě)兩種。[例4]將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏〔CaSO4·2H2O轉(zhuǎn)化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲(chǔ)熱材料,無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護(hù)角度看都具有重要意義。以下是石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖?！?本工藝中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外,還需要等原料〔2寫(xiě)出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：〔3過(guò)濾Ⅰ操作所得固體中,除CaCO3外還含有〔填化學(xué)式等物質(zhì),該固體可用作生產(chǎn)水泥的原料?！?過(guò)濾Ⅰ操作所得濾液是<NH4>2SO4溶液。檢驗(yàn)濾液中含有CO32－的方法是：?！?已知不同溫度下K2SO4在100g水中達(dá)到飽和時(shí)溶解的量如下表：溫度〔℃02060K2SO4溶解的量<g>7。411。118。260℃時(shí)K2SO4的飽和溶液591g冷卻到0℃,可析出K2SO4晶體g〔6氯化鈣結(jié)晶水合物〔CaCl2·6H2O是目前常用的無(wú)機(jī)儲(chǔ)熱材料,選擇的依據(jù)是a熔點(diǎn)較低〔29℃熔化b能導(dǎo)電c能制冷d無(wú)毒〔7上述工藝流程中體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的是：。[例5]以濃硫酸、濃硝酸、粗銅、水和空氣為原料可制得硫酸銅〔CuSO4·5H2O。制取硫酸銅晶體的過(guò)程如下圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：〔1配平在濾液〔Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)化學(xué)主程式：____NOx+____H2O+____O2eq\o<══,\s\up8<>>____HNO3?！?寫(xiě)出制取硫酸銅的總反應(yīng)方程式_________________________________?！?在上述生產(chǎn)過(guò)程中,被循環(huán)使用的物質(zhì)是_______________________________?！?請(qǐng)你選用下列適宜的裝置來(lái)模擬上述生產(chǎn)過(guò)程。將它們的編號(hào)填入方框。[例6]工業(yè)制備高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程。粉碎粉碎MnO2熔融KMnO4K2CO3MnO2KOHH2OK2MnO4CO2操作ⅠKMnO4K2CO3操作Ⅱ母液KMnO4粗晶體干燥KMnO4晶體石灰苛化KOH空氣①KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列物質(zhì)相同的是_____〔填代號(hào)。a.84消毒液〔NaClO溶液b.雙氧水c.苯酚d.75%酒精②高錳酸鉀保存在棕色試劑瓶,下列試劑保存不需要棕色試劑瓶的是_____〔填代號(hào)。a.濃硝酸b.硝酸銀c.氯水d.燒堿③上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有、〔寫(xiě)化學(xué)式。④若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過(guò)程中的損失,則1molMnO2可制得molKMnO4。⑤該生產(chǎn)中需要純凈的CO2氣體。若實(shí)驗(yàn)室要制備純凈的CO2,所需試劑最好選擇〔選填代號(hào)。a.石灰石b.稀HClc.稀H2SO4d.純堿所需氣體發(fā)生裝置是_____________〔選填代號(hào)。⑥操作Ⅰ的名稱(chēng)是；操作Ⅱ根據(jù)KMnO4和K2CO3兩物質(zhì)在〔填性質(zhì)上的差異,采用〔填操作步驟、趁熱過(guò)濾得到KMnO4粗晶體。練習(xí)1．減少SO2的排放、回收利用SO2成為世界性的研究課題。我國(guó)研究人員研制的利用低品位軟錳礦漿<主要成分是MnO2>吸收廢渣高溫焙燒產(chǎn)生的SO2,制備硫酸錳的生產(chǎn)流程如下：→→濾渣→陽(yáng)離子吸附劑↓MnSO4·H2O←→↓濾渣→石灰漿↓→MnO2粉↓→浸出液→軟錳礦漿→→SO2

↓廢渣→高溫焙燒浸出氧化調(diào)節(jié)pH靜置過(guò)濾操作a干燥吸附靜置、過(guò)濾浸出液的pH＜2,其中的金屬離子主要是Mn2＋,還含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其他金屬離子。有關(guān)金屬離子的半徑以及形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH見(jiàn)下表,陽(yáng)離子吸附劑吸附金屬離子的效果見(jiàn)下圖。離子離子半徑<pm>開(kāi)始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pHFe2＋747.69.7Fe3＋642.73.7Al3＋503.84.7Mn2＋808.39.8Pb2＋1218.08.8Ca2＋99－－PbPb2＋Ca2＋Fe2＋Al3＋

Mn2＋、Fe3＋吸附率1.000.750.500.2502468吸附時(shí)間/h已知PbO2的氧化性大于MnO2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：⑴寫(xiě)出浸出過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式,氧化過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式。⑵在氧化后的液體中加入石灰漿,用于調(diào)節(jié)pH,pH應(yīng)調(diào)節(jié)至。⑶陽(yáng)離子吸附劑用于除去雜質(zhì)金屬離子。決定陽(yáng)離子吸附劑吸附效果的因素是〔填寫(xiě)序號(hào)。a．溶液的pHb．金屬離子的電荷c．金屬離子的半徑d．吸附時(shí)間⑷操作a包括等過(guò)程。2．重鉻酸鉀〔K2Cr2O7是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)重鉻酸鉀時(shí)用鉻鐵礦〔主要成份為FeO·Cr2O3、純堿、燒堿、氯酸鉀等為原料先制得鉻酸鈉〔Na2CrO4,涉及的主要反應(yīng)是6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,然后將鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7。其主要工藝如下：試回答下列問(wèn)題：〔1在反應(yīng)器①中,有Na2CrO4生成,同時(shí)Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO2,雜質(zhì)SiO2、Al2O3與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳},寫(xiě)出氧化鋁與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式：。〔2NaFeO2能強(qiáng)烈水解,在操作②生成沉淀而除去,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。〔3操作③的目的是什么,用簡(jiǎn)要的文字和化學(xué)方程式說(shuō)明：?！?操作④中,酸化時(shí),CrO42－轉(zhuǎn)化為Cr2O72－,寫(xiě)出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式：?！?稱(chēng)取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL2mol/LH2SO4溶液和足量碘化鉀<鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+>,放于暗處5min,然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示劑,用0.1200mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定〔I2+2S2O32－=2I－+S4O62－①判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的依據(jù)是：；②若實(shí)驗(yàn)中共用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL,則所得產(chǎn)品中的重鉻酸鉀的純度為〔設(shè)K2Cr2O7的摩爾質(zhì)量為294g·mol-1,整個(gè)過(guò)程中其它雜質(zhì)不參與反應(yīng)。3、工業(yè)上用鋁土礦〔含氧化鋁、氧化鐵制取鋁的過(guò)程如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：〔1沉淀C的化學(xué)式為_(kāi)_______,該物質(zhì)除了用于金屬冶煉以外,還可用作________?！?電解熔融的氧化鋁時(shí),加入冰晶石的作用是________________?！?操作I、操作II、操作III都是________________〔填操作名稱(chēng),實(shí)驗(yàn)室要洗滌Al<OH>3沉淀應(yīng)該在________________裝置中進(jìn)行?！?生產(chǎn)過(guò)程中,除NaOH、H2O可以循環(huán)使用外,還可以循環(huán)使用的物質(zhì)有________〔填化學(xué)式。用此法制取鋁的副產(chǎn)品是________〔填化學(xué)式?！?寫(xiě)出Na2CO3溶液與CaO反應(yīng)離子方程式：__________________________________?！?若鋁土礦中還含有二氧化硅,此生產(chǎn)過(guò)程中得到的氧化鋁將混有雜質(zhì)：________〔填化學(xué)式。4．現(xiàn)有含F(xiàn)eCl2雜質(zhì)的氯化銅晶體〔CuCl2·2H2O,為制取純凈的CuCl2·2H2O,首先將其制成水溶液,然后按下圖所示步驟進(jìn)行提純：含雜質(zhì)的水溶液含雜質(zhì)的水溶液Ⅰ溶液Ⅱ溶液Ⅲ沉淀純CuCl2·2H2O加入氧化劑X加入物質(zhì)Y一定條件已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有強(qiáng)氧化性,要將溶液中的Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋沉淀為氫氧化物,需溶液的pH分別為6.4、6.4、3.7。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：〔1本實(shí)驗(yàn)最適合的氧化劑X是__________A．K2Cr2O7B．NaClOC．H2O2D．KMnO4〔2物質(zhì)Y不可以是___________A．CuOB．CuCl2C．Cu〔OH2D．CuCO〔3除去Fe3＋的有關(guān)離子方程式是〔物質(zhì)Y在〔2中選擇合適的選項(xiàng)：________________________________________________________________〔4加入氧化劑的目的是____________________________________________________?！?最后能不能直接蒸發(fā)結(jié)晶得到CuCl2·2H2O？__________〔填"能"或"不能"。如不能,應(yīng)如何操作？〔如能,此空不填________________________________________________。5．碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末,無(wú)臭無(wú)味,酸性條件下碘酸鉀是一種較強(qiáng)的氧化劑,與氫碘酸、二氧化硫等還原性物質(zhì)作用,被還原為單質(zhì)碘,在堿性介質(zhì)中,碘酸鉀能被氯氣、次氯酸鹽等氧化為高碘酸鉀。碘酸鉀在常溫下穩(wěn)定,加熱至560℃開(kāi)始分解。工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下,在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：I2+KClO3+H2O--KH<IO3>2+KCl+Cl2↑〔未配平〔1已知步驟①反應(yīng)器發(fā)生的反應(yīng)中,兩種還原產(chǎn)物所得電子數(shù)相同,請(qǐng)配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________；〔2步驟②中,用稀酸酸化的作用是____________________________________________；在稀硝酸和稀鹽酸中不能選用的酸是：_________,其原因是__________________________________________________________________________；〔3步驟③要保持溶液微沸1小時(shí)以完全排出氯氣,排出氯氣的原因?yàn)開(kāi)___________________________________________________________；〔4參照下表碘酸鉀的溶解度,步驟11得到碘酸鉀晶體,你建議的方法是______。溫度/℃01020406080KIO3g/100g4.606.278.0812.618.324.86．〔10分工業(yè)碳酸鈉<純度約為98％>中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42－等雜質(zhì),提純工藝線路如下：Ⅰ、碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如下圖所示：Na2CO3·10H2ONa2CO3·7H2ONa2CO3·H2O3236t〔℃Ⅱ、有關(guān)物質(zhì)的溶度積如下：物質(zhì)CaCO3MgCO3Ca<OH>2Mg<OH>2Fe<OH>3Ksp4.96×10—96.82×10—64.68×10—65.61×10—122.64×10—39回答下列問(wèn)題：〔1加入NaOH溶液時(shí),首先生成的沉淀是〔填化學(xué)式；生成氫氧化鎂沉淀的離子方程式為?！?"趁熱過(guò)濾"時(shí)的溫度應(yīng)控制在?！?有人從"綠色化學(xué)"角度設(shè)想將"母液"沿流程中虛線所示進(jìn)行循環(huán)使用。請(qǐng)你分析實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行,并說(shuō)明理由?！?已知：Na2CO3·10H2O<s>＝Na2CO3<s>＋10H2O<l>△H=+92.36kJ·mol—1Na2CO3·10H2O<s>＝Na2CO3·H2O<s>＋9H2O<g>△H=+473.63kJ·mol—1又知：H2O<l>＝H2O<g>△H=+44kJ·mol—1寫(xiě)出Na2CO3·H2O脫水生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式。參考答案例1[答案]⑴使反應(yīng)物接觸更充分,加快反應(yīng)速率△S＞0⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32—⑶2CrO42－＋2H+Cr2O72－＋H2O⑷紅礬鈉的溶解度隨溫度的降低而減小例2[答案]〔1MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2<SO4>3＋2H2O〔2Fe<OH>3

Al<OH>3

〔3Cu2＋

Zn2＋〔4MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－〔或2MnO2＋H2O＋2e－＝Mn2O3＋2OH－

〔5鋅、二氧化錳例3[答案]<1>78；100。<2>取濾液少許,加入NaOH,加熱,生成的氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。<3>Al<OH>3；Al2O3；Fe2O3。<4>K2SO4；<NH4>2SO4。<5>BaCl2；過(guò)濾；洗滌；干燥。<6>EQ\f<m－132n,42>mol。例4[答案]〔1CaCO3NH3H2O〔2CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－〔3CaSO4

〔4濾液中滴加鹽酸產(chǎn)生氣泡〔554g〔6ad

〔7碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等〔原子利用率高,沒(méi)有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中例5答案：〔12Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O〔2HNO3〔3B、A。例6[答案]〔1ab〔2d〔3MnO2；KOH〔42/3〔5cd；A；〔6過(guò)濾；溶解度；濃縮結(jié)晶練習(xí)1．⑴SO2＋MnO2＝MnSO42Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋M