專題三化學(xué)工藝流程題型分析

能力展示鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生產(chǎn)BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2,其部分工藝流程如下:(1)酸溶后溶液中pH=1,Ba(FeO2)2與HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)酸溶時通?？刂品磻?yīng)溫度不超過70℃且不使用濃硝酸,原因是。(3)該廠結(jié)合本廠實際,選用的X為(填化學(xué)式);中和Ⅰ使溶液中(填離子符號)的濃度減小(中和Ⅰ引起的溶液體積變化可忽略)。(4)上述流程中洗滌的目的是。2.以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)的工藝流程如下:回答下列問題:(1)一定條件下,SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=;過量的SO2與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)酸溶及后續(xù)過程中均需保持鹽酸過量,其目的是、。(3)通氯氣氧化時,發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為;該過程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收,其中污染空氣的氣體為(填化學(xué)式)。3.利用石灰乳和硝酸工業(yè)的尾氣(含NO、NO2)反應(yīng),既能凈化尾氣,又能獲得應(yīng)用廣泛的Ca(NO2)2,其部分工藝流程如下:(1)一定條件下,NO與NO2存在反應(yīng):NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=。(2)上述工藝中采用氣液逆流接觸吸收(尾氣從吸收塔底進(jìn)入,石灰乳從吸收塔頂噴淋),其目的是;濾渣可循環(huán)使用,濾渣的主要成分是(填化學(xué)式)。(3)該工藝需控制NO和NO2物質(zhì)的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,則會導(dǎo)致;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,則會導(dǎo)致。(4)生產(chǎn)中溶液需保持弱堿性,在酸性溶液中Ca(NO2)2會發(fā)生分解,產(chǎn)物之一是NO,該反應(yīng)的離子方程式為。4.氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下:(1)MgCO3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為。(2)加入H2O2氧化時,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)濾渣2的成分是(填化學(xué)式)。(4)煅燒過程存在以下反應(yīng):2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑利用右圖裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集。①D中收集的氣體可以是(填化學(xué)式)。②B中盛放的溶液可以是(填字母)。a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液c.稀硝酸d.KMnO4溶液③A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應(yīng),產(chǎn)物中元素最高價態(tài)為+4價,寫出該反應(yīng)的離子方程式:。5.(2014·江蘇高考第16題)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于煙氣脫硫研究。(1)酸浸時反應(yīng)的化學(xué)方程式為;濾渣Ⅰ的主要成分為(填化學(xué)式)。(2)加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)x(OH)6-2x。濾渣Ⅱ的主要成分為(填化學(xué)式);若溶液的pH偏高,將會導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低,其原因是(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量,其主要原因是;與吸收SO2前的溶液相比,熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將(填“增大”、“減小”或“不變”)?！緜淇疾呗浴坑缮媳聿浑y看出,在江蘇近五年高考中,工藝流程題是每年的必考內(nèi)容,由于它考查的是應(yīng)用元素化合物的性質(zhì)解決實際問題的能力,涉及知識點多,也非常靈活,對學(xué)生的審題能力、分析問題、解決問題、文字表達(dá)等方面的能力都要求非常高,所以學(xué)生得分往往不高,在2015年的備考中,需要關(guān)注以下幾個方面的問題:1.學(xué)生不僅要掌握化學(xué)基本技能(實驗操作技能,計算技能,化學(xué)語言轉(zhuǎn)化和運用技能等),還能掌握化學(xué)基本方法(觀察方法,實驗方法,邏輯思維方法如分析比較、歸納概括、演繹推理、模型假說等)能力。2.夯實基本功,離子方程式、化學(xué)方程式的書寫,氧化還原反應(yīng)的分析、化學(xué)平衡的判斷等基本知識。3.在平時的復(fù)習(xí)中,文字表達(dá)時一定要做到規(guī)范,在做此類題目時,要善于歸納、總結(jié),認(rèn)真審題,善于從題目或問題中獲取信息判斷分析問題,重點考查學(xué)生對元素化合物性質(zhì)的掌握和應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行必要的分析、類推或計算一些具體的化學(xué)問題的能力。1.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3等)提取Al2O3作冶煉鋁的原料,由熔鹽電解法獲得的粗鋁中含一定量的金屬鈉和氫氣,這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去,產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下圖所示:(已知:NaCl的熔點為801℃;AlCl3在181℃升華)(1)向濾液中通入過量CO2所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(2)精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂,防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì),則鋁和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質(zhì)隨氣泡上浮而除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有。固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上,在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在。(4)鍍鋁電解池中,金屬鋁為陽極,熔融鹽電鍍液中鋁元素主要以AlC形式存在,則陽極的電極反應(yīng)式為。(5)鋼材鍍鋁后,抗腐蝕性能會大大增強(qiáng),其原因是。2.硫酸鋅被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥領(lǐng)域。工業(yè)上由氧化鋅礦(主要成分為ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生產(chǎn)ZnSO4·7H2O的一種流程如下:(1)步驟Ⅰ包括酸浸和過濾兩個操作。①酸浸時,需不斷通入高溫水蒸氣,其目的是。②過濾時,為防止堵塞,過濾裝置需經(jīng)常用氫氧化鈉溶液清洗,其清洗原理是(用化學(xué)方程式表示)。(2)步驟Ⅱ中,在pH約為5.1的濾液中加入高錳酸鉀,會生成Fe(OH)3和MnO(OH)2兩種沉淀,該反應(yīng)的離子方程式為。(3)步驟Ⅲ所得濾渣C的主要成分是。(4)取28.70gZnSO4·7H2O加熱至不同溫度,剩余固體質(zhì)量的變化如右圖所示。①步驟Ⅳ中的烘干需在減壓條件下進(jìn)行,其原因是。②680℃時所得固體的化學(xué)式為(填字母)。a.ZnOb.Zn3O(SO4)2c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O3.用磁鐵礦(主要成分為Fe3O4,含Al2O3和SiO2等雜質(zhì)),制取高純鐵紅的工藝流程如下。{已知Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16;Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33}(1)酸浸時,硫酸與四氧化三鐵生成兩種硫酸鹽的化學(xué)方程式是;鐵粉的作用是。(2)滴加氨水產(chǎn)生氫氧化鋁的離子方程式為。(3)圖中“濾液”中主要陽離子是。(4)采用右圖裝置(加熱儀器已略去)在約600~650℃煅燒30min。通入的氣體A是。圖中使用石英玻璃反應(yīng)管,而不使用普通玻璃反應(yīng)管的原因是。1.CuSO4是一種重要的化工原料,其有關(guān)制備途徑如下圖。相對于途徑①、③,途徑②為什么能更好地體現(xiàn)綠色化學(xué)思想2.CuCl2溶液中含有少量的FeCl2、FeCl3,如何除去雜質(zhì)得到純凈的CuCl2生成氫氧化物沉淀的pHCu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3開始沉淀4.26.31.5沉淀完全6.38.32.8注:金屬離子的起始濃度為0.1mol·L-1。能力提升化學(xué)工藝流程題的題型結(jié)構(gòu)從近年江蘇高考化學(xué)試卷來看,工藝流程常以元素化合物知識作為依托、以反應(yīng)原理、實驗技術(shù)作為考查點,意在引導(dǎo)中學(xué)化學(xué)教學(xué)關(guān)注化學(xué)的真實性和應(yīng)用性。1.題型結(jié)構(gòu):多以流程圖的形式出現(xiàn),從生產(chǎn)原料到產(chǎn)品的整個流程以簡單文字加框圖和箭線形式呈現(xiàn)。有些題目會有主產(chǎn)物和副產(chǎn)物。一般流程:原料(可能含預(yù)處理)——分離提純——產(chǎn)品(或含副產(chǎn)品)。如:(1)題中常標(biāo)有物質(zhì)的加料、生產(chǎn)的條件、物質(zhì)的分離等說明。如:(2)有時還伴有一些“環(huán)狀線”設(shè)計,意為“可循環(huán)利用”的物質(zhì)等。2.常涉及的問題:原料的預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)、反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)、綠色化學(xué)問題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分運用)、化工安全(防爆、防污染、防中毒)等?；瘜W(xué)工藝流程題的解題要領(lǐng)解題時首先要粗讀試題,盡量弄懂流程圖。要明確流程圖中箭頭方向和代表的含義。流程圖中箭頭進(jìn)入的是反應(yīng)物(投料),箭頭出去的是生成物(產(chǎn)物、副產(chǎn)物),返回的箭頭一般是“循環(huán)利用”的物質(zhì)。圖中一般會出現(xiàn)超綱知識,要讀懂流程圖以外的文字描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問中的提示性信息,并在下一步分析和解題中隨時進(jìn)行聯(lián)系和調(diào)用。所以一定要關(guān)注題目的每一個字眼,但不必要將每一個物質(zhì)都推出,問什么推什么。其次要帶著問題去精心研究某一步或某一個物質(zhì)。在答題時應(yīng)注意前后問題往往沒有聯(lián)帶效應(yīng),即前一問不能回答沒關(guān)系,不影響后面回答問題。遇到做不出來的問題要及時放棄,以免影響其他問題的作答。最后,作答時一定要看清所提問題,不能答非所問,看清楚是寫化學(xué)方程式還是離子方程式,注意配平,注意語言表達(dá)的科學(xué)性。1.常見的化工術(shù)語關(guān)鍵詞釋義研磨、霧化將塊狀或顆粒狀的物質(zhì)磨成粉末或?qū)⒁后w霧化,增大反應(yīng)物接觸面積,以加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)更充分灼燒(煅燒)使固體在高溫下分解或改變結(jié)構(gòu)、使雜質(zhì)高溫氧化、分解等。如煅燒石灰石、高嶺土、硫鐵礦浸取向固體中加入適當(dāng)溶劑或溶液,使其中可溶性的物質(zhì)溶解,包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等浸出率固體溶解后,離子在溶液中的含量的多少酸浸在酸性溶液中使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液,不溶物通過過濾除去的過程水浸與水接觸反應(yīng)或溶解過濾固體與液體的分離滴定定量測定,可用于某種未知濃度物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的測定蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)溶劑,使溶液由不飽和變?yōu)轱柡?繼續(xù)蒸發(fā),過剩的溶質(zhì)就會呈晶體析出蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)除去部分溶劑,提高溶液的濃度水洗用水洗去可溶性雜質(zhì),類似的還有酸洗、醇洗等酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解、除去雜質(zhì)離子等堿作用去油污,去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅,調(diào)節(jié)pH、促進(jìn)水解(沉淀)2.常見的操作與答題常見的操作答題要考慮的角度加過量試劑使反應(yīng)完全進(jìn)行(或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率)等加氧化劑氧化某物質(zhì),生成目標(biāo)產(chǎn)物或除去某些離子判斷能否加其他物質(zhì)要考慮是否引入雜質(zhì)(或影響產(chǎn)物的純度)等分離、提純過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸餾等常規(guī)操作從溶液中得到晶體的方法:蒸發(fā)濃縮—冷卻結(jié)晶—過濾—(洗滌、干燥)提高原子利用率綠色化學(xué)(物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用)在空氣中或在其他氣體中進(jìn)行的反應(yīng)或操作要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參與反應(yīng)或能否達(dá)到隔絕空氣,防氧化、水解、潮解等目的判斷沉淀是否洗滌干凈取最后洗滌液少量,檢驗其中是否還有某種離子存在等控制溶液的pH①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性,抑制水解(或使其中某些金屬離子形成氫氧化物沉淀)②“酸作用”還可除去氧化物(膜)③“堿作用”還可除去油污,除去鋁片氧化膜,溶解鋁、二氧化硅等④特定的氧化還原反應(yīng)需要的酸性條件(或堿性條件)控制溫度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反應(yīng)的發(fā)生②使化學(xué)平衡移動;控制化學(xué)反應(yīng)的方向③控制固體的溶解與結(jié)晶(如趁熱過濾能防止某物質(zhì)降溫時析出)④控制反應(yīng)速率;使催化劑達(dá)到最大活性⑤升溫:促進(jìn)溶液中的氣體逸出,使某物質(zhì)達(dá)到沸點揮發(fā)⑥加熱煮沸:促進(jìn)水解,聚沉后利于過濾分離⑦趁熱過濾:減少因降溫而析出的溶質(zhì)的量⑧降溫:防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā);降溫(或減壓)可以減少能源成本,降低對設(shè)備的要求洗滌晶體①水洗:通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)②“冰水洗滌”:能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,且防止晶體在洗滌過程中的溶解損耗③用特定有機(jī)試劑清洗晶體:洗去晶體表面的雜質(zhì),降低晶體的溶解度、有利于析出,減少損耗等④洗滌沉淀方法:往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水自然流下后,重復(fù)以上操作23次。表面處理用水洗除去表面可溶性雜質(zhì),金屬晶體可用機(jī)械法(打磨)或化學(xué)法除去表面氧化物、提高光潔度等化學(xué)工藝流程和物質(zhì)的制備典題演示1某化學(xué)實驗室產(chǎn)生的廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ba2+、Cl-四種離子,現(xiàn)設(shè)計下列方案對廢液進(jìn)行處理,以回收金屬并制備氯化鋇、氯化鐵晶體。(1)沉淀1中含有的金屬單質(zhì)是。(2)氧化時加入H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)下列物質(zhì)中,可以作為試劑X的是(填字母)。A.BaCl2B.BaCO3C.NaOHD.Ba(OH)2(4)檢驗沉淀2是否洗滌完全的方法是。(5)制備氯化鐵晶體過程中需保持鹽酸過量,其目的是。(6)由過濾2得到的濾液制備BaCl2的實驗操作依次為、冷卻結(jié)晶、、洗滌、干燥。變式訓(xùn)練1NaClO2的漂白能力是漂白粉的45倍。NaClO2廣泛用于造紙工業(yè)、污水處理等。工業(yè)上生產(chǎn)NaClO2的工藝流程如下:(1)ClO2發(fā)生器中的反應(yīng)為2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4。實際工業(yè)生產(chǎn)中可用硫黃、濃硫酸代替反應(yīng)原料中的SO2,其原因(用化學(xué)方程式表示)。(2)反應(yīng)結(jié)束后,向ClO2發(fā)生器中通入一定量空氣的目的是。(3)吸收器中生成NaClO2反應(yīng)的離子方程式為,其中反應(yīng)溫度不能高于5℃可能的原因為。(4)某化學(xué)興趣小組用如右圖所示裝置制備SO2并探究SO2與Na2O2的反應(yīng)。①為除去過量的SO2,C中盛放的試劑為。②D中收集到的氣體可使帶余燼的木條復(fù)燃,B中發(fā)生的反應(yīng)可能為、Na2O2+SO2Na2SO4?；瘜W(xué)工藝流程與反應(yīng)原理典題演示2二氧化鈦是鈦的重要化合物,鈦白(純凈的二氧化鈦)是一種折射率高、著色力和遮蓋力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色顏料。從鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì))制取二氧化鈦,常用硫酸法,其流程如下:(1)鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO4和FeSO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)取少量浸取液,滴加KSCN溶液后呈血紅色,說明溶液中存在(填離子符號),檢驗溶液中還存在Fe2+的方法是(寫明步驟、試劑和現(xiàn)象)。(3)浸取液與鐵屑反應(yīng)的離子方程式為;X(晶體)的化學(xué)式為。(4)第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式為。變式訓(xùn)練2工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO2的工藝流程如下:有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表:氫氧化物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Pb(OH)2Mn(OH)2開始沉淀的pH3.31.56.54.28.08.3沉淀完全的pH5.23.79.76.78.89.8請問答下列問題:(1)酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是。(2)酸浸后的溶液中含有Mn2+、S,另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等,其除雜過程如下:①加入MnO2將Fe2+氧化,其反應(yīng)的離子方程式為。②加入CaO將溶液的pH調(diào)到5.2~6.0,其主要目的是。③加入BaS,除去Cu2+、Pb2+后,再加入NaF溶液,除去。(3)從溶液A中回收的主要物質(zhì)是,該物質(zhì)常用作化肥。(4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4,可以用稀硫酸處理,將其轉(zhuǎn)化為MnSO4和MnO2,然后再用氧化劑將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2,制得優(yōu)質(zhì)MnO2。寫出Mn3O4與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:?；瘜W(xué)工藝流程與實驗技術(shù)典題演示3石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質(zhì)。設(shè)計的提純和綜合應(yīng)用工藝如下:(注:SiCl4的沸點是57.6℃,金屬氯化物的沸點均高于150℃)(1)向反應(yīng)器中通入Cl2前,需通一段時間的N2,主要目的是。(2)高溫反應(yīng)后,石墨中的氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。氣體Ⅰ中的氯化物主要為。由氣體Ⅱ中某物質(zhì)得到水玻璃的化學(xué)方程式為。(3)步驟①為:攪拌、。所得溶液Ⅳ中陰離子有。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應(yīng)的離子方程式為。變式訓(xùn)練3以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細(xì)α-氧化鋁,既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為Al2O3(含少量雜質(zhì)SiO2、FeO、Fe2O3),其制備實驗流程如下:(1)鋁灰中氧化鋁與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)圖中“濾渣”的主要成分為(填化學(xué)式)。(3)加30%的H2O2溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(4)煅燒硫酸鋁銨晶體,發(fā)生的主要反應(yīng)為4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O,將產(chǎn)生的氣體通過下圖所示的裝置。①集氣瓶中收集到的氣體是(填化學(xué)式)。②足量飽和NaHSO3溶液吸收的物質(zhì)除大部分H2O(g)外還有(填化學(xué)式)。③KMnO4溶液褪色(Mn還原為Mn2+),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。實驗裝置與實驗操作主要考查:常見物質(zhì)的制備、分離提純、尾氣的處理和離子檢驗等。化學(xué)平衡題會與化學(xué)反應(yīng)速率放在一起考,綜合性較強(qiáng),難度較大,但只要能靈活運用勒夏特列原理、熟練運用等效平衡的思想就可以順利的解題。電解質(zhì)溶液中粒子濃度大小比較也是綜合性較強(qiáng)的題目,綜合考查了弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解以及弱酸的酸式根的電離程度和水解程度的比較,解題時要抓住幾點:①弱電解質(zhì)的電離是微弱的;②鹽類的水解也是微弱的;③若一種微粒既電離又水解,只要考慮程度大的那一個就可以了。再結(jié)合電解質(zhì)溶液中的電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒,一切問題都可以解決。課堂評價1.LiPF6是鋰離子電池中廣泛應(yīng)用的電解質(zhì)。某工廠用LiF、PCl5為原料,低溫反應(yīng)制備LiPF6,其流程如下:已知:HCl的沸點是-85.0℃,HF的沸點是19.5℃。(1)第①步反應(yīng)中無水HF的作用是、。反應(yīng)設(shè)備不能用玻璃材質(zhì)的原因是(用化學(xué)方程式表示)。無水HF有腐蝕性和毒性,工廠安全手冊提示:如果不小心將HF沾到皮膚上,可立即用2%的溶液沖洗。(2)該流程需在無水條件下進(jìn)行,第③步反應(yīng)中PCl5極易水解,其產(chǎn)物為兩種酸,寫出PF5水解的化學(xué)方程式:。(3)第④步分離采用的方法是;第⑤步分離尾氣中HF、HCl采用的方法是。2.(2014·蘇錫常鎮(zhèn)三模)某工廠利用褐煤煙灰(主要成分為碳、二氧化鍺,還有少量氧化鋁和二氧化硅)制取純GeO2的主要流程如下:已知:GeO2是一種難溶于水的偏弱酸性的兩性氧化物,GeCl4的沸點是83.1℃。(1)寫出二氧化鍺與碳酸鈉焙燒時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(2)用水浸取焙燒物長達(dá)2h的目的是。(3)“酸化”至溶液中鹽酸濃度為5.3mol·L-1時有利于生成四氯化鍺,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(4)若濾液“酸化”時酸度不夠,溶液會出現(xiàn)明顯的渾濁,原因是。(5)操作“X”的名稱為。(6)四氯化鍺與高純水反應(yīng)的化學(xué)方程式為。[答案](1)Na2CO3+GeO2Na2GeO3+CO2↑(2)為了提高含鍺化合物的浸出率(3)Na2GeO3+6HClGeCl4+2NaCl+3H2O(4)生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2·nH2O)沉淀(5)蒸餾(6)GeCl4+(2+n)H2OGeO2·nH2O+4HCl[解析](1)鍺與碳同主族,則二氧化鍺與堿反應(yīng)生成的鹽的形式類似于碳酸鈉為Na2GeO3,故二氧化鍺與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+GeO2Na2GeO3+CO2↑。(2)用水浸取時,能溶于水的Na2GeO3、NaAlO2、Na2SiO3都充分溶解在水中,當(dāng)浸取的時間越長,越有利于提高含鍺化合物的浸取率。(3)根據(jù)流程圖中“調(diào)節(jié)pH=11并過濾”得到的濾渣中含鋁、硅化合物可知,在濾液中主要含有Na2GeO3,故加入濃度為5.3mol·L-1鹽酸后生成GeCl4的化學(xué)方程式為Na2GeO3+6HClGeCl4+2NaCl+3H2O。(4)若濾液“酸化”時酸度不夠,則溶液中的Ge會水解生成難溶于水的H2GeO3而產(chǎn)生渾濁。(5)“酸化”后溶液為GeCl4和NaCl的混合液,根據(jù)GeCl4的沸點(83.1℃)比水的沸點低,故可利用蒸餾的方法將GeCl4提取。(6)根據(jù)流程圖可知,GeCl4中加入高純水后生成GeO2·nH2O,該反應(yīng)中元素的化合價沒有改變,故根據(jù)元素守恒就可配平化學(xué)方程式。[問題思考]提示1.途徑①、③發(fā)生氧化還原反應(yīng)時都有污染氣體(NO、SO2)生成,同時還要多消耗原料,不符合綠色化學(xué)中的原子充分利用與轉(zhuǎn)化,而途徑②無污染性氣體生成,因此能更好地體現(xiàn)綠色化學(xué)思想。2.先加入H2O2或氯氣將亞鐵離子氧化成鐵離子,再加入氧化銅、氫氧化銅或碳酸銅調(diào)節(jié)溶液的pH至2.8~4.2,待沉淀完全后過濾,即可得到純凈的氯化銅溶液。趁熱打鐵,事半功倍。請老師布置同學(xué)們及時完成《配套檢測與評估》中的練習(xí)第5-6頁。專題三化學(xué)工藝流程題型研究非選擇題1.(2014·蘇錫常鎮(zhèn)二模)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是工業(yè)上重要的氧化劑,實驗室利用鉻鐵礦(主要成分為FeO·Cr2O3)模擬工業(yè)生產(chǎn)制備重鉻酸鉀的主要工藝如下:回答下列問題:(1)鉻鐵礦中的SiO2和Al2O3在反應(yīng)器中與純堿共熱反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳},寫出Al2O3與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(2)反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)為6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。Fe2O3可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為NaFeO2。NaFeO2在操作Ⅰ中強(qiáng)烈水解,寫出NaFeO2水解的化學(xué)方程式:。(3)操作Ⅱ的目的是。(4)操作Ⅲ中的Cr轉(zhuǎn)化為Cr2,寫出此可逆反應(yīng)的離子方程式:。(5)稱取重鉻酸鉀試樣2.5000g配成250mL溶液,取出25.00mL于錐形瓶中,加入10mL2mol·L-1H2SO4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·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點時用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL(I2+2S22I-+S4)。①寫出重鉻酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式:;②重鉻酸鉀試樣的純度(設(shè)整個過程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng))為。2.(2014·淮安模擬)納米ZnS具有獨特的光電效應(yīng),在電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以工業(yè)廢渣鋅灰(主要成分為Zn、ZnO,還含有Fe2O3、FeO、CuO等雜質(zhì))為原料制備納米ZnS的工業(yè)流程如下:請回答下列問題:(1)酸浸時FeO與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為。(2)將酸浸的尾氣循環(huán)利用,加入的X氣體可以是。(3)流程中加入ZnO調(diào)pH的目的是。(4)濾渣2中的成分是。(5)已知ZnS的溶度積Ksp=1.6×10-24,溶液中Zn2+濃度為0.01mol·L-1,則溶液中S2-濃度大于mol·L-1,才生成ZnS沉淀。(6)試設(shè)計簡單實驗方案,判斷所得ZnS樣品顆粒是否為納米級:。3.(2014·南京考前押題卷)共沉淀法制備磁性納米Fe3O4微粒的工藝流程如下:(1)“共沉”制備Fe3O4粒子的離子方程式為。(2)對Fe3O4粒子的制備有較大的影響。①若Fe3+過量,過量的Fe3+會生成副產(chǎn)物FeO(OH),生成副產(chǎn)物FeO(OH)的離子方程式為。②實際投料時,略小于理論反應(yīng)的比值,這是因為部分Fe2+會直接生成Fe3O4粒子,該反應(yīng)的離子方程式為。(3)“共沉”時需不斷地強(qiáng)烈攪拌,一是使反應(yīng)充分進(jìn)行,另一原因是。(4)固液分離后,用蒸餾水反復(fù)洗滌Fe3O4粒子。檢驗洗滌是否干凈的實驗操作是。(5)檢驗Fe3O4中不同價態(tài)的鐵元素,選用的試劑是(填字母)。a.濃鹽酸b.稀硫酸c.硫氰化鉀溶液d.高錳酸鉀溶液e.溴水4.K2SO4是無氯優(yōu)質(zhì)鉀肥,Mn3O4是生產(chǎn)軟磁鐵氧體材料的主要原料。以硫酸工業(yè)的尾氣聯(lián)合制備K2SO4和Mn3O4的工藝流程如下:圖1圖2(1)幾種鹽的溶解度見圖1。反應(yīng)Ⅲ中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反應(yīng)后,進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、、洗滌、干燥等操作即得K2SO4產(chǎn)品。(2)檢驗K2SO4樣品是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是。(3)反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為。(4)Mn3O4與濃鹽酸加熱時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(5)圖2是煅燒MnSO4·H2O時剩余固體質(zhì)量與溫度的變化曲線。①該曲線中B點所表示物質(zhì)的化學(xué)式為。②煅燒過程中固體錳含量隨溫度的升高而增大,但當(dāng)溫度超過1000℃時,再冷卻后,測得產(chǎn)物的總錳含量反而減小。試分析產(chǎn)物總錳含量減小的原因:。專題三化學(xué)工藝流程題型研究1.(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑(2)NaFeO2+2H2OFe(OH)3↓+NaOH(3)除去Si和Al(4)2Cr+2H+Cr2+H2O(5)①Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O②94.08%解析(1)由SiO2與純堿共熱反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷徕c和CO2，容易寫出Al2O3在反應(yīng)器中與純堿共熱反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}NaAlO2與CO2。(2)因為三價鐵易水解，NaFeO2是強(qiáng)堿弱酸鹽，所以NaFeO2水解生成Fe(OH)3與NaOH。(3)因上一步加強(qiáng)堿有Si和Al生成，調(diào)節(jié)pH的目的就是除去雜質(zhì)離子。(4)根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒寫出離子方程式。(5)①重鉻酸鉀加入H2SO4酸化和碘化鉀，鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+，碘離子被氧化為單質(zhì)碘，其離子方程式為Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O;②由K2Cr2O73I26Na2S2O3關(guān)系式求出25.00mL溶液中，K2Cr2O7的物質(zhì)的量為0.0008mol，則2.5000g樣品中重鉻酸鉀的物質(zhì)的量為0.008mol，m(K2Cr2O7)=2.352g，重鉻酸鉀試樣的純度為×100%=94.08%。2.(1)3FeO+10H++N3Fe3++NO↑+5H2O(2)空氣(或O2)(3)除去溶液中的Fe3+(4)Cu、Zn(5)1.6×10-22(6)取少量樣品和水混合形成分散系，用一束光照射，若出現(xiàn)一條光亮的通路，則是納米級，否則不是解析(1)FeO中的亞鐵離子被氧化成三價鐵離子，稀硝酸被還原成NO。(2)鼓入空氣或氧氣可將NO氧化，與水反應(yīng)生成硝酸，可以循環(huán)使用