高考化学热点知识训练(十四)化学工艺流程

工艺流程、无机综合题(YL)1.【10江苏16】钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有HNO370℃BaCO3BaSiO3BaSO3Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：（1）酸溶后溶液中pH＝1，Ba(FeO2)2与HNO3的反应化学方程式为。（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是、。（3）该厂结合本厂实际，选用的X为（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。（4）上述流程中洗涤的目的是。【参考答案】（1）Ba(FeO2)2＋8HNO3＝8Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O（2）防止反应速度过快浓HNO3易挥发、易分解（3）BaCO3Fe3＋、H＋（4）减少废渣中可溶钡盐对环境的污染（凡合理答案均可）2.【09江苏16】以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1）反应I前需在4FeSO溶液中加入（填字母），以除去溶液中的3Fe。A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.2H（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是。（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。（4）反应Ⅳ常被用于电解生产4228()NHSO(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为。【参考答案】（1）B(2)防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。（4）2SO42--2e－2S2O82-3．氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸（氢氟酸除外），是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅（含少量钾、钠、铁、铜的氧化物），已知硅的熔点是1420℃，高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下：氮化炉硅块粉碎酸洗稀酸X1200～1400℃H2N2无水氯化钙铜屑硅胶18～36h600℃水洗后处理氮化硅接真空装置蒸馏水（1）净化N2和H2时，铜屑的作用是：；硅胶的作用是。（2）在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)△H=－727.5kJ/mol，开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度：；体系中要通入适量的氢气是为了。（3）X可能是（选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”）。（4）如何说明氮化硅产品已用水洗干净？。（5）用硅粉作硅源、叠氮化钠（NaN3）作氮源，直接燃烧生成氮化硅（发生置换反应），该反应的化学方程式为：。【参考答案】（1）除去原料气中的氧气；除去生成的水蒸气。（2）这是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与N2的接触；将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去（若答将整个体系中空气排尽也可得分）。（3）硝酸（4）洗涤后的滤出液呈中性（5）9Si+4NaN3燃烧3Si3N4+4Na↑4.医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙（含有少量33FeAlNa、、等杂志）生产医药级二水合氯化钙（OHCaCl222的质量分数为97.0%~103.0%）的主要流程如下：（1）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.0~8.5，以除去溶液中的少量33FeAl、。检验3)(OHFe是否沉淀完全的试验操作是。（2）酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①将溶液中的少量22)(CaClOHCa转化为；②防止2Ca在蒸发时水解；③。（3）测定样品中Cl含量的方法是：a.称取0.7500g样品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.050001Lmol3AgNO溶液滴定至终点，消耗3AgNO溶液体积的平均值为20.39mL。①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有。②计算上述样品中OHCaCl222的质量分数为。③若用上述办法测定的样品中OHCaCl222的质量分数偏高（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有；。4.【参考答案】（1）取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，则表明Fe(OH)3沉淀完全。（2）防止溶液吸收空气中CO2(3)①酸式滴定管②99.9%③样品中存在少量的NaCl少量的CaCl2.2H2O失水5.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％以下安全。③160g/LNaOH溶液是指160gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L。（1）160g/LNaOH溶液的物质的量浓度为。若要计算该溶液的质量分数，溶解吸收塔NaClO3配料ClO2发生器H2O稀硫酸LIULIUH2SO4160g/LNaOHSO2和空气混合气H2O2过滤滤液NaClO2•3H2O3滤渣还需要的一个条件是(用文字说明）。（2）发生器中鼓入空气的作用可能是（选填序号）。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吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是。（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是否过量的简单实验方法是（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（选填序号）。a．Na2O2b．Na2Sc．FeCl2（6）从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是（选填序号）。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）。5.【参考答案】（1）4mol/L（2分，未写单位不给分），该溶液的密度（1分）；（2）b（2分）；（3）2NaOH+2ClO2+H2O2→2NaClO2+2H2O+O2（2分）；防止H2O2分解（2分）；（4）连续测定吸收塔内溶液的pH（1分）；（5）a（2分）；（6）b、e、d（2分），重结晶（1分）。3．工业碳酸钠（纯度约为98％）中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42－等杂质，提纯工艺线路如下：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、25℃时有关物质的溶度积如下(物质溶解时溶液中其电离的离子浓度的乘积)：物质CaCO3MgCO3Ca(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)3Ksp4.96×10-96.82×10-64.68×10-65.61×10-122.64×10-39回答下列问题：（1）加入NaOH溶液时发生的离子方程式为。25℃时，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。（4）已知：Na2CO3·10H2O(s)＝Na2CO3(s)＋10H2O(g)△H＝+532.36kJ·mol-1Na2CO3·10H2O(s)＝Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)△H＝+473.63kJ·mol-1写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式。5．【参考答案】（1）Fe3++3OH－＝Fe(OH)3↓，MgCO3+2OH－＝Mg(OH)2↓+CO32－；（2分，各1分）2.215×1021（2分）（2）高于36℃（2分）（3）不可行；（2分）若“母液”循环使用，则溶液c(Cl—)和c(SO42—)增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质（2分）（4）Na2CO3·H2O(s)＝Na2CO3(s)+H2O(g)△H＝+58.73kJ·mol—1（2分）6．稀土元素是周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素的总称，它们都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3。其中钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe3+2.73.7Y3+6.08.2②在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。（1）钇矿石（Y2FeBe2Si2O10）的组成用氧化物的形式可表示为。（2）欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则①最好选用盐酸、（填字母）两种试剂，再通过必要的操作即可实现。a．NaOH溶液b．氨水c．CO2气d．HNO3②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式：。（3）为使Fe3+沉淀完全，须用氨水调节pH=a，则a应控制在的范围内；检验Fe3+是否沉淀完全的操作方法是。6．【参考答案】（1）Y2O3·FeO·2BeO·2SiO2（2分）（2）①b（2分）②BeO22－＋4H＋==Be2＋＋2H2O（2分）（3）3.7～6.0（2分）取少量滤液，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，若不变血红色，则说明Fe3+沉淀完全（2分）7．用菱锌矿(主要成分为碳酸锌，还含有Fe2+。、Fe3+、Mg2+、Ca2+、Cu2+等)制备氯化锌的种流程如下．(1)在反应3前要将菱锌矿研磨，其目的是_______________________________________。(2)反应4将Fe2+氧化为Fe3+，该反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。(3)加入氧化锌调节pH==4．5，反应5的离子方程式为_____________________________________________________________________。(4)锌粉不在反应4之前加入的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。(5)若用石墨做电极电解滤液Y，则可以得到参与本流程反应的物质有______________。7.【参考答案】⑴增大反应物接触面积，使反应3反应速率加快⑵2Fe2++ClO—+2H+=2Fe3++Cl—+H2O或6Fe2++ClO3—+6H+=6Fe3++Cl—+3H2O⑶ZnO+2H+=Zn2++H2OFe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+或3ZnO+2Fe3++3H2O=2Fe(OH)3↓+3Zn2+⑷Zn与H+以及Fe3+反应,将增加Zn的用量以及后续实验中次氯酸钠(或氯酸钠)的用量(其他合理答案均可)⑸H2Cl2Zn8．美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂长期使用，催化剂会被杂质（如：铁、有机物等）污染而失去活性，成为废催化剂，需对其再生回收。一种由废催化剂制取氯化钯的工艺流程如下：废催化剂焙烧1除PdO酸溶除杂酸析Pd(NH3)2Cl2沉淀漂洗烘干焙烧氯化钯甲酸王水浓氨水盐酸700℃10h加热至沸30min550℃2PdpH8～9滤液废渣过滤弃液空气（1）甲酸在反应中的作用是（选填：“氧化剂”、“还原剂”）。（2）加浓氨水时，钯转变为可溶性[Pd(NH3)4]2+，此时铁的存在形式是（写化学式）。（3）钯在王水（浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3）中转化为H2PdCl4，硝酸还原为NO，该反应的化学方程式为：。（4