热点专题讲座一无机综合无机化工流程解题策略

热点专题讲座(一)无机化工流程解题策略[考情分析]全国卷近5年考查情况对近几年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，考查学生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。常见的命题角度有：(1)通过物质的制备模拟化工生产流程；(2)通过化工流程考查实验操作过程。[解题策略]步骤一快速浏览，明确实验目的(1)阅读题目的背景材料、找出提供的原料、分析提供的条件和图表。(2)解读操作流程、挖掘重要的操作步骤。步骤二仔细审读，关注有效信息(1)关注箭头号：图1箭头表示的是反应物同时加入，图2表示反应物分步加入，图3表示循环反应。(2)关注框内所列内容：根据实验目的，大致弄清从原料到产品的物质间的转化关系。步骤三对照问题，提炼关键信息根据设问提炼出对解决问题有用的信息。有些题干中不很明了的信息可能会在问题中有所涉及而得以完善。有些信息问题涉及不到，属于无效信息，所以对题干中和流程图中不懂的信息要大胆跳过，如果解决问题需要再重新梳理。[示例](2015·全国卷Ⅰ)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式____________________________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有____________________________________(写出两条)。(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是________(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是__________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是__________________。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_____________。【答案】(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4=====△2H3BO3＋2MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(3)将Fe2＋氧化成Fe3＋使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(5)(6)2H3BO3=====△B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg=====△2B＋3MgO[跟踪训练](2015·天津高考)废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：回答下列问题：(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)2＋4，反应中H2O2的作用是_________。写出操作①的名称：________。(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)2＋4与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：___________________。操作②用到的主要仪器名称为________，其目的是(填序号)________。a．富集铜元素b．使铜元素与水溶液中的物质分离c．增加Cu2＋在水中的溶解度(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是________。(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是________。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是_________________。(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是________。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是_________。【答案】(1)作氧化剂过滤(2)Cu(NH3)2＋4＋2RH===2NH＋4＋2NH3＋CuR2分液漏斗ab(3)RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多(4)O2、H2SO4加热浓缩、冷却结晶、过滤(5)H2SO4防止由于溶液中c(OH－)过高，生成Cu(OH)2沉淀专题强化提升练(一)(限时：45分钟)1．(2014·江苏高考)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。(1)酸浸时反应的化学方程式为_______________；滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是_______________(用离子方程式表示)。(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是____________；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2OSiO2(2)CaSO43CaCO3＋2Al3＋＋3SO2－4＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑(3)溶液中的部分SO2－3被氧化成SO2－4减小2．(2013·广东高考)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃](1)电解精炼银时，阴极反应式为__________________；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为_________________。(2)固体混合物B的组成为________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量。若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为____________________。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：________CuO＋________Al2O3=====高温________CuAlO2＋________↑。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。【答案】(1)Ag＋＋e－===Ag2NO＋O2===2NO2(2)Al(OH)3和CuOAl(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸发浓缩、冷却结晶3．实验室中以铝土矿(主要成分是Al2O3，含少量的SiO2和Fe2O3杂质)为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如下：试回答下列问题：(1)固体a的化学式为________，Ⅲ中通入过量CO2气体的离子方程式为__________________________________________________________。(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为_______________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为________、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度为1.84g/cm3)________L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。【答案】(1)SiO2AlO－2＋CO2＋2H2O===HCO－3＋Al(OH)3↓(2)Al2(SO4)3＋H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2蒸发浓缩(3)575.4(4)3∶104．(2016·云南检测)用钛铁矿(主要含FeTiO3及Fe2O3、SiO2等不溶性杂质)提取高品位TiO2的一种流程如图所示。回答下列问题：(1)有关钛的说法正确的是________(填字母)。A．TiOSO4中钛元素的化合价为＋4B．TiO2中既含有离子键，又含有共价键C．钛元素位于元素周期表中ⅣA族D．在稀有气体氩氛围和800℃条件下，用金属镁与四氯化钛反应可制取金属钛，反应的化学方程式为TiCl4＋2Mg=====800℃ArTi＋2MgCl2(2)为了从浸取液中获取纯净的FeSO4·7H2O，Ⅱ中应采取的操作是________、________、过滤、洗涤、干燥。如何检验提取FeSO4·7H2O后的溶液中存在Fe2＋？_________________。(3)Ⅲ中生成H2TiO3的离子方程式是____________。(4)将TiO2与焦炭混合，通入氯气在1173K下反应，然后将生成的TiCl4与CO分离可制取TiCl4。此反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比是________。TiCl4极易水解，利用此性质又可制备纳米级二氧化钛TiO2·xH2O，该反应的化学方程式是______________________________。(5)将TiO2熔于NaF制成熔融盐，以石墨为阴极、覆盖了氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极，用如图所示电解装置制取金属钛。阳极电极反应为________________。【答案】(1)AD(2)蒸发浓缩冷却结晶取少许剩余溶液于试管中，滴加KSCN溶液无明显现象；再加少量氯水，溶液变红，证明溶液中有Fe2＋存在(合理答案均可)(3)TiO2＋＋2H2O=====△H2TiO3↓＋2H＋(4)1∶1TiCl4＋(x＋2)H2OTiO2·xH2O↓＋4HCl(5)H2＋O2－－2e－===H2O5．(2016·郑州市第一次质量预测)某粗氧化铜样品中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质，某化学兴趣小组欲利用该样品制取胆矾晶体，测定胆矾晶体中结晶水的含量，并计算样品中氧化铜的含量，设计了如下方案进行实验。查阅资料知Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：请回答下列问题：(1)在整个实验过程中，下列仪器中不可能用到的是________(填字母)。(2)物质X应选用________(填字母)。a．氢氧化钠b．双氧水c．铁粉d．高锰酸钾(3)为保证沉淀Ⅱ沉淀完全，操作③中溶液pH的调节范围为________。(4)操作④的步骤有________、冷却结晶、________、自然干燥。(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的实验过程中：称量操作至少应进行________次，若测定结果x值偏大，可能的原因是________(填字母)。a．加热温度过高b．胆矾晶体的颗粒较大c．胆矾加热后放在空气中冷却d．加热胆矾晶体时有晶体溅出(6)该小组一位同学根据实验结果求出样品中CuO的质量分数为80m2250m1×100%，另一位同学认为有错误，他的理由是_________________。【答案】(1)bc(2)b(3)3.7≤pH5.2(4)加热浓缩过滤(5)4ad(6)调节pH时加入了氢氧化铜，胆矾中的铜元素不是都来自样品6．二水氯化钡晶体在工业上主要用于制造各种钡盐、颜料和有机染料，其工业制备流程如图：回答下列问题：(1)调节pH后，得到二水氯化钡晶体的“操作1”是________、________、过滤。(2)酸化过程中加入31%的工业盐酸过快，有时会析出硫黄，请