1、1题型一 以“化工流程”为载体的基本概念、基本理论、基础实验应用题1(2018南京市、盐城市高三一模)碱式碳酸镁4MgCO 3Mg(OH)24H2O是重要的无机化工产品。一种由白云石主要成分为 CaMg(CO3)2，还含少量 SiO2、Fe 2O3等为原料制备碱式碳酸镁(国家标准中 CaO 的质量分数0.43% )的实验流程如下：(1)“煅烧”时发生主要反应的化学方程式为_。(2)常温常压下， “碳化”可使镁元素转化为 Mg(HCO3)2， “碳化”时终点 pH对最终产品中CaO含量及碱式碳酸镁产率的影响如图 1和图 2所示。应控制“碳化”终点 pH约为_，发生的主要反应的化学方程式为_和_。
2、图 2中，当 pH10.0 时，镁元素的主要存在形式是_(写化学式)。(3)“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为_。(4)该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是_(写化学式)。答案 (1)CaMg(CO 3)2 CaOMgO2CO 2= = = = =高 温 (2) 9.0 Mg(OH) 22CO 2=Mg(HCO3)22Ca(OH)2CO 2=CaCO3H 2O Mg(OH) 2(3)5Mg(HCO3)2 4MgCO3Mg(OH)24H2O6CO 2= = = = = (4)CO2解析 (2)由图像可知，应控制“碳化”终点 pH 约为 9.0，这时碱式碳酸镁产率较高，而CaO含量较低；煅
3、烧产物 CaO和 MgO都可与水反应生成 Ca(OH)2和 Mg(OH)2，结合产物的要求，所以“碳化”时发生的主要反应有 Mg(OH)22CO 2=Mg(HCO3)2和 Ca(OH)2CO 2=CaCO3H 2O。当 pH10.0 时，镁元素的主要存在形式是 Mg(OH)2。2(2018江苏省百校高三 12月大联考)以软锰矿粉(主要含 MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al 2O3 等杂质)为原料制取高纯 MnO2的流程如下：(1)“酸浸”时所发生主要反应的离子方程式为_。(2)“酸浸”时加入一定体积的硫酸，硫酸浓度不能过小或过大。当硫酸浓度偏小时， “酸浸”时会有红褐色渣出现，原因是_。硫
4、酸浓度不能过大的原因是_。(3)过滤所得滤渣为 MnCO3，滤液中溶质的主要成分是_(写化学式)。(4)焙烧 MnCO3的装置如下图所示：焙烧时所发生反应的化学方程式为_。焙烧一定时间后需转动石英管，目的是_。答案 (1)2Fe 2 MnO 24H =2Fe3 Mn 2 2H 2O (2)生成的 Fe3 水解得到 Fe(OH)3沉淀 用氨水沉淀杂质金属离子时会消耗过多的氨水，造成原料的浪费3(3)(NH4)2SO4(4)2MnCO 3O 2 2MnO22CO 2= = = = =焙 烧 使 MnCO3充分反应，提高 MnCO3的转化率解析 软锰矿粉(主要含 MnO2，还含有少量的 Fe2O3、
5、Al 2O3 等杂质)“酸浸”时，Fe2O3、Al 2O3 被硫酸溶解生成硫酸铁和硫酸铝，二氧化锰与硫酸亚铁在硫酸作用下发生氧化还原反应生成硫酸锰和硫酸铁；加入氨水调节 pH，使铝离子和铁离子沉淀除去，在滤液中加入碳酸氢铵，沉淀锰离子，然后在空气中焙烧碳酸锰得到二氧化锰。(1)“酸浸”时所发生的主要反应是二氧化锰被硫酸亚铁还原，反应的离子方程式为2Fe2 MnO 24H =2Fe3 Mn 2 2H 2O。(2)“酸浸”时加入一定体积的硫酸，硫酸浓度不能过小或过大。当硫酸浓度偏小时，铁离子水解程度较大，会有红褐色氢氧化铁沉淀出现；硫酸浓度过大，用氨水沉淀杂质金属离子时会消耗过多的氨水，造成原料的
6、浪费。(3)过滤所得滤渣为 MnCO3，滤液中主要含有(NH 4)2SO4。3(2018常州市高三一模)利用废铅蓄电池的铅泥(PbO、Pb 及 PbSO4等)可制备精细无机化工产品3PbOPbSO 4H2O (三盐)，主要制备流程如下：(1)步骤PbSO 4转化为难溶 PbCO3的离子方程式为_。(2)滤液 1和滤液 3经脱色、蒸发、结晶可得到的副产品为_(写化学式)。(3)步骤“酸溶”时，其中的铅与硝酸生成 Pb(NO3)2及 NO的离子方程式为_；滤液 2中溶质主要成分为_(写化学式)。(4)步骤合成三盐的化学方程式为_。(5)步骤洗涤操作时，检验沉淀是否洗涤完全的方法是_。4答案 (1)
7、CO PbSO 4=PbCO3SO23 24(2)Na2SO410H2O(或 Na2SO4)(3)3Pb8H 2NO =3Pb2 2NO4H 2O HNO 33(4)4PbSO46NaOH= =3Na2SO43PbOPbSO 4H2O2H 2O(5)取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全解析 向铅泥中加入 Na2CO3溶液，PbSO 4转化为难溶 PbCO3的离子方程式为CO PbSO 4=PbCO3SO ，然后过滤得到滤液 1为 Na2SO4溶液，向滤渣中加入硝酸酸23 24溶，PbO、Pb、PbCO 3都与硝酸反应生成
8、Pb(NO3)2，Pb 与硝酸反应还生成 NO，则铅与硝酸反应的离子方程式为 3Pb8H 2NO =3Pb2 2NO4H 2O，然后向溶液中加入硫酸，生3成 PbSO4沉淀，过滤，滤液 2的主要成分是 HNO3，向滤渣中加入 NaOH溶液，发生反应：4PbSO46NaOH= =3Na2SO43PbOPbSO 4H2O2H 2O，过滤、洗涤、干燥得到3PbOPbSO4H2O，滤液 3中含有 Na2SO4。(5)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子，用盐酸酸化的氯化钡检验，其检验方法为：取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全。4(201
9、8淮安、宿迁等高三质检)从废电池外壳中回收锌(锌皮中常有少量铁、外表沾有NH4Cl、ZnCl 2、MnO 2等杂质)，制取 ZnSO47H2O可以采取如下工艺流程：已知：Zn(OH) 2和 Al(OH)3化学性质相似；金属氢氧化物沉淀的 pH：氢氧化物 开始沉淀的 pH 完全沉淀的 pHZn(OH)2 5.7 8.0Fe(OH)3 2.7 3.7请回答下列问题：(1)“酸溶”时，为了提高酸溶速率，可采取的措施有_(任答一点)。(2)“氧化”时，酸性滤液中加入 NaNO2反应的离子方程式为_。5(3)“氧化”时，为了减少污染，工业上常用 H2O2替代 NaNO2。若参加反应的 NaNO2为 0.
10、2 mol，则对应至少需要加入 10% H2O2溶液_mL(密度近似为 1 gcm3 )。该过程中加入的 H2O2需多于理论值，原因除了提高另外反应物的转化率外，还可能是_。(4)“调节 pH”时，若 pH8 则造成锌元素沉淀率降低，其原因可能是_。(5)将滤渣 A溶于适量稀硫酸，调节溶液 pH，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶析出ZnSO47H2O晶体。则该过程中需调节溶液 pH的范围为_。答案 (1)将废锌皮粉碎(或升高温度；适当提高硫酸浓度；搅拌)(2)Fe2 NO 2H =Fe3 NOH 2O 2(3) 34 Fe 3 (或 Fe2 )催化分解双氧水(4)碱性过强，氢氧化锌可能溶解(5)
11、3.7pH5.7解析 本题主要考查对于“制取 ZnSO47H2O工艺流程”的评价。(1)“酸溶”时，为了提高酸溶速率，可采取的措施有：将废锌皮粉碎(或升高温度；适当提高硫酸浓度；搅拌)。(2)“氧化”时，酸性滤液中加入 NaNO2，形成的亚硝酸将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为 Fe2 NO 2H =Fe3 NOH 2O。(3)若参加反应的 NaNO2为 0.2 2mol,2NaNO2H 2O22e ，则至少需要加入 10% H2O2溶液 34 mL(密度近似为 1 gcm3 )。该过程中加入的 H2O2需多于理论值，原因除了提高另外反应物的转化率外，还可能是Fe3 (或 Fe2 )催
12、化分解双氧水。(4)已知氢氧化锌具有两性， “调节 pH”时，若 pH8，则造成锌元素沉淀率降低，其原因可能是碱性过强，氢氧化锌可能溶解。(5)该过程中将氢氧化铁过滤除去，同时保证 Zn2 不沉淀，所以需调节溶液 pH的范围为 3.7pH5.7。5(2018泰州高三模拟)实验室以蛇纹石酸浸出液(主要含 Fe3 ，还有一定量的Al3 、Mn 2 、Ca 2 、Mg 2 等)为原料制备高纯氧化铁，流程如下：已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH如下表：氢氧化物 Fe3 Fe2 Al36开始沉淀的 pH 1.1 5.8 3.0沉淀完全的 pH 3.2 8.8 5.0(1)“还原”时，应选择_
13、(填字母)。AZn 粉 BNaClO 溶液 CFe 粉(2)“滤渣”的主要成分除含有少量 MnF2外，还含有_(填化学式)。(3)“沉锰”时，已知： Ksp(MnS)4.6510 14 。为确保沉锰完全即溶液中 c(Mn2 )1.0106 molL1 ，应保持溶液中 c(S2 )_molL 1 。(4)“除铝”时，控制溶液 pH的范围为_。(5)“氧化”时，常用酸性 K2Cr2O7溶液检测是否残留未被氧化的金属离子，该反应的离子方程式为_。(6)“沉铁”时，反应温度为 85 ，反应时间和反应终点 pH对铁的沉淀率的影响分别如下图所示，则最佳的工艺条件是_。答案 (1)C(2)CaF2 、MgF
14、 2(3)4.65108(4)5.05.8(5)Cr2O 14H 6Fe 2 =2Cr3 6Fe 3 7H 2O27(6)反应时间 30 min 、终点 pH3.5解析 (1)不能引入新杂质，把 Fe3 还原为 Fe2 时，应选择铁粉，故 C正确。(2)浸出液含有 Al3 、Mn 2 、Ca 2 、Mg 2 ，加入硫化钠除去锰离子、加入氨水除去铝离子，所以加入氟化钠是除去 Ca2 、Mg 2 ， “滤渣”的主要成分除含有少量 MnF2外，还含有 CaF2 、MgF 2。7(3)根据 Ksp c(Mn2 )c(S2 )， c(S2 ) molL1 4.6510 8 4.6510 141.010 6molL1 ，所以应保持溶液中 c(S2 )4.6510 8 molL1 。(4)“除铝”时，铝离子完全沉淀，而亚铁离子不能沉淀，根据表格数据，控制溶液 pH的范围为 5.05.8。(5)K2Cr2O7溶液把 Fe2 氧化为 Fe3 ，反应的离子方程式为 Cr2O 14H 6Fe 2 27=2Cr3 6Fe 3 7H 2O。(6)根据铁沉淀率，最佳的工艺条件是反应时间 30 min 、终点 pH3.5。
