知识讲解 无机化工生产流程专题（提高）

1 无机化工生产流程专题（提高） 【高考展望】 一、考纲要求   结合海水、金属矿物等自然资源综合利用的实例，了解运用物质性质和反应规律能实现 物质间的转化。认识化学在环境监测与保护中的重要作用。   二、高考动向  化工流程题关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境，它以化工流程为背景素 材，将工业生产中的真实情况以信息的形式给出，运用中学化学中涉及到的元素化合物知识、 化学反应原理、化学实验技能、化学计算来解决化工生产实际问题的综合类题型。 与无机框图推断题不同，流程类试题摒弃虚拟的框图，其优点是：素材来源广泛，工 业流程、最新科技成果信手拈来；流程中超纲的可以不设问，提问灵活，不受素材限制，有 些小问的答案设计为开放或半开放也很方便；流程图只提供一个素材背景，即使其中某些物 质推不出也不影响后面要回答的问题，减少了“连带丢分”，降低了猜题押题的风险。流程 类试题最早出现在上海高考试题中，随后在江苏和广东乃至全国更多省市高考试题中相继出 现并逐步替代了无机框图推断题。 这些试题的出现是新课程改革催生的必然结果，试题一方面能够凸现出新课程所强调的 基础性、选择性和时代性（STSE），能关注学生的个性发展，另一方面能够突出对学生素 质的考查，体现高中化学新课程的基本理念。这些试题都有着共同的特性，即“以能力测试 为主导，考查考生对基础知识、基本技能和方法的掌握程度以及运用所学知识分析、解决化 学具体问题的能力，重视理论联系实际。关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境 的协调发展”，具有很高的区分度和很好的选拔功能。 【方法点拨】 【高清课堂：408780 工业流程题考点规律及如何解读流程图】 一、化工流程图的一般模式 工业流程题目在流程上一般分为三个过程：原料处理→分离提纯→获得产品 要点诠释： 2 1、规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环。 2、核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生成条件的控制等。 3、原料预处理（初步分离） （1）起到富集反应物的作用： 在无机题中，原材料是一种混合物，可能是矿石、某工厂废料或发生变质的材料等，整 个实验过程或反应流程就是分离提纯，想办法提取有效元素。 （2）工业流程常见的操作与名词： ①研矿：增大接触面积，使反应充分，提高反应速率 ②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等（有时可用碱溶，如铝矿溶解）。 水浸：与水接触反应或溶解。 浸出：固体加水(酸)溶解得到离子浸出。 浸出率：固体溶解后离子在溶液中的含量的多少(更多转化) 。 酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程。 ③焙烧、灼烧或煅烧（结构改变更易溶解浸出；使一些杂质高温下氧化、分解） 吹出（利用空气吹出溶液中的气体） ④调 pH 值除杂：控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。 4、中间产品、终极产品的分离提纯 （1）物理方法：溶解过滤、水洗、结晶、蒸馏 、萃取分液、升华、液化、盐析、渗析法 、 电渗析、离子交换、吸附法、浮选法 （2）化学方法：热分解法，酸、碱处理法，沉淀法 ，氧化还原法、电解法 二、分析流程题需要的一般思路 流程类试题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍实验目的和原理或 工艺生产的原材料和工艺生产的目的（包括附产品）；题干部分主要用框图形式将操作或物 质转换或原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据流程中涉及到的化学知 识设制成系列问题，构成一道完整的化学试题。 解答流程题的一般思路是：浏览全题，确定该流程的目的，看懂生产流程图；了解流程 图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进 行联系和调用；解析流程图并思考从原料到产品依次进行了什么反应，利用了什么原理。每 一步操作进行到什么程度最佳，每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物，杂质或副 产物是怎样除去的等等。要抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。 解答流程题要注意的问题是：注意化学方程式的书写，反应物、产物的分子式书写要正 确；化学方程式要配平，电极反应式和化学方程式一定要书写正确；等号或可逆符号不能少； 沉淀、气体、固态、水溶液等符号要标明。注意评价或比较实验方案要全面，反应物种类多 少、是否易得、是否对环境有污染；反应产物的种类多少，对目标产物的分离和提纯是否有 3 影响；反应条件是否苛刻；仪器、设备是否要求高；工艺流程、实验步骤的多少。注意描述 语言的规范性和准确性，从化学原理的角度、用化学语言作答；要抓住主要问题，针对具体 问题作具体分析；要看清题目要求，按要求答题。 【典型例题】 类型一、以矿石为原料的化工生产流程 例 1、(2015 山东高考)毒重石的主要成分 BaCO3（含 Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用 毒重石制备 BaCl2·2H2O 的流程如下: （1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是 。实验室用 37%的盐酸配置 15%的盐 酸，除量筒外还需使用下列仪器中的 。 a．烧杯 b．容量瓶 c．玻璃棒 d．滴定管 （2） 加入 NH3·H2O 调节 pH=8 可除去 （填离子符号），滤渣Ⅱ中含 （填 化学式）。加入 H2C2O4 时应避免过量，原因是 。 已知：Ksp（BaC2O4）=1.6×10-7，Ksp（CaC2O4）=2.3×10-9 （3）利用简洁酸碱滴定法可测定 Ba2+的含量，实验分两步进行。 已知：2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H20 Ba2++CrO42-=BaCrO4↓ 步骤Ⅰ 移取 x ml 一定浓度的 Na2CrO4 溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用 b mol·L-1 盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为 V0mL。 步骤Ⅱ：移取 y mLBaCl2 溶液于锥形瓶中，加入 x mL 与步骤Ⅰ 相同浓度的 Na2CrO4 溶 液，待 Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用 b mol·L-1 盐酸标准液滴定至终点， 测得滴加盐酸的体积为 V1mL。 滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的 （填“上方”或“下 方”）。BaCl2 溶液的浓度为 mol·L-1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2+ 浓度测量值将 （填“偏大”或“偏小”）。 4 【答案】（1）增大接触面积从而使反应速率加快；ac （2）Fe3+；Mg(OH)2、Ca(OH)2；H2C2O4 过量会导致生成 BaC2O4 沉淀，产品的产量减少。 （3）上方；（V0b—V1b）/y；偏小。 【解析】（1）充分研磨可以增大反应物的接触面积，增大反应速率；因为配制的盐酸溶液浓 度为质量分数，可以计算出浓盐酸的体积和水的体积，所以使用烧杯作为容器稀释，玻 璃杯搅拌。 （2）根据流程图和表中数据，加入 NH3•H2O 调 pH 为 8，只有 Fe3+完全沉淀，故可除去 Fe3+； 加入 NaOH 调 pH=12.5，Mg2+也完全沉淀，Ca2+部分沉淀，所以滤渣Ⅱ中含 Mg(OH)2、 Ca(OH)2 ；根据 Ksp（BaC 2O4 ）=1.6×10 -7 ，H 2C2O4 过量时 Ba2+ 转化为 BaC2O4 沉淀， BaCl2·2H2O 产品的产量减少。 （ 3 ） “0” 刻 度 位 于 滴 定 管 的 上 方 ； 与 Ba2+ 反 应 的 CrO42‾ 的 物 质 的 量 为 （ V0b—V1b ） /1000mol，则 Ba2+浓度为（V0b—V1b）/y；根据计算式，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量 待测液溅出，V1 减小，则 Ba2+浓度测量值将偏大。 【总结升华】本题属于化工生产流程题，考查物质的分离操作、化学反应原理、守恒法 计算等。 举一反三： 【变式 1】（2016 西城一模）以铝土矿（主要成分是 Al2O3，杂质有 SiO2、Fe2O3 等）为原 料，采用拜耳法生产 Al2O3 的流程如下图所示： （1）Al2O3可用于电解制Al，其反应的化学方程式是 。 （2）调控反应池中钠铝元素之比一定时，Al2O3溶于NaOH，SiO2转化为铝硅酸钠沉淀。Al2O3 溶于NaOH的离子方程式是 。 （3）该生产过程中，需向沉淀池中加入X。 ① X 可为过量的CO2，则滤液Ⅱ中主要的溶质是 ，为了使滤液Ⅱ循环利用， 应补充的物质是 （选填字母）； a．CaO b．HCl c．Na2CO3 ② X 也可为少量Al(OH)3晶种（晶种可加速沉淀的生成），其优点是 。 （4）测铝土矿中铝元素含量： Ⅰ将m g铝土矿样品经处理配成V mL溶液 5 Ⅱ取少量该溶液用EDTA法测得该溶液中Fe3+、Al3+浓度之和为a mol·L－1 Ⅲ另取少量该溶液，将Fe3+用盐酸羟胺还原为Fe2+后，利用吸光度法测得吸光度为0.4 （吸光度与Fe2+浓度对应曲线如下图） 该铝土矿样品中铝元素的质量分数表达式是_______（用字母表示）。 【答案】（1）2Al2O3 4Al+3O2↑ （2）Al2O3+2OH―=2AlO2 ―+H2O （3）①NaHCO3 a； ②滤液Ⅱ可直接循环使用。（或不需要更多原料，更廉价，并且不引入新杂质；不产 生其他废料）。 （4）27V（a-0.0400×10-3）/1000m 【解析】本题是以工业背景考查元素化合物知识与化学分析方法。 （1）本知识点出自于“化学与自然资源的综合利用”一讲，电解 Al2O3 制取金属 Al。本题 需要注意的是电解条件中的助熔剂冰晶石：Na3AlF6。 （2）本知识点是必修一“金属铝”中的重点知识点。 （3）本题 a 项设计反应较多。根据（2）中结论，滤液 1 中主要物质为 NaOH 和 NaAlO2。 在沉淀池中加入 X 将 AlO2 －转化为 Al(OH)3，并可以设计方案将剩余物质循环回反应池中，所 以可以认为，循环的物质是 NaOH。 ①由于 CO2 过量，滤液Ⅱ中主要的溶质是 NaHCO3。使用生石灰将 NaHCO3 转化为 NaOH， CaO+ NaHCO3= CaCO3↓+NaOH。 ②引入晶种产生沉淀，这是高中学生的知识盲点，在平时的学习过程中并没有见过类 似的知识点。不过根据题意要求引入 Al(OH)3 品种帮助产生 Al(OH)3 沉淀，考虑工业优点还是 较为容易，主要可以考虑的方向是：廉价的原料、节约能源、废料排放三个方面。所以可以 考虑到：不需要额外加入 CaO 和 CO2——减少原料引入可以起到减少杂质和降低成本的效果； 滤液 1 中物质的充分使用——减少了工业三废的排放。 （4）根据题目所给的分析过程，本题较为容易，难点在单位换算上。根据步骤 2 得到： ；而根据Ⅲ可以知道 ，而 根据读图的到。这里要小心，图 像中 的单位是 mmol·L－1。另外需要小心的地方是溶液体积是 mL 而不是 L。质量分数 表达式为： 冰晶石 电解 3 3Al Fec c c+ += +总 3 2Fe Fec c+ += 2Fec + 2Fec + 6 = 【变式 2】碳酸锰（MnCO3）是理想的高性能强磁性材料，也是制备 Mn2O3、MnO2 等锰的 氧化物的重要原料，广泛用于电子、化工、医药等行业。一种制备 MnCO3 的生产流程如下 图所示。 已知生成氢氧化物的 pH 和有关硫化物的 Ksp 如下表： 软锰矿主要成分为 MnO2，其中含有铁、铝、硅的氧化物和少量重金属化合物杂质，SO2 来自工业废气。流程①中主要发生的反应有： MnO2＋SO2===MnSO4 2Fe3+＋SO2＋2H2O====2Fe2+＋SO42—＋4H+。 （1）流程①中所得 MnSO4 溶液的 pH 比软锰矿浆的 pH （填“大”或“小”），该流程可与 （填写工业生产名称）联合，生产效益更高。 （2）反应②的目的是将溶液中的 Fe2+氧化成 Fe3+，其离子反应方程式为____________，这样 设计的目的和原理是_______________________________________________________。 （3）反应③中硫化钠的作用是使重金属离子转化为硫化物沉淀，碳酸钙的作用是 。 （4）反应④发生的化学反应为：MnSO4 + 2NH4HCO3 = MnCO3↓+ (NH4)2SO4 + CO2↑ + H2O。 反应中通常需加入稍过量的 NH4HCO3 ，且控制溶液的 pH 为 6.8～7.4。加入稍过量的 NH4HCO3 的目的是 ，溶液的 pH 不能过低的原因是 。 物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 开始沉淀 pH 2.7 7.6 8.3 完全沉淀 pH 3.7 9.6 9.8 物质 MnS CuS PbS Ksp 2.5×10－13 6.3×10－36 8.0×10－28 3 3 3 AlAl Al Al 100% 100%m m M m m ω + + + += × = × 总 总 2 AlFe( ) 100%c c VM m +−= ×总 总 0.0400( ) 271000 1000 100% Va m − × × 7 （5）软锰矿中锰的浸出有两种工艺： 工艺 A：软锰矿浆与含 SO2 的工业废气反应 工艺 B：软锰矿与煤炭粉混合，焙烧后加稀硫酸溶解。 其中工艺 A 的优点是 。（答对 1 个即可） 【答案】（1）小，工业制备硫酸。 （2）MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O。 使 Fe2+ 转变为 Fe3+，Fe3+完全沉淀的 pH 较低（或 Fe3+更易沉淀）。 （3）与溶液中的酸反应，使溶液中的 Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀。 （4）使 MnCO3 沉淀完全。MnCO3 沉淀量少，NH4HCO3 与酸反应。（或 MnCO3、NH4HCO3 与酸反应溶解） （5）节约能源、治理含 SO2 的工业废气等（答对 1 个即可）。 类型二、以废料为原料的化工生产流程 例 2、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 FeSO4 溶液中加入__________（填字母），以除去溶液中的 Fe3＋。 A．锌粉   B．铁屑   C．KI 溶液   D．H2 （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(NH4)2S2O8（二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生 的电极反应可表示为__________。  【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- S2O82-  【解析】（1）在 FeSO4 溶液中除去溶液中的 Fe3＋，最好选用铁屑或铁粉，比较简单。 （2）如果温度过高会导致 NH4HCO3 分解同样也会加快 Fe2＋的水解（温度越高水解速率越 8 快）这样会使原料利用率降低。（3）由题目看出在 III 反应中生成的 K2SO4 为固体，而 K2SO4 在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使 K2SO4 析出，只能降低其溶解度，所以加入 醇类溶剂，目的是降低 K2SO4 的溶解度。 （4）根据阴阳极反应原理阳极失电子发生氧化反应，此题实质是电解硫酸铵溶液，在根据 反应后的产物得出正确的答案。   【总结升华】此题为化工生产题型，主要考查了化合物性质，电极方程式书写。做此类 题要分析清楚每一个环节目的和结果是什么，这样才能判断各反应后的产物。 举一反三： 【变式 1】锂电池消耗量巨大，这对不可再生的金属资源的消耗是相当大的。因此锂离子电 池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO2）、 导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂。某回收工艺流程如下： （1）上述工艺回收到的产物有 Al(OH)3、 （填化学式）； 其中生成 Al(OH)3 的离子方程式为 。 （2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全，对拆解环境的要求 是 。 （3）酸浸时如果用盐酸代替 H2SO4 和 H2O2 的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处 是 。 （4）生成 Li2CO3 的化学反应方程式为 。已知 Li2CO3 在水中的溶解度随着温度的升高而减小，所以在浓缩结晶后的操作是 。 【答案】（1）CoSO4、Li2CO3 AlO2— + H+ + H2O = Al(OH)3↓ 或 Al(OH)4— + H+ = Al(OH)3↓ + H2O （2）隔绝空气和水分 （3）有氯气生成，污染较大 （4）Li2SO4＋Na2CO3 === Na2SO4＋Li2CO3↓；趁热过滤（答“过滤”得一半分） 例 3、信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小 组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含 70％Cu、25％Al、4％Fe 及少量 Au、Pt 等金属 的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线： 9 请回答下列问题： ⑴ 第①步 Cu 与酸反应的离子方程式为_________________________________________； 得到滤渣 1 的主要成分为___________________。 ⑵ 第②步加 H2O2 的作用是______________，使用 H2O2 的优点是_____________________； 调溶液 pH 的目的是使________________________________________生成沉淀。 ⑶ 用第③步所得 CuSO4·5H2O 制备无水 CuSO4 的方法是__________________________。 ⑷ 由滤渣 2 制取 Al2(SO4)3·18H2O ，探究小组设计了三种方案： 上述三种方案中，_________________方案不可行，原因是_______________________ ； 从原子利用率角度考虑，___________方案更合理。 ⑸ 探究小组用滴定法测定 CuSO4·5H2O （Mr＝250）含量。取 a g 试样配成 100 mL 溶液， 每次取 20.00 mL，消除干扰离子后，用 c m o l · L－1 EDTA（H2Y2－）标准溶液滴定至终点， 平均消耗 EDTA 溶液 b mL。滴定反应如下：Cu2+ + H2Y2－ ＝ CuY2－ + 2H+ 写出计算 CuSO4·5H2O 质量分数的表达式ω＝ _____________________________ ； 下列操作会导致 CuSO4·5H2O 含量的测定结果偏高的是_____________。 a．未干燥锥形瓶 b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡 c．未除净可与 EDTA 反应的干扰离子 【思路点拨】第①步加稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe 发生反应生成 Cu2+、 Al3+、Fe2+。所以滤渣 1 的成分是 Pt 和 Au，滤液 1 中的离子是 Cu2+、Al3+、Fe2+。 【答案】⑴ Cu + 4H+ + 2NO Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O 或 3Cu + 8H+ + 2NO 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O Au、Pt ⑵ 将 Fe2+氧化为 Fe3+ 不引入杂质，对环境无污染 Fe3+、Al3+ ⑶ 加热脱水 3 − △ 3 − △ 10 ⑷ 甲 所得产品中含有较多 Fe2(SO4)3 杂质 乙 ⑸ c 【解析】⑵第②步加 H2O2 的作用是把 Fe2+氧化为 Fe3+，该氧化剂的优点是不引入杂质， 产物对环境无污染。调溶液 pH 的目的是使 Fe3+和 Al3+形成沉淀。所以滤液 2 的成分是 Cu2+，滤渣 2 的成分为氢氧化铁和氢氧化铝。 ⑶第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚中加热脱水 制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中，甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝， 冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质，方法不可行。乙和丙方法均可 行。乙方案先在滤渣中加 H2SO4，生成 Fe2(SO4)3 和 Al2(SO4)3，再加 Al 粉，Al 粉和 Fe2(SO4)3 生成 Al2(SO4)3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。 ⑷丙方案先在滤渣中加 NaOH，和 Al(OH)3 反应生成 NaAlO2，再在滤液中加 H2SO4 生成 Al2(SO4)3，蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体。但从原子利用角度考虑方案乙更合理， 因为丙加的 NaOH 和制备的 Al2(SO4)3 的原子组成没有关系，造成原子浪费。 （5）考查中和滴定的简单计算和误差的分析。 ，造成偏高的选 c。 【总结升华】该实验题是物质制备的工艺流程式试题。在天津第一次以这种形式考查， 全国各地已多年多次出现。 举一反三： 【变式 1】镍电池电极材料由 Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用 后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验 流程如下： 已知：①NiCl2 易溶于水，Fe3＋不能氧化 Ni2＋。 ②已知实验温度时的溶解度：NiC2O4＞NiC2O4·H2O＞NiC2O4·2H2O ③某温度下一些金属氢氧化物的 Ksp 及沉淀析出的 pH 如下表所示： M(OH)n Ksp 开始沉淀时 pH 沉淀完全时的 pH Al(OH)3 1.9×10－23 3.4 4.2 Fe(OH)3 3.8×10－38 2.5 2.9 Ni(OH)2 1.6×10－14 7.6 9.8 回答下列问题： 11 (1) 用 NiO 调节溶液的 pH，依次析出沉淀Ⅰ 和沉淀Ⅱ (填化学式)。 (2) 写出加入 Na2C2O4 溶液的反应的化学方程式： 。 (3) 写出电解滤液的阴极电极反应式： 。 检验电解滤液时阳极产生的气体的方法是： 。 (4) 写出“氧化”反应的离子方程式： 。 (5) 如何检验 Ni(OH)3 是否洗涤干净？ 。 【答案】(1) Fe(OH)3  Al(OH)3 (2) NiCl2＋Na2C2O4＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓＋2NaCl (3) 2H+ + 2e－ == H2 ↑ 用湿润的淀粉碘化钾试纸检验 (4) 2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2===2Ni(OH)3＋2Cl－ (5) 用小试管取少量洗涤液，滴加 AgNO3 溶液，若没有白色沉淀生成，则说明 Ni(OH)3 已洗涤干净；若有白色沉淀生成，则说明还未洗涤干净。 类型三、以海水为原料的化工生产流程 例 4、工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：        完成下列填空： （1）粗盐水加入沉淀剂 A、B 除杂质（沉淀剂 A 来源于石灰窑厂），写出 A、B 的化学式。   A __________B __________ （2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为： 取样、__________、沉淀、__________、__________、冷却结晶、__________、烘干。 （3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是__________。碳酸化时没有析出碳 酸钠晶体，其原因是__________。 （4）碳酸化后过滤，滤液 D 最主要的成分是__________（填写化学式），检验这一成分的 阴离子的具体方法是：__________。 （5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液 D 加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生 的反应的离子方程式为：__________滤液 D 加石灰水前先要加热，原因是__________。 （6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数， 纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： （注明你的表达式中所用的有关符号的含义） 【思路点拨】解答实验问题时，要首先理清实验目的和实验原理，从实验的安全性、科 学性和简约型入手进行解答。对化学实验数据进行处理时，要注意处理的合理性。 12 【答案】（1）Ca(OH)2 或 CaO；Na2CO3； （2）溶解；过滤；蒸发；过滤； （3）有晶体析出（或出现浑浊）；碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大； （4）NH4Cl；取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子； （5）NH4++OH-= NH3↑+H2O；防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀； （6） (加热前纯碱的质量为 m1，加热后的质量为 m2) 【解析】（1）沉淀剂 A 源于石灰窑，说明其是生石灰或熟石灰；粗盐中的镁离子和 钙离子一般用碳酸钠除去；（2）实验室提纯粗盐的整个操作过程为：取样、溶解、沉淀、 过滤、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干几步；（3）纯碱生产中碳酸化时，会看到溶液中析出 晶体，这是由于碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠；（4）根据操作过程，碳酸后溶液中主要是 NH4Cl；检验其中的氯离子时，要经过取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴 离子是氯离子；（5）滤液中主要含有的是氯化铵，其和石灰水反应时：NH4++OH-=NH3↑ +H2O；由于滤液中还含有一定量的碳酸氢钠，故此加石灰水前先加热，是为防止加石灰水 时产生碳酸钙沉淀；（6）假设加热前纯碱的质量为 m1，加热后的质量为 m2，则加热损失 的质量为：m1-m2，则纯碱中碳酸氢钠的质量为：84（m1-m2）/31；故纯碱中含有的碳酸氢 钠的质量分数为： 。   【总结升华】此题考查了物质的提纯、化学实验基本操作、实验结果的处理等知识。 举一反三： 【变式 1】食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。 （1）粗食盐常含有少量 K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质离子，实验室提纯 NaCl 的 流程如下：        提供的试剂：饱和 Na2CO3 溶液 饱和 K2CO3 溶液 NaOH 溶液 BaCl2 溶液 Ba(NO3)2 溶 13 液 75%乙醇 四氯化碳 ①欲除去溶液 I 中的 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－离子，选出 a 所代表的试剂，按滴加顺序 依次是__________（只填化学式）。 ②洗涤除去 NaCl 晶体表面附带的少量 KCl，选用的试剂为__________。 （2）用提纯的 NaCl 配制 500 mL 4.00 mol·L-1 NaCl 溶液，所用仪器除药匙、玻璃棒外还 有__________（填仪器名称）。 （3）电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的 H2 为 2 L，则同样条件下收集的 Cl2__________（填“＞”、“=”或“＜”）2 L，原因是__________。装置改进后可用于 制备 NaOH 溶液，若测定溶液中 NaOH 的浓度，常用的方法为__________。                 （4）实验室制备 H2 和 Cl2 通常采用下列反应： Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑ MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O   据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集 H2 的装置__________（填代号）和制备 并收集干燥、纯净 Cl2 的装置__________（填代号）。   可选用制备气体的装置： 14         【答案】（1）①BaCl2、NaOH、Na2CO3（错选或多选本小题不得分。NaOH 溶液的 加入顺序及是否答 NaOH 不影响得分） ②75％乙醇 （2）天平、烧杯、500 mL 容量瓶、胶头滴管 （3）＜ 电解生成的氯气与电解生成的 NaOH 发生了反应 酸碱中和滴定 （4）e d 【解析】（1）①要除去 SO42－，只有选 BaCl2 溶液，若选用 Ba(NO3)2，会引入新的离 子 NO3-，再选用 NaOH 溶液除去 Mg2＋和 Fe3＋溶液，最后选用 Na2CO3 溶液除去 Ca2＋，此 处不能选用 K2CO3 溶液，否则会引入新的 K＋，再用 HCl 除去过量的 CO32－。Na2CO3 溶液 不能加在 BaCl2 溶液前，否则会引入 Ba2＋。②除去 NaCl 晶体表面的少量的 KCl，应选用 75% 的乙醇，因为 CCl4 有毒，同时 KCl 也不会溶解在 CCl4 中。 (3）2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，在阴级区内产生的 Cl2 能与该区生成的 NaOH 反应 NaCl、NaClO 和 H2O，使得部分的 Cl2 被消耗，所以同样条件下收集到的 Cl2 小 于 2L。除杂原则：（1）杂质必须除净，故所加除杂试剂须过量，（2）除杂不能引入新杂， 过量试剂必须除去。 【变式 2】以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。      15   （1）除去粗盐中的 Ca2+、Mg2+和 SO42—离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填序号） 。   a．N a2CO3 b．NaOH c．BaCl2   （2）将滤液的 pH 调至酸性除去的离子是__________。   （3）电解饱和食盐水反应的离子方程式是__________。   （4）若向分离出 NaHCO3 晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使 用的物质，其化学式是__________。   （5）纯碱在生产生活中有广泛的应用。   ① 纯碱可用于除灶台油污。其原因是（结合离子方程式表述）__________。   ② 常温下，向某 pH=11 的 Na2CO3 溶液中加入过量石灰乳，过滤后所得溶液 pH=13。   则反应前的溶液中与反应后的滤液中水电离出的 c(OH—)的比值是__________。   ③ 工业上，可以用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱和纯碱溶液与 Cl2 反应制 取有效成分为 NaClO 的消毒液，其反应的离子方程式是__________。（已知碳酸的酸性强 于次氯酸）。 【答案】（1）c a b 或者 c b a 或者 b c a   （2）CO32-和 OH-   （3）2Cl-+ 2H2O 2OH-+ H2↑ + Cl2↑   （4）NH3   （5）①CO32-水解显碱性：CO32-+ H2O HCO3-+ OH-，油污在碱性条件下水解， 达到去污目的。   ②1×1010   ③2CO32-+ Cl2 + H2O ＝ Cl— + ClO— + 2HCO3- 本题以侯氏制碱法为基础，涉及生产纯碱的各个流程，考查粗盐的提纯等化学基本操作， 同时考查电解、盐类水解、水的电离以及陌生方程式的书写等化学知识。 例 5、海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水 中提取食盐和溴的过程如下：    16 （1）请列举海水淡化的两种方法：__________、__________。 （2）将 NaCl 溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有 H2、__________、__________、 或 H2、__________。 （3）步骤Ⅰ中已获得 Br2，步骤Ⅱ中又将 Br2 还原为 Br，其目的为__________。 （4）步骤Ⅱ用 SO2 水溶液吸收 Br2，吸收率可达 95％，有关反应的离子方程式为__________， 由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是__________。 （5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2 的沸点 为 59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，设计了如下装置简图：      请你参与分析讨论： ①图中仪器 B 的名称：__________。 ②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是__________。 ③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：__________。 ④C 中液体产生颜色为__________。为除去该产物中仍残留的少量 Cl2，可向其中加入 NaBr 溶液，充分反应后，再进行的分离操作是__________。    【答案】（1）蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种  （2）Cl2 NaOH NaClO  （3）富集溴元素  （4）Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO42－＋2Br- 强酸对设备的严重腐蚀 17  （5）①冷凝管 ②Br2 腐蚀橡胶③控制温度计 b 的温度，并收集 59℃的馏分④深红棕色 分液（或蒸馏） 【解析】电解 NaCl 溶液的方程式：2NaCl + 2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，其中 Cl2 有可能与 NaOH 会生成 NaClO。步骤 I 中的 Br2 的浓度很小，多次用 SO2 反复吸收，最终用 Cl2 处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性可以氧化 SO2，生成 H2SO4，因此要注 意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性，可以腐蚀橡胶。蒸馏的目的，就是通过沸点不同而 提纯 Br2，所以要通过温度计控制好 Br2 沸腾的温度，尽可能使 Br2 纯净。本题考查了海水 中提取溴的实验。   【总结升华】以下是海水提溴的流程示意图            举一反三： 【变式 1】目前世界上 60%的镁是从海水提取的。海水提镁的主要流程如下：        请回答下列问题： （1）从离子反应的角度思考，在海水中加入石灰乳的作用是 __________，写出在沉淀池的 离子方程式 __________。 （2）石灰乳是生石灰与水形成的化合物，从充分利用海洋化学资源，提高经济效益的角度， 生产生石灰的主要原料来源于海洋中的 __________。 （3）操作 A 是 __________， 操作 B 是 ____________________。 （4）加入的足量试剂 a 是 __________（填化学式）。 18 （5）无水 MgCl2 在熔融状态下，通电后会产生 Mg 和 Cl2，该反应的化学方程式为 __________。从考虑成本和废物循环利用的角度，副产物氯气可以用于 __________。 （6）海水提镁的过程，为什么要将海水中的氯化镁转变为氢氧化镁，再转变为氯化镁？ __________。 （7）有同学认为：可直接加热 Mg(OH)2 得到 MgO，再电解熔融 MgO 制金属镁，这样可简 化实验步骤，体现实验的简约性原则。你___________（填“同意”或“不同意”）该同学 的想法，理由是___________。   【答案】（1）沉淀 Mg2+ （或使 Mg2+形成 Mg(OH)2 沉淀）   Mg2+ + 2OH- == Mg(OH)2↓ （2）贝壳（或牡蛎壳等） （3）过滤， 加热浓缩、冷却结晶、过滤 （4）HCl （5）MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ 制盐酸，循环使用。 （6）海水中氯化镁的含量很大，但镁离子浓度很低，该过程可以使镁离子富集，浓度高， 且成本低。 （7）不同意，MgO 熔点很高，熔融时耗费大量的能量而增加生产成本   【解析】海水中含镁离子，但浓度较低，所以首先向海水中加沉淀剂使 Mg2+形成 Mg(OH)2 沉淀从而富集镁元素。 尽管从海水中提取物质很复杂，但要设计成考试题，则必须要简化处理。实际考查所涉 及到单质及其化合物的性质。尽管从海水中提取物质很复杂，但要设计成考试题，则必须要 简化处理。实际考查所涉及到单质及其化合物的性质。下图是海水的综合利用： 19 20 【巩固练习】 1．（2016 丰台二模）用菱锰矿（主要含 MnCO3、FeCO3、Al2O3、SiO2）制备 MnSO4·H2O 的工艺流程如下： Ⅰ. 向菱锰矿中加入过量稀 H2SO4，过滤； Ⅱ. 向滤液中加入过量 MnO2，过滤； Ⅲ. 调节滤液 pH=a，过滤； Ⅳ. 浓缩、结晶、分离、干燥得到产品； Ⅴ. 检验产品纯度。 （1）步骤Ⅰ中，滤渣的主要成分是 。 （2）将 MnO2 氧化 Fe2+的离子方程式补充完整： MnO2 + Fe2+ + ＝ Mn2+ + Fe3+ + （3）与选用 Cl2 作为氧化剂相比，MnO2 的优势主要在于：原料来源广、成本低、可避 免环境污染、 。 （4）已知： 生成氢氧化物沉淀的 pH Al(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mn(OH)2 开始沉淀时 3.4 6.3 1.5 7.6 完全沉淀时 4.7 8.3 2.8 10.2 注：金属离子的起始浓度为 0.1mol/L 步骤Ⅲ中 a 的取值范围是 。 （5）步骤Ⅴ，通过测定产品中锰元素的质量分数来判断产品纯度。 已知一定条件下，MnO4－与 Mn2+反应生成 MnO2 。取 x g 产品配成溶液，用 0.1mol/L KMnO4 溶液滴定，消耗 KMnO4 溶液 y mL，产品中锰元素的质量分数 为 。 2．（2016 北京高考）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等） 和 H2SO4 为原料，制备高纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下： （1）过程Ⅰ中，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbO2 反应生成 PbSO4 的化学方程式是__________。 （2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为： i：2Fe2++ PbO2+4H++SO42− 2Fe3++PbSO4+2H2O ii: …… ①写出 ii 的例子方程式：________________。 ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a.向酸化的 FeSO4 溶液中加入 KSCN 溶液，溶液几乎无色，再加入少量 PbO2，溶液变 红。 21 b.______________。 （3）PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq） NaHPbO2（aq）， 其溶解度曲线如图所示。 ①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程 Ⅱ中重复使用，其目的是_____(选填序号)。 A．减少 PbO 的损失，提高产品的产率 B．重复利用 NaOH，提高原料的利用率 C．增加 Na2SO4 浓度，提高脱硫效率 ②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线， 简述过程Ⅲ的操作： 。 3．（2015 海淀一模）硼泥主要由 MgO 和 SiO2 组成，含有少量 Fe2O3、FeO、Al2O3 等杂质。 用硼泥生产氢氧化镁的工艺流程如下图所示： 已知某些氢氧化物沉淀的 pH 如下表所示： 氢氧化物 开始沉淀时的 pH 完全沉淀时的 pH Mg(OH)2 9.3 10.8 Fe(OH)2 7.6 9.6 Fe(OH)3 Al(OH)3 2.7 3.7 3.7 4.7 （1）MgO 的电子式为 。 （2）滤渣 2 的主要成分是 ，向滤渣 2 中继续加入过量的 NaOH 溶液，发生反 应的离子方程式为 。 （3）加入 NaOH 调节溶液 pH=12.0 时，发生反应的离子方程式为 。 （4）利用 Mg(OH)2 与含 SO2 的烟气反应生成 MgSO4，可以使烟气脱硫，该反应的化学方程 式为 。 （5）若取 a 吨硼泥为原料，最后得到 b 吨 Mg(OH)2 产品（假设生产过程中镁元素无损失）， ÅðÄà ¹¤ ÒµÁòËá pH=6.0 ÂËÔü1 ÂËÒº1 ¼ÓH2O2 ¼ÓNaOH µ÷ ÂËÔü2 ÂËÒº2 ¼ÓNaOH µ÷ pH=12.0 ÂËÒº3 ÂËÔü3 Ï´ µÓ¡¢ ºæ¸É ²ú Æ· Èܽâ¼ÓÈÈ 22 则硼泥中 MgO 的质量分数为 （用含有 a、b 的代数式表示）。 4．下图是利用废铜屑（含杂质铁）制备胆矾（硫酸铜晶体）的流程。         已知： 溶液中被沉淀离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ 完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的 pH ≥3.7 ≥6.4 ≥4.4 请回答：   （1）溶液 B 中含有的阳离子有__________（填离子符号）。   （2）下列物质中最适宜做氧化剂 X 的是__________（填字母）。   a．NaClO   b．H2O2   c．KMnO4   （3）加入试剂①是为了调节 pH，试剂①可以选择__________（填化学式）。   （4）操作①的名称是__________。   （5）沉淀 D 加入盐酸可以得到 FeCl3，关于 FeCl3 溶液的性质中说法不正确的是 __________   a．将 FeCl3 饱和溶液逐滴加入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生 丁达尔效应   b．向 FeCl3 溶液滴加 NaOH 溶液，出现红褐色沉淀   c．将 FeCl3 溶液加热蒸干并灼烧，得到 FeCl3 固体   d．向 FeCl3 溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液变为红色   (6) 沉淀 D 加入盐酸和铁粉，可以制得 FeCl2 溶液，实验室保存 FeCl2 溶液，需加 入过量的铁粉，其原因是   __________（用离子方程式表示），还需要加入过量的盐酸，原因是__________ 5．工业上用铝土矿（主要成分是 Al2O3，还有少量的 Fe2O3、SiO2）提取冶炼铝的原料氧化 铝。工艺流程如下图： 23 （1）原料 A 的名称是__________，步骤①反应的离子方程式是_______________________。 （2）滤液 1 中要加入稍过量原料 B，原料 B 的化学式是________________，步骤②反应的 离子方程式是：___________________________________________。 （3）步骤③的化学方程式是：___________________________________________。 （4）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料 B 开始，则会对氧化铝的提取有什么影 响_______________________________________________________________________。 6．(2015 全国高考卷Ⅱ)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒， 其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2 和 NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示： 回答下列问题： （1）该电池的正极反应式为 ，电池反应的离子方程式为 。 （2）维持电流强度为 0.5 A，电池工作 5 分钟，理论上消耗锌 g。（已知 F=96500 C·mol－1） （3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有 ZnCl2 和 NH4Cl，二者可通过 分离回收；滤渣的主要成分是 MnO2、 和 ，欲从中得到较纯的 MnO2，最 简便的方法为 ，其原理是 。 （4）用废电池的锌皮制备 ZnSO4·7H2O 的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方 法是：加稀 H2SO4 和 H2O2 溶解，铁变为 ，加碱调节至 pH 为 时，铁刚好沉 淀完全（离子浓度小于 1×10－5 mol·L－1 时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至 pH 为 时，锌开始沉淀（假定 Zn2+浓度为 0.1 mol·L－1）。若上述过程不加 H2O2 后果是 ， 原因是 。 7．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产 工艺如下： 24 已知：① 2KOH + Cl2 → KCl + KClO + H2O（条件：温度较低） ② 6KOH + 3Cl2 → 5KCl + KClO3 + 3H2O（条件：温度较高） ③ 2Fe(NO3)3 + 2KClO + 10KOH → 2K2FeO4 + 6KNO3 + 3KCl + 5H2O 回答下列问题： （1）该生产工艺应在 （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行； （2）写出工业上制取 Cl2 的化学方程式 ； （3）K2FeO4 具有强氧化性的原因 ； （4）配制 KOH 溶液时，是在每 100 mL 水中溶解 61.6 g KOH 固体（该溶液的密度为 1.47 g/mL），它的物质的量浓度为 ； （5）在“反应液 I”中加 KOH 固体的目的是 ： A．与“反应液 I”中过量的 Cl2 继续反应，生成更多的 KClO B．KOH 固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 C．为下一步反应提供反应物 D．使副产物 KClO3 转化为 KClO （6）从“反应液 II”中分离出 K2FeO4 后，会有副产品 （写化学式），它 们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途 。 8．(2015 全国高考卷Ⅰ)氯化亚铜（CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl 难溶于 醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜（主要成分是 Cu 和少量 CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺过程如下： 回答下列问题： (1)步骤①中得到的氧化产物是_________，溶解温度应控制在 60—70 度，原因是 __________。 (2)写出步骤③中主要反应的离子方程式___________。 (3)步骤⑤包括用 pH=2 的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是_________(写名称)。 25 (4)上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是_____________ (5)步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_______（填 字母） A．分馏塔 B．离心机 C．反应釜 D．框式压滤机 (6)准确称取所制备的氯化亚铜样品 mg，将其置于过量的 FeCl3 溶液中，待样品完全溶 解后，加入适量稀硫酸，用 amol/L 的 K2Cr2O7 溶液滴定到终点，消耗 K2Cr2O7 溶液 bmL，反 应中 Cr2O72-被还原为 Cr3+，样品中 CuCl 的质量分数为__________。 9．锌锰废电池可回收锌、锰元素生产硫酸锌及碳酸锰，其中生产工业级碳酸锰工艺如下：       试回答下列问题:   (1)硫酸锌水溶液显酸性，用离子方程式说明__________。     (2) 原 料 锰 粉 粗 品 中 主 要 成 分 为 MnO2 和 碳 ， 焙 烧 时 反 应 的 化 学 方 程 式 为 MnO2+C=MnO+CO↑，该反应的氧化产物是__________。   (3)50—55℃向 MnSO4 的母液中加入足量 NH4HCO3， 反应的化学方程式为：   MnSO4 + 2NH4HCO3 = (NH4)2SO4 + MnCO3↓ + _______ + _______。   (4)已知三种离子沉淀的 pH 范围为 Fe3+：2.7～3.7，Mn2+：8.6～10.1，Fe2+：7.6～9.6 。 下表是上述过程②中除去 Fe2+的模拟操作方法，请完成下表内容： 实验操作 离子方程式 步骤 1：取少量滤液于试管中，加入过量酸化的 H2O2 溶液，振荡。 ___________ 步骤 2：将 pH 调到__________，使 Fe3+沉淀完 全 Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+ 10．碘是人体必须的元素之一，海洋植物如海带、海藻中含有丰富的、以碘离子形式存在的 碘元素。在实验室中，从海藻里提取碘的流程和实验装置如下： 26      （1）指出上述提取碘的过程中有关实验操作的名称：   步骤③__________，   步骤⑤__________。   （2）写出步骤④对应反应的离子方程式：__________。   （3）步骤④除了加入过量 Cl2，下列氧化剂最好选用__________（填代号）。   A．浓硫酸    B．H2O2 溶液    C．KMnO4 溶液   理由是____________________。   （4）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是__________。（填编号）   A．酒精     B．醋酸     C．四氯化碳     D．苯   （5）为了使海藻灰中的碘离子转化为碘的有机溶液，即完成步骤③至⑤，实验室里有 烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网、以及必要的夹持仪器和物品， 尚缺少的玻璃仪器是_______。 11．硫酸工业中废渣的成分为 SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以 下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。 已知：阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH： 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 pH 3．4 5．2 12．4 一水合氨电离常数 Kb=1.8×10－5，其饱和溶液中 c(OH－)约为 1×10-3mol·L-1。 请回答： （1）写出 A 与氢氟酸反应的化学方程式：                 。 （2）上述流程中两次使用试剂 X，推测试剂 X 是     （填以下字母编号）   A．水    B．氧化铝    C．氨水    D．氢氧化钠 （3）溶液 D 到固体 E 过程中需要控制溶液 pH=13，如果 pH 过小，可能导致的后果 是      。（任写 2 点） （4）写出 的反应离子方程式：             。 （5）证明 H 溶液的主要阴离子（Cl－、OH－除外）的方法是 。 ÁòËáÔü ¹ý Á¿ÑÎËá ¹Ì Ìå ³ä ·Ö·´ Ó¦ ¹Ì Ìå ¹Ì Ìå¹Ì Ìå ÈÜÒº ÈÜÒº ÈÜÒºÈÜÒº A B C D E F G H ÊÔ¼Á ÊÔ¼Á µ÷ µ÷pH=3.7 pH=13 ¹ý Á¿CO2X X F H 27 12．聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝： [Al2(OH)nCl6－n]。工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝，其工艺流程如下： 已知：高岭土：Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)及少量杂质和水。 Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH 为 5.2。根据流程图回答下列问题： (1)写出溶解过程中反应的离子方程式____________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)加适量铝粉的主要目的是____________________________________________。 (3)溶液的 pH 需控制在 4.2～4.5 的原因是_________________________________ _____________________________________________________________________， 具体操作中除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)“蒸发浓缩”需保持温度在 90～100 ℃，控制该温度的操作名称是____________，写出该 过程反应的化学方程式___________________________________________。 13．生产重铬酸钠的专业工厂是用铬铁矿（主要成分是 Cr2O3.FeO，还有一定量的 Al2O3 等） 为原料的，其生产过程如下： （1）Cr 元素所在周期表中的位置 （2）在特制熔炉中将铬铁矿和过量纯碱混合，在 1100℃左右通空气进行氧化：Cr2O3 发生 反应的化学方程式： ___Cr2O3 + Na2CO3 + O2 == Na2CrO4 + CO2↑ Al2O3 发生反应的化学方程式： 。 （3）经上述过程后的反应料（称熟料），冷却后用水浸取，其中可溶性的物质主要 有 ，不溶性杂质经过滤后除去。 （4）为了除去滤液中的铝元素，用稀硫酸将溶液中和至 pH 为 7～8，其反应的离子方程式 为 。 （5）除去铝元素后的滤液，再用稀硫酸调到 pH 为 2～3，这时可得 Na2Cr2O7 溶液，其反应 方程式为： Na2CrO4 + H2SO4 —— + + （6）请简述在实验室中可通过哪些操作可除去溶液中所混有的硫酸钠晶体，从而得到较纯 的重铬酸钠溶液。（已知硫酸钠的溶解度随温度的变化较大，而重铬酸钠变化较小。） 14. 重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为 FeO·Cr2O3） 为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制 K2Cr2O7 的主要工艺如下，涉及的主要反应是： 28 6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3 12Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O， 试回答下列问题： （1）在反应器①中，有 Na2CrO4 生成，同时 Fe2O3 转变为 NaFeO2，杂质 SiO2、Al2O3 与纯 碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式： 。 （2）操作③的目的是什么，用简要的文字说明： 。 （3）操作④中，酸化时，CrO42－转化为 Cr2O72－，写出平衡转化的离子方程式： 。 （4）称取重铬酸钾试样 2.5000g 配成 250mL 溶液，取出 25.00mL 于碘量瓶中，加入 10mL 2mol/LH2SO4 和足量碘化钾(铬的还原产物为 Cr3+)，放于暗处 5min，然后加入 100mL 水， 加入 3mL 淀粉指示剂，用 0.1200mol/LNa2S2O3 标准溶液滴定（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）。 ①判断达到滴定终点的依据是： ； ②若实验中共用去 Na2S2O3 标准溶液 40.00mL,则所得产品的中重铬酸钾的纯度（设整个 过程中其它杂质不参与反应） 。 29 【答案与解析】 1．【答案】（1）SiO2 （2）1 2 4H+ 1 2 2H2O （3）不会引入 Cl－,使制得的 MnSO4·H2O 产品更纯净 （4）4.7≤a