1、专题强化训练(十)无机化工生产流程题的解题策略(45分钟100分)1.(14分)(2015聊城模拟)某化学兴趣小组利用某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO，实验流程如下：请回答下列问题：(1)加入铁粉后发生反应的离子方程式为_，_。(2)甲、乙两同学选用下列仪器，采用不同的方法制取氨气。甲同学使用的药品是熟石灰与氯化铵，则应选用装置_(填写装置代号)，生成氨气的化学方程式为_；乙同学选用了装置B，则使用的两种药品的名称为_。(3)H2O2的作用是_。(4)除铁过程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在碱性环境下将其氧化，得到一种高效的多功能水处理剂(K2FeO4)，该反应中氧化剂与还原剂的物质的
2、量之比为_。(5)已知溶液a中含有C、S两种酸根阴离子，若只允许取用一次样品，检验这两种离子存在的实验操作过程为_。【解析】(1)氧化铜锌矿与稀硫酸发生反应变为可溶性的ZnSO4、CuSO4；难溶性的物质过滤除去；然后向滤液中加入铁粉，发生反应：Fe+Cu2+Fe2+Cu；Fe+2H+Fe2+H2；过滤得到海绵铜，向滤液中加入H2O2，把Fe2+氧化为Fe3+，然后向溶液中通入氨气，调整溶液的pH使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而过滤除去。(2)甲同学使用的药品是熟石灰与氯化铵，用固体与固体混合加热制取气体，应该选择装置A；生成氨气的化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+2H2O+
3、CaCl2；乙同学选用了装置B，应该是液体与固体不加热制取气体，则使用的两种药品的名称为浓氨水和生石灰(或碱石灰、氢氧化钠固体)。(3)H2O2的作用是作氧化剂，将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+；向滤液中加入NH4HCO3并通入氨气，就会形成Zn2(OH)2CO3沉淀，过滤、洗涤、焙烧就得到ZnO。(4)除铁过程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在碱性环境下将其氧化，得到一种高效的多功能水处理剂(K2FeO4)，根据氧化还原反应中电子转移数目相等可知2n(KClO)=3nFe(OH)3，所以该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为n(KClO)nFe(OH)3=32。(5)已知溶液a中含有C
4、、S两种酸根阴离子，若只允许取用一次样品，检验这两种离子存在的实验操作过程为取少量溶液a置于试管中，滴加足量BaCl2或者Ba(NO3)2溶液，过滤，向所得沉淀中加入过量的稀盐酸(或者稀硝酸)，沉淀部分溶解，则溶液a中含有C和S。答案：(1)Fe+2H+Fe2+H2Fe+Cu2+Fe2+Cu(2)A2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+2H2O+CaCl2浓氨水和生石灰(或碱石灰、氢氧化钠固体)(3)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+(4)32(5)取少量溶液a置于试管中，滴加足量BaCl2或者Ba(NO3)2溶液，过滤，向所得沉淀中加入过量的稀盐酸(或者稀硝酸)，沉淀部分溶解，则溶液a中含有C
5、和S2.(14分)(2015西安模拟)高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途。实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾。其部分流程如下：(1)第步加热熔融应在_中进行，而不用瓷坩埚的原因是_(用化学方程式表示)。(2)第步通入CO2发生反应，生成Mn和MnO2。反应的离子方程式为_。则完成反应时，转化为KMnO4的K2MnO4占全部K2MnO4的百分率约为_(精确到0.1%)。(3)第步趁热过滤的目的是_。(4)第步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热、冷却结晶、_、洗涤、干燥。干燥过程中，温度不宜过高，其原因是_(用化学方程式表示)。(5)H2O2和KMnO4都是常用的强氧化剂。若向H
6、2O2溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，则酸性高锰酸钾溶液会褪色，写出该反应的离子方程式：_，该反应说明H2O2的氧化性比KMnO4的_(填“强”或“弱”)。【解析】(1)由于KOH是强碱，在加热或高温时容易与玻璃、陶瓷中的SiO2发生反应：SiO2+2KOHK2SiO3+H2O，所以加热熔融KClO3和KOH的混合物应在铁坩埚中进行。(2)根据题意结合原子守恒和电荷守恒，可得该反应为3Mn+2CO2 2Mn+MnO2+2C。由方程式可看出，每有3 mol的K2MnO4发生反应就生成2 mol的KMnO4，所以转化为KMnO4的K2MnO4转化率为23100%=66.7%。(3)由于KMnO4的溶解
7、度随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，趁热过滤就可以减少过滤过程中KMnO4的损耗(或防止降温过程中KMnO4析出而损耗)。(4)第步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。KMnO4受热容易发生分解反应；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2。为了防止KMnO4的分解，所以在干燥时温度不宜过高。(5)KMnO4和H2O2都具有强氧化性，但KMnO4的氧化性更强，所以二者发生反应时H2O2作还原剂，把KMnO4还原为无色的Mn2+而使溶液褪色，该反应能说明H2O2的氧化性比KMnO4的弱。答案：(1)铁坩埚SiO2+2KOHK2SiO3+H2O(2)3Mn+
8、2CO22Mn+MnO2+2C(或其他合理答案)66.7%(3)减少过滤的损耗(或防止降温过程中KMnO4析出而损耗)(4)过滤2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2(5)2Mn+6H+5H2O22Mn2+5O2+8H2O弱3.(14分)(2015石家庄模拟)氯酸镁Mg(ClO3)2常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下：已知：卤块主要成分为MgCl26H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质。四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.93.2Fe2+7.09.0Mg2+9.611(1)加入BaC
9、l2的目的是除去S，如何检验S已沉淀完全？_。(2)加入BaCl2沉淀后需经过两步实验才进行下步反应。请完成下列实验步骤(可选用的试剂：H2O2、稀硫酸、MgCl2溶液、MgO)：_；_。(3)加入NaClO3饱和溶液发生反应的化学方程式为_。再进一步制取Mg(ClO3)26H2O的实验步骤依次为蒸发结晶、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤。(4)产品中Mg(ClO3)26H2O含量的测定：步骤1：准确称量3.50 g产品配成100.00 mL溶液。步骤2：取10 mL上述溶液于锥形瓶中，加入10 mL稀硫酸和20 mL 1.000 molL-1的FeSO4溶液，微热。步骤3：冷却至室温，用0.1
10、00 molL-1K2Cr2O7溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。步骤4：将步骤2、3重复操作两次，平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。步骤1中配成100.00 mL溶液所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、_；写出步骤2中发生反应的离子方程式：_；【解析】(1)检验硫酸根离子是否除净的方法：静置，取上层清液加入BaCl2，若无白色沉淀，则S沉淀完全；(2)先向溶液中加入稍过量的双氧水，将Fe2+转化为Fe3+后，再向溶液中加入氧化镁使pH达到3.29.6，将Fe3+转化为Fe(OH)3，过滤即可除去Fe(OH)3；(3
11、)相同温度下，四种物质的溶解度：Mg(ClO3)2NaClO3MgCl2NaCl，因此在MgCl2溶液中加入NaClO3饱和溶液可发生复分解反应：MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl；(4)氯酸根离子具有氧化性，可以将Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为Cl+6Fe2+6H+6Fe3+Cl-+3H2O。答案：(1)静置，取上层清液加入BaCl2，若无白色沉淀，则S沉淀完全(2)向溶液中加入稍过量双氧水，充分反应向溶液中加入氧化镁调节pH为3.29.6，过滤(3)MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl(4)100 mL容量瓶Cl+6Fe2+6H+6Fe3+C
12、l-+3H2O4.(14分)实验室制备甲酸铜晶体Cu(HCOO)24H2O的流程如下：回答下列问题：(1)小苏打水溶液显_性(填“酸”“碱”或“中”)，可治疗胃酸(0.2%0.4%的盐酸)过多，反应的离子方程式为_。(2)生成碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3的离子方程式为_。(3)操作a的名称是_，该操作使用的玻璃仪器有_。(4)证明碱式碳酸铜已经洗涤充分的实验操作是_。(5)用无水乙醇洗涤晶体的目的是_。【解析】NaHCO3俗称小苏打，溶液因水解而呈碱性。由题给流程分析可知，NaHCO3和CuSO4发生水解相互促进反应生成CO2和Cu2(OH)2CO3，其对应的离子方程式为2Cu2+4HCC
13、u2(OH)2CO3+3CO2+H2O；将Cu2(OH)2CO3从溶液中分离出来的操作是过滤，即操作a为过滤，需要使用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯；若碱式碳酸铜已经洗涤干净，则洗涤液中应没有S，加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，不会出现白色沉淀；在制取甲酸铜晶体时，用无水乙醇洗涤甲酸铜晶体的目的是在除去甲酸等杂质的同时，减少甲酸铜的溶解损失。答案：(1)碱HC+H+CO2+H2O(2)2Cu2+4HCCu2(OH)2CO3+3CO2+H2O(3)过滤玻璃棒、漏斗、烧杯(4)取最后滤出的洗涤液，滴加硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，无明显现象(5)除去甲酸并减少甲酸铜晶体的损失【方法规律】无机
14、化工流程题的解题思路这种类型的题目的解答最关键的是“抓住流程图中每步转化的物质变化”来分析解决问题，审题时可以“在方框下面标示转化后生成的所有物质”，这类题常常设计与原材料转化有关的知识点主要有：(1)绿色化学理念：绿色化学理念包含原子的经济性及不使用和不产生对环境有污染的物质两层意思。(2)原料与产品的简单计算。(3)化学方程式或离子方程式的书写。(4)某步转化试剂的选择。(5)加入某试剂的原因。5.(14分)碱式碳酸铜广泛用于制油漆颜料、烟火、杀虫剂、催化剂、其他铜盐和固体荧光粉激活剂等，也用于种子处理及作杀菌剂等。某化学兴趣小组在实验室利用Na2CO310H2O跟CuSO45H2O反应制
15、备并检验碱式碳酸铜，实验步骤如下：(1)写出制备碱式碳酸铜的化学方程式_。(2)用研钵分别研细Na2CO310H2O和CuSO45H2O的目的是_。(3)检验蓝绿色沉淀是否洗涤干净的实验操作是_。(4)碱式碳酸铜可以看成Cu(OH)2CuCO3，该兴趣小组同学选择下列实验仪器验证产物中含有Cu(OH)2、CuCO3。各装置连接顺序为_。装置B中试剂的名称是_，装置C中试剂的名称是_。证明含有CuCO3的实验现象是_，证明含有Cu(OH)2的实验现象是_。【解析】(1)制备碱式碳酸铜是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促进的性质。(2)用研钵分别研细Na2CO310H2O和CuSO45H2
16、O是为了增大反应物的接触面积，使反应物充分混合并反应。(3)若蓝绿色沉淀洗涤干净，则最后洗涤液中不含S，滴加BaCl2溶液，没有白色沉淀产生。(4)利用无水硫酸铜可检验出加热后的产物中存在H2O，从而证明含有Cu(OH)2，利用澄清石灰水可检验出加热后的产物中含有CO2，从而证明含有CuCO3。但是检验H2O必须在检验CO2之前。答案：(1)2CuSO4+2Na2CO3+H2OCu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2(2)增大反应物接触面积，使反应物充分混合并反应(3)取最后一次洗涤液少许，滴加BaCl2溶液，若没有白色沉淀产生，则沉淀已洗涤干净(4)ACB澄清石灰水无水硫酸铜粉末装置B
17、中澄清石灰水变浑浊装置C中白色粉末变为蓝色【方法规律】化学工艺与基本操作类题解题策略解题时首先要明确原料和产品(包括副产品)，即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应知其然，弄清有关反应原理，明确目的(如沉淀反应、除杂、分离)可知其所以然，最后联系储存的知识，有效进行信息的利用，准确表述和工整书写。由于工艺流程常与溶液的配制、物质的分离及定量测定等基本操作有机结合起来，需要复习时牢固掌握实验基础知识，才能有效结合题中的信息，准确答题。6.(14分)氯化亚铜在工业上应用广泛。氯化亚铜(CuCl)为白色晶体，微溶于水，能溶于氨水、浓盐酸，并生成配合物，不
18、溶于硫酸、稀硝酸和醇。实验药品：铜丝20 g、氯化铵20 g、65%硝酸10 mL、36%盐酸15 mL、水。(1)反应的化学方程式为_，用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是_(写出一条即可)。(2)工业化生产时，95%乙醇可通过_的方法回收并循环利用，而NH4Cl、_(填化学式)可直接循环利用。(3)实验室用如图装置制备CuCl。实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，最宜选择下列装置中的_(填字母序号)。实验开始时，温度计显示反应液温度低于室温，主要原因是_。电炉加热升温至50时停止加热，反应快速进行，烧瓶上方气体颜色逐渐由无色变为红棕色，从环保角度考虑，当_时才能
19、停止通入氧气；待冷却至室温后，再打开瓶塞，沿_(填字母)口倾出棕色反应液于1 000 mL大烧杯，加水500 mL，即有大量白色沉淀析出。【解析】(1)注意反应的反应物和生成物即可确定该反应的化学方程式为NH4CuCl2CuCl+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是洗去晶体表面的杂质离子及水分，减少CuCl的溶解损失，同时可以加快固体的干燥。(2)将乙醇与水分离的操作是蒸馏，根据残液浓缩后的补充物质可知，可直接循环利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在题给的三个装置中，能观察到产生O2速率的只有B。实验开始时，温度计显示反应液温度低于室温的主要原因是氯化铵溶于水时吸热，造成反应液
20、温度降低。为使反应产生的氮氧化物完全转化为硝酸，消除氮氧化物对环境的影响，因此需到烧瓶上方红棕色气体逐渐变为无色时才能停止通入氧气。将三颈烧瓶中液体倒出时利用左口或右口，即从a口或c口倾出棕色反应液。答案：(1)NH4CuCl2CuCl+NH4Cl避免CuCl溶于水而造成损耗(洗去晶体表面的杂质离子及水分)(2)蒸馏HNO3(3)B氯化铵溶于水吸收大量的热，造成反应液温度降低烧瓶上方红棕色气体逐渐变为无色a(或c)7.(16分)(2015南京模拟)硫铁矿烧渣的主要成分为Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等。由硫铁矿烧渣制备铁红(Fe2O3)的一种工艺流程如下：已知：还原焙烧时
21、，大部分Fe2O3、Fe3O4转化为FeO。几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示：离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe2+7.09.0Fe3+1.93.2Al3+3.75.2(1)“酸浸、过滤”步骤中所得滤液中的金属阳离子有_(填离子符号)。(2)Fe粉除调pH外，另一个作用是_；Fe粉调节溶液的pH为_。(3)“沉淀、过滤”步骤中生成FeCO3的离子方程式为_；所得滤液的主要溶质是(填化学式)_。(4)高温条件下，“氧化”步骤中发生反应的化学方程式为_。【解析】(1)在硫铁矿烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4，以及少量SiO2、Al2O3等，当加酸时，Fe2O3、Fe3O4、Al2
22、O3发生反应变为Fe2+、Fe3+、Al3+存在于溶液中；而SiO2不能溶解在酸中，被过滤除去。(2)由于Fe3+、Al3+形成沉淀时的溶液的pH接近，不容易分离，所以加Fe粉除调pH外，另一个作用是将溶液中Fe3+还原为Fe2+，便于与Al3+分离；由于Al3+沉淀完全的溶液的pH=5.2，而Fe2+开始沉淀时的pH=7.0，所以Fe粉调节溶液的pH为5.27.0或其之间的任意数值。(3)根据题意在“沉淀、过滤”步骤中生成FeCO3的离子方程式为Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O；由于在过程中加的是硫酸和NH4HCO3，所以所得滤液的主要溶质是(NH4)2SO4。(4)高温条件下，FeCO3和O2发生反应产生Fe2O3和CO2，根据电子守恒和元素的原子个数守恒可得该“氧化”步骤中发生反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。答案：(1)Fe2+、Fe3+、Al3+(2)将溶液中Fe3+还原为Fe2+，便于与Al3+分离6(5.27.0或其之间的任意数值)(3)Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O(NH4)2SO4(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2