1、第2讲 化工生产流程【考纲资讯】【考情快报】【基础回顾】一、常见物质的工业制备方法 1.钠、镁、铝的冶炼：常用电解法，如工业上炼铝的化学方程式 为_。2.漂白粉的制备：化学方程式为_。3.制晶体硅：化学方程式为 _ (制得粗硅)。通电，Na3AlF6 950 970=2Al2O3 4Al+3O2 2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 1 600 1 800 =2C+SiO2 Si+2CO 4.合成氨：化学方程式为_。5.氯碱工业：离子方程式为 _。6.接触法制硫酸：FeS2 _ _ H2SO4。通电=2Cl+2H2O H2+Cl2+2OH-SO2 SO3 N2+3
2、H2 2NH3 高温、高压 催化剂 二、化工生产中反应条件的控制 1.调节溶液的pH：常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀(1)若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3，可加入 _等物质来调节溶液的pH值，不可加入NaOH溶液、氨水等。CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3(2)已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应先_，再调节溶液的pH到_。物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)3 2.7 3.7 Fe(OH)2 7.6 9.6 Mn(OH)2 7.7 9.8 用氧化剂把Fe2氧化为Fe3+3.7 2.工业合成氨反应条件的选择(1)压强：加压可
3、_反应速率，同时可提高N、H的转化率。但增压受到动力、设备条件制约，结合实际生产条件，只能适当 增压。一般为 _。(2)温度：生产中既要保证N、H的转化率，又要保证较快的反 应速率，选择的温度为 _左右，且在该温度时催化剂活 性最大，催化效率最高。(3)催化剂：催化剂只改变反应速率，不会影响平衡移动，但使 用了催化剂可以使合成氨生产在较低温度下达到较高速率。加快 2107 Pa5107 Pa 500 三、化工生产中常用的分离方法 1.如除去KNO3中的少量NaCl可用_的方法。2.除去NaCl中的少量KNO3可用_的方法。3.依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用_方法。
4、蒸发浓缩、冷却结晶 蒸发结晶、趁热过滤 蒸馏【核心自查】一、物质制备类化工生产流程题的必备知识 1.熟悉常用的操作方法及其作用(1)对原料进行预处理的常用方法及其作用。研磨减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触 面积，加快反应速率。水浸与水接触反应或溶解。酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。(2)常用的控制反应条件的方法。调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质
5、一般应满足两点：a.能与H+反应，使溶液pH增大；b.不引入新杂质。例如：若要除去Cu2+中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。控制压强。改变速率，影响平衡。使用正催化剂。加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间。趁热过滤。防止某些物质降温时析出。冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。2.熟悉中学化学中出现的重要的化工生产的生产原理、工艺设计原理、相关思想、知识细节等；如工业合成氨、金属的冶炼、海水的开发利用、化石燃
6、料的综合利用等。二、提纯类化工生产流程题的必备知识 1.明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的pH法：如除去酸性铜溶液中的Fe3+等。2.明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度
7、变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。(6)冷却法：利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气。3.物质分离、提纯的原则(1)不增：不引入新的杂质。(2)不减：不减少被提纯物。(3)易分离：被提纯物与杂质容易分离。(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成状态。4.物质分离、提纯注意事项(1)除杂试剂需过量。(2)过量试剂需除去。(3)除去多种杂质时要考虑加入试剂的顺序。(4)选择最佳除杂途径。【真题自测】判断下列叙
8、述是否正确或完成需填内容 化工生产流程题的综合考查 高考频次:1.考查物质的性质(1)(2012衡水一模)有人设计了如下流程，用现有废铜(主要杂质为Fe)来制备胆矾。pH控制可参考下列数据 请根据上述流程判断下列选项是否正确 溶解含铁废铜时可用稀硫酸代替浓硫酸()中加H2O2的目的是将亚铁离子氧化为铁离子()中可以用NaOH溶液来代替Cu2(OH)2CO3调节溶液的pH=3()分析：稀硫酸不能溶解单质铜；由题中信息知，只有将亚铁 离子氧化为铁离子才能通过调节溶液的pH将其除去；中若用 NaOH溶液来代替Cu2(OH)2CO3会引入Na+杂质。2.考查实验方法与条件的选择(2)(2012广东高考
9、)难溶性杂卤石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca2+2K+Mg2+4SO42-+2H2O 为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：“除杂”环节中，先加入_溶液，经搅拌等操作后，过滤，再 加入_溶液调滤液pH至中性。分析：根据流程可知除杂之前的滤液中还含有大量Ca2+,所以需要 把Ca2+转化为沉淀而除去，结合最终需要K2SO4产品，因而需要加 入K2CO3除去Ca2+，加入H2SO4调节滤液的pH。K2CO3 H2SO4(3)(2011江苏高考)以硫铁矿(主要
10、成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如下：酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是_、_。分析：硫铁矿燃烧将产生铁的氧化物，为了提高铁元素的浸出 率，抑制Fe2+及Fe3+的水解，让更多的铁转化为氯化铁晶体，应 保持盐酸过量。提高铁元素的浸出率 抑制Fe2+及Fe3+的水解 3.考查流程中的转化关系(4)(2011广东高考)由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金 属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经 处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801；AlCl3在181 升华)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们
11、分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为 _和 _ 分析：铝能置换氧化铁中的铁和石英砂中的硅，发生的反应分 别为：2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3，4Al+3SiO2 3Si+2Al2O3。高温=高温=高温=高温=2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 4Al+3SiO2 3Si+2Al2O3 4.考查化学反应原理的相关知识(5)(2011福建高考)四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材 料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备 TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下：回答下列问题:a.若把中制得的固体TiO2nH2O用酸清洗除去其中的 Fe(OH)3
12、杂质,还可制得钛白粉。已知25 时，KspFe(OH)3=2.7910-39，该温度下反应 Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O的平衡常数K=_。2.79103 b.已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)H=+140 kJmol-1 2C(s)+O2(g)=2CO(g)H=-221 kJmol-1 写出中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：_ _ TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)H81 kJmol1 分析：a.Fe(OH)3在水中存在如下沉淀溶解平衡：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3
13、OH(aq)，KspFe(OH)3c(Fe3+)c3(OH)2.791039，Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O，333333c(Fe)c(Fe)c(OH)Kc(H)c(H)c(OH)339sp3314 3W2Fe(OH)2.79 102.79 10(H O)1 10。（）KKb.先写出该反应的化学方程式：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)；将两个热化学方程式相加即得目 标方程式，所以H+140 kJmol1221 kJmol1 81 kJmol1。5.考查化学计算(6)(2011安徽高考)MnO2是一种重要的无机功能材料，粗 MnO2的提纯是工业生
14、产的重要环节。某研究性学习小组设计 了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第步反应后，经过滤得到 8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第 步反应中至少需要_ molNaClO3。0.02 分析：由题意知样品中的MnO和MnCO3质量为12.69 g-8.7 g=3.99 g。由方程式H2SO4+MnCO3=MnSO4+H2O+CO2可知MnCO3 的物质的量为0.01 mol，质量为115 gmol-10.01 mol=1.15 g,所以MnO的质量为3.99 g-1.1
15、5 g=2.84 g,其物质的量为 因此与稀硫酸反应时共生成MnSO4的物质 的量为0.05 mol,根据方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2+Na2SO4+4H2SO4，可计算出需要NaClO3的物质的量为0.02 mol。12.84 g0.04 mol71 g mol，【热点考向1】以物质的制备与提纯为考查内容【典例训练】1.(2012济南二模)为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4 及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒 的新工艺，主要流程如下：部分含钒物质在水中的溶解性如下：回答下列问题：(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，该
16、反应的氧化剂为 。(2)滤液中含钒的主要成分为 (填化学式)。物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3(VO2)2SO4 溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶(3)该工艺中反应的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式 ；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图判断最佳氯化铵系数和温度为 、。【解题指导】解答本题要抓住含钒化合物的水溶性，从而确定滤 液中含VOSO4；另外V2O5、VO3-、VO2+等中的钒价态均为+5也是重 要解题突破口；沉钒率最大化是选择最佳条件的主要依据。【解析】(1)铝热剂法冶炼金属
17、钒，反应的化学方程式为 10Al+3V2O5 6V+5Al2O3，其中V2O5在反应中得电子，是氧化剂。(2)Na2SO3可将V2O5还原，再结合题中所给钒物质在水中的溶解 性表，可知滤液中含钒的主要成分为VOSO4。(3)由题中信息NH4VO3难溶于水，所以反应的离子方程式为 NH4+VO3-=NH4VO3，根据图中数据可知氯化铵系数和温度分别为4和80 时沉钒 率最高。高温=答案:(1)V2O5(2)VOSO4(3)NH4+VO3-=NH4VO3 4 80 2.(2012盐城二模)碳酸钠是造纸、纺织、制革等行业的重要 原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca2、Mg2、Fe3、Cl 和S
18、O42-等杂质，提纯工艺流程如下：已知碳酸钠的溶解度(S)随温度(T)变化的曲线如图所示：回答下列问题：(1)滤渣的主要成分为 。(2)“趁热过滤”的原因是 。(3)若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是 。【解题指导】解答本题时要注意以下两点：(1)明确该实验的目的是得到纯净的碳酸钠。(2)通过读图明确温度对不同物质溶解度的影响。【解析】从题目中可知，该题中的实验目的是从工业碳酸钠中提 纯出碳酸钠,工业碳酸钠中含有的杂质有Mg2、Fe3、Ca2、Cl 和SO42等，所以该流程的目的就是把这些杂质除去并得到纯净的 碳酸钠固体。流程图中加水的目的是使可溶性物质溶于水，少量 的Ca2与CO3
19、2生成沉淀CaCO3。加入过量的NaOH溶液,很显然是将 Mg2、Fe3转化成Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀，再通过过滤的方法除 去。但这一步骤对Cl和SO4 2是没什么影响的,所以流程图中 出现了一个蒸发浓缩结晶和趁热过滤的操作,这肯定是为了使随 温度升高溶解度变化不大或减小的物质析出来,通过读图可得出 Na2CO3H2O符合这一条件,这样可以通过趁热过滤除去Cl、SO42 和一些沉淀不完全的离子。由于Na2CO310H2O溶解度随温度的 升高变化非常大,如果降温，一定会析出来而影响主要产物，所 以要趁热过滤。答案:(1)Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3(2)使析出的晶体为Na
20、2CO3H2O，防止因温度过低而析出 Na2CO310H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长(3)溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3中混有杂 质；原因：“母液”中含有的离子有Ca2、Na、Cl、SO42、OH、CO32，当多次循环后，使得离子浓度不断增大，溶解时会 生成CaSO4、Ca(OH)2、CaCO3等沉淀【方法总结】物质制备与提纯类流程题的答题策略 1.习题特点 2.答题步骤(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。(2)整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。(3)分析流程中的每一步骤，并获取以下信息：知道“四个什么”。反应物是什么；发生了什
21、么反应；该反应造成了什么后果；对制 造产品有什么作用。抓住“一个关键”。一切反应或操作都是为获得产品而服务。(4)从问题中获取信息，帮助解题。3.规范解答(1)文字叙述类的题目要规范解答，防止出现因叙述 不严谨导致的失分，如：如何洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然 流下后，重复以上操作2次3次。如何证明沉淀完全：如向含SO42-的溶液中加BaCl2溶液，将 沉淀静止，取上层清液，再加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀完全。如何从溶液中得到晶体：蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥。在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万能式的回答是不正确的。
22、(2)认真审题，不要因审题不细致而失分，如：填“化学方程式”还是“离子方程式”。填“名称”“符号”还是“代号”“序号”等。填“大于”还是“”；“增大”还是“变大”等。填“化学式”“分子式”“结构式”“结构简式”“最简式”还是“电子式”等。书写化学方程式时要注意配平、注明反应条件以及“”“=”“”“”“”等。【热点考向2】以化学基本理论为考查内容 【典例训练】3.(2012江苏高考)废弃物的综合利用既有利于 节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下:(1)铜帽溶解时加入H2O2 的目的是 (用化学方程式表示)。铜帽
23、溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2 除去。除去H2O2 的 简便方法是 。(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的 量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准 确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=34,加入过量的KI,用Na2S2O3 标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下:2Cu2+4I-=2CuI(白色)+I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-滴定选用的指示剂为_,滴定终点观察到的现象为 _。若滴定前溶液中的H2O2 没有除尽,所测定的Cu2+含量将会 _(填“偏高”“偏低
24、”或“不变”)。(3)已知pH11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH 溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按 金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3+1.1 3.2 Fe2+5.8 8.8 Zn2+5.9 8.9 实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为:;过滤;过滤、洗涤、干燥;900 煅烧。【解析指导】可按以下思路解答本题：【解析】(1)结合第(1)问要求将铜帽溶解可知其目的是将铜溶解；双氧水受热易分解
25、。(2)淀粉遇碘显蓝色；若双氧水没除尽，铜离子与双氧水均能氧化碘离子产生碘，碘与硫代硫酸钠反应，导致硫代硫酸钠用量增大，所测铜离子含量将会偏高。(3)结合给出离子沉淀的pH和实验步骤，应先用双氧水将Fe2+氧化为Fe3+，使Fe3+完全转化为沉淀，过滤除去后，继续调节 pH使Zn2+转化为氢氧化锌，再过滤、洗涤、干燥、煅烧得氧化 锌。答案：(1)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 加热(至沸)(2)淀粉溶液 蓝色褪去 偏高(3)向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应 滴加1.0 molL-1 NaOH，调节溶液pH约为5(或3.2pH”“”或“=”)。(3)反应的温度、原料
26、的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影 响；图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4 生成率的影响。工业生产中最佳温度为 ，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶 液最佳质量浓度之比为 。若Fe(NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原 反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为 。(4)K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4 Fe(OH)3+8OH-+3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用 溶液
27、(填序号)。A.H2O B.CH3COONa、异丙醇 C.NH4Cl、异丙醇 D.Fe(NO3)3、异丙醇【解题指导】(1)解答问题(2)时要能根据物质间发生的转化 判断其Ksp的大小。(2)解答问题(3)时要能读懂题干中所给图像的含义，并将两 图相结合判断Fe(NO3)3和NaClO浓度之比。【解析】(1)反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。(2)在化学式相似的情况下，发生的是沉淀的转化，由Ksp大的 转化为Ksp小的。(3)由图1看出温度为26 时，K2FeO4生成率最高；由图1和 图2看出K2FeO4生成率最高时，Fe(NO3)3与NaClO的质量浓度分别 为3
28、30 gL-1和275 gL-1，二者之比为65。根据电子守恒和电荷守恒配平离子方程式。(4)洗涤时一是要减少溶解的损失，二是要抑制其水解造成的 损失。答案：(1)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O(2)(3)26 65 2FeO42-+Fe3+8OH-=3FeO43-+H2O(4)B【方法总结】解答化工流程题的三种方法 1.首尾分析法 对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产 品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问
29、题，逐一推敲解答。2.分段分析法 对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产 品)的工艺流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。3.交叉分析法 有些化工生产选用多组原材料，率先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种 题就适合用交叉分析法。就是将提供的工艺流程示意图结合常见 化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。【常规题型】1.(双选)根据下图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是()已知：MgCl26H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。A过程的提纯是物理过程，过程通过氧化还原反应可产生两 种单质
30、B在过程中将MgCl26H2O灼烧即可制得无水MgCl2 C过程反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问 题 D在过程、反应中每氧化0.2 mol Br 需消耗标准状况下 2.24 L Cl2【解析】选C、D。过程中除去Mg2、CO32-和SO42-需要用化学 方法，A错误；根据已知信息可知B错误；过程发生的反应为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，溶液呈强酸性，C正确；每氧化 0.2 mol Br需消耗0.1 mol Cl2，在标准状况下是2.24 L，D正确。2.二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图)。下列说法中正确的是()ASiO2属于两性
31、氧化物 B盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 C硅胶吸水后不能重复再生 D图中所示转化反应都是氧化还原反应【解析】选B。SiO2属于酸性氧化物，A错；Na2CO3溶液水解显碱 性，能与玻璃中的SiO2反应生成矿物胶Na2SiO3，从而使瓶塞与瓶 口黏结在一起不易开启，B正确；硅胶吸水后可以用加热等方法使 其再生，C错误；图中的反应只有最上边一行的转化属于氧化还原 反应，其余都是非氧化还原反应，D错。3.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)nCl6n，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%
32、)、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4.24.5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 。【解析】(1)高岭土中的Al2O3、Fe2O3在溶解时可与盐酸反应，SiO2为酸性氧化物，不与盐酸反应。(2)加适量铝粉可除去溶液中的铁离子杂质。(3)pH超过4.5，Al
33、3+会形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3+水解 程度很小，很难形成液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6n。溶液 的pH需控制在4.24.5，所以具体操作中除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是pH计(或精密pH试纸)。(4)“蒸发浓缩”需保持温度在90 100，故需要水浴加热。此时铝离子水解生成Al2(OH)nCl6n，反应的化学方程式为2AlCl3+nH2O=Al2(OH)nCl6n+nHCl 答案:(1)Al2O3+6H+=2Al3+3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O(2)除去溶液中的铁离子(3)pH超过4.5，Al3+会形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，A
34、l3+水解 程度很小，很难形成液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6n pH计(或精密pH试纸)(4)水浴加热 2AlCl3+nH2O=Al2(OH)nCl6n+nHCl 4.工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是 工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质 相同的是 (填代号)。a.84消毒液(NaClO溶液)b.双氧水 c.苯酚 d.75%酒精(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂 瓶的是 (填代号)。a.浓硝酸 b.硝酸银 c.氯水 d.烧碱(3)上述流程中可以循环使用的物质有_、_(写化学式
35、)。(4)若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制 得_mol KMnO4。(5)该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择(选填代号)_。a.石灰石 b.稀盐酸 c.稀硫酸 d.纯碱 所需气体发生装置是 (选填代号)。(6)操作的名称是 ；操作根据KMnO4和K2CO3两物质在 _(填性质)上的差异，采用_ _(填操作步骤)，趁热过滤得到KMnO4粗晶体。【解析】高锰酸钾又名灰锰氧，是+7价锰最重要的化合物,也是 最重要和最常用的氧化剂之一。本题以液相氧化法制备高锰酸 钾为背景，着重考查了基本化学实验知识，本题可很好地巩 固试剂保存、分离
36、提纯操作、有关气体制取实验原理和装置知 识等。(1)高锰酸钾的消毒原理主要是靠其氧化性氧化微生物而杀灭微生物，它通过氧化细菌体内的活性基团而发挥作用，类似84消毒液(NaClO溶液)、双氧水。而苯酚、酒精消毒机理主要是使蛋白质凝固。(2)试剂保存方法取决于试剂的性质，见光易分解的物质通常保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸、硝酸银、氯水等试剂都是中学阶段常用试剂，都保存在棕色试剂瓶中。(3)从流程图中不难发现，由于K2MnO4在酸性条件下易歧化为MnO2和KMnO4，所以MnO2可以部分循环；母液成分主要是 K2CO3，通过加入石灰，产生的KOH也可以循环利用。(4)本小题考查学生对制备原理的理解。一种
37、方法是写出各步反应，通过物质的量的关系得出；另外，从流程中也可看 出，锰元素损失发生在K2MnO4歧化这一步，通过电子得失守 恒，1 mol K2MnO4可制得1/3 mol MnO2和2/3 mol KMnO4。(5)本小题主要考查有关气体制取实验原理和装置，气体发生装置取决于气体制备原理。题目中关键词为“纯净”，所以要选用纯碱和稀硫酸，发生装置就只能相应选择。(6)本小题主要考查制备过程中分离提纯的基本操作。操作是 分离不溶物MnO2，所以是过滤；操作从两物质性质上分析，都可溶，故是利用两者溶解度的不同而采用结晶方法分离，但 考虑到KMnO4易受热分解，要得到KMnO4粗晶体，只能蒸发浓缩
38、结 晶。答案:(1)a、b (2)d (3)MnO2 KOH (4)2/3(5)c、d A (6)过滤 溶解度 蒸发浓缩结晶【创新题型】5.通过资源化利用的方式将CO2转化为具有工业应用价值的产品(如下图所示)，是一种较为理想的减排方式，下列说法正确的 是()ACO2高温催化分解为C、CO、O2的反应为放热反应 B除去碳酸钠固体中少量NaHCO3可用热分解的方法 C过氧化尿素和SO2都能使品红溶液褪色，其原理相同 DCO2合成甲醇及碳酸二甲酯，原子利用率为100%【解析】选。由、CO和氧气反应生成CO2放热，可知CO2高 温催化分解为C、CO、O2的反应为吸热反应，A错误；2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O，所以B正确；过氧化尿素可 氧化色素，SO2不能，C错误；由原子守恒可知CO2合成甲醇及碳 酸二甲酯，原子利用率小于100%，D错误。=
