（福建專(zhuān)用）2014版高三化學(xué) 題型強(qiáng)化卷（二） 無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)流程題的突破方法（含解析）

無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)流程題的突破方法 【考題體驗(yàn)組】 (20分鐘　30分) 1.(8分)(2013·龍巖一模)MgSO4·7H2O在醫(yī)藥上常用作瀉藥,工業(yè)上可用氯堿工業(yè)中的一次鹽泥為原料生產(chǎn)。已知一次鹽泥中含有鎂、鈣、鐵、鋁、錳的硅酸鹽和碳酸鹽等成分。其主要工藝如下： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)用H2SO4調(diào)節(jié)溶液pH至1～2,H2SO4的作用是_________________________ 　 。 (2)加NaClO溶液至pH為5～6并加熱煮沸5分鐘～10分鐘,沉淀2中主要含 有MnO2和另外兩種難溶物,這兩種難溶物的化學(xué)式分別為　　　　　　　　、 　　　　　　　　;其中NaClO溶液將MnSO4轉(zhuǎn)化為MnO2的離子方程式為　 ________________________________。 (3)檢驗(yàn)濾液Ⅱ中是否含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是  　　　　　　　。 (4)“操作X”是將溶液　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、過(guò)濾洗滌,即得到MgSO4·7H2O晶體。 2.(10分)(2013·連云港一模)堿式碳酸銅是一種用途廣泛的化工原料。工業(yè)上可用電子工業(yè)中刻蝕線路板的酸性廢液(主要成分有FeCl3、CuCl2、FeCl2)制備,其制備過(guò)程如下： 查閱資料知,通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性可使Cu2+、F、F生成沉淀的pH如下： 物質(zhì) Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 開(kāi)始沉淀pH 4.7 7.5 1.4 沉淀完全pH 6.7 14 3.7 (1)氯酸鈉的作用是　 。 (2)調(diào)節(jié)反應(yīng)A所得溶液的pH范圍為　 ,可以選擇的試劑是　　　　　　(填序號(hào))。 a.氨水　b.硫酸銅　c.氫氧化銅　d.堿式碳酸銅 (3)反應(yīng)B的溫度要控制在60℃左右,且保持恒溫,可采用的加熱方法是　　　　　　　　;若溫度過(guò)高,所得藍(lán)綠色沉淀中會(huì)有黑色固體出現(xiàn),黑色固體可能是　　　　　　　　。 (4)已知濾液中含有碳酸氫鈉,寫(xiě)出生成堿式碳酸銅的離子方程式：　 __________________________。 (5)過(guò)濾得到的產(chǎn)品洗滌時(shí),如何判斷產(chǎn)品已經(jīng)洗凈　 。 3.(12分)實(shí)驗(yàn)室里用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·7H2O),其過(guò)程如下： (1)過(guò)程①中,FeS和O2、H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為　 。 (2)過(guò)程②中產(chǎn)生的尾氣會(huì)對(duì)大氣造成污染,可選用下列試劑中的　　　　吸收。 a.濃硫酸　　　　　　　　b.蒸餾水 c.NaOH溶液 d.濃硝酸 (3)過(guò)程③中,需要加入的物質(zhì)名稱(chēng)是　　　　　。 (4)過(guò)程④的實(shí)驗(yàn)操作是　 。 (5)過(guò)程⑥中,將溶液Z加熱到70℃～80℃,目的是　 。 (6)實(shí)驗(yàn)室為測(cè)定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。①用分析天平稱(chēng)取樣品2.700 g;②將樣品溶于足量鹽酸后,加入足量的氯化鋇溶液;③過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量,得固體質(zhì)量為3.495 g。若該聚鐵主要成分為n,則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　　　　　　。 【新題預(yù)測(cè)組】 (20分鐘　30分) 1.(6分)活性氧化鋅用作橡膠硫化的活性劑、補(bǔ)強(qiáng)劑。以氧化鋅粗品為原料制備活性氧化鋅的生產(chǎn)工藝流程如下： 一些陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Fe(OH)2 pH 3.7 6.7 8.0 9.7 (1)“溶解”前將氧化鋅粗品粉碎成細(xì)顆粒,目的是  　。 (2)“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2+、S,還含有Fe2+、Cu2+等雜質(zhì)。先加入　　　　　　(填“Na2CO3”或“H2SO4”)調(diào)節(jié)溶液的pH至5.4,然后加入適量KMnO4,Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,同時(shí)KMnO4轉(zhuǎn)化為MnO2。經(jīng)檢測(cè)溶液中Fe2+的濃度為0.009 mol·L-1,則每升溶液中至少應(yīng)加入  mol KMnO4。 (3)雜質(zhì)Cu2+可利用置換反應(yīng)除去,應(yīng)選擇的物質(zhì)是　 。 (4)“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O,“煅燒”在450℃～500℃下進(jìn)行,“煅燒”反應(yīng)的化學(xué)方程式為  　。 2.(12分)工業(yè)碳酸鈉(純度約為98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl—、S等雜質(zhì),提純工藝線路如下： Ⅰ.碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如下圖所示： Ⅱ.有關(guān)物質(zhì)的溶度積如下： 物質(zhì) CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Ksp 4.96×10-9 6.82×10-6 4.68×10-6 5.61×10-12 2.64×10-39 回答下列問(wèn)題： (1)加入NaOH溶液時(shí)發(fā)生的離子方程式為    　; 向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的pH=8時(shí),c(Mg2+)∶c(Fe3+)=　　　　　　。 (2)“趁熱過(guò)濾”時(shí)的溫度應(yīng)控制在　　　　　　　　　　　　　。 (3)有人從“綠色化學(xué)”角度設(shè)想將“母液”沿流程中虛線所示進(jìn)行循環(huán)使用。請(qǐng)你分析實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行?　　　　　　,并說(shuō)明理由  　 __________________________________________________________。 3.(12分)亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖： 已知：①NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大,適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO2·3H2O;②純ClO2易分解爆炸,一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下較安全; ③HClO2可看成是強(qiáng)酸。 (1)160 g·L-1NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為　 ,若要計(jì)算該溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),還需要的一個(gè)條件是　　　　。 (2)在發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是　　　　(填序號(hào))。 A.將SO2氧化成SO3,增強(qiáng)酸性 B.稀釋ClO2以防止爆炸 C.將NaClO3氧化成ClO2 (3)吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　 ,吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃,其目的是防止H2O2分解,寫(xiě)出H2O2分解的化學(xué)方程式：　　　　　　　　　　　。 (4)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定,所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量,判斷NaOH是否過(guò)量的簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法是　　　　　　　　　　　。 (5)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl,所用還原劑的還原性應(yīng)適中。除H2O2外,還可以選擇的還原劑是　　　　(填序號(hào))。 A.Na2O2　　B.Na2S　　C.FeCl2　　D.PbO(懸濁液) (6)從濾液中得到NaClO2·3H2O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是　　　　(填序號(hào))。 A.蒸餾　B.蒸發(fā)　C.灼燒　D.過(guò)濾　E.冷卻結(jié)晶 要得到更純的NaClO2·3H2O晶體必須進(jìn)行的操作是　　　　(填操作名稱(chēng))。 答案解析 【考題體驗(yàn)組】 1.【解析】(1)通過(guò)加入硫酸可以使一次鹽泥中的鎂、鐵、鋁、錳轉(zhuǎn)化為可溶的硫酸鹽,同時(shí)生成CaSO4和H2SiO3沉淀而除去。 (2)ClO-具有強(qiáng)氧化性,將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2。其反應(yīng)離子方程式為Mn2++ClO-+H2O====MnO2↓+Cl-+2H+。同時(shí)將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,其反應(yīng)離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+====2Fe3++Cl-+H2O,調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe(OH)3(完全沉淀pH≥3.2)、Al(OH)3沉淀(完全沉淀pH≥3.2),分離出來(lái)。 (3)利用Fe3+與SCN-形成特征顏色變化,或與苯酚顯紫色等,現(xiàn)象明顯,靈敏度高,可檢驗(yàn)Fe3+。 (4)對(duì)濾液蒸發(fā)濃縮,得到高濃度的MgSO4溶液,然后經(jīng)冷卻結(jié)晶即可得到MgSO4·7H2O晶體。 答案：(1)將一次鹽泥中的碳酸鹽和硅酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鹽,同時(shí)生成硫酸鈣和硅酸沉淀而除去 (2)Al(OH)3　Fe(OH)3 Mn2++H2O+ClO-====MnO2↓+Cl-+2H+ (3)取濾液Ⅱ1 mL～2 mL于試管中,加入少量的KSCN溶液,若不顯紅色,證明濾液Ⅱ中無(wú)Fe3+ (4)蒸發(fā)濃縮　冷卻結(jié)晶 2.【解析】(1)題中要除去Fe2+、Fe3+雜質(zhì),必須先將Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,再調(diào)節(jié)pH,故NaClO3的作用是將Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+。 (2)要將Fe3+完全沉淀,但不能將Cu2+沉淀,故pH應(yīng)在3.7～4.7。除雜時(shí),不能引入新的雜質(zhì),同時(shí)促進(jìn)Fe3+的水解,故應(yīng)選c、d。 (3)控制反應(yīng)溫度在100℃以下,可采用水浴加熱法。堿式碳酸銅受熱易分解成黑色的CuO。 (4)由信息知,反應(yīng)物中有Cu2+、C,生成物中有堿式碳酸銅,再根據(jù)原子守恒和電荷守恒,反應(yīng)的離子方程式為2Cu2++3C+2H2O====Cu2(OH)2CO3+2HC。 (5)沉淀上會(huì)吸附Na+、Cl-等,故可檢驗(yàn)Cl-。注意一定要強(qiáng)調(diào)“最后一次”。 答案：(1)將Fe2+氧化為Fe3+　(2)3.7～4.7　c、d (3)水浴加熱　CuO (4)2Cu2++3C+2H2O====Cu2(OH)2CO3+2HC (5)取最后一次洗滌液,加入硝酸銀、稀硝酸溶液,無(wú)沉淀產(chǎn)生則表明已洗凈 3.【解析】(1)根據(jù)固體W的成分中存在S,推出FeS和O2、H2SO4發(fā)生氧化還原反應(yīng),FeS作還原劑,O2作氧化劑,產(chǎn)物有Fe2(SO4)3、S、H2O。 (2)污染物是SO2,用堿液吸收。 (3)溶液X中的鐵是Fe3+,綠礬中的鐵為Fe2+,故應(yīng)加入鐵粉,將Fe3+還原為Fe2+。 (4)將濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,待有大量晶體析出時(shí),冷卻結(jié)晶,然后過(guò)濾,并洗滌沉淀。 (5)溫度過(guò)低水解程度低,升高溫度促進(jìn)Fe3+的水解,過(guò)高溫度不利于聚鐵的形成。 (6)③得到的沉淀是BaSO4,n(BaSO4)==0.015 mol,根據(jù)聚鐵主要成分為n,推出n(Fe3+)=0.015 mol,則m(Fe3+)=0.84 g,鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：w(Fe)=(0.84 g/2.700 g)×100%=31.11%。 答案：(1)4FeS+3O2+6H2SO4====2Fe2(SO4)3+6H2O+4S (2)c　(3)鐵粉 (4)蒸發(fā)(濃縮)、(冷卻)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌 (5)促進(jìn)Fe3+的水解　(6)31.11% 【新題預(yù)測(cè)組】 1.【解析】(1)工業(yè)上通常將原料粉碎來(lái)加快反應(yīng)速率; (2)只有加入碳酸鈉才能使pH升高;錳元素的化合價(jià)經(jīng)反應(yīng)后改變?nèi)齼r(jià),所以消耗的物質(zhì)的量應(yīng)為Fe2+的1/3;(3)要除去銅離子且不引入雜質(zhì)離子,只能使用鋅粉;(4)最終要得到的是純凈的氧化鋅,所以煅燒的最終產(chǎn)物應(yīng)是氧化鋅。 答案：(1)增大固液接觸面積,加快溶解時(shí)的反應(yīng)速率 (2)Na2CO3　0.003 (3)鋅粉 (4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO+CO2↑+3H2O↑ 2.【解析】(1)根據(jù)溶度積可以判斷加入氫氧化鈉后Fe3+和Mg2+生成沉淀;根據(jù)兩者的溶度積可計(jì)算出pH=8時(shí)c(Mg2+)=5.61 mol·L—1,c(Fe3+)=2.64×10-21mol·L-1,即可求出兩者的比值。(2)“趁熱過(guò)濾”主要是防止碳酸鈉晶體的損失,所以溫度不能低于36℃。(3)母液中不完全是有用成分,要考慮到其他離子對(duì)工藝的影響。 答案：(1)Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓, MgCO3+2OH-====Mg(OH)2+C, Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓　2.125×1021 (2)高于36℃ (3)不可行　若“母液”循環(huán)使用,則溶液中c(Cl-)和c(S)增大,最后所得產(chǎn)物Na2CO3會(huì)混有雜質(zhì) 3.【解析】(1)160 g·L-1NaOH溶液表示的是1 L溶液中含有NaOH的質(zhì)量是 160 g,NaOH的物質(zhì)的量是4 mol,所以此溶液的物質(zhì)的量濃度是4 mol·L-1,若要計(jì)算該溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),需要知道溶液的質(zhì)量,所以還需要的條件是溶液的密度。 (2)根據(jù)題給信息,純ClO2易分解爆炸,由此可判斷發(fā)生器中鼓入空氣的作用是稀釋ClO2以防止爆炸。 (3)通過(guò)吸收塔內(nèi)的反應(yīng)制備N(xiāo)aClO2,ClO2是氧化劑,H2O2是還原劑,相應(yīng)的氧化產(chǎn)物應(yīng)是氧氣,同時(shí)參加反應(yīng)的還有NaOH,此反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為2NaOH+2ClO2+H2O2====2NaClO2+2H2O+O2;H2O2分解的化學(xué)方程式為2H2O22H2O +O2↑。 (4)判斷NaOH是否過(guò)量可以采用測(cè)定溶液pH的方法。 (5)本實(shí)驗(yàn)的目的是制備純凈的亞氯酸鈉(NaClO2),制備過(guò)程中選取的還原劑不能引入雜質(zhì),H2O2相應(yīng)的產(chǎn)物是H2O和氧氣,沒(méi)有引入雜質(zhì)。分析選項(xiàng),Na2O2相應(yīng)的產(chǎn)物是NaOH和氧氣,不會(huì)引入雜質(zhì),PbO(懸濁液)相應(yīng)的產(chǎn)物是PbO2固體,過(guò)濾可以除去。B、C都會(huì)引入雜質(zhì)。 (6)從濾液中得到粗晶體的步驟是蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾,或者直接冷卻結(jié)晶、過(guò)濾。由粗晶體制得純的晶體,則需要重結(jié)晶。 答案：(1) 4 mol·L-1　該溶液的密度 (2)B (3)2NaOH+2ClO2+H2O2====2NaClO2+2H2O+O2 2H2O22H2O+O2↑ (4)連續(xù)測(cè)定吸收塔內(nèi)溶液的pH (5)A、D　(6)B、E、D或E、D　重結(jié)晶