1、2018 届高三化学寒假作业四：化工流程专题1 【答案】 坩埚 +5 氧化 固 扩散到空气中损失和污染环境5Zn + 2KNO3+8NaOH K2ZnO2 +4Na2ZnO2 + N2 +4H 2O 5NaBiO3+2Mn2+ +14H+=5Na+5Bi3+ +2MnO4-+7H2O【解析】 （1）实验室中升温熔化粗铋一般用酒精喷灯在坩埚中完成；（2）NaBiO 3 中钠元素的化合价为+1 价、氧元素的化合价为-2 价，根据化合物中元素化合价代数和为 0，设铋元素的化合价为 x，则+1+x+(-2)3=0，解得 x=+5；（3）利用 Bi2O3 将杂质砷、锑转变成 As2O3、Sb 2O3 而
2、除去的过程中砷、锑化合价升高被氧化，故应该是利用 Bi2O3的氧化性；（4）氯化铅熔点为 498，故控制温度 350-400 时，氯化铅上浮至铋液表面呈固态覆盖，防止氯气扩散到空气中损失和污染环境；（5）高温精炼的实质为碱性精炼，加入少量 KNO3 和 NaOH，将锌氧化成锌酸盐而除去残锌，同时得到氮气，反应的化学方程式为：5Zn + 2KNO 3+8NaOH K2ZnO2 +4Na2ZnO2 + N2 +4H 2O；（6）向含有 MnSO4 的酸性溶液中加入铋酸钠粉末，溶液变为紫红色，则被氧化为 MnO4-，该反应经常用来检验 Mn2+，反应的离子方程式为：5NaBiO 3+2Mn2+ +1
3、4H+=5Na+5Bi3+ +2MnO4-+7H2O。2 【答案】 SiO2 V2O5+4H+SO32-=2VO2+SO42-+2H2O 加入碱，中和 H2SO4，使平衡正移 分液漏斗、烧杯 91.0% 1.7 2.6l0 -3mol/L【解析】生产流程分析如下：废钒催化剂(主要成分 V2O5、Fe 2O3和 SiO2等)，据物质的水溶性确定 V2O5和 SiO2难溶于水，即为得到的滤渣，亚硫酸根具有还原性，酸性条件下能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应方程式为：V2O5+SO32+4H+=2VO2+SO42+2H2O，过滤得到的废渣为二氧化硅，强酸性浸出液含有VO2+、K +、SO 4
4、2，加入有机萃取剂萃取分液得到有机溶液中 VO2+，再加入 X 试剂进行反萃取分液，分离出有机层，得到水层是含 VO2+、Fe 3+、SO 42的酸性水溶液，根据 Rn+(水层)+nHA(有机层)RA n(有机层)+nH +(水层)可知，加入的碱会和平衡体系中的氢离子反应促进平衡正向进行，加入硫酸抑制平衡正向进行，氯酸钾具有氧化性，能将 VO2+氧化为VO2+，加入氨水，调节溶液 pH 到最佳值得到 NH4VO3，最后焙烧得到五氧化二钒即可；(1).根据上述分析可知中废渣的主要成分是二氧化硅；中 V2O5发生反应的离子方程式为：V 2O5+SO32+4H+=2VO2+SO42+2H2O，故答案
5、为：SiO 2；V 2O5+4H+SO32-=2VO2+SO42-+2H2O；(2).反萃取时根据 VOSO4+(水层)+2HA 2(有机层)VOA 2(有机层)+H 2SO4(水层)可知，为提高中萃取百分率，则加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取，提高钒的萃取率，萃取分液操作时，用到的玻璃仪器有分液漏斗和烧杯，故答案为：加入碱中和 H2SO4，使平衡正移；分液漏斗、烧杯；(3).结合得失电子守恒和原子守恒配平得到加入氯酸钾时发生的反应离子方程式为：ClO3+6VO2+6H+=6VO3+Cl+3H2O，根据该离子方程式可得如下关系：3V2O56VO 2+ClO 3，100 mL0.1mol/
6、L 的 KC1O3溶液中 ClO3的物质的量为 n（ClO 3）=0.1L0.1mol/L=0.01mol，则对应 V2O5的物质的量为 0.03mol，质量为0.03mol182g/mol=5.46g，则该实验中钒的回收率是 =91.0%，故答案为：91.0%；(4).从沉淀率和 pH 关系可知，随 pH 增大，沉淀率先增大后减小，故沉淀率最大的 pH即为最佳 pH，pH=1.7 时钒的沉淀率最大为 98.8%，加入氨水调节溶液的最佳 pH 为1.7，若钒沉淀率为 93.1%时不产生 Fe(OH)3沉淀，此时溶液 pH=2，计算氢氧根离子浓度为 c(OH)=1012mol/L，kFe(OH)
7、 3=2.61039=c(Fe3+)c3(OH)，c(Fe 3+)=2.61039(1012)3=2.6103mol/L，故答案为：1.7；2.610 3mol/L。3 【答案】 CaCl26H2O 做石膏模型；加入到水泥中调节水泥的硬化速率；做建筑材料 D K 2SO4（或 K2SO4 和 KCl） NH 3+H2O+NaCl+CO2=NH4Cl+NaHCO3 C NH 3 CaCO3【解析】（1）根据上面流程，起点由水吸收氨气，再吸收二氧化碳，最后转化产出的为红色圈的 CaCl26H2O，本工业生产过程的目标产品是 CaCl26H2O；而箭头指出的 CaCO3受热分解可提供氧化钙和二氧化碳
8、，根据溶解性表中硫酸铵、氯化钾、硫酸钾和氯化铵中硫酸钾溶解度最小，在转化中溶解度最小的先析出，故过滤滤渣 A 为硫酸钾，即箭头指出的在流程序中间的碳酸钙和硫酸钾都不是目标产品；（2）过滤操作所得固体中，除 CaCO3外还有一种物质，根据前面转化加入的石膏应该过量且是微溶，故还有的固体为石膏，用途有：做石膏模型；加入到水泥中调节水泥的硬化速率；做建筑材料等；（3）根据溶解度表转化适宜的温度是 90100，该温度范围内，硫酸铵、氯化钾、氯化铵的溶解度都比硫酸钾溶解度大得多，容易析出硫酸钾晶体；过滤操作所得滤渣是 K2SO4（或 K2SO4 和 KCl） ；（4）我国著名的化学家也利用了转化的反应原
9、理制备了一种重要的碱，该制备是在饱和食盐水中通入足量的氨气，再通入足量的二氧化碳产生碳酸氢钠，化学反应方程式为：NH 3+H2O+NaCl+CO2=NH4Cl+NaHCO3；（5）由于CaCl26H2O 的相对分子质量为 219、假如有 CaCl24H2O、CaCl 22H2O、CaCl 2H2O、 ，则相对分子质量分别为 183、147、129，CaCl 2的相对分子质量为 111，根据相对分子质量及质量关系，将 CaCl26H2O 转化为 CaCl2最佳脱水的方法是应该选 D；（6）上述工业流程（参照前面的图）实现了绿色化学的理念，其中蒸氨过程中 NH3实现了循环利用，副产品 CaCO3可
10、转化为原料氧化钙和二氧化碳，整个流程基本实现了污染物零排放。4 【答案】 FeS+Cu2+ CuS+Fe2+ 2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O 除去 Fe3+ 用试管取少量滤液，滴加几滴 KSCN 溶液，若溶液不变红色，则 Fe3+已除净 增大 NiSO4的浓度，利于蒸发结晶(或富集 NiSO4) 溶液表面形成晶体薄膜(或者有少量晶体析出) d C【解析】废渣（除镍外，还含有铜、锌、铁等元素） ，用硫酸溶解后过滤，滤液含有Fe2+、Ni 2+、Zn 2+、Cu 2+等杂质，加入 FeS 可除去 Cu2+、Zn 2+。加 H2O2是将 Fe2+氧化成Fe3+，调节溶液 PH 使 F
11、e3+沉淀而除去。滤液含有 Na2SO4、NiSO 4，加 Na2CO3沉淀 Ni2+，过滤、洗涤，然后加入硫酸溶解，得到 NiSO4溶液，再进行蒸发浓缩冷却结晶，析出NiSO4晶体。FeS 除去 Cu2+的反应是沉淀的转化，使 FeS 转化为溶解度更小的 CuS，故答案为：FeS+Cu2+=CuS+Fe2+；滤液中 Fe2+有强还原性，加 H2O2可将 Fe2+氧化 Fe3+，离子方程式为：2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O；调滤液pH 的目的是促进 Fe3+水解,生成 Fe(OH)3，而达到除去 Fe3+的目的。故答案为：除去 Fe3+；检验 Fe3+是否除尽的操作和现象是用试
12、管取少量滤液，滴加几滴 KSCN 溶液，若无颜色变化，则 Fe3+已除净；NiSO4与 Na2CO3反应生成 NiCO3沉淀，而后过滤，再加适量稀硫酸溶解又生成 NiSO4，这样可提高 NiSO4的浓度，有利于蒸发结晶；故答案为：增大 NiSO4的浓度，利于蒸发结晶（或富集 NiSO4） ；（4）为得到 NiSO4晶体，应将 NiSO4溶液蒸发浓缩至溶液表面形成晶体薄膜(或者有少量晶体析出时，再停止加热，冷却结晶使其析出；故答案为：溶液表面形成晶体薄膜(或者有少量晶体析出) ；为了提高产率，过滤后得到的母液中主要含有 NiSO4，应该回流到流程中 d 中循环使用故答案为：d；产品的纯度不够需要
13、重新溶解、浓缩、结晶析出得到较纯净的晶体，实验操作为重结晶；故答案为：重结晶。5 【答案】 过滤 Na2OAl2O32SiO22nH2O AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3+CO 32- Al2O3是离子晶体，AlCl 3是分子晶体，离子键强于范德华力，所以 Al2O3的熔点高 不可行 AlCl3 属于共价化合物，熔融状态不导电 AlN 样品的质量以及装置 C 在吸收 NH3前后的质量 在 C 后连接一个装有碱石灰的干燥管(或其他合理的干燥装置)【解析】试题分析：由流程可知，铝土矿在碱溶时，SiO 2转化为铝硅酸钠(NaAlSiO4nH2O)沉淀分离出来，Al 2O3转化为偏铝酸钠
14、溶液，加入碳酸氢钠溶液时，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，过滤后，把氢氧化铝分离出来加热灼烧，氢氧化铝分解为氧化铝，电解熔融的氧化铝得到铝。（1）操作 I、的名称为过滤。 （2）用氧化物的形式表示铝硅酸钠的化学式为Na2OAl2O32SiO22nH2O。实验中需要测定的数据是 AlN 样品的质量以及装置 C 在吸收 NH3前后的质量。C 装置中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气，导致测定结果偏高，改进方法为在 C 后连接一个装有碱石灰的干燥管（或其他合理的干燥装置） 。6 【答案】 BaS2HClBaCl 2H 2S 2(NH4)2SO 22H 2O4NH 3H2O2S S(或硫) S2O32 2H
15、SSO 2H 2O Fe3+，室温时，pH=9 c(OH )=10-5mol/L 由 KspFe(OH)34.010 38 得故 Fe3+沉淀完全383 2315154.01Fe.0spKc molLlH 【解析】 （1）氯化钡的化学式为 BaCl2，是离子化合物，Ba 的化合价为+2 价，Cl 的化合价为-1 价，故电子式为 ；根据强酸制弱酸原理，盐酸和硫化钡反应生成氯化钡和硫化氢气体，所以化学方程式为：BaS2HClBaCl 2H 2S。学科￥网（2）根据题意，用足量氨水吸收 H2S，会生成(NH 4)2S，空气中的氧气能将(NH 4)2S 氧化成硫单质并使吸收液再生(生成 NH3H2O)
16、，反应的化学方程式为：2(NH 4)2S+O2+2H2O=4NH3H2O+2S。（3）反应 I 中生成的氯化钡溶液中有 H2S，鼓入热空气将 H2S 吹出，同时空气中有氧气，能将部分 H2S 氧化成 S 单质而形成沉淀，故沉淀 A 的成分是 S(或硫)。（4）对 S2O32-进行酸化脱硫，S 2O32-在酸性条件下发生自身氧化还原反应，生成 SO2和硫单质，反应的离子方程式为 S2O32-+2H+=S+SO 2+H 2O。（5）室温时加碱调节 pH 至 9，则此时溶液中 c(OH )=10-5mol/L，根据 Mg(OH)2和 Fe(OH)3的 Ksp，c(Mg 2+)= = =1.810-2
17、spKcH1125.80molL1 ，c(Fe 3+)= = = 1105，K10 5化学反应完全，所以选择 ZnS 进行除杂是可KspZnSCu行的；（4） “沉锌”的过程为溶液中的锌离子与碳酸氢铵溶液反应生成 2Zn(OH)2ZnCO3，离子方程式为 3Zn2+6HCO3-=2Zn(OH)2ZnCO3+5CO 2+H 2O；（5） “过滤 3”所得滤液为硫酸铵溶液，可循环使用，其化学式为（NH 4） 2SO4。9 【答案】 SiO2 Fe3+、Al 3+、H + 使 Fe3+还原成 Fe2+，以便于调节 pH 时只有 Al(OH)3沉淀分离出来 2Fe3+Fe=3Fe2+，Fe+2H +=
18、Fe2+H2 3NH3H2OAl 3+=Al(OH)33NH 4+ 略小于 5 在该范围内铝元素沉淀率较高，而铁元素的沉淀率较低 冷却结晶 O2（O 3或 H2O2等也合理） 氨水 2mol【解析】试题分析：由题意知，粉煤灰与硫酸反应后，二氧化硅不溶，过滤除去二氧化硅，滤液中含有 Fe3+和 Al3+等，加入还原剂肯定是把还原 Fe3+为 Fe2+，以防后面沉淀Al3+时一起沉淀。（1）煤燃烧产生的粉煤灰（主要含有 SiO2、Fe 2O3、Al 2O3等）中不溶于硫酸的是 SiO2，所以滤渣主要成分是 SiO2；为了提高浸取速率和浸取率，硫酸适当过量，所以滤液中的阳离子为 Fe3+、Al 3+
19、、H +。（2）滤液中还加入还原剂原因是使 Fe3+还原成 Fe2+，以便于调节 pH 时只有 Al(OH)3沉淀分离出来；若加入的还原剂为铁粉，铁可以与 Fe3+、H +反应，反应的离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+、Fe+2H +=Fe2+H2。（3）加入氨水是为了调节 pH 使铝离子沉淀，其离子方程式为 3NH3H2OAl 3+=Al(OH)33NH 4+；由图中信息可知，pH 在 4.6 左右时，铝离子沉淀率较高而亚铁离子的沉淀率很低，所以为达到好的分离效果，反应过程中控制 pH 的范围是略小于 5（或 4.6 左右），选择该范围的理由是在该范围内铝元素沉淀率较高，而铁元素的沉淀率
20、较低。（4）依据资料可知，硫酸铝铵的溶解度随温度升高增大了很多，故将硫酸铝铵与其他溶质分离的方法是冷却结晶。10 【答案】 Fe3O48H 2Fe3 Fe 2 4H 2O 漏斗 D KSCN 溶液 防止 NH4HCO3分解，减少 Fe2+的水解 4FeCO 3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2 7b/10a（或 112b/160a）【解析】本题考查化学工艺流程， （1）Fe 3O4与硫酸发生的离子反应方程式为：Fe3O48H =2Fe3 Fe 2 4H 2O；（2）步骤 II 得到滤液和难溶物，因此步骤 II 的操作名称为过滤，使用玻璃仪器是玻璃棒、烧杯、漏斗；加入铁粉的目的是把 Fe3
21、全部转化成 Fe2 ，步骤 IV 中加入试剂，调节 pH，A、稀硝酸为酸，且具有强氧化性，能把 Fe2氧化成 Fe3 ，故 A 错误；B、加入氧化铜，调节 pH，容易引入 Cu2 ，故 B 错误；C、高锰酸钾溶液，具有强氧化性，把 Fe2 氧化成 Fe3 ，故 C 错误；D、加入 NH3H2O 能够调节 pH，根据流程图，故 D 正确；（3）根据流程图，得到 FeCO3，因此加入铁粉的目的是把 Fe3 转化成 Fe2 ，因此检验实验是否完全进行，需要检验 Fe3 是否存在，需要加入KSCN 溶液，如果溶液变红，说明已经完全进行到底；（4）因为 NH4HCO3受热易分解，因此需要防止 NH4HCO3分解，Fe 2 发生水解，水解属于吸热反应，因此温度控制在 35以下是防止 NH4HCO3分解，减少 Fe2+的水解；（5）步骤 VI 是煅烧 FeCO3得到氧化铁，因此化学反应方程式为：4FeCO 3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2；（6）根据实验操作步骤，最后得到的残留固体是 Fe2O3，根据铁元素守恒，矿渣中铁元素的质量为 2b56/160g，其质量分数为 112b/160a 或 7b/10a。
