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專題十五 工藝流程題解題技巧專題

【考點分析】
無機化工題實際上是考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決工業生產中實際問題的能力。解此類型題目的基本步驟是：①從題干中獲取有用信息，了解生產的產品 ②分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A．反應物是什么B．發生了什么反應C．該反應造成了什么后果，對制造產品有什么作用。抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務。③從問題中獲取信息，幫助解題。
了解流程后著手答題。對反應條件的分析可從以下幾個方面著手：
對反應速率有何影響？
對平衡轉化率有何影響？
對綜合生產效益有何影響？如原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設備的要求，環境保護（從綠色化學方面作答）
常見文字敘述套路：
1．洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2-3次
2．從溶液中得到晶體：蒸發濃縮-冷卻結晶-過濾-（洗滌）
注意：①在寫某一步驟是為了除雜是，應該注明“是為了除去XX雜質”，只寫“除雜”等一類萬金油式的回答是不給分的
②看清楚是寫化學反應方程式還是離子方程式，注意配平
【難點解析】
化學工藝流程題近幾年是高考的熱點，所占的分值也相當重，但由于此類試題陌生度高，對學生的能力要求也大，加上有的試題文字量大，學生在沒做之前往往就會產生畏懼感，所以這類題的得分不是很理想。
要解好這一類題，學生最重要的是要克服畏懼心理，認真審題，找到該實驗的目的。一般來說，流程題只有兩個目的：一是從混合物中分離、提純某一物質；另一目的就是利用某些物質制備另一物質。
一、對于實驗目的為一的題目，其實就是對混合物的除雜、分離、提純。
當遇到這一類題時，要求學生一定要認真在題目中找出要得到的主要物質是什么，混有的雜質有哪些，認真分析當加入某一試劑后，能與什么物質發生反應，生成了什么產物，要用什么樣的方法才能將雜質除去。只有這樣才能明白每一步所加試劑或操作的目的。這里特別提一提蒸發與結晶 。蒸發與結晶方法都可以將溶液中的溶質以固體形式析出,具體采用何種方法,主要取決于溶質的溶解度。
有的物質它的溶解度隨溫度的升高變化比較大，如NH4NO3、KNO3等物質,在蒸發過程中比較難析出來，所以要用冷卻法使它結晶。而有的物質它的溶解度隨溫度的升高變化比較小，如NaCl、KCl等，有少數物質的溶解度隨溫度的升高而減小，如Ca（OH）2要使它們析出較多固體溶質時,則要用蒸發濃縮的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液,如果將混合溶液蒸發一段時間,析出的固體主要是NaCl ,母液中是KNO3 和少量NaCl 。如果將混合溶液加熱后再降溫,則析出的固體主要是KNO3 ,母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除雜，雜質所含的量比較少，一般是讓主要物質析出來。如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升溫冷卻結晶法，再經過過濾、洗滌、烘干（不同的物質在烘干時采取的方法不同），就可得到 KNO3固體了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3，則用蒸發濃縮結晶法，這種方法一般要經過趁熱過濾才能得到主要物質，主要原因是如果溫度下降，雜質也會以晶體的形式析出來。
例1：（2008廣東19）碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業的重要原料。工業碳酸鈉（純度約98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等雜質，提純工藝路線如下：


已知碳酸鈉的溶解度（S）隨溫度變化的曲線如下圖所示：


回答下列問題：
（1）濾渣的主要成分為 。
（2）“趁熱過濾”的原因是 。
（3）若在實驗室進行“趁熱過濾”，可采取的措施是 （寫出1種）。
（4）若“母液”循環使用，可能出現的問題及其原因是 。
（5）已知：Na2CO3?10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g） ΔH1= +532．36 kJ?mol-1
Na2CO3?10H2O（s）=Na2CO3?H2O（s）+9H2O（g） ΔH2= +473．63 kJ?mol-1
寫出Na2CO3?H2O脫水反應的熱化學方程式 。
分析：從題目中可知，該題中的實驗目的是從工業碳酸鈉中提純出碳酸鈉，工業碳酸鈉中含有的雜質有Mg2+，Fe3+，Ca2+，Cl—和SO42—等，所以該流程的目的就是把這些雜質除去并得到純凈的碳酸鈉固體。流程圖中加水是使可溶物質溶于水，少量的Ca2+與CO32—生成沉淀CaCO3。加入過量的NaOH溶液，很顯然是將Mg2+、Fe3+轉化成Mg（OH）2、Fe（OH）3沉淀，再通過過濾的方法除去。但這一步驟對Cl—和SO42—是沒什么影響的。所以流程圖中出現了一個蒸發濃縮結晶和趁熱過濾的操作，這肯定是為了使一個隨溫度升高溶解度變化不大或減小的物質析出來，通過讀圖可得出Na2CO3?H2O符合這一條件，這樣可以通過趁熱過濾除去Cl—、SO42—和一些沉淀不完全的離子。由于Na2CO3?10H20的溶解度隨溫度的升高變化非常大，如果降溫，一定會析出來而影響主要產物，所以要趁熱過濾。
答案：（1）濾渣的主要成分為Mg（OH）2、Fe（OH）3、CaCO3。 （2） 使析出的晶體為Na2CO3?H2O，防止因溫度過低而析出Na2CO3?10H2O晶體，令后續的加熱脫水耗時長。
（3）用已預熱的布氏漏斗趁熱抽濾。 （4）溶解時有大量沉淀生成，使Na2CO3損耗且產物Na2CO3混有雜質；原因：“母液”中，含有的離子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，當多次循環后，使用離子濃度不斷增大，溶解時會生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。
（5） Na2CO3?H2O（s）= Na2CO3（s） + H2O（g） ΔH= +58．73kJ/mol

二、對于目的為制備某一物質的流程題，要求學生注意以下幾個方面：
1、明確題目目的是制什么物質，從題干或問題中獲取有用信息，了解產品的性質。
只有知道了實驗目的，才能非常清楚的知道整個流程的意義所在，題目中的信息往往是制備該物質的關鍵所在。而產物如果具有某些特殊性質（由題目信息獲得或根據所學知識判斷），則要采取必要的措施來避免在生產過程中產生其它雜質。一般來說主要有如下幾種情況：
（1）如果在制備過程中出現一些受熱易分解的物質或產物，則要注意對溫度的控制。如：侯德榜制堿中的NaHCO3；還有如H2O2、Ca（HCO3）、KMnO4、AgNO3、HNO3（濃）等物質。
（2）如果產物是一種會水解的鹽，且水解產物中有揮發性的酸產生時，則要加相對應的酸來防止水解。如：制備FeCl3、AlCl3、MgCl2、Cu（NO3）2等物質時，要蒸干其溶液得到固體溶質時，都要加相應的酸或在酸性氣流中干燥來防止它水解，否則得到的產物分別是Fe2O3 、Al2O3 、MgO、CuO；而像Al2 （ SO4 ） 3 、NaAlO2 、Na2CO3等鹽溶液,雖然也發生水解,但產物中Al （OH） 3 、H2SO4 、NaHCO3 、NaOH 都不是揮發性物質,在蒸發時,抑制了鹽的水解,最后得到的還是溶質本身。
（3）如果產物是一種強的氧化劑或強的還原劑，則要防止它們發生氧化還原的物質，如：含Fe2+、SO32-等離子的物質，則要防止與氧化性強的物質接觸。
（4）如果產物是一種易吸收空氣中的CO2或水（潮解或發生反應）而變質的物質（如NaOH固體等物質），則要注意防止在制備過程中對CO2或水的除去，也要防止空氣中的CO2或水進入裝置中。
（5）如果題目中出現了包括產物在內的各種物質的溶解度信息，則要注意對比它們的溶解度隨溫度升高而改變的情況，根據它們的不同變化，找出合適的分離方法。
2、尋找在制備過程中所需的原料，寫出主要的化學反應方程式或制備原理，從中了解流程圖。
從近幾年的高考題目中會發現，大多數題目都會給出制備物質時所需的原料，但一般會涉及到物質的分離、提純的操作。所以在明確了實驗目的之后，再寫出主要的反應方程式，觀察有沒有副產品，如果有，剩余的步驟就是分離提純了。
例2：工業制備高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程。

（1）KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列物質相同的是____（填代號）。
a、84消毒液（NaClO溶液） b、雙氧水 c、二氧化硫 d、75%酒精
（2）高錳酸鉀保存在棕色試劑瓶，下列試劑保存不需要棕色試劑瓶的是_____（填代號）。
a、濃硝酸 b、硝酸銀 c、氯水 d、燒堿
（3）上述流程中可以循環使用的物質有 、 （寫化學式）。
（4）若不考慮物質循環與制備過程中的損失，則1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。
（5）該生產中需要純凈的CO2氣體。若實驗室要制備純凈的CO2，所需試劑最好選擇（選填代號） 。
a、石灰石 b、稀HCl c、稀H2SO4 d、純堿
（6）操作Ⅰ的名稱是 ；操作Ⅱ根據KMnO4和K2CO3兩物質在 （填性質）上的差異，采用 （填操作步驟）、趁熱過濾得到KMnO4粗晶體。
解析：MnO2與KOH混合并在空氣中共熔，便可制得墨綠色的錳酸鉀熔體：
2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O 錳酸鉀在酸性或中性的環境下，MnO42-會發生反應，生成MnO4-和MnO2 ：3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3；過濾除去不溶于水的MnO2，利用溶解度的不同，采取濃縮結晶的方法使KMnO4從溶液中析出而分離出來。
答案：（1）ab （2）d （3）MnO2； KOH （4）2／3 （5）cd
（6）過濾；溶解度，濃縮結晶。
3、注意外界條件對工藝流程的影響
在很多流程圖的題目中，我們經常會看到壓強、溫度等外界條件的出現，不同的工藝對物質反應的溫度或壓強有不同的要求，它所起的作用也不一樣，但卻都是能否達到實驗目的的關鍵所在，也是命題專家們經常要考察學生的地方。對外界條件的分析主要可從以下兩個方面著手：（1）對反應速率有何影響？（2）對平衡轉化率有何影響？這里主要說一說溫度的影響，歸納總結之后，主要有以下幾個方面的形式來考察學生：
①趁熱過濾（或冰水洗滌）的目的：防止某物質降溫時會析出（或升溫時會溶解）而帶入新的雜質；
②冰水中反應或降溫反應的目的：防止某物質在高溫時會溶解或為使化學平衡向著題目要求的方向移動；
③反應中采取加熱措施的作用：一般是為了加快反應速率或加速某固體的溶解；
④如果題目中要求溫度控制在具體的一個溫度范圍內（可用水浴或油浴來控制）：一般有以下幾個目的：
a、防止某種物質溫度過高時會分解或揮發，也可能是為了使某物質達到沸點揮發出來，具體問題要具體分析。如侯德榜制堿中，將CO2通入NaCl的氨溶液中，保持溶液的溫度為（30+2）℃，可得NaHCO3晶體，溫度控制在這個范圍，目的就是防止NaHCO3分解。而在Br2的制取過程中，出溴口的溫度控制在80—90℃，目的就是要使Br2揮發出來而又減少水蒸氣混入Br2中。
b、使催化劑的活性達到最好：如工業合成氨或工業SO2氧化為SO3時，選擇的溫度是500℃左右，原因之一就是使催化劑的活性達到最高。
c、防止副反應的發生：如乙醇的消去反應溫度要控制在170℃，原因是就是在140℃時會有乙醚產生。
d、對于一些工藝來說，降溫或減壓可以減少能源成本，降低對設備的要求，達到綠色化學的要求。
以上有關溫度的總結只能說是有這種可能來考，具體問題要具體分析。
例3：（2008年廣州調研測試題）實驗室以氯化鉀和硝酸鈉為原料制備硝酸鉀的實驗流程如下：
硝酸鉀等四種物質的溶解度隨溫度變化如右圖所示。

回答下列問題：
（1）為了加速固體溶解，可采取的措施是： 。
（2）實驗室進行蒸發濃縮操作時，將蒸發皿置于鐵圈上，用酒精燈加熱。取用蒸發皿應使用
（填儀器的名稱），為了防止液滴飛濺，進行的操作是 。
（3）“趁熱過濾”操作中，濾渣的主要成分是（填化學式） 。
（4）“趁熱過濾”后，有時先往濾液中加入少量水，加熱至沸，然后再“冷卻結晶”，目的是 。
（5）制得的KNO3產品中常含NaCl，進一步提純的方法是 。
解析：該題可以說得上是流程題中的經典題目，它很好的考察了物質的分離與提純中的一些基本操作，也考察了不同性質的物質在分離提純時所采取的不同方法，特別是考察了溫度這一外界因素在制備產品時所起的關鍵作用，通過前面的分析，我們很快可以得出正確的答案：（1）攪拌、加熱；（2）用玻璃棒不斷攪拌濾液 坩堝鉗；（3）NaCl；（4）稀釋溶液，防止降溫過程中NaCl析出，提高產品的純度；（5）重結晶
工藝流程題由于它考察的知識點多，也非常靈活，對學生的審題能力、分析問題、解決問題、文字表達等方面的能力都要求非常高，所以學生得分往往不高，但只要大家在平時在做這一類題目時善于歸納、總結，認真審題，善于從題目或問題中獲取信息來幫助自己解題，同時在平時的學習中要熟記一些基本的實驗操作，如沉淀的洗滌、沉淀是否完全的檢驗方法、從溶液得到晶體的方法、常見離子的檢驗方法等，文字表達時一定要做到規范，相信可以突破這個難關。老師在復習這一內容時，也可將流程圖進行分解復習，如：將分離提純列為一個專題，溫度、濃度的考察列為一個專題，如何讀圖、如何尋找題目中的信息為一個專題等等。只有弄清楚了各個步驟之后學生心里就有底了，再遇到這一類題也就不怕了。對于基礎不好的學生，也可將流程圖具體化，即將流程圖中各步反應或操作之后得到了什么物質寫出來，這樣就可避免答非所問的情況出現。總之，抓住解這類題的一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務。
工業流程實驗題專題
1、（2010龍巖質檢）TiO2在工業生產和日常生活中有重要用途。
I、工業上用鈦礦石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等雜質）經過下述反應制得：

其中，步驟②發生的反應為：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。
（1）凈化鈦礦石時，是否需要除去雜質FeO？答：_________（填“需要”或“不需要”）
（2）凈化鈦礦石時，需用濃氫氧化鈉溶液來處理，寫出該過程中發生反應的化學方程式。答： 。
II、TiO2可通過下述兩種方法制備金屬鈦：
方法一是電解TiO2來獲得Ti（同時產生O2）：將處理過的TiO2作陰極，石墨為陽極，熔融CaCl2為電解液，用碳塊作電解槽池。
（3）陰極反應的電極反應式為___________________________________。
（4）電解過程中需定期向電解槽池中加入碳塊的原因是______________________。
方法二是先將TiO2與Cl2、C反應得到TiCl4，再用鎂還原得到Ti。因下述反應難于發生：TiO2 （s） +2Cl2 （g） TiCl4（l） + O2 （g） △H= +151 kJ?mol-1
所以不能直接由TiO2 和Cl2反應（即氯化反應）來制取TiCl4。當往氯化反應體系中加入碳后，碳與上述反應發生耦合，使得反應在高溫條件下能順利進行。
（5）已知：C（s） + O2 （g） = CO2 （g） △H= - 394 kJ?mol-1。請：
TiO2 （s） + C （s） +2Cl2 （g） = TiCl4 （l） + CO2 （g） △H= ______________
（6）從化學平衡的角度解釋：往氯化反應體系中加入碳時，氯化反應能順利進行的原因。
答：____________________________________________________________。

2、某化學興趣小組在實驗室進行模擬侯氏制堿法的實驗探究，請你參與并協助他們完成相關的實驗任務。
【實驗目的】制取純堿。
【實驗原理】NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl ①
2NaHCO3 == Na2CO3+CO2↑+H2O↑ ②
【實驗流程】該小組設計了如下圖所示的實驗流程。

【問題討論】
（1）操作I、II可否顛倒？答： （填“能”或“不能”）；操作III的名稱是 。
（2）寫出向晶體X的水溶液中滴加NaOH溶液時發生反應的離子方程式： 。
（3）在實驗室反應②可在下圖所示裝置中進行，該裝置可進行多個化學反應，如實驗室制取少量氧氣也可利用該裝置，請再寫出一種利用該裝置制取的常見氣體的名稱。答： 。

3、硫酸亞鐵銨晶體[（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩定，是分析化學中常見的還原劑，其實驗室制備流程如下：

回答下列問題：
（1）Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用離子方程式表示）_______________________。
（2）判斷鐵屑與硫酸基本反應完全的現象是_____________________________________。
（3）某同學認為鐵屑與硫酸反應不需精確溫度，因此不使用熱水浴加熱，改用酒精燈斷斷續續加熱維持溫度，該做法的不妥之處是_________________________________。
（4）“趁熱過濾”后的濾液有時略顯黃色，分析其原因是（用離子方程式表示）_______________________________________。
（5）忽略油污質量，本實驗中應稱量（NH4）2SO4固體的質量為_______g。
（6）若上述流程用于大量生產，“冷卻結晶”后的母液最佳處理方法是_______________。
4、從鋁土礦（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質）中提取兩種工藝品的流程如下：

請回答下列問題：
（1）流程甲加入鹽酸后生成Al3+的方程式為_________．
（2）流程乙加入燒堿后生成SiO32-的離子方程式為________．
（3）驗證濾液B含Fe3+，可取少量濾液并加入________（填試劑名稱）。
（4）濾液E、K中溶質的主要成份是________（填化學式），寫出該溶液的一種用途________
（5）已知298K時，Mg（OH）2的容度積常數Ksp=5．6×10-12,取適量的濾液B,加入一定量的燒堿達到沉淀溶液平衡，測得pH=13．00，則此溫度下殘留在溶液中的c（Mg2+）=_______．
5、孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3,還含少量Fe、Si的化合物，實驗室以孔雀石為原料制備CuSO4?5H2O及CaCO3，步驟如下：

請回答下列問題：
（1）溶液A的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+：從下列所給試劑中選擇：實驗步驟中試劑①為 （填代號），檢驗溶液A中Fe3+的最佳試劑為 （填代號）。a．KMnO4 b．（NH4） 2S c．H2O2 d．KSCN
（2）由溶液C獲得CuSO4?5H2O，需要經過加熱蒸發， 。過濾等操作。除燒杯、漏斗外，過濾操作還用到另一玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是 。
（3）制備CaCO3時，應向CaCl2溶液中選通入（或先加入） （填化學式）。若實驗過程中有氨氣逸出、應選用下列 裝置回收（填代號）。

（4）欲測定溶液A中Fe2+的濃度，需要用容量瓶配制某標準溶液，定容時視線應 ，直到 。用KMnO4標準溶液滴定時應選用 滴定管（填“酸式”或“堿式”）。
6、某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下：

沉淀物Fe（OH）3Al（OH）3Mg（OH）2
PH3．25．212．4
部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH由見上表，請回答下列問題：
（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有 （要求寫出兩條）。
（2）濾渣I的主要成分有 。
（3）從濾渣Ⅱ中可回收利用的主要物質有 。
（4）Mg（ClO3）2在農業上可用作脫葉劑、催熟劑，可采用復分解反應制備：
MgCl2+2NaClO3===Mg（ClO3）2+2NaCl
已知四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如下圖所示：

①將反應物按化學反應方程式計量數比混合制備Mg（ClO3）2。簡述可制備Mg（ClO3）2的原因： 。
②按①中條件進行制備實驗。在冷卻降溫析出Mg（ClO3）2過程中，常伴有NaCl析出，原因是： 。除去產品中該雜質的方法是： 。
7、實驗室用大理石等原料制取安全無毒的殺菌劑過氧化鈣．大理石的主要雜質是氧化鐵．以下是提純大理石的實驗步驟:

（1）溶解大理石時，用硝酸而不用硫酸的原因是 。
（2）操作Ⅱ的目的是 ，溶液A（溶質是共價化合物）是 。
（3）寫出檢驗濾液中是否含鐵離子的方法：
（4）寫出加入碳酸銨所發生反應的離子方程式： 寫出濾液B的一種用途：
（5）CaO2中一般含CaO。試按下列提示完成CaO2含量分析的實驗設計。
試劑：氫氧化鈉標準溶液、鹽酸標準溶液、酚酞儀器：電子天平、錐形瓶、滴定管
實驗步驟：
① ；②加入 ；③加入酚酞，用氫氧化鈉標準溶液滴定。
（6）若理論上滴定時耗用標準溶液20．00mL恰好完全反應，實際操作中過量半滴（1mL溶液為25滴），則相對誤差為
8、醫用氯化鈣可用于生產補鈣、抗過敏和消炎等藥物。以工業碳酸鈣（含有少量Na+、Al3+、Fe3+等雜質）生產醫藥級二水合氯化鈣（CaCl2?2H2O的質量分數為97．0%~103．0%）的主要流程如下：

（1）除雜操作是加入氫氧化鈣，調節溶液的pH為8．0~8．5，以除去溶液中的少量Al3+、Fe3+。檢驗Fe（OH）3是否沉淀完全的實驗操作是__________。
（2）酸化操作是加入鹽酸，調節溶液的pH約為4．0，其目的有：①將溶液中的少量Ca（OH）2轉化為CaCl2；②防止Ca2+在蒸發時水解；③__________。
（3）測定樣品中Cl－含量的方法是：a．稱取 0．7500 g樣品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；b．量取25．00 mL待測溶液于錐形瓶中；c．用0．05000 mol?L－1 AgNO3溶液滴定至終點，消耗AgNO3溶液體積的平均值為20．39 mL。
①上述測定過程中需用溶液潤洗的儀器有__________。
②計算上述樣品中CaCl2?2H2O的質量分數為__________。
③若用上述方法測定的樣品中CaCl2?2H2O的質量分數偏高（測定過程中產生的誤差可忽略），其可能原因有__________；__________。

9、以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸業鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：

（1）反應I前需在FeSO4溶液中加入__________（填字母），以除去溶液中的Fe3+。
A．鋅粉 B．鐵屑 C．KI溶液 D．H2
（2）反應Ⅰ需控制反應溫度低于 35℃，其目的是 。
（3）工業生產上常在反應Ⅲ的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是 。
（4）反應Ⅳ常被用于電解生產（NH4）2S2O8（過二硫酸銨）。電解時均用惰性電極，陽極發生的電極反應可表示為 。
10、海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列；從海水中提取食鹽和溴的過程如下：

（1）請列舉海水淡化的兩種方法： 、 。
（2）將NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產品有H2、 、 、或H2、 。
（3）步驟Ⅰ中已獲得Br2，步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br，其目的為 。
（4）步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可達95％，有關反應的離子方程式為 ，由此反應可知，除環境保護外，在工業生產中應解決的主要問題是 。
（5）某化學研究性學習小組為了解從工業溴中提純溴的方法，查閱了有關資料，Br2的沸點為 59℃。微溶于水，有毒性和強腐蝕性。他們參觀生產過程后，了如下裝置簡圖：

請你參與分析討論：
①圖中儀器B的名稱： 。
②整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是 。
③實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件： 。
④C中液體產生顏色為 。為除物中仍殘留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反應后，再進行的分離操作是 。
11、下圖表示從固體混合物中分離X的2種方案，請回答有關問題。

（1）選用方案I時，X應該具有的性質是 ，殘留物應該具有的性質是 ；
（2）選用方案Ⅱ從某金屬粉末（含有Au、Ag和Cu）中分離Au，加入的試劑是 ，有關反應的化學方程式為 ；
（3）為提純某Fe2O3樣品（主要雜質有SiO2、A12O3），參照方案I和Ⅱ，請設計一種以框圖形式表示的實驗方案（注明物質和操作） 。
12、某廠廢水中含5．00×10－3mol?L－1的Cr2O72－，其毒性較大。某研究性學習小組為了變廢為寶，將廢水處理得到磁性材料Cr0．5Fe1．5FeO4（Fe的化合價依次為+3、+2），設計了如下實驗流程：

（1）第①步反應的離子方程式是
（2）第②步中用PH試紙測定溶液PH的操作是：
（3）第②步過濾得到的濾渣中主要成分除Cr（OH）3外，還有
（4）欲使 1L該廢水中的Cr2O72－完全轉化為Cr0．5Fe1．5FeO4。理論上需要加入 g FeSO4?7H2O。
13、減少SO2的排放、回收利用SO2成為世界性的研究課題。我國研究人員研制的，利用低品位軟錳礦漿（主要成分是MnO2）吸收廢渣高溫焙燒產生的SO2，制備硫酸錳的生產流程如下：

浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn2＋，還含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、 Pb2＋等其他金屬離子。（提示：①在工業上，用沉淀法不能完全除去的離子還可以用 吸附法除去②有關金屬離子的半徑以及形成氫氧化物沉淀時的pH見下表③陽離子 吸附劑吸附金屬離子的效果見下圖。④已知PbO2的氧化性大于MnO2。）
離子離子半徑（pm）開始沉淀pH完全沉淀pH
Fe2＋747．69．7
Fe3＋642．73．7
Al3＋503．84．7
Mn2＋808．39．8
Pb2＋1218．08．8
Ca2＋99－－

請回答下列問題：
（1）寫出浸出過程中主要反應的一個化學反應方程式 ，氧化過程中主要反應的一個離子反應方程式 。
（2）在氧化后的液體中加入石灰漿，用于調節pH，pH應調節至 。
（3）決定陽離子吸附劑吸附效果的因素是 （填寫序號）。
a．溶液的pH b．金屬離子的電荷 c．金屬離子的半徑 d．吸附時間
（4）操作a包括 過濾、洗滌等過程。
14、氯化亞銅（CuCl）在石油工業生產中常用作脫硫劑和脫色劑。工業生產氯化亞銅的一種工藝流程如下圖所示：

已知：①CuCl難溶于水和乙醇，干燥的CuCl在空氣中比較穩定，但濕的CuCl在空氣中易發生水解和氧化；②CuCl溶于氯化鈉的濃溶液可生成CuCl2－，CuCl2－的溶液用水稀釋可生成CuCl沉淀，反應式為CuCl2－ CuCl↓＋Cl?。
（1）往CuSO4和NaCl混合液中通入SO2可生成CuCl2－和硫酸，請寫出反應的離子方程式： 。
（2）在反應⑴中，溫度升至70～80℃，并使用NaCl濃溶液，主要目的是 。
（3）在反應⑴中，還原劑除了可用SO2外，還可選用 （填標號）。
A．Na2SO3 B．Cu C．Ag
（4）過濾所得沉淀須迅速用 （填“水”或“95%乙醇”）洗滌、干燥得CuCl成品。
（5）合成氨工業生產中的CO會使催化劑中毒，可通過下列反應除去。
[Cu（NH3）2]Ac（aq）＋CO（g）＋NH3（g）＝[Cu（NH3）3]Ac?CO（aq） △H＜0，生產中為了提高CO的吸收率，可采用的措施是 。
（6）CuOH不穩定易分解為Cu2O。298K時，CuOH的Ksp＝1．0×10－14，CuCl的Ksp＝1．2×10－6。把CuCl固體和NaOH溶液混合，加熱，得到紅色沉淀，該沉淀的化學式為 。

15、鈦鐵礦（主要成分是FeTiO3，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦的工業生產流程如下圖所示。


（1）上述生產流程中加入鐵屑的目的是 。
（2）副產品是 。
（3）寫出由TiO2+水解生成H2TiO3的離子方程式 。該步驟中，加熱的目的是 。
（4）由TiO2轉化為TiCl4的反應方程式是：
TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s） TiCl4（g） + 2CO （g），
該反應的平衡常數表達式K＝ 。
TiCl4的百分含量隨溫度的變化如右圖所示，升高溫度時，K值 （填“增大”、“減小”或“不變”）

（5）己知：①Mg （s） +Cl2 （g）＝MgCl2 （s）；△H =－642 kJ?mol－1
②Ti（s） + 2Cl2 （g）＝TiCl4（g）；△H =－815 kJ?mol－1
寫出由TiCl4和鎂制取金屬鈦的熱化學方程式 。
16、（1）工業上以粗銅為原料采取如圖17所示流程制備硝酸銅晶體：

①在步驟a中，還需要通入氧氣和水，其目的是 。
②在保溫去鐵的過程中，為使Fe3+沉淀完全，可以向溶液中加入CuO，調節溶液的pH，根據下表數據，溶液的pH應保持在 范圍。
氫氧化物開始沉淀時的pH氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+
Cu2+1．9
4．73．2
6．7
不用加水的方法調節溶液pH的原因是 。
③進行蒸發濃縮時，要用硝酸調節溶液的pH=1，其目的是（結合離子方程式說明） 。
（2）工業上常利用硝酸銅溶液電鍍銅，電鍍時陰極的電極反應式是 。
（3）圖18是某小組同學查閱資料所繪出的硝酸銅晶體[ Cu（NO3）2?nH2O ]的溶解度曲線（溫度在30℃前后對應不同的晶體），下列說法正確的是 （填字母）。

a．A點時的溶液為不飽和溶液
b．B點時兩種晶體可以共存
c．按上述流程最終得到的晶體是Cu（NO3）2?3H2O
d．若將C點時的溶液降溫至 30℃以下，可以析出Cu（NO3）2?6H2O晶體
（4）某些共價化合物（如H2O、NH3、N2O4等）在液態時有微弱的導電性，主要是因為發生了電離，如：2NH3 NH4＋+NH2－，由此制備無水硝酸銅的方法之一是用Cu與液態N2O4反應。液態N2O4電離得到的兩種離子所含電子數相差18，則液態N2O4電離的方程式是 ；Cu與液態N2O4反應制得無水硝酸銅的化學方程式是 。
17、回收的廢舊鋅錳干電池經過處理后得到錳粉（含MnO2、MnOOH、Fe、乙炔黑和炭等），由錳粉制取MnO2的步驟如下圖所示。

生成氫氧化物沉淀的pH
物質開始沉淀沉淀完全
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)32.7
7.6
8.33.7
9.6
9.8
根據上圖所示步驟并參加右表數據，回答下列問題：
（1）有加熱條件下用濃鹽酸浸取猛粉， 所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2與濃鹽酸反應的離子方程式為 。
（2）錳粉經濃相加酸浸取，過濾I除去不溶雜質后，向濾液中加入足量H2O2溶液，其作用是 。
（3）過濾I所得濾液經氧化后，需加入NaOH溶液調節pH約為5．1，其目的是 。
（4）過濾Ⅱ所得濾液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液調節pH約為9，使Mn2+氧化得到MnO2，反應的離子方程式為 。
（5）實驗室進行過濾操作時，需要用到的玻璃儀器有 。
18．（16分）鋁土礦的主要成分是 ，還含有 、 等雜質。
Ⅰ．從鋁土礦中提取氧化鋁的流程如下圖所示：

（1）試劑A是 ；溶液b與試劑B反應的離子方程式為 。
（2）向溶液a中通入過量的CO2，將得到的不溶物煅燒后也可得到Al2O3，該方案的缺點是 。
Ⅱ．電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁
（3）電解時，陽極的電極反應方程式為 ；每生產0．324噸鋁，理論上轉移電子的物質的量為 mol。
Ⅲ．新型陶瓷氮化鋁可用以下兩種方法制備
（4）①氧化鋁高溫還原法： CO（請配平）
②氯化鋁與氨氣高溫合成法：
（5）方法②比方法①在生產上更具優勢。下列說法中，正確的是 。
A．方法①中的 Al2O3、C、N2結構穩定，反應時破壞化學鍵需要消耗更多的能量
B．方法①中的Al2O3和C容易殘留在氮化鋁中
C．兩種方法中氮化鋁均為還原產物
19、工業上制取CuCl2的生產流程如下：
請結合下表數據，回答問題：
物 質Fe（OH）2Cu（OH）2Fe（OH）3
溶度積／25℃8．0×10－162．2×10－204．0×10－38
完全沉淀時的pH范圍≥9．6≥6．43～4
（1）寫出下列離子方程式：
A→B ； B→C+D 。
（2）溶液A中加入NaClO的目的是 。
（3）在溶液B中加入CuO的作用是 。
（4）操作①應控制的pH范圍是： ；操作②的目的是 。
（5）由Cu（OH）2加入鹽酸使Cu（OH）2轉變為CuCl2。采用“稍多量鹽酸”和“低溫蒸干”的目的是 。

20、（16分）從粗產品硫酸鋅固體除去鐵、銅、鎘等可溶性硫酸鹽，從而得到純凈的硫酸鋅，實驗流程如下：

沉淀物Zn（OH）2Fe（OH）2Fe（OH）3Cu（OH）2Cd（OH）2Mn（OH）2
pH值8．09．73．26．79．410．4


部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH參見上表，請回答下列問題：
（1）“酸浸”步驟中，為提高鋅的浸出率，可采取的措施有 。“酸浸”時適當補充少量水的原因是 。
（2）濾液I加入酸性KMnO4所發生反應的離子方程式為 。加入ZnO的原因是 。
（3）濾渣III的成份主要是 。
（4）從濾液III得到晶體的操作過程為 、冷卻結晶、過濾冼滌、小心干燥。

參考答案

1、（1）不需要
（2）Al2O3＋2NaOH＋3H2O＝2Na[Al （OH）4] （或Al2O3＋2NaOH＝2NaAl O2＋H2O）
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
（3）TiO2+4e-=Ti+2O2-（或Ti4+＋4e-＝Ti）
（4）碳單質會與陽極產生的氧氣反應而不斷減少
（5）—243Kj ?mol-1
（6）碳單質與氧氣反應減小產物濃度使平衡向右移動，導致反應順利進行
2、（1）不能 過濾
（2）HCO3- + OH- = CO32- + H2O
（3）氨
3、（1）CO32－+ H2O HCO3－+ OH－
（2）不再有氣泡產生（或只有極少量氣泡產生）
（3）若控制不準確溫度過高Fe2+易被氧化；由于有氫氣生成，明火加熱不安全
（4）4Fe2+ + O2 + 4H+＝4Fe3+ + 2H2O
（5）6．6
（6）循環使用
4、答案（1）Al2O3 + 6H＋＝2Al3＋+3H2O
（2）SiO2 + 2OH－＝SiO32 －+ H2O
（3）硫氰化鉀（或硫氰酸鉀、苯酚溶液等合理答案）
（4）NaHCO3；制純堿或做發酵粉等合理答案
（5）5．6×10-10mol/L
【解析】本題考查鋁土礦中氧化鋁提取的工藝流程。（1）與HCl反應生成Al3＋，應為鋁土礦中Al2O3。（2）SiO2可以溶于NaOH中生成Na2SiO3。（3）檢驗Fe3＋的特征反應很多，如與KSCN顯血紅色，與苯酚顯紫色，與OH－顯紅褐色沉淀等。（4）生成E、K時，CO2均是過量的，故應生成NaHCO3。（5）Ksp=c（Mg2+）?c2（OH-），c（Mg2+）==5．6×10-12/（0．1）2=5．6×10-10。
5、（1）c d
（2）冷卻結晶 引流
（3）NH3?H2O b
（4）平視凹液面（或平視刻度線） 凹液面的最低點與刻度線相切
6、（1）適當提高溫度、增加浸出時間；加入過量硫酸。
（2）Fe（OH）3、Al（OH）3
（3）Na2SO4
（4）①反應物混合后，Na+和Cl-結合生成溶解度較小的NaCl，結晶析出，從而使反應進行。
②NaCl的溶解度隨溫度降低有所減小，熱溶液是NaCl的飽和溶液，故冷卻時會析出NaCl。
7、（1）硫酸鈣微溶于水
（2）除去溶液中Fe3+氨水 （合理即給分）
（3）取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液不變紅色，說明濾液中不含Fe3+;
或取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，說明濾液中含Fe3+
（4）Ca2++CO32－==CaCO3↓ 作化肥 （合理即給分）
（5）稱量 過量的標準鹽酸
（6）0．1％
解析：（2）大理石溶于硝酸后生成Ca（NO3）2、Fe（NO3）3，可通過向溶液中加CaCO3或氨水的方法調節pH，使Fe3＋以Fe（OH）3的形式除去[Fe（OH）3在弱酸性環境下就能沉淀]，由因為要求溶液A的溶質是共價化合物，所以A應為氨水。（4）濾液B的溶質是NH4NO3，可以用作化肥。
（6）半滴的體積為1/50mL，則相對誤差為 ×100%=0．1%
8、（1）取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現血紅色，表明Fe（OH）3沉淀完全
（2）防止溶液吸收空氣中的CO2
（3）①酸式滴定管 ②99．9% ③樣品中存在少量的NaCl少量CaCl2?2H2O失水
9、（1）B
（2）防止NH4HCO3分解（或減少Fe2+的水解）
（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出
（4）2SO42－－2e－＝S2O82－
10、（1）蒸餾法、電滲析法、離子交換法及其他合理答案中的任意兩種
（2）Cl2 NaOH NaClO
（3）富集溴元素
（4）Br2+SO2+2H2O === 4H++SO42-+2Br-
強酸對設備的嚴重腐蝕
（5）①冷凝管
②Br2腐蝕橡膠
③控制溫度計b的溫度，并收集 59℃時的餾分
④深紅棕色 分液（或蒸餾）
11、（1）有揮發性（或易升華）受熱不揮發，且具有較高的熱穩定性
（2）HNO3
3Cu+8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；3Ag+4HNO3（稀）＝3AgNO3+NO↑+2H2O
（或Cu+4HNO3（濃）＝Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；Ag+2HNO3（稀）＝AgNO3+NO2↑+H2O
（3）

（其他合理答案也可給分）
12、（1）Cr2O72－ + 6Fe2＋ + 14H＋ =2Cr3+ + 6Fe3＋ + 7H2O
（2）將一小塊pH試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙上，再與標準比色卡對照。
（3）Fe（OH）3、Fe（OH）2
（4）13．9
13、（1）SO2＋MnO2＝MnSO4
2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
（2）4．7～8．3 （3） bcd （4）蒸發濃縮冷卻結晶
14、（1）2Cu2＋＋SO2＋4Cl?＋2H2O＝2CuCl2－＋SO42?＋4H＋
（2）提高CuCl2－的生成速率
（3）AB
（4）95%乙醇
（5）加壓降溫
（6）Cu2O
15、（1）將Fe3+還原為Fe2+
（2）FeSO4?7H2O（或FeSO4）
（3）TiO2+ +H2O H2TiO3 +2H+；促進TiO2+的水解
（4） ；減小
（5）TiCl4（g）＋Mg （s）＝Ti（s）＋MgCl2 （s）；△H =－469kJ?mol－1
16、（1）①提高原料的利用率，減少污染物的排放
②3．2~4．7 加水會將溶液稀釋，不利于將濾液蒸發濃縮
③由于Cu2+發生水解：Cu2+＋2H2O Cu（OH）2＋2H+，加入硝酸可以抑制硝酸銅的水解
（2）Cu2+＋2e-＝Cu
（3）b d
（4）N2O4 NO+＋NO3- Cu＋2N2O4＝Cu（NO3）2＋2NO↑
17、（1）MnO2+4H++ 2C1- Mn2++C12↑+2H2O
（2）將Fe2+轉化為Fe3+
（3）使Fe3+完全轉化為Fe（OH）3沉淀，并防止Mn2+變成Mn（OH）2沉淀。
（4）Mn2++H2O2+2OH-=MnO2↓+2H2O
（5）漏斗、玻璃棒、燒杯
28、（16分）
Ⅰ、（1）鹽酸（硫酸或硝酸）（2分）；Al3++3NH3?H2O =Al（OH）3↓+3NH4+（若用Al3+與AlO2-、CO32-、HCO3-反應的正確方程式均可） （3分）（化學式錯誤和不配平0分，不注明必須的反應條件和不標注沉淀和氣體箭頭的合并扣1分，下同）
（2）Al2O3中含有SiO2雜質（2分）
Ⅱ、（3）2O2— - 4e-=O2↑（2分） 3．6×104（3分）
Ⅲ、（4） 1 Al2O3 + 3 C + 1 N2 === 2 AlN + 3 CO （2分）
（5） AB（2分，選對一個得1分，錯選一個倒扣1分，最少得0分）
29、（17分）（1）2Fe2++ClO－+2H+ = 2Fe3++Cl－+H2O （2分） CuO+2H+ = Cu2++H2O （2分）
（2）將Fe2＋氧化為Fe3＋，使后一步沉淀Fe（OH）3更徹底 （3分）
（3）調節溶液的pH為3～4（或4＜pH＜6．4），使Fe3＋完全轉變為Fe（OH）3沉淀而除去Fe3+ （3分）
（4）大于或等于6．4（或≥6．4） （2分） 洗滌Cu（OH）2表面的可溶性雜質 （2分）
（5）抑制Cu2＋的水解，防止CuCl2晶體中含有Cu（OH）2雜質 （3分）
30．（16分）
（1）增大硫酸濃度或加熱升高溫度或邊加硫酸邊攪拌或增加浸出時間（3分）（要求寫出一條即可）。防止硫酸鋅中從溶液中析出。（2分）
（2）5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O （3分，不配平扣2分）
因為Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+，ZnO+2H+=Zn2++H2O,加入ZnO能促進Fe3+水解生成Fe（OH）3而除去。（3分）
（3）Mn、Cd、Cu（3分，每個1分，填錯倒扣分，扣完為止）

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