《（江蘇專用）2019版高考化學一輪復習 專題10 化學實驗 5 第四單元 定量分析與工藝流程實驗分析教案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2019版高考化學一輪復習 專題10 化學實驗 5 第四單元 定量分析與工藝流程實驗分析教案.doc（23頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第四單元　定量分析與工藝流程實驗分析 1．能預測或描述實驗現象，分析或處理實驗數據，得出合理結論。　2.實驗基礎知識的綜合應用。 　定量實驗 [知識梳理] 常見的定量測定型實驗題包括混合物成分的測定、物質純度的測定以及化學式的確定等。該類試題常涉及物質的稱量、物質的分離與提純、中和滴定、一定物質的量濃度溶液的配制等實驗操作。實驗過程中或問題解答中要特別注意以下幾個問題： 1．氣體體積的測量 (1)量氣裝置的改進 (2)量氣時應注意的問題 ①量氣時應保持裝置處于室溫狀態(tài)。 ②讀數時要特別注意消除“壓強差”，保持液面相平還要注意視線與液面最低處相平。如上圖A、D應使左側和右側的液面高度保持相平。 2．測定實驗中要有消除干擾氣體的意識 如用“惰性”氣體將干擾氣體排出，或用溶液吸收干擾氣體等。 3．測定實驗中要有被測量氣體全部被測量的意識 如可采取反應結束后繼續(xù)向裝置中通入“惰性”氣體以使被測量氣體全部被吸收劑吸收的方法。 4．測定實驗中要有數據的采集處理意識 實驗數據的采集是化學計算的基礎，一般來講，固體試劑稱質量，而液體試劑和氣體試劑測量體積。 (1)稱量固體質量時，中學一般用托盤天平，可估讀到0.1 g，精確度要求高的實驗中可以用分析天平或電子天平，可精確到0.000 1 g。 (2)測量液體體積時，一般實驗中選用適當規(guī)格的量筒，可估讀到0.1 mL，準確度要求高的定量實驗如中和滴定中選用滴定管(酸式或堿式)，可估讀到0.01 mL。容量瓶作為精密的定容儀器，用于配制一定物質的量濃度的溶液，一般不用于量取液體的體積。 (3)氣體除了量取外，還可以稱量。稱氣體的質量時一般有兩種方法：一種方法是稱反應裝置在放出氣體前后的質量，計算其減小值；另一種方法是稱吸收裝置吸收氣體前后的質量，計算其增大值。 (4)用pH試紙或pH計(精確到0.01)直接測出溶液的pH，經過計算可以得到溶液中H＋或OH－的物質的量濃度。為了數據的準確性，實驗中要采取必要的措施，確保離子完全沉淀、氣體完全被吸收等，必要時可以進行平行實驗，重復測定，然后取其平均值進行計算。例如：中和滴定實驗中測量酸或堿的體積要平行做2～3次滴定，取體積的平均值求算未知溶液的濃度，但對于“離群”數據(指與其他數據有很大差異的數據)要舍棄，因為數據“離群”的原因可能是操作中出現了較大的誤差。 (1)數據的表格化 　　項目 實驗編號 項目1 項目2 項目3 項目4… 1 2 3 ①根據實驗原理確定應記錄的項目：所測的物理量。 ②應注意數據的有效數字及單位和必要的注釋。 ③設計的表格要便于數據的查找、比較，便于數據的計算和進一步處理，便于反映數據間的聯系。 (2)數據的圖像化 圖像化是用直線圖或曲線圖對化學實驗結果加以處理的一種簡明化形式。它適用于一個量的變化引起另一個量的變化的情況。圖像化的最大特點是鮮明、直觀、簡單、明了。 　(2017高考全國卷Ⅲ，26，14分)綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵，在工農業(yè)生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究?；卮鹣铝袉栴}： (1)在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：______________、______________。 (2)為測定綠礬中結晶水含量，將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重，記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。 ①儀器B的名稱是____________。 ②將下列實驗操作步驟正確排序____________(填標號)；重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3 g。 a．點燃酒精燈，加熱　　 b．熄滅酒精燈 c．關閉K1和K2 d．打開K1和K2，緩緩通入N2 e．稱量A　　　　　　 f．冷卻到室溫 ③根據實驗記錄，計算綠礬化學式中結晶水數目x＝____________(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作，則使x________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 (3)為探究硫酸亞鐵的分解產物，將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。 ①C、D中的溶液依次為________(填標號)。C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現象分別為_____________________。 a．品紅　　　　　　　 b．NaOH c．BaCl2　　　　　　　 d．Ba(NO3)2 e．濃H2SO4 ②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式：______________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)加入KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化，說明樣品中不含三價鐵；再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅，說明FeSO4易被空氣中的氧氣氧化。(2)①儀器B是干燥管。②根據實驗目的及綠礬易被氧化的性質可知，實驗時先打開K1和K2，緩緩通入N2排出裝置中的空氣，避免空氣中的氧氣將綠礬氧化；再點燃酒精燈進行加熱；一段時間后熄滅酒精燈，冷卻至室溫，關閉K1和K2，再稱量A。故正確的操作順序是dabfce。③根據題意，綠礬樣品的質量為(m2－m1) g，綠礬中結晶水的質量為(m2－m3) g，則FeSO4的質量為(m3－m1) g，故綠礬中FeSO4與H2O的物質的量之比為∶＝1∶，因此綠礬化學式中結晶水數目為。如果實驗時按照a、d次序操作，則部分綠礬被氧化，導致m3增大，所以會偏小。(3)實驗后殘留的紅色固體是氧化鐵。根據氧化還原反應規(guī)律，反應中硫元素的化合價必然降低，生成二氧化硫。根據得失電子守恒和元素守恒可寫出反應的化學方程式：2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。由于三氧化硫極易溶于水且能與水反應生成硫酸，欲檢驗二氧化硫和三氧化硫，必須先用氯化鋇溶液檢驗三氧化硫，再用品紅溶液檢驗二氧化硫。 [答案]　(1)樣品中沒有Fe(Ⅲ)　Fe(Ⅱ)易被氧氣氧化為 Fe(Ⅲ) (2)①干燥管?、赿abfce?、邸∑? (3)①c、a　生成白色沉淀、褪色 ②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ (2015高考全國卷Ⅱ，28，15分)二氧化氯(ClO2，黃綠色易溶于水的氣體)是高效、低毒的消毒劑。回答下列問題： (1)工業(yè)上可用KClO3與Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，該反應氧化劑與還原劑物質的量之比為________。 (2)實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過以下過程制備ClO2： ①電解時發(fā)生反應的化學方程式為___________________________。 ②溶液X中大量存在的陰離子有________。 ③除去ClO2中的NH3可選用的試劑是______________(填標號)。 a．水　　b．堿石灰　　c．濃硫酸　　d．飽和食鹽水 (3)用如圖裝置可以測定混合氣中ClO2的含量： Ⅰ.在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50 mL水溶解后，再加入3 mL稀硫酸； Ⅱ.在玻璃液封裝置中加入水，使液面沒過玻璃液封管的管口； Ⅲ.將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收； Ⅳ.將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中； Ⅴ.用0.100 0 molL－1硫代硫酸鈉標準溶液滴定錐形瓶中的溶液(I2＋2S2O===2I－＋S4O)，指示劑顯示終點時共用去20.00 mL硫代硫酸鈉溶液。在此過程中： ①錐形瓶內ClO2與碘化鉀反應的離子方程式為________________________________。 ②玻璃液封裝置的作用是_______________________________。 ③Ⅴ中加入的指示劑通常為________，滴定至終點的現象是_____________________。 ④測得混合氣中ClO2的質量為________g。 (4)用ClO2處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽。若要除去超標的亞氯酸鹽，下列物質最適宜的是________(填標號)。 a．明礬　　　　　　　　 b．碘化鉀 c．鹽酸 d．硫酸亞鐵 解析：(1)該反應中Cl由＋5價降低為＋4價，S由＋4價升高為＋6價，則KClO3為氧化劑，Na2SO3為還原劑。根據氧化還原反應中電子得失守恒可得：n(KClO3)(5－4)＝n(Na2SO3)(6－4)，則有n(KClO3)∶n(Na2SO3)＝2∶1。 (2)①由圖可知，電解NH4Cl和鹽酸混合溶液得到H2和NCl3，結合質量守恒和得失電子守恒寫出電解時反應的化學方程式為NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3。 ②由圖可知，NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2和NH3及溶液X，N由＋3價降低為－3價，NaClO2中Cl由＋3價升高到＋4價，生成ClO2，Cl－未參與氧化還原反應，該反應的化學方程式為6NaClO2＋NCl3＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，溶液呈堿性，故溶液X中含有大量的陰離子為Cl－和OH－。 ③ClO2是酸性氣體，NH3是堿性氣體，除去ClO2中的NH3可選用酸性干燥劑，如濃H2SO4等。 (3)①ClO2具有氧化性，I－具有還原性，二者在酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應，離子方程式為2ClO2＋10I－＋8H＋===5I2＋4H2O＋2Cl－。 ②該實驗中ClO2不一定被完全吸收，故玻璃液封管的作用是吸收殘留的ClO2氣體，同時防止生成的單質碘逸出。 ③淀粉遇I2顯藍色，用Na2S2O3溶液滴定I2時，可選用淀粉溶液作指示劑，達到滴定終點時溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內溶液顏色不再改變。 ④ClO2、I2和Na2S2O3間存在關系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，則有n(ClO2)＝1/5n(Na2S2O3)＝1/50.100 0 molL－1(20.0010－3) L＝410－4 mol，m(ClO2)＝ 410－4 mol67.5 gmol－1＝0.027 00 g。 (4)利用亞氯酸鹽的氧化性及FeSO4的還原性除去含有的亞氯酸鹽。 答案：(1)2∶1 (2)①NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3　②Cl－、OH－ ③c (3)①2ClO2＋10I－＋8H＋===5I2＋4H2O＋2Cl－ ②吸收殘余的二氧化氯氣體(避免碘的逸出) ③淀粉溶液　溶液由藍色變?yōu)闊o色，且半分鐘內溶液顏色不再改變 ④0.027 00 (4)d 　定量實驗題 (2017高考全國卷Ⅰ，26，15分)凱氏定氮法是測定蛋白質中氮含量的經典方法，其原理是用濃硫酸在催化劑存在下將樣品中有機氮轉化成銨鹽，利用如圖所示裝置處理銨鹽，然后通過滴定測量。已知：NH3＋H3BO3===NH3H3BO3；NH3H3BO3＋HCl===NH4Cl＋H3BO3。 回答下列問題： (1)a的作用是_____________________________________。 (2)b中放入少量碎瓷片的目的是_____________________________________。 f的名稱是________________。 (3)清洗儀器：g中加蒸餾水；打開k1，關閉k2、k3，加熱b，蒸氣充滿管路；停止加熱，關閉k1，g中蒸餾水倒吸進入c，原因是__________________；打開k2放掉水。重復操作2～3次。 (4)儀器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示劑。銨鹽試樣由d注入e，隨后注入氫氧化鈉溶液，用蒸餾水沖洗d，關閉k3，d中保留少量水。打開k1，加熱b，使水蒸氣進入e。 ①d中保留少量水的目的是________________________________________。 ②e中主要反應的離子方程式為______________________，e采用中空雙層玻璃瓶的作用是_____________。 (5)取某甘氨酸(C2H5NO2)樣品m克進行測定，滴定g中吸收液時消耗濃度為c molL－1的鹽酸 V mL，則樣品中氮的質量分數為____________%，樣品的純度≤________%。 解析：(1)導管a與大氣相通，其作用是避免燒瓶內氣壓過大，發(fā)生危險。(2)加熱液體時加入碎瓷片，其作用是防止液體暴沸。冷凝管有直形冷凝管和球形冷凝管等，要指明。(3)停止加熱，瓶內水蒸氣冷凝，氣體壓強減小，會引起g中液體倒吸入c中，利用蒸餾水倒吸來洗滌儀器e、f。(4)①止水夾k3處可能漏氣，導致測定的N元素質量分數偏低，故d中保留少量水起液封作用，防止氨氣逸出。②e中發(fā)生的主要反應是銨鹽與氫氧化鈉反應，需要加熱，使氨氣全部逸出?！爸锌针p層玻璃瓶”考生比較陌生，可以聯想平時生活中保溫玻璃瓶來分析問題。(5)n(N)＝n(NH3)＝n(HCl)＝ mol，w(N)＝100%＝%。C2H5NO2的相對分子質量為75，w(C2H5NO2)＝%＝%。 答案：(1)避免b中壓強過大 (2)防止暴沸　直形冷凝管 (3)c中溫度下降，管路中形成負壓 (4)①液封，防止氨氣逸出 ②NH＋OH－NH3↑＋H2O　保溫使氨完全蒸出 (5)　 實驗數據篩選的一般方法和思路 實驗所得的數據，可分為有用、有效數據，正確、合理數據，錯誤、無效數據，及無用、多余數據等。能從大量的實驗數據中找出有用、有效、正確、合理的數據是實驗數據分析處理題的一個重要能力考查點，也是近年來命題變化的一個重要方向。對實驗數據篩選的一般方法和思路為“五看”： 一看數據是否符合測量儀器的精度特點，如用托盤天平測得的質量的精確度為0.1 g，若數值超過了這個范圍，說明所得數據是無效的； 二看數據是否在誤差允許范圍內，若所得的數據明顯超出誤差允許范圍，要舍去； 三看反應是否完全，是否是過量反應物作用下所得的數據，只有完全反應時所得的數據，才能進行有效處理和應用； 四看所得數據的測試環(huán)境是否一致，特別是氣體體積數據，只有在溫度、壓強一致的情況下才能進行比較、運算； 五看數據測量過程是否規(guī)范、合理，錯誤和違反測量規(guī)則的數據需要舍去。 　工藝流程實驗分析 [知識梳理] 1．無機化工流程題的主線 化學工藝流程題就是把化工生產過程中的重要生產工序和主要流程，用框圖形式表示出來，并圍繞生產流程中涉及的有關化學知識和原理設置問題，形成與化工生產緊密聯系的化學工藝試題。其流程主線可表示為 →→→→ 2．無機化工流程題的結構 化學工藝流程題的結構分為題引、題干和題設三部分。 (1)題引就是用引導性的語言，簡單介紹該工藝生產的目的、原料、產品，有時還提供相關表格、圖像等參考數據或信息； (2)題干主要是用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來； (3)題設是根據生產過程中涉及的化學知識設計成系列問題，要求考生依據化學原理進行分析解答。 3．無機化工流程題的特點 (1)試題源于社會實際，充分利用生產、生活中的鮮活實例為載體，使問題情境真實，體現化學學科與工業(yè)生產和日常生活的緊密聯系，能激發(fā)學生學習化學的興趣。 (2)以解決化學實際問題作思路進行設問，考查學生運用化學反應原理及相關知識解決化工生產中實際問題的能力，培養(yǎng)學生理論聯系實際、學以致用的學習品質。 (3)試題內容豐富，涉及的化學知識面廣、綜合性強、思考容量大，考查學生化學知識的掌握情況和應用化學知識解決有關問題的能力。 (4)試題新穎，信息閱讀量大，考查學生的閱讀能力、資料收集處理能力和知識遷移能力。 4．工藝流程術語與操作 (1)常見操作或名詞 研磨、霧化 將塊狀或顆粒狀的物質磨成粉末狀或將液體霧化，增大接觸面積，提高反應速率，使反應充分進行 浸取 固體加入溶劑或溶液使其中可溶性物質溶解，包括水浸取、酸溶、堿溶、醇溶等 浸取率 固體加入溶劑或溶液后，溶解出的物質的百分率 酸化、堿化 加入酸(硫酸、硝酸等)、堿使溶液呈一定的酸、堿性，類似還有“氨化”是指通入氨氣或加入氨水堿化 煅燒 在高溫下灼燒使固體分解、反應或改變晶體結構 表面處理 含義很多，如用水洗除去表面可溶性雜質，金屬晶體可用機械法(打磨)或化學法除去表面氧化物、提高光潔度等 (2)通常用到的表述詞匯和所要考慮的答題角度 表述詞匯 答題角度 加過量試劑 反應進行完全或增大轉化率、產率等 溶液呈酸(堿)性 電離或水解產生H＋或OH－，是否促進或抑制電離或水解等 利用率 經濟性或成本、環(huán)保性等 在某氣體中 考慮氣體是否參與反應，是否需要達到防氧化、水解、潮解等目的 控制pH 防水解(促水解)、促沉淀等 用特殊溶劑清洗 降低物質溶解度、有利于析出，減少損耗，提高利用率等 酸作用 溶解、去氧化物(膜)、調節(jié)pH促進水解(沉淀) 堿作用 去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅，調節(jié)pH抑制水解(沉淀)，去油污 氧化劑 氧化某物質，轉化為易于被除去(沉淀)的離子，如H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋ 溫度控制在 某范圍(水浴 或油浴) ①控制反應速率或固體的溶解；②防止高溫時會溶解、分解或揮發(fā)；③催化劑活性最好；④為了使某物質達到沸點揮發(fā)出來；⑤控制副反應發(fā)生；⑥控制化學反應的方向；⑦對于某些工藝，降溫(減壓)可以減少能源成本，降低設備要求 (3)化工生產的主要實驗操作 過濾 固、液分離 滴定 定量測定，可用于某物質的物質的量濃度的測定 煮沸 促進水解，聚沉后有利于過濾分離；除去溶解在溶液中的氣體，如氧氣 趁熱過濾 為了防止被過濾的溶液在常溫下析出晶體，所以保持溶液在熱的時候過濾 蒸發(fā)結晶 蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡停^續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質就會呈晶體析出 蒸發(fā)濃縮 蒸發(fā)除去部分溶劑，提高溶液的濃度 水洗 用水洗去可溶性雜質。還有類似的酸洗、堿洗、醇洗等 　中學階段常見的化工流程 (1)飽和 NaCl溶液NaHCO3晶體Na2CO3 (2)廢鐵屑　　　 FeSO47H2O(綠礬) (3)鋁礦石 濾液 Al(OH)3Al2O3Al (4)海水Mg(OH)2MgCl26H2OMgCl2Mg (5)Ｋ 　(2017高考全國卷Ⅲ，27，15分)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3，還含有硅、鋁等雜質。制備流程如圖所示： 回答下列問題： (1)步驟①的主要反應為 FeOCr2O3＋Na2CO3＋NaNO3Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2 上述反應配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數比為________。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是__________________________________。 (2)濾渣1中含量最多的金屬元素是______________，濾渣2的主要成分是____________及含硅雜質。 (3)步驟④調濾液2的pH使之變________(填“大”或“小”)，原因是__________ (用離子方程式表示)。 (4)有關物質的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填標號)得到的K2Cr2O7固體產品最多。 a．80 ℃　　　b．60 ℃　　　c．40 ℃　　　d．10 ℃ 步驟⑤的反應類型是______________。 (5)某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7，最終得到產品m2 kg，產率為____________。 [解析]　(1)1 mol FeOCr2O3參與反應共失去7 mol電子，而1 mol NaNO3參與反應得到2 mol電子，根據得失電子守恒，二者的系數比為2∶7。由于高溫下碳酸鈉能與陶瓷中的二氧化硅發(fā)生反應，所以該步驟不能使用陶瓷容器。(2)步驟①中生成的氧化鐵因不溶于水而進入濾渣1，所以濾渣1中含量最多的金屬元素是Fe。結合流程圖可知，濾渣2的主要成分是氫氧化鋁及含硅雜質。(3)濾液2中存在平衡：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，氫離子濃度越大(pH越小)，越有利于平衡正向移動，所以步驟④應調節(jié)濾液2的pH使之變小。(4)根據題圖，可知溫度越低，K2Cr2O7的溶解度越小，析出的重鉻酸鉀固體越多，故d項正確。步驟⑤中發(fā)生的反應為Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl，其屬于復分解反應。(5)該鉻鐵礦粉中Cr2O3的物質的量為，根據Cr元素守恒可求得K2Cr2O7的理論質量m0＝294 gmol－110－3 kgg－1＝ kg，所以產品的產率為100%＝100%。 [答案]　(1)2∶7　陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應 (2)Fe　Al(OH)3 (3)小　2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O (4)d　復分解反應 (5)100% [2016高考全國卷Ⅲ，28(1)(3)(4)(5)(6)]以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為 物質 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質量分數/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線： 回答下列問題： (1)“酸浸”時V2O5轉化為VO，反應的離子方程式為_________________，同時V2O4轉化成VO2＋。“廢渣1”的主要成分是__________。 (2)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有_____________________________________。 (3)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈____________性(填“酸”“堿”或“中”)。 (4)“流出液”中陽離子最多的是________。 (5)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式：_______________________________________________。 解析：(1)反應過程中V的化合價不變，所以是復分解反應。注意V2O5在離子方程式中不能拆開；廢釩催化劑中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成為廢渣1的主要成分。(2)中和時，Fe3＋、Al3＋分別轉化為難溶的Fe(OH)3和Al(OH)3，成為廢渣2的主要成分。(3)為提高洗脫效率，需使題中所述平衡逆向移動。根據平衡移動原理，堿性越強越有利于平衡逆向移動，所以淋洗液應該呈堿性。(4)經過“離子交換”，釩以R4V4O12形式存在，而鐵、鋁則在“中和”過程中轉化為沉淀，所以“流出液”中最多的陽離子是鉀離子。(5)由NH4VO3轉化為V2O5，V的化合價未發(fā)生變化，該反應為非氧化還原反應，所以N的化合價仍為－3，一種生成物是NH3，另一種生成物必定是H2O。 答案：(1)V2O5＋2H＋===2VO＋H2O　SiO2 (2)Fe(OH)3和Al(OH)3 (3)堿 (4)K＋ (5)2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O↑ 解答無機化工流程試題的程序 (1)審題步驟 (2)解題思路,明確流程目的)→→→ 　工藝流程實驗分析 1．(2018唐山高三檢測)硫酸銅是一種應用極其廣泛的化工原料。以下是某工廠用含鐵廢銅為原料生產膽礬(CuSO45H2O)的工藝流程示意圖： 膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度(g/100 g水)見下表： 溫度(℃) 20 40 60 80 100 石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07 膽礬 32 44.6 61.8 83.8 114 請回答下列問題： (1)紅棕色濾渣的主要成分是_________________________________________。 (2)寫出浸出過程中生成硫酸銅的化學方程式：_____________________________。 (3)操作Ⅰ的溫度應該控制在________℃左右。 (4)從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作Ⅱ應為__________________、洗滌、干燥。 (5)取樣檢驗是為了確認Fe3＋是否除凈，有的同學設計如下方案：取樣于試管→滴加KSCN溶液。老師的評價是此方案不合理。請指出該方案存在的問題：_____________________。 (6)反應產物中的NO可以循環(huán)使用，試僅用一個化學方程式表示NO轉化為HNO3的反應：______________________________。 解析：對比原料與產品可知，該生產的主要工序：一是除去原料中的雜質鐵，二是利用溶解度數據分離石膏和膽礬。再進一步分析，由于目的是制膽礬，則投入的硝酸應反應完全；雜質鐵應除去，除鐵一般方法是將其氧化成Fe3＋，然后調節(jié)溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。 答案：(1)Fe(OH)3　(2)3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O　(3)100　(4)冷卻結晶、過濾 (5)Cu2＋的藍色對少量Fe3＋的檢驗有干擾　(6)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 2．過氧化鈣晶體(CaO28H2O)可用于改善地表水質、處理含重金屬粒子廢水、應急供氧等。實驗室可用工業(yè)碳酸鈣(含MgCO3、FeCO3雜質)制取純凈的碳酸鈣，然后再用純凈的碳酸鈣制取過氧化鈣晶體，其主要流程如圖所示： 請回答下列問題： (1)寫出反應①發(fā)生氧化還原反應的離子方程式：____________________________。操作Ⅰ用的玻璃儀器有_____________________。 (2)反應②生成CaO28H2O的化學反應方程式為______________________；反應②冰水控制溫度在0 ℃左右的主要原因是______________________________________。 (3)已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O，測定產品中CaO2的含量的實驗步驟如下： 第一步：準確稱取a g產品放入錐形瓶中，再加入過量的b g KI晶體，加入適量蒸餾水溶解再滴入少量2 molL－1的H2SO4溶液，充分反應。 第二步：向上述錐形瓶中加入幾滴淀粉溶液。 第三步：逐滴加入濃度為c molL－1的Na2S2O3溶液發(fā)生反應，滴定達到終點時出現的現象是_______________________________。若滴定消耗Na2S2O3溶液V mL，樣品中CaO2的質量分數為________________________________(用字母表示)。 (4)已知過氧化鈣加熱至350 ℃左右開始分解放出氧氣。將過氧化鈣晶體(CaO28H2O)在坩堝中加熱逐漸升高溫度，測得樣品質量隨溫度的變化如圖曲線所示，則350 ℃以上所得固體物質的化學式為________________。 解析：碳酸鈣、碳酸鎂與稀硝酸反應生成硝酸鈣、硝酸鎂與二氧化碳等，碳酸亞鐵與稀硝酸反應生成硝酸鐵、二氧化碳、NO等，溶液中加入濃氨水，鎂離子、鐵離子轉化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀，過濾除去，濾液中加入碳酸銨將硝酸鈣轉化為碳酸鈣，過濾分離得到碳酸鈣，再與鹽酸反應生成氯化鈣，再加入過氧化氫、氨氣反應得到CaO2，溶液冷卻結晶得到CaO28H2O，副產品中含有氯化銨。 (1)反應①中只有FeCO3與硝酸反應是氧化還原反應，反應方程式為3FeCO3＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋3CO2↑＋5H2O；操作Ⅰ是過濾，需要的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒。 (2)該反應的反應物為CaCl2、H2O2、NH3、H2O，反應生成CaO28H2O與NH4Cl，反應方程式為CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO28H2O＋2NH4Cl；H2O2受熱易分解，采用冰水控制溫度在0 ℃左右，可以防止其分解，提高利用率，同時溫度低能降低CaO28H2O的溶解度，提高產率。 (3)淀粉遇碘單質變藍色，當滴入最后一滴Na2S2O3溶液時，溶液由藍色變成無色，且30 s內不出現藍色，說明滴定到達終點；根據電子轉移守恒及題中反應方程式，可得關系式：CaO2～I2～2S2O，設樣品中CaO2的質量分數為x，則： 　 CaO2　～　2S2O 　 72 g　　　 2 mol ax g　　　 (V10－3) Lc molL－1 所以＝， 解得x＝100%。 (4)固體由2.16 g加熱到350 ℃變?yōu)?.56 g，在加熱過程中固體中鈣元素的量不變，剩余固體中n(Ca)＝ n(CaO28H2O)＝0.01 mol，m(Ca)＝0.01 mol40 g/mol＝0.4 g，則剩余固體中m(O)＝0.56 g－0.4 g＝0.16 g，n(O)＝＝0.01 mol，n(Ca)∶n(O)＝1∶1，剩余固體的化學式為CaO。 答案：(1)3FeCO3＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋3CO2↑＋5H2O　漏斗、燒杯、玻璃棒 (2)CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO28H2O＋2NH4Cl　防止H2O2分解，提高其利用率(或降低CaO28H2O的溶解度，提高產率) (3)溶液由藍色變成無色，且30 s內不出現藍色　100%　(4)CaO 解答化工流程題的方法 (1)目標分析法 制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成，每一步操作都有其具體的目標、任務。審題的重點要放在與題設有關操作的目標、任務上，分析時要從成本角度(原料是否廉價易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學的要求)、現實角度等方面考慮；解答時要看框內和框外，里外結合；邊分析，邊思考，從易處著手；先局部，后全盤，逐步深入。而且還要看清問題，不能答非所問。要求用理論回答的試題應采用“四段論法”：本題改變了什么條件(或是什么條件)→根據什么理論→所以有什么變化→結論。 (2)交叉分析法 有些化工生產選用多組原料，事先合成一種或幾種中間產品，再用這一中間產品與部分其他原料生產所需的主要產品。以這種工藝生產方式設計的工藝流程題，為了便于分析掌握生產流程的原理，方便解題，最簡單的方法，就是將提供的工藝流程示意圖分畫成幾條生產流水線，上下交叉分析。構成交叉分析的題型，提供的工藝流程中至少有三個因素(多組原料，中間產品，多種產品)和兩條或多條生產流水線。利用交叉分析法解工藝流程題的關鍵，在于找準中間產品(因為有時會出現多種中間產品)和流水生產的分線，在分析過程中，抓住中間物質的有關聯系，逐一破解。 (3)首尾分析法 對一些線型流程工藝(從原料到產品為一條龍生產工序)試題，首先對比分析生產流程示意圖中的第一種物質(原材料)與最后一種物質(產品)，從對比分析中找出原料與產品之間的關系，弄清生產流程過程中原料轉化為產品的基本原理和除雜、分離提純產品的化工工藝，然后再結合題設的問題，逐一推敲解答。關鍵在于認真對比分析原料與產品的組成，從中弄清將原料轉化為產品和除去原材料中所包含的雜質的基本原理和所采用的工藝生產措施。當把生產的主線弄清楚了，圍繞生產主線所設計的一系列問題也就可解答了。 [課后達標檢測] 1．聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學式為 [Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，廣泛用于污水處理。實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO47H2O)，制備過程如下所示： (1)驗證固體W焙燒后產生的氣體中含有SO2的方法是_________________________。 (2)制備綠礬時，向溶液X中加入過量________，充分反應后，經________操作得到溶液Y，再經濃縮、結晶等步驟得到綠礬。 (3)溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質量分數，用pH試紙測定溶液pH的操作方法為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若溶液Z的pH偏小，將導致聚鐵中鐵的質量分數____________________(填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)利用SO2的漂白性來鑒別SO2。 (2)溶液X中有Fe3＋，欲制綠礬，應把Fe3＋轉化為Fe2＋，所以要加過量的鐵屑。 (3)用pH試紙測定溶液的pH，為了測定的準確性，應選用干燥、潔凈的裝置。若pH偏小，酸性過強，則形成的聚鐵中OH－偏少，SO偏多，導致聚鐵中鐵的質量分數偏小。 答案：(1)將產生的氣體通入盛有品紅溶液的小試管中，若品紅溶液褪色，加熱能恢復原色，證明氣體中含有SO2 (2)鐵屑　過濾　(3)取一小塊pH試紙，放在干燥、潔凈的表面皿(或玻璃片)上，用干燥、潔凈的玻璃棒蘸取待測溶液，滴到pH試紙上，然后與標準比色卡比較　偏小 2．利用化學原理可對工廠排放的廢水、廢渣等進行有效檢測與合理處理。 (一)染料工業(yè)排放的廢水中含有大量有毒的NO，可以在堿性條件下加入鋁粉除去(加熱處理后的廢水會產生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體)。除去NO的離子方程式為________________________________________________________________________。 (二)某工廠對制鉻工業(yè)污泥中Cr(Ⅲ)回收與再利用工藝如下(硫酸浸取液中金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)： 常溫下部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表： 陽離子 Fe3＋ Fe2＋ Mg2＋ Al3＋ Cu2＋ Cr3＋ 開始沉 淀時的pH 1.9 7.0 － － 4.7 － 沉淀完 全時的pH 3.2 9.0 11.1 8.0 6.7 9.0(>9．0溶解) (1)酸浸時，為了提高浸取率可采取的措施是__________________________(至少寫一條)。 (2)調pH＝8.0是為了除去________(填“Fe3＋”“Al3＋”“Ca2＋”或“Mg2＋”)。 (3)鈉離子交換樹脂的原理為Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，被交換的雜質離子是________(填“Fe3＋”“Al3＋”“Ca2＋”或“Mg2＋”)。 (三)印刷電路銅板腐蝕劑常用FeCl3溶液。腐蝕銅板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的濃度均為0.10 molL－1，請參照上表給出的數據和提供的藥品，簡述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的實驗步驟：①____________________；②_____________________；③過濾。(提供的藥品：Cl2、濃H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu) 解析：(一)在堿性條件下用鋁粉還原NO，根據題意知NO被還原的產物為NH3H2O，鋁元素被氧化成AlO，然后進行書寫和配平。 (二)先對污泥處理過程作整體分析，過濾Ⅰ的目的是除去污泥中的不溶性雜質，然后用H2O2將難以沉淀的Fe2＋氧化成易沉淀的Fe3＋，在此過程中Cr3＋被氧化成Cr2O。再調節(jié)pH至8，通過對照陽離子沉淀pH表可知，此時Fe3＋和Al3＋完全沉淀，通過過濾Ⅱ后除去沉淀，溶液中還有雜質離子Ca2＋、Mg2＋，通過鈉離子交換樹脂可以除去，最后用SO2還原Cr2O得到最終的產物。 (三)欲除去CuCl2溶液中的Fe3＋和Fe2＋，必須先將Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再通過調節(jié)pH至3.2～4.7，可以將Fe3＋轉化成Fe(OH)3沉淀而除去。為了不引入新的雜質，氧化時用Cl2，調節(jié)pH用CuO。 答案：(一)2Al＋OH－＋NO＋2H2O===2AlO＋NH3H2O (二)(1)升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸(多次浸取)、適當延長浸取時間(只要答出任意一點即可，其他合理答案也可) (2)Fe3＋、Al3＋　(3)Ca2＋、Mg2＋ (三)通入足量Cl2將Fe2＋氧化成Fe3＋　加入CuO調節(jié)溶液的pH至3.2～4.7 3．菱錳礦的主要成分是碳酸錳，還含有Fe2O3、FeO、CaO、MgO等成分。某化工廠用廢鹽酸(質量分數約為20%)與菱錳礦制備MnCl24H2O(106 ℃時失去一分子結晶水，198 ℃時失去全部結晶水)，部分工藝流程如下： (1)鹽酸與菱錳礦中的碳酸錳反應的化學方程式為___________________。 (2)酸浸取時，浸出時間對浸出率的影響如圖所示，工業(yè)上采用的浸取時間是60 min，其可能的原因是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)圖中“凈化劑X”可能是____________________。 (4)加入MnSO4后控制實驗條件可析出含某種雜質離子的鹽Y，鹽Y的主要成分是________________。 (5)濃縮結晶時，一出現晶膜就必須立刻停止加熱，其原因是____________________。 解析：菱錳礦溶于鹽酸得到氯化錳、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鈣、氯化鎂等。加入氧化劑(如雙氧水、氯水等)將氯化亞鐵轉化為氯化鐵，控制溶液的酸度使Fe3＋完全沉淀。根據流程圖提示，加入凈化劑X使鈣離子沉淀，鈣離子通常以碳酸鈣形式沉淀。加入硫酸錳粉末是為了除去鎂離子：MnSO4＋MgCl2===MgSO4(晶體)＋MnCl2。最終產物是四水合氯化錳晶體，如果加熱時間過長，晶體會失去一部分結晶水。 答案：(1)MnCO3＋2HCl===MnCl2＋CO2↑＋H2O (2)由圖可知浸取時間為60 min時浸出率出現第一個峰值，此后時間延長對浸出率沒有明顯影響，從提高生產效率的角度考慮，選擇浸出時間為60 min較為合理 (3)碳酸錳 (4)MgSO4 (5)如果加熱時間過長，晶體會失去一部分結晶水 4．(2018石家莊高三模擬)某淺綠色晶體 X[x(NH4)2SO4yFeSO4zH2O]在分析化學上常用作還原劑。為確定其組成，某小組同學進行如下實驗： Ⅰ.NH的測定 采用蒸餾法，蒸餾裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。 實驗步驟如下： ①準確稱取19.6 g晶體X，加水溶解，注入圓底燒瓶中； ②準確量取50.00 mL 1.010 0 molL－1 H2SO4溶液于錐形瓶中； ③向圓底燒瓶中加入足量NaOH溶液，加熱蒸餾； ④用0.040 0 molL－1NaOH標準溶液滴定錐形瓶中過剩的酸，到終點時消耗NaOH標準溶液25.00 mL。 (1)步驟②中，準確量取H2SO4溶液所用的玻璃儀器為____________________。 (2)步驟③中，加熱蒸餾時間需長達30分鐘，其目的為______________________。 (3)步驟④中，若滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則所測n(NH)的值將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。 Ⅱ.SO的測定 采用重量分析法，實驗步驟如下： ①另準確稱取19.6 g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl2溶液； ②用無灰濾紙(灰分質量很小，可忽略)過濾，洗滌沉淀3～4次； ③用濾紙包裹好沉淀取出，灼燒濾紙包至濾紙完全灰化； ④繼續(xù)灼燒沉淀至恒重，得沉淀質量23.3 g。 (4)步驟①中，判斷 BaCl2溶液已過量的實驗操作和現象是_________________________ ________________________________________________________________________。 (5)步驟②中，所用洗滌劑最合適的是________(填選項字母)。 A．冷水　　　　B．稀硫酸　　　　C．濾液 (6)步驟③灼燒操作中，除三腳架外，還需要用到下列儀器中的________(填選項字母)。 A．燒杯 B．坩堝 C．表面皿 D．泥三角 E．蒸發(fā)皿 F．酒精燈 (7)綜合實驗Ⅰ、Ⅱ，通過計算得出晶體X的化學式為__________________。 解析：Ⅰ.(1)酸性溶液用酸式滴定管量取，所以準確量取硫酸應該選用酸式滴定管。(2)晶體X與NaOH反應生成氨氣，氨氣易溶于水，加熱可以使氨氣完全逸出，被硫酸溶液完全吸收。(3)滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則消耗的NaOH標準溶液的體積偏大，計算出與NaOH反應的硫酸的物質的量偏大，則與氨氣反應的硫酸的物質的量偏小，所以計算得到的氨氣的物質的量偏小。Ⅱ.(4)判斷氯化鋇是否過量，可以在上層清液中繼續(xù)滴加氯化鋇，若沒有新的沉淀生成則說明溶液中沒有硫酸根離子，即氯化鋇已經過量。(5)用冷水洗滌可以減少固體的溶解，用硫酸洗滌會使沉淀上附著硫酸根離子，濾液中也含有硫酸根離子，所以不能用硫酸洗滌沉淀，應該選用冷水洗滌。(6)做灼燒的實驗時，固體在坩堝中灼燒，用酒精燈加熱，坩堝放置在有泥三角的三腳架上，所以用到的儀器為坩堝、三腳架、泥三角、酒精燈。(7)與NaOH反應的硫酸的物質的量為n(H2SO4)＝n(NaOH)＝0.040 0 molL－10.025 0 L，與氨氣反應的硫酸的物質的量為0.050 0 L1.010 0 molL－1－0.040 0 molL－10.025 0 L＝0.05 mol，則氨氣的物質的量為n(NH3)＝2n(H2SO4)＝0.1 mol。準確稱取19.6 g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl2溶液，得到硫酸鋇沉淀23.3 g，則n(SO)＝＝0.10 mol，由題意知，則x＋y＝2x，即x＝y。令x＝1，則2＝0.1，則z＝6，即其化學式為(NH4)2SO4FeSO46H2O，令x＝2，則4＝0.1，則z＝12，即其化學式與x＝1相同，綜上可推知晶體X的化學式。 答案：(1)酸式滴定管　(2)將生成的NH3全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收　(3)偏小　(4)待濁液分層后，在上層清液中加入1～2滴BaCl2溶液，無白色渾濁出現，則BaCl2溶液已過量　(5)A　(6)BDF　(7)(NH4)2SO4 FeSO4 6H2O 5．(2015高考浙江卷)某學習小組按如下實驗流程探究海帶中碘含量的測定和碘的制取。 實驗(一)　碘含量的測定 取0.010 0 molL－1的AgNO3標準溶液裝入滴定管，取100.00 mL海帶浸取原液至滴定池，用電勢滴定法測定碘含量。測得的電動勢(E)反映溶液中c(I－)的變化，部分數據如下表： V(AgNO3)/mL 15.00 19.00 19.80 19.98 20.00 20.02 21.00 23.00 25.00 E/mV －225 －200 －150 －100 50.0 175 275 300 325 實驗(二)　碘的制取 另制海帶浸取原液，甲、乙兩種實驗方案如下： 已知：3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O。 請回答： (1)實驗(一)中的儀器名稱：儀器A________，儀器B________________。 (2)①根據表中數據繪制滴定曲線： ②該次滴定終點時用去AgNO3溶液的體積為________mL，計算得海帶中碘的百分含量為________%。 (3)①分液漏斗使用前須檢漏，檢漏方法為_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②步驟X中，萃取后分液漏斗內觀察到的現象是_______________________________ ________________________________________________________________________。 ③下列有關步驟Y的說法，正確的是________。 A．應控制NaOH溶液的濃度和體積 B．將碘轉化成離子進入水層 C．主要是除去海帶浸取原液中的有機雜質 D．NaOH溶液可以由乙醇代替 ④實驗(二)中操作Z的名稱是________。 (4)方案甲中采用蒸餾不合理，理由是_____________________________________。 解析：(1)實驗(一)中干海帶需要灼燒，故儀器A為坩堝，根據最后得到的含I－的溶液的體積可以判斷儀器B(定容)為500 mL容量瓶。 (2)①根據表中的數據描點，連線即可得到對應的滴定曲線。 ②根據滴定曲線，滴定突變在20.00 mL附近發(fā)生，故可判斷AgNO3溶液的體積為20.00 mL，海帶中碘的質量分數為w＝100%＝0.635%。 (3)①分液漏斗使用前要檢漏，主要是檢驗旋塞及玻璃塞處是否漏水，檢查方法：向分液漏斗中加入少量水，檢查旋塞處是否漏水；將漏斗倒轉過來，檢查玻璃塞是否漏水。 ②用CCl4萃取后，CCl4的密度比水大，故有機層在下層，現象為溶液分層，上層幾乎為無色，下層呈紫紅色。 ③A項，如果NaOH的濃度過大，導致使用的溶液太少，不利于溶液的分離，如果NaOH的濃度太小，導致溶液體積太大，不利于物質的濃縮，A項正確；B項，步驟Y加入NaOH溶液后I2轉變?yōu)镮－和IO，進入水層，B項正確；C項，加入NaOH溶液主要目的是與碘反應，將碘從四氯化碳層轉移到水層，C項錯誤；D項，四氯化碳與乙醇互溶，不分層，無法提取碘，D項錯誤。 ④碘在水溶液中的溶解度較小，因此可以通過過濾的方法分離碘和水。 (4)采用蒸餾不合理，主要是因為碘易升華，會導致碘的損失。 答案：(1)坩堝　500 mL容量瓶 (2)① ②20.00　0.635 (3)①向分液漏斗中加入少量水，檢查旋塞處是否漏水；將漏斗倒轉過來，檢查玻璃塞是否漏水 ②液體分上下兩層，上層幾乎無色，下層呈紫紅色 ③AB ④過濾 (4)碘易升華，會導致碘的損失