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專題三　工藝流程 類型1　物質制備 1．(xx南寧)碳酸鋇是一種重要的化工產(chǎn)品，某廠用含二氧化硅雜質的碳酸鋇原料生產(chǎn)碳酸鋇產(chǎn)品，采用了以下的工藝流程： (1)為節(jié)約成本，過程中的生成物可直接應用于流程的是________________，加入過量的鹽酸的目的是____________________________________。 (2)向氯化鋇溶液中加入過量的氫氧化鉀并通入二氧化碳，其中一種產(chǎn)物是碳酸鋇，寫出該反應的化學方程式：____________________________________________。 (3)溶液A中溶質的成分，可能的組合有________________________________。 (4)操作3包括的兩個操作是____________________。 2．(xx南通)實驗室以MnO2為原料制備少量高純MnCO3的流程如下： 已知：①反應Ⅰ的化學方程式：MnO2＋SO2=== MnSO4； ②MnCO3、Mn(OH)2均難溶于水，MnCO3在100 ℃時開始分解。 (1)反應Ⅰ屬于基本反應類型中的____________反應。 (2)流程中“操作”的名稱為____________，所需要的主要玻璃儀器有_______________________________________________________________________。 (3)反應Ⅱ的化學方程式為_____________________________________________，該反應需控制溶液的酸堿性，若堿性過強，MnCO3粗產(chǎn)品中將混有______________(填化學式)。 (4)驗證MnCO3粗產(chǎn)品表面附著有Na2SO4雜質：取樣品少許，向其中加入水，攪拌、過濾，向濾液中加入適量的______________(填化學式)溶液，有白色沉淀產(chǎn)生。 (5)為獲得高純MnCO3，需選擇“低溫”干燥的原因是_______________________________________________________________。 3．二氧化氯(ClO2)可用于自來水消毒。以粗鹽為原料生產(chǎn)ClO2的工藝主要包括：①粗鹽精制；②特殊條件下電解NaCl溶液制NaClO3和氫氣；③ClO2的制取。工藝流程如下，其中反應Ⅲ制取ClO2的化學方程式為2NaClO3＋4HCl=== 2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。 (1)加入過量氫氧化鈉的目的是__________________________；過量的試劑X是____________(填化學式)。 (2)操作A中用到的玻璃棒的作用是______________。 (3)加入適量HCl至酸性的過程中，發(fā)生的中和反應的化學方程式是________________________________________________________________________。 (4)分析完成反應Ⅱ的化學方程式：______________________________________。 (5)該流程中可循環(huán)利用的物質是水和________________。 4．某科研小組設計了利用稀H2SO4浸取某廢棄氧化銅鋅礦(主要成分為CuO和ZnO，其余成分既不與酸反應，也不溶解于水)的方案。部分實驗流程如下： 離子 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Fe3＋ 1.48 3.2 Zn2＋ 6.2 8.0 已知：①H2O2、KMnO4是常見的氧化劑； ②各離子開始沉淀及完全沉淀時的pH如表所示。 請根據(jù)上述實驗流程回答下列問題： (1)在“酸浸”步驟中，為提高浸出速率，除通入空氣“攪拌”外，還可采取的措施是____________________，寫出硫酸溶解氧化鋅的化學方程式：_______________________。 (2)“操作1”所需要的主要玻璃儀器有__________________________________，固體1的成分是__________________。 (3)“氧化”的目的是將Fe2＋反應生成Fe3＋，以便在后續(xù)的操作中將溶液中鐵元素除去。從產(chǎn)品純度的角度分析，氧化劑最好選用________________(填“H2O2”或“KMnO4”)。 (4)“除鐵”過程中加入氨水的目的是通過調節(jié)溶液的pH，使Fe3＋沉淀而Zn2＋不沉淀，pH應控制在________________范圍之間。 (5)某溫度下，F(xiàn)e(OH)3分解得到一種鐵、氧質量比為21∶8的氧化物，該氧化物的化學式為________________________________________________________________________。 5．(xx陜西改編)我國每年報廢的手機超過1億部。廢舊手機的電路板中含有鋁、鐵、銅、銀、金等多種金屬，化學興趣小組為回收其中的銅，設計并進行了如下實驗： 已知：Cu＋H2O2＋H2SO4=== CuSO4＋2H2O；不考慮金、銀發(fā)生類似反應。 (1)將電路板粉碎成粉末的目的是__________________________________。 (2)步驟①所得濾液中的溶質除硫酸外，還有________________________。 (3)步驟②中的實驗現(xiàn)象：固體部分溶解，________________________。 (4)步驟④中反應的化學方程式是______________________________。 (5)對廢舊手機中的金屬加以回收的意義是__________________________(寫一條)。 6．(xx恩施)今年春節(jié)期間播出的《舌尖3》，讓籍籍無名的章丘鐵鍋名聲大振，章丘手工鐵鍋制造需要歷經(jīng)十二道工序，再過十八遍火候，一千度高溫錘煉，經(jīng)受三萬六千次鍛打，其爐渣中主要含F(xiàn)eO、Fe2O3，還有一定量既不溶于水，也不與稀酸反應的雜質?，F(xiàn)按如圖工藝流程，用爐渣制備綠礬(FeSO47H2O)。請按要求回答問題： 查閱資料：氧化亞鐵與稀硫酸、鐵與硫酸鐵反應均可生成硫酸亞鐵。 (1)步驟一中，發(fā)生反應的化學方程式為__________________________________、____________________________________。 (2)步驟一中的操作名稱是__________，為提高步驟一的反應速率，可采取的措施有增大硫酸的濃度、升高反應物的溫度、還可以________________(寫一條，不考慮“攪拌”和“使用催化劑”)。 (3)步驟二中無氣體生成的化學反應方程式為________________________________，測得濾液2的pH明顯大于濾液1，其原因是__________________________________________。 (4)濾液2得到綠礬可以采取的方法是__________________。 (5)某化學興趣小組在實驗室中利用該爐渣按照上述工藝流程制取綠礬?，F(xiàn)取100 g爐渣，得到干燥的雜質5 g，步驟二中加入15.6 g鐵粉，得到濾渣5.6 g。要計算理論上制得綠礬的質量，除要利用上述給定的全部數(shù)據(jù)外，在實驗過程中，還需測定的一個數(shù)據(jù)是________________________________________________________________________。 7．硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是工業(yè)生產(chǎn)硫酸的廢渣，利用硫鐵礦燒渣制備鐵紅(氧化鐵)等產(chǎn)品的部分流程如圖所示： 提示：碳酸氫銨性質不穩(wěn)定，36 ℃以上開始分解為二氧化碳、氨氣和水。 (1)硫鐵礦是______________(填“純凈”或“混合”)物。 (2)寫出C與Fe3O4反應的化學方程式：__________________________________。 (3)酸浸、過濾后濾液中的溶質主要是______________。 (4)反應Ⅰ的反應溫度一般需控制在35 ℃以下，其目的是__________________________。 (5)在空氣中煅燒FeCO3生成Fe2O3和另一種氧化物，寫出該反應的化學方程式：____________________________________________。 8．(xx煙臺改編)十三五期間，煙臺將建設大型海水淡化廠。綠色生態(tài)、綜合利用海洋資源將是設計的重點。如圖是某設計院設計的綜合利用海水的流程圖。據(jù)圖回答問題： (1)反滲透膜法與濾紙過濾法在原理上都是利用混合體系中各物質的________________不同進行分離的方法。 (2)過程③是氨堿法制純堿的一個流程，需要向飽和食鹽水中先后加入NH3和CO2，產(chǎn)物除NaHCO3外，還有一種氮肥，寫出該反應的化學方程式：____________________________。 (3)過程④采用蒸發(fā)結晶的方法，而不采用冷卻熱飽和溶液的方法，原因是____________________________________________。 (4)如果要充分利用海邊貝殼資源，過程⑤生成氫氧化鎂的化學方程式是______________________________________________。 (5)濃海水中Mg2＋、SO、Ca2＋可用離子交換膜直接除去，若用化學沉淀法依次除去Mg2＋、SO、Ca2＋，需要的三種離子分別是__________________________(寫離子符號)。 (6)離子交換膜是對特定離子的選擇性透過膜，可以使帶特定電量的離子透過。過程②中“某種離子交換膜”選擇透過的離子特點是________________________________。 類型2　分離提純 9．(xx烏魯木齊)CaCl2應用廣泛，以石灰石(雜質主要是Fe2O3、MgSO4)為原料生產(chǎn)CaCl2的流程如下： (1)氧化鐵和鹽酸反應的化學方程式為______________________________________。 (2)過濾操作中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和______________。 (3)濾液1中的溶質有HCl、FeCl3、MgSO4和______________。 (4)寫出濾液1中加入BaCl2發(fā)生的化學反應方程式：_______________________。 (5)濾液2中加入Ca(OH)2可以除去HCl、MgCl2和______________。 (6)濾液3呈堿性，為使溶液pH降低，可加入適量的______________。 10．(xx長沙改編)為了將混有硫酸鉀、氯化鈣、碳酸氫銨(不穩(wěn)定，受熱易分解生成氨氣、二氧化碳和水)的氯化鉀提純，并制得純凈的氯化鉀溶液，某同學設計的實驗流程如下： (1)步驟①中除去碳酸氫銨的方法是______________。 (2)步驟③中加入過量氯化鋇的目的是_______________________(用化學方程式表示)。 (3)步驟④中加過量碳酸鉀溶液的目的是__________________________。 (4)此設計方案是否嚴謹？并說明理由：___________________________。若不嚴謹，如何改進？____________________________________。 (5)若要得到KCl晶體，可采用蒸發(fā)結晶的方法，蒸發(fā)過程中除用到酒精燈、蒸發(fā)皿外，還要用到的一種玻璃儀器是______________，其作用是____________________。 類型3　其他類 11．(xx宜賓)“綠水青山就是金山銀山”。廢舊干電池中有鋅皮、銅帽(含金屬Cu和Zn)、石墨、MnO2、NH4Cl等，若將生活中廢舊干電池隨意丟棄會造成水和土壤污染，因此將廢舊干電池進行回收利用尤為重要。如圖是回收廢舊干電池成分的主要流程圖(部分物質已略去)。 已知：2Cu＋O2＋2H2SO4=== 2CuSO4＋2H2O，回答下列問題： (1)從設備Ⅰ中回收得到的非金屬單質是____________(填物質名稱)。 (2)取少量回收得到的NH4Cl溶液于試管中，滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，現(xiàn)象是____________________。 (3)流程中B溶液的溶質有H2SO4、______________和______________。 (4)寫出設備Ⅲ中發(fā)生反應的化學方程式：______________________________________。 12．研究人員按如圖所示流程進行“燃煤煙氣的脫硫研究”，實驗中，先一次性分別在相應裝置中加入水和鐵，然后連續(xù)通入CO2、SO2和O2的混合氣體，反應液多次循環(huán)，但過量的鐵仍在反應裝置中與循環(huán)進入的反應液不斷反應，經(jīng)過多次循環(huán)以后，導出的反應液可用于制備FeSO47H2O。 (1)吸收裝置的溫度不宜過高，原因是__________________________；該裝置中總反應的化學方程式為____________________________________________。 (2)反應裝置的溫度控制在40 ℃左右，其中的化學反應方程式為______________，此時欲加快該反應速率可采取的措施有_____________________(寫出一種即可)。 (3)實驗中，對第一次循環(huán)中反應液的pH在A、B、D三點進行跟蹤監(jiān)測，A、B、D三點pH由小到大的順序為____________，若忽略循環(huán)中的熱量散失，C、D兩點中溫度高的是________點。 (4)經(jīng)過多次循環(huán)以后導出反應液，經(jīng)過______________、__________、洗凈晶體和干燥即可制得FeSO47H2O。 (5)上述流程中有兩處可改進，一是________________，二是可利用尾氣1和尾氣2在一定條件下催化合成甲醇CH4O(同時有H2O生成)，該反應的化學方程式為________________。 參考答案 1．(1)二氧化碳　使碳酸鋇完全轉化為氯化鋇 (2)BaCl2＋2KOH＋CO2=== BaCO3↓＋2KCl＋H2O (3)KOH、KCl、BaCl2；KOH、KCl；KOH、KCl、K2CO3 (4)洗滌、干燥 2．(1)化合　(2)過濾　漏斗、玻璃棒、燒杯 (3)MnSO4＋2NaHCO3=== Na2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O Mn(OH)2　(4)BaCl2　(5)MnCO3的分解溫度為100 ℃，為防止MnCO3高溫分解，影響高純MnCO3的純度 3．(1)除盡粗鹽水中MgCl2　Na2CO3　(2)引流 (3)NaOH＋HCl=== NaCl＋H2O (4)NaCl＋3H2O NaClO3＋3H2↑　(5)氯化鈉 4．(1)適當升高溫度　ZnO＋H2SO4=== ZnSO4＋H2O (2)漏斗、玻璃棒、燒杯　鐵、銅 (3)H2O2　(4)3.2～6.2　(5)Fe3O4 5．(1)增大反應物接觸面積，加快反應速率 (2)硫酸鋁、硫酸亞鐵[或Al2(SO4)3、FeSO4] (3)溶液由無色變成藍色　(4)Fe＋H2SO4=== FeSO4＋H2↑ (5)節(jié)約金屬資源(或減少對環(huán)境的污染等) 6．(1)FeO＋H2SO4=== FeSO4＋H2O　Fe2O3＋3H2SO4=== Fe2(SO4)3＋3H2O　(2)過濾　將爐渣粉碎 (3)Fe＋Fe2(SO4)3=== 3FeSO4　鐵消耗過量的硫酸，溶液的酸性減弱　(4)蒸發(fā)溶劑　(5)氫氣的質量 7．(1)混合　(2)2C＋Fe3O4 3Fe＋2CO2↑　(3)FeSO4 (4)防止NH4HCO3分解　(5)4FeCO3＋O2 2Fe2O3＋4CO2 8．(1)顆粒大小 (2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=== NaHCO3↓＋NH4Cl (3)氯化鈉的溶解度受溫度的影響較小 (4)MgCl2＋Ca(OH)2=== CaCl2＋Mg(OH)2↓[或MgSO4＋Ca(OH)2=== CaSO4＋Mg(OH)2↓]　(5)OH－、Ba2＋、CO (6)帶有一個單位電荷的離子 9．(1)Fe2O3＋6HCl=== 2FeCl3＋3H2O　(2)漏斗　(3)CaCl2　(4)BaCl2＋MgSO4=== BaSO4↓＋MgCl2　(5)FeCl3　(6)HCl 10．(1)加熱　(2)K2SO4＋BaCl2=== BaSO4↓＋2KCl (3)除去氯化鈣和過量的氯化鋇 (4)不嚴謹；反應后剩余的碳酸鉀沒有除去　在濾液中加入過量的鹽酸　(5)玻璃棒　攪拌，防止局部溫度過高，造成液滴飛濺 11．(1)石墨　(2)產(chǎn)生白色沉淀 (3)CuSO4 　ZnSO4　(4)Zn＋CuSO4=== ZnSO4＋Cu 12．(1)溫度過高，氣體的溶解度下降，不利于反應的進行　2SO2＋2H2O＋O2=== 2H2SO4　(2)Fe＋H2SO4=== FeSO4＋H2↑　攪拌(或采用更細的鐵粉)　(3)BDA　D　(4)冷卻結晶　過濾 (5)廢熱利用　CO2＋3H2 CH4O＋H2O