发布时间 : 星期五 文章高中化学 化学流程图专题(三)(教师用)基础知识解析 人民版更新完毕开始阅读dc10eb16393567ec102de2bd960590c69ec3d8f5
化学流程图专题（三）
【例1】重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：
①中涉及的主要反应有：
主反应：4FeO·Cr2O3＋8Na2CO3＋7O2 副反应：SiO2＋Na2CO3
8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2
2NaAlO2＋CO2↑
Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
沉淀物 完全沉淀时溶液pH 试回答下列问题：
⑴ “①”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是▲ 。两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是 ▲ 。 ⑵ “③”中调节pH至4.7，目的是 ▲ 。
⑶ “⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42转化为Cr2O72，请写出该平衡转化的离子方程式： ▲ 。 ⑷ “⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是 ▲ 。
【答 案】⑴ 使反应物接触更充分，加快反应速率 △S＞0 ⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32— ⑶ 2CrO42＋2H+
【例2】明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：
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Al(OH)3 4。7 Fe(OH)3 3。7 Mg(OH)2 11。2 Cr(OH)3 5。6 Cr2O72＋H2O ⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
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根据上述图示，完成下列填空：
(1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水（每升含有39。20g氨）需要取浓氨水（每升含有
251.28g氨）__________mL，用规格为_______mL量筒量取。
(2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量的NH4。检验NH4的方法是_______________________________________________________。
(3）写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。 (4）滤液I的成分是水和______________。
(5）为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。②___________、__________、_________(依次填写实验操作名称)。③冷却、称重。
(6）若试样为mg，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为：______mol（用含有m、n的代数式表示）。
【答案】(1)78；100。(2)取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。m－132n(3)Al(OH)3；Al2O3；Fe2O3。(4)K2SO4；(NH4)2SO4。(5)BaCl2；过滤；洗涤；干燥。(6)mol。
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【例3】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
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＋
＋
某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16。27%)、Fe(5。86%)、Al(3。42%)、Zn(2。68%)和Cu（0。86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：
沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Cu(OH)2 Zn(OH)2 CuS ZnS MnS FeS pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.。0 ≥–0.42 ≥2.5 ≥7 ≥7 （1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为 。 （2）滤渣A的主要成分是 。 （3）加入MnS的目的是除去 杂质。
（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为 。 （5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有 （写两种）。
【答案】（1）MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4＝MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O （2）Fe(OH)3 Al(OH)3
（3）Cu2 Zn2（4）MnO2＋H2O＋e＝MnOOH＋OH（或2MnO2＋H2O＋2e＝Mn2O3＋2OH） （5）锌、二氧化锰
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【例4】将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要 等原料 （2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32的方法是：
。 （5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：
温度（℃） K2SO4溶解的量(g) 0 20 60 －
7。4 11。1 18。2 60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体 g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 a 熔点较低（29℃熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是： 。 【答案】（1）CaCO3 NH3 H2O （2）CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－（3）CaSO4 （4）滤液中滴加盐酸产生气泡 （5）54g （6）a d
（7）碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）
【例5】以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜（CuSO4·5H2O）。制取硫酸铜晶体的过程如下图所示。 回答下列问题：
（1）配平在滤液（Ⅲ）中发生反应化学主程式： ____NOx+____H2O+____O2══____HNO3。
（2）写出制取硫酸铜的总反应方程式_________________________________。 （3）在上述生产过程中，被循环使用的物质是_______________________________。 （4）请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。将它们的编号填入方框。
A(Cu、浓硫酸、浓硝酸)(水)(水、空气)答案：（1）2Cu + O2 + 2H2SO4
2CuSO4 + 2H2O （2）HNO3 （3）B、A。
【例6】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。
空气
MnO2 KOH H2O 粉碎 熔融 K2MnO4 CO2 KMnO4 K2CO3 MnO2 母液 操作Ⅰ KMnO4 K2CO3 KMnO4粗晶体 干燥 KMnO4晶体 操作Ⅱ 石灰苛化 KOH
①KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_____（填代号）。 a. 84消毒液（NaClO溶液） b. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精
②高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_____（填代号）。 a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱
③上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。 ④若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。
⑤该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号） 。a. 石灰石 b. 稀HCl c. 稀H2SO4 d. 纯碱 所需气体发生装置是_____________（选填代号）。
⑥操作Ⅰ的名称是 ；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。
【答案】（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）过滤；溶解度；浓缩结晶