喇遇市喊景学校高考化学一轮总复习 热点回头专练4 无机化工流程题专项突破

喷晶州喇遇市喊景学校热点回头专练4 无机化工
流程题专项突破
1．四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。

由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：
回答下列问题：
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。

该过程中有如下反应发生：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是_________________________________________________。

(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在________
范围。

(3)若把③中制得的固体TiO2·n H2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。

已知25 ℃时，
K sp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。

(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)
ΔH＝＋140 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：_________________________________________________________________。

(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。

依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不
足之处是________(只要求写出一项)。

(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用________方法。

解析(1)由题目所给的反应可以看出加入铁屑使溶液中的Fe3＋转化为Fe2＋，保护TiO2＋不被Fe3＋氧化。

(3)由K sp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39可得c(Fe3＋)·c3(OH－)＝2.79×10－39
K＝c（Fe3＋）
c3（H＋）
＝
c（Fe3＋）
K W3
c3（OH－）
＝
c（Fe3＋）·c3（OH－）
K W3
＝2.79×10－39
1×10－42
＝2.79×103。

(4)利用盖斯定律：两个热化学方程式相加即得所要的热化学方程式TiO2(s)＋2Cl2(g)＋
2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－81 kJ·mol－1。

(5)由工业流程图可以得出该生产过程中产生了工业三废。

(6)TiCl4与SiCl4的沸点差异很大，所以采用蒸馏的方法进行分离。

答案(1)使Fe3＋还原为Fe2＋；保
护TiO2＋不被Fe3＋氧化(2)10－9 m～10－7 m(或其他合理答案) (3)2.79×103(4)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g) ΔH＝－81 kJ·mol－1。

(5)产生三废(或其他合理答案) (6)蒸馏(或分馏或精馏)
2．某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。

探究过程如下：请回答下列问题：
(1)步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是________。

(2)步骤②中，除发生反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑外，其他可能反应的离子方程式为
_________________________________________________________。

(3)溶液C的颜色是________，溶液D中可能含有的金属阳离子有________。

(4)可以验证溶液B中是否含有Fe2＋的一种试剂是________(填选项序号)。

a．稀硫酸b．铁
c ．硫氰化钾
d ．酸性高锰酸钾溶液
(5)操作乙的名称是________，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为_________________________________________________________________。

答案 (1)过滤
(2)Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O 、Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋
(3)棕黄色 Fe 2＋、Cu 2＋
(4)d (5)电解 CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑
3．(2011·安徽理综，27)MnO 2是一种重要的无机功能材料，粗MnO 2的提纯是工业生产的重要环节。

某研究
性学习小组设计了将粗MnO 2(含有较多的MnO 和MnCO 3)样品转化为纯MnO 2的实验，其流程如下：
(1)第①步加稀H 2SO 4时，粗MnO 2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。

(2)第②步反应的离子方程式是 ________＋ ClO 3－＋ ________=== MnO 2↓＋ Cl 2↑＋ ______。

(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、________、________、________，已知蒸发得到的固体中有NaClO 3和NaOH ，则一定还含有________(写化学式)。

(4)若粗MnO 2样品的质量为12.69 g ，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO 2，并收集到0.224 L CO 2(状况下)，则在第②步反应中至少需要________mol NaClO 3。

解析 本题以MnO 2的提纯为背景，考查氧化还原反应方程式的配平、物质的分离与提纯、物质的量的有关计算等知识。

(1)分析生产流程图知样品中的MnO 、MnCO 3可与稀硫酸反应转化为MnSO 4而进入滤液。

(2)用化合价升降法不难写出并配平第②步反应的离子方程式：5Mn 2＋＋2ClO 3－＋4H 2O===5MnO 2↓＋Cl 2↑＋8H ＋。

(3)Cl 2通入热NaOH 溶液中，生成的NaClO 3显然是氧化产物，那么0价的氯元素化合价降低生成的还原产物必然是NaCl 。

(4)n (MnCO 3)＝n (CO 2)＝
0.224 L 22.4 L ·mol －1＝0.01 mol ，n (MnO)＝12.69 g －8.7 g －0.01 mol×115 g·mol －171 g ·mol
－1＝0.04 mol ，故MnO 、MnCO 3溶于稀硫酸生成的Mn 2＋的物质的
量n (Mn 2＋)＝n (MnO)＋n (MnCO 3)＝0.05 mol ，由第②步反应化学方程式知氧化Mn 2＋至少需NaClO 3∶25
×0.05 mol ＝0.02 mol 。

答案 (1)MnO 、MnCO 3 (2)5 Mn 2＋ 2 4 H 2O 5 1 8 H ＋ (3)酒精灯 蒸发皿 玻璃棒 NaCl
(4)0.02
4．铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al 2O 3和少量的SiO 2、Fe 2O 3杂质)是工业上制取铝的原料。

实
验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al 2(SO 4)3和铵明矾晶体[NH 4Al(SO 4)2·12H 2O]的工艺流程如图所示； 请回答下列问题：
(1)固体a 的化学式为________，Ⅲ中通入足量CO 2气体发生反应的离子方程式为____________________________________________________________。

(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为________________________________ _________________________________________________________________，
从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)________、冷却结晶、过滤洗涤。

(3)以1 000 kg 含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al 2(SO 4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm －1________L(保留一位小数)。

(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。

若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al 2O 3和H 2SO 4的物质的量之比为________。

解析 (1)铝土矿中Al 2O 3和Fe 2O 3能溶于盐酸，SiO 2不溶于盐酸，所以固体a 的化学式为SiO 2。

Al 2O 3溶于烧碱生成NaAlO 2溶液，在其中通入CO 2生成Al(OH)3沉淀。

(2)Al(OH)3分解生成Al 2O 3，Al 2O 3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。

(3)m (Al 2O 3)＝1 000 kg×36%＝360 kg ，m (H 2SO 4)＝98×3×360102
kg ＝1 037.6 kg ，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm －3)为 1 037.6×103
g 1.84 g ·mL －1×98%＝575.4×103 mL ＝575.4 L 。

(4)设制得的Al 2(SO 4)3和NH 4Al(SO 4)2·12H 2O 的物质的量都是1 mol ，则Al 3＋共3 mol ，SO 42－
共5 mol ，
根据铝原子和SO 42－守恒原理可得，加入Al 2O 3和H 2SO 4的物质的量之比为32
∶5＝3∶10。

答案 (1)SiO 2 AlO 2－＋CO 2＋2H 2O===HCO 3－
＋Al(OH)3↓ (2)Al 2O 3＋4H 2SO 4＋2NH 3===2NH 4Al(SO 4)2＋3H 2O 蒸发浓缩 (3)575.4 (4)3∶10
5．我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。

下图表示其冶炼加工的流程：
冶炼中的主要反应：Cu 2S ＋O 2=====高温2Cu ＋SO 2
(1)烟气中的主要废气是________，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是_________________________________________________________。

(2)电解法精炼铜时，阳极是________(填“纯铜板”或“粗铜板”)；粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽________(填“阳极”或“阴极”)的槽底，阴极的电极反应式是_______________________________________。

(3)在精炼铜的过程中，电解质溶液中c (Fe 2＋)、c (Zn 2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。

几种物质的溶度积常数(K sp )
①调节电解液的pH 是除去杂质离子的常用方法。

根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度的Fe 2＋、Zn 2＋、Fe 3＋、Cu 2＋
的溶液，随pH 升高最先沉淀下来的离子是________。

②一种方案是先加入过量的H 2O 2，再调节pH 到4左右，加入H 2O 2的目的是_________________________________________________________________。

加入H 2O 2后发生反应的离子方程式为________________________________。

答案 (1)SO 2 制硫酸
(2)粗铜板 阳极 Cu 2＋＋2e －
===Cu (3)①Fe 3＋ ②将Fe 2＋氧化为Fe 3＋ 2Fe 2＋＋2H ＋＋H 2O 2===2Fe 3＋
＋2H 2O
6．(2013·山东理综，31)废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。

工艺流程简图如下：
(1)电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。

阴极主要的电极反应式为
____________________________________________________。

(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是____________。

回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用
其中的____________。

(3)溶液Ⅰ的主要成分是____________。

洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会
造成环境污染，原因是_______________________ _________________________________________________。

(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为________________________
_________________________________________________________________。

解析本题考查电解原理、除杂、洗涤沉淀，氧化还原反应方程式的书写，意在考查考生对化工流程的分析能力和综合运用知识的能力。

(1)阴极发生还原反应，应是H＋放电生成氢气。

(2)废旧刀具作阳极，电解时阳极产生Co2＋和Fe2＋，加入双氧水后Fe2＋被氧化生成Fe3＋，通入氨气后生成Fe(OH)3沉淀，即滤饼的主要成分是Fe(OH)3。

洗涤液中含有Co2＋，可循环使用。

(3)加入的草酸铵与CoCl2反应，生成草酸钴和氯化铵，则溶液Ⅰ中主要含有NH4Cl。

若草酸钴表面的NH4Cl未洗净，则焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl，造成环境污染。

(4)Co2O3～6e－～2Co，H2～2e－～H2O，根据得失电子守恒有Co2O3～3H2，可得Co2O3＋3H2===2Co＋3H2O。

答案(1)2H＋＋2e－===H2
(2)Fe(OH)3Co2＋(或Co)
(3)NH4Cl 焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl
(4)Co2O3＋3H2===2Co＋3H2O
7．钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性
及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。

如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。

(1)写出反应①的化学方程式：________________________________________。

(2)反应①的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂________________________________________________________________。

(3)如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有_________________________________________________________________。

(4)钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。

钼酸钠的化学式为________。

(5)工业上制备还原性气体CO 和H 2的反应原理为CO 2＋CH 4=====高温2CO ＋2H 2，CH 4＋H 2O=====高温CO ＋3H 2。

含甲烷
体积分数为80%的a L(状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO 和H 2)还原MoO 3制钼，理论上能生产钼的质量为________。

解析 (1)二硫化钼与氧气在高温下反应生成三氧化钼和二氧化硫。

(2)二氧化硫可收集再利用，制备硫酸和盐类等。

(3)操作1和操作2都是分离固体与液体混合物，都是过滤操作。

(4)钼酸是二元酸，可直接写出钼酸钠。

(5)根据反应方程式知，1 mol 甲烷完全反应生成4 mol 还原性气体，而：3CO ＋MoO 3=====高温Mo ＋3CO 2，3H 2
＋MoO 3=====高温Mo ＋3H 2O ，3 mol 还原性气体理论上生成1 mol 钼。

n (CH 4)＝a L 22.4 L·mol
－1×80%，n (H 2＋CO)＝a 22.4×80%×90%×4 mol ＝a ×72%5.6，n (Mo)＝a ×72%5.6×13 mol ＝0.72a 16.8 mol ，m (Mo)＝0.72a 16.8
mol ×96 g ·mol －1
≈4.11a g 。

答案 (1)2MoS 2＋7O 2=====高温2MoO 3＋4SO 2
(2)H 2SO 4、Na 2SO 3[或Na 2SO 4、(NH 4)2SO 4等]
(3)烧杯、漏斗、玻璃棒(4)Na2MoO4(5)4.11a g。