高中化学：化学流程图专题解析Word格式.doc
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0的反应。
③溶液中存在的主要阴离子有CrO42－、AlO2—、SiO32—，pH调至4.7，是为了除去其中的AlO2—、SiO32—。
硫酸钠的溶解度随温度的升高，先增大后减小，这一点较特殊，设问较困难。
若给出其溶解度曲线，则可以帮助理解最后两步工艺。
【答案】⑴使反应物接触更充分，加快反应速率△S＞0⑵除去溶液中的AlO2—、SiO32—
⑶2CrO42－＋2H+Cr2O72－＋H2O⑷红矾钠的溶解度随温度的降低而减小
【小结】学生审题不清（采用冷却结晶的方法析出红矾钠，要回答的是依据而不是原因、试题要求写出CrO42－转化为Cr2O72－的平衡转化离子方程式，但很多学生不用可逆符号而用等号），概念混淆（不断搅拌、增大反应物的接触面积能提高反应速率，能不能使平衡移动、不能增大反应物的转化率），思考问题的指向不正确（讨论反应能否自发进行应从什么角度思考？
部分学生还不知道），分析问题能力差，化学原理不清，不能正确分析流程图中所包含的化学反应。
【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：
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nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：
______mol（用含有m、n的代数式表示）。
【解析】
（1）根据稀释前后溶质质量不变得：
0.5L×
39.2g/L＝v×
251.28g/L，v＝0.078L＝78mL。
为了减少误差，最好选用与氨水的实际体积稍大一点的量筒即可。
（2）NH4＋的检验方法是先将NH4＋中加入强碱，使之转化为NH3，然后检验NH3：
用润湿的红色石蕊试纸放在向移的试管口，试纸变蓝色，说明有氨气放出，原物质中含有铵根离子。
（3）Al3＋＋3NH3·
H2O===Al（OH）3↓＋3NH4＋，根据题意明矾石中含有Al2O3、Fe2O3，所以沉淀物为Al（OH）3、Al2O3和Fe2O3。
（4）由于明矾石的组成与明矾相似，所以滤液的成分中含有K2SO4和反应后生成的（NH4）2SO4以及水。
（5）混合肥料中含有K2SO4和（NH4）2SO4，要产生白色沉淀，加入的溶液为BaCl2或Ba（NO3）2溶液，以后的操作为：
先将混合液过滤，然后洗涤，最后干燥，冷却后称量。
（6）根据题意有：
174n（K2SO4）＋132n[（NH4）2SO4]=mg……①，
再由SO守恒得：
n（K2SO4）＋n[（NH4）2SO4]=nmol……②，n（K2SO4）＝mol。
【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。
（3）Al（OH）3；
Al2O3；
Fe2O3。
（4）K2SO4；
（NH4）2SO4。
（5）BaCl2；
过滤；
洗涤；
干燥。
（6）mol。
【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：
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：
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.。
≥–0.42
≥2.5
≥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）。
【解析】考查学生对元素化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程形式的能力以及学生能够从试题提供的新信息中，准确地提取实质内容，并与已有知识模块整合，重组为新知识模块的能力。
由反应流程可知：
在酸性条件下二氧化锰将Fe2+氧化为Fe3+，将Cu氧化成Cu2+，此外溶液中的还有Zn2+和Al3+，当调pH至5。
4时，只有Al（OH）3和Fe（OH）3会完全沉淀，故滤渣A的主要成分是Fe（OH）3和Al（OH）3。
加入MnS后因为酸性条件下CuS、ZnS更难溶所以会转化为CuS、ZnS沉淀而除去Cu2＋Zn2＋。
（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
【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（℃）
20
60
K2SO4溶解的量（g）
7。
4
1
18。
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：
。
【解析】此题是一道以工业生产为背景的实验题，考查了实验基本操作、离子检验、溶解度计算等。
从生产流程图可以看出，所需原料除CaSO4·
2H2O、KCl外，还需要氨气、石灰石和水。
硫酸钙是微溶的，碳酸钙是难溶的，因此石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后生成了碳酸钙和硫酸铵，生成的碳酸钙中混有石膏。
碳酸根的检验可用酸化的方法，若产生气泡说明虑液中含有碳酸根。
硫酸钾饱和溶液在结晶过程中溶剂的量不变，查表可知不同温度下的溶解度，先求出591饱和液中含有的水是500g，在0℃可溶解硫酸钾37g，所以析出晶体54g。
作为储热材料，要求能在室温左右的温度下工作，且对人体无害，故选ad；
绿色化学要求整个生产过程中不排放污染物，原子利用率高，因此生产流程中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。
（1）CaCO3NH3H2O
（2）CaSO4＋CO32－→CaCO3↓＋SO42－（3）CaSO4
（4）滤液中滴加盐酸产生气泡（5）54g（6）ad
（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）
【小结】工业生产流程的设计和实验方案设计原理相似，只是在工业生产中对经济性、环保性等许多细节方面有着更高的要求，解题时应在实验室原理的基础上结合实际因素，充分读懂工业流程的每一个步骤的意义。
【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。
（1）NOx中N的化合价为2x，反应前后N化合价变化为5-2x，O2中O化合价变化为4，初步配平为4NOx+H2O+（5-2x）O2→HNO3，再配平其他物质的化学计量数得：
4NOx+2H2O+（5-2x）O24HNO3；
（2）发生的有关的化学方程式为：
（5-2x）Cu+（12-4x）HNO3（5-2x）Cu（NO3）2+2NOx+（6-2x）H2O……①、
4NOx+2H2O+（5-2x）O24HNO3……②、
Cu（NO3）2+H2SO4CuSO4+2HNO3……③，
①+②÷
2+③×
（5-2x），得：
（5-2x）Cu+O2+（5-2x）H2SO4（5-2x）CuSO4+（5-2x）H2O，
化简得2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O；
（3）要提供O2，可用排空气法，即用A装置通过从分液漏斗中加水排出空气；
消除氮的氧化物用B装置，一个导气管通氮的氧化物，一个导气管通空气，另一个导气管导出多余的空气。
由实验室用浓硫酸和金属铜制硫酸铜，拓展到用稀硫酸、金属铜、通入氧气制硫酸铜，延伸到化工生产硫酸铜，再回归到实验室模拟化工生产过程。
Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2OCu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
SO2+2HNO3（浓）==H2SO4+2NO2Cu（NO3）2+H2SO4==CuSO4↓+2HNO3（应用侯氏制碱法的生产原理）4NO2+O2+2H2O==4HNO3把方程式进行加合，可得总反应方程式：
2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O
在模拟化工生产过程时，又把通入空气和水回归为制取氧气通入水中。
答案：
（1）2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+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。
粉碎
MnO2
熔融
KMnO4
K2CO3
KOH
H2O
K2MnO4
CO2
操作Ⅰ
操作Ⅱ
母液
KMnO4粗晶体
干燥
KMnO4晶体
石灰苛化
空气
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1molMnO2可制得molKMnO4。
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HClc.稀H2SO4d.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。
【解析】高锰酸钾又名灰锰氧，是+7价锰最重要的化合物，也是最重要和最常用的氧化剂之一。
本题以液相氧化法制备高锰酸钾为背景，着重考察了基本化学实验知识，本题可很好地巩固试剂保存、分离提纯操作、有关气体制取实验原理和装置知识等。
（1）高锰酸钾的消毒机理主要是靠其氧化性氧化微生物而杀灭微生物，它通过氧化细菌体内的活性基团而发挥作用，类似84消毒液（NaClO溶液）、双氧水，而苯酚、酒精消毒机理主要是使蛋白质75%凝固。
（2）试剂保存方法源于试剂的性质，见光易分解的物质通常保存在棕色试剂瓶中。
浓硝酸、硝酸银、氯水等试剂都是中学阶段常用试剂，都保存在棕色试剂瓶中。
（3从流程图中不难发现，由于K2MnO4在酸性条件下易歧化为MnO2和KMnO4，所以MnO2可以部分循环；
母液成分主要是K2CO3，通过加入石灰，产生KOH也可以循环利用。
（4）本小题考察学生对制备原理的理解。
一种方法是写出各步反应，通过物质的量的关系得出；
另外，从流程中也可看出，Ｍｎ元素损失发生在KMnO4歧化这一步，通过电子得失守恒，1molKMnO4可制得1/3molMnO2和2/3molKMnO4.
（5）本题主要考察有关气体制取实验原理和装置，气体发生装置取决于气体制备原理。
题目中关键词“纯净”，所以要选用纯碱和稀硫酸，发生装置就只能相应选择Ａ。
（6）主要考察制备过程中分离提纯的基本操作。
操作Ⅰ是分离不溶物MnO2，所以是过滤；
操作Ⅱ从两物质性质上分析，都可溶，故是利用两者溶解度的不同而采用结晶方法分离，但考虑到KMnO4易受热分解，要得到KMnO4粗晶体，只能蒸发浓缩结晶。
（1）ab
（2）d（3）MnO2；
KOH（4）2/3（5）cd；
A；
（6）过滤；
溶解度；
浓缩结晶
［小结］结合本题系统复习拓展介绍KMnO4作为氧化剂在不同介质条件下被还原的产物，也可以拓展到电解法制备高锰酸钾的工艺流程。
本专题考查考生将工艺流程与化学原理融合的能力。
学生之所以怕无机化工信息题往往是被陌生情景和专业术语吓倒，或者是因不能完全理解流程图的含义而无从下手。
解题时首先要粗读试题，尽量弄懂流程图。
图中一般会出现超纲知识，但题目中蕴涵了提示或者提问时不涉及，所以一定要关注题目的每一个字眼，尽量弄懂流程图但不必要将每一个物质都推出，问什么推什么。
其次要带着问题去精心研究某一步或某一个物质。
在答题时应注意前后问题往往没有联带效应，即前一问不能回答没关系，不影响后面回答问题。
遇到做不出来的问题要及时放弃，以免影响其他问题的作答。
最后，作答时一定要看清所提问题，不能答非所问，注意语言表达的科学性。
练习
1．减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。
我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：
→滤渣
→
阳离子吸附剂
↓
MnSO4·
H2O←
滤渣
石灰浆
MnO2粉
→浸出液→
软锰矿浆→
→SO2
废渣→
高温焙烧
浸出
氧化
调节pH
静置
过滤
操作a
吸附
静置、过滤
浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其他金属离子。
有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子
离子半径（pm）
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2＋
74
7.6
Fe3＋
64
2.7
3.7
Al3＋
50
3.8
4.7
Mn2＋
80
8.3
9.8
Pb2＋
121
8.0
8.8
Ca2＋
99
－
Mn2＋、Fe3＋
吸附率
1.00
0.75
0.50
0.25
02468吸附时间/h
已知PbO2的氧化性大于MnO2。
请回答下列问题：
⑴写出浸出过程中主要反应的化学方程式▲，氧化过程中主要反应的离子方程式▲。
⑵在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至▲。
⑶阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。
决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是▲（填写序号）。
a．溶液的pHb．金属离子的电荷c．金属离子的半径d．吸附时间
⑷操作a包括▲等过程。
2．重铬酸钾（K2Cr2O7）是工业生产和实验室的重要氧化剂。
实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿（主要成份为FeO·
Cr2O3）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠（Na2CrO4），涉及的主要反应是6FeO·
Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O，然后将铬酸钠转化为K2Cr2O7。
其主要工艺如下：
（1）在反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：
。
（2）NaFeO2能强烈水解，在操作②生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：
（3）操作③的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明：
。
（4）操作④中，酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－,写出平衡转化的离子方程式：
。
（5）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL2mol/LH2SO4溶液和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr3+），放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）。
①判断达到滴定终点的依据是：
；
②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为（设K2Cr2O7的摩尔质量为294g·
mol-1，整个过程中其它杂质不参与反应）。
3、工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：
（1）沉淀C的化学式为________，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作________。
（2）电解熔融的氧化铝时，加入冰晶石的作用是________________。
（3）操作I、操作II、操作III都是________________（填操作名称），实验室要洗涤Al（OH）3沉淀应该在________________装置中进行。
（4）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有________（填化学式）。
用此法制取铝的副产品是________（填化学式）。
（5）写出Na2CO3溶液与CaO反应离子方程式：
__________________________________。
（6）若铝土矿中还含有二氧化硅，此生产过程中得
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