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以工艺流程为载体的无机综合考查工艺流程题思路:1明确化工生产流程主线的特点 一个完整的物质制备化工生产流程如图所示:2熟悉常用的操作方法及其作用(1)对原料进行预处理的常用方法研磨。水浸。酸浸。灼烧。煅烧。(2)常用的控制反应条件的方法调节溶液的pH。控制温度。控制压强。使用正催化剂。趁热过滤。冰水洗涤。1 (2015广东理综,32)七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:(1)煅粉主要含MgO和_,用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,若滤液中c(Mg2)小于5106molL1,则溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp51012;该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是_。(2)滤液中的阴离子有_(忽略杂质成分的影响);若滤液中仅通入CO2,会生成_,从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为_。(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为_。(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为_。解析(1) 白云石高温煅烧,CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO,煅粉主要含有CaO和MgO。若溶液中c(Mg2)小于5106molL1,根据Kspc(Mg2)c2(OH)得:c(OH) molL11103 molL1,c(H)11011molL1,即pH11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3,则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,造成生成的CaCO3减少。(2) 煅粉的主要成分是CaO和MgO,加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,由于镁化合物几乎不溶,则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2和Ca(OH)2,故滤液中的主要阴离子为NO 和OH。由于滤液的pH大于11,溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2,若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2,从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为2OHAl2O3=2AlO H2O。(4) 电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式2Al6H2O2Al(OH)33H2。(5) 由题意可知,放电时负极Al失去电子与AlCl 结合生成Al2Cl,其电极反应式为Al3e7AlCl =4Al2Cl。答案(1) CaO11 加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物,在过滤时会被除去,造成生成的CaCO3减少(2) NO和OHCa(HCO3)2 (3) 2OHAl2O3=2AlO H2O(4)2Al6H2O 2Al(OH)33H2(5) Al3e7AlCl =4Al2Cl2. (2015四川)为了保护坏境,充分利用资源某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(Fe主要以Fe2 O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(S04)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其它反应,请回答下列问题:(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 (2)检验第步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)AKMnO4溶液 BK3Fe(CN)6溶液 CKSCN 溶液(3)第步加FeCO3调溶液PH到5.8左右,然后在第步通入空气使溶液pH到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽,通入空气引起溶液pH降低的原因是 (4)FeSO4可转化FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料已知25,101kPa时:4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H=1648kJ/molC(s)+O2(g)CO2(g)H=393kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)2FeCO3(s)H=1480kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 (5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2Fe+2Li2S,正极反应式是 (6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%将akg质量分数为b%的硫酸加入到ckg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性,所残留的硫酸忽略不计,按上述流程,第步应加入FeCO3 kg3钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示),将大大提高资源的利用率。请回答下列问题:(1)请写出Ti原子的核外电子排布式_。(2)写出钛铁矿在高温下与焦炭、氯气反应得到四氯化钛的化学方程式_。(3)制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2xH2O,再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热,请结合化学方程式和必要的文字说明原因:_。(4)由TiCl4Ti需要在Ar气中进行,反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti,依据下表信息,需加热的温度略高于_ 即可。TiCl4MgMgCl2Ti熔点/25.0648.87141 667沸点/136.41 0901 4123 287(5)CH3OH(l)的燃烧热H726.5 kJmol1,请写出甲醇燃烧的热化学方程式_。以甲醇和氧气(或空气)、电解液为Li2CO3和K2CO3的熔融物组成燃料电池,该电池负极反应式为_。(6)由CO和H2合成甲醇的化学方程式是:CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失,上述产业链中每合成9 mol甲醇,至少需额外补充H2 _ mol。解析(1)钛是22号元素,根据构造原理写出其核外电子排布式。(2)反应物为FeTiO3、Cl2、C,由图示可知生成物有TiCl4、FeCl3、CO,由于有Fe、C、Cl三种元素的化合价变化,可以设FeTiO3的化学计量数为1,再根据原子守恒配平。(3)TiCl4水解除生成TiO2xH2O外还有HCl生成,加入大量水和加热都是促使水解平衡正向移动,使水解完全。(4)由各物质的沸点数据可知,Ti的沸点最高,所以真空蒸馏的原理是将Mg、MgCl2蒸出,再由工业生产成本考虑,温度只要高出1 412 即可。(5)燃烧热指1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量。甲醇燃料电池,甲醇在负极反应生成CO2:CH3OH6eCO2H2O,利用CO平衡电荷:CH3OH3CO6eCO2H2O,根据原子守恒配平。(6)每合成9 mol甲醇,需要9 mol CO和18 mol H2,由题(2)方程式可知生成9 mol CO需要10.5 mol Cl2,由电解饱和食盐水2H2O2NaCl2NaOHCl2H2可知,生成10.5 mol Cl2时同时生成10.5 mol H2,因此还需要补充(1810.5)7.5 mol H2。答案(1)1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d24s2(2)2FeTiO36C7Cl22FeCl32TiCl46CO(3)TiCl4(2x)H2OTiO2xH2O4HClH0加入大量水并加热,都能使水解平衡向正反应方向进行,促进水解趋于完全(4)1 412(5)2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 453 kJmol1(或其他合理答案)CH3OH3CO6e=4CO22H2O(6)7.54(2015山东理综,31)毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下:(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是_。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸,除量筒外还需使用下列仪器中的_。a烧杯 b容量瓶 c玻璃棒 d滴定管(2)Ca2Mg2Fe3开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2加入NH3H2O调节pH8可除去_(填离子符号),滤渣中含_(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是_。已知:Ksp(BaC2O4)1.6107,Ksp(CaC2O4)2.3109。(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2的含量,实验分两步进行。已知:2CrO2H=Cr2OH2OBa2CrO=BaCrO4步骤 移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b m
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