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1. (2010·江苏高考第16题)钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等]。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下:
(1) 酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2与HNO3反应的化学方程式为　 。
(2) 酸溶时通常控制反应温度不超过70℃且不使用浓硝酸，原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(3) 该厂结合本厂实际，选用的X为　　　　　　　　(填化学式);中和Ⅰ使溶液中　　(填离子符号)的浓度减小(中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略)。
(4) 上述流程中洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2. (2011·江苏高考第16题)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1) 一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K=　　　　　;过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2) 酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是　　　　　　　　　、　　　　　　　 　　　。
(3) 通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　;该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，其中污染空气的气体为　　　　　　　　　(填化学式)。
3. (2012·江苏高考第16题)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下:
(1) 一定条件下，NO与NO2存在反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K=　　　　　　。
(2) 上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是　　　　　　　　　　　　　　;滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是　　　　　　(填化学式)。
(3) 该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致　　　　　　　　　　　;若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致　　　　　　　　　　　　　。
(4) 生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
4. (2013·江苏高考第16题)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1) MgCO3 与稀硫酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(2) 加入H2O2 氧化时，发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3) 滤渣2 的成分是　　　　　　(填化学式)。
(4) 煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+CMgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3CMgO+S↑+3CO↑
利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体可以是　　　　　(填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是　　　　　(填字母)。
a. NaOH溶液 b. Na2CO3溶液 c. 稀硝酸 d. KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4价，写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。
1. (2013·扬中最后一卷)纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机产品，由粗氧化锌(含杂质FeO、Fe2O3、MnO、CuO等)制备纳米氧化锌的步骤如下:
已知:几种离子生成氢氧化物沉淀的pH见下表(开始沉淀的pH按金属离子为1.0 mol·L-1计算)。
待沉淀离子 Fe2+ Fe3+ Zn2+ Mn2+ Cu2+
开始沉淀的pH 6.34 1.48 6.2 8.6 5.2
完全沉淀的pH 9.7 3.2 8.0 10.1 6.4
(1) 加入高锰酸钾并调节pH=5.0可以除去的离子有Mn2+和　　　　　(填离子符号)。写出Mn与Mn2+在溶液中生成MnO2的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
(2) “还原”步骤中加入锌粉的主要作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3) 加入碳酸氢铵并调节pH，可以使Zn2+转化为沉淀，经过滤、洗涤、干燥可以获得碱式碳酸锌固体[Zn2(OH)2CO3]。
①右图反映pH与锌沉淀率的关系，锌沉淀最适宜的pH是　　　　。
②检验沉淀是否已经洗涤干净的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③此过程除生成碱式碳酸锌外，还生成二氧化碳等物质，请写出发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4) 本实验过滤次数较多，明显的不足是　　　　　　　　　　　　　　　。
2. (2013·淮安第三次调研)轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，以卤块(主要成分为MgCl2，含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如下:
(1) “氧化”一步中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2) “调节pH”一步应调节溶液的pH=9.8，其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3) “热解”一步温度控制在75℃左右，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4) 从“过滤2”步骤中得到的滤液中能回收的盐类物质主要有　　　　　　　　(填化学式)。
(5) 轻质碳酸镁的成分为碱式碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]，则“热解”一步发生反应的离子方程式为　 。
1. CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如下图。相对于途径①、③，途径②为什么能更好地体现绿色化学思想 2. CuCl2溶液中含有少量的FeCl2 、FeCl3，如何除去杂质得到纯净的CuCl2 生成氢氧化物沉淀的pHCu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀4.26.31.5沉淀完全6.38.32.8　　注:金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1
课堂评价
1. (2013·扬、泰、南苏中二模)工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如右图:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Pb(OH)2 Mn(OH)2
开始沉淀的pH 3.3 1.5 6.5 4.2 8.0 8.3
沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.7 6.7 8.8 9.8
问答下列问题:
(1) 酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
(2) 酸浸后的溶液中含有Mn2+、S，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等，其除杂过程如下:
①加入MnO2将Fe2+氧化，其反应的离子方程式为　 。
②加入CaO将溶液的pH调到5.26.0，其主要目的是　　　　　　　　　。
③加入BaS，除去Cu2+、Pb2+后，再加入NaF溶液，除去　　　　 。
(3) 从溶液A中回收的主要物质是　　　　，该物质常用作化肥。
(4) MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2，制得优质MnO2。写出Mn3O4与稀硫酸反应的化学方程式:　 。
2. (2013·北京高考)用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O。工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ. 向铝灰中加入过量稀硫酸，过滤;
Ⅱ. 向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3;
Ⅲ. 加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色;
Ⅳ. 加入MnSO4至紫红色消失，过滤;
Ⅴ. 浓缩、结晶、分离，得到产品。
(1) H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是　 。
(2) 将Mn氧化Fe2+的离子方程式补充完整:
1Mn+　Fe2++　　　　1Mn2++　Fe3++　　　　
(3) 部分氢氧化物沉淀时溶液的pH见下表:
Al(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3
开始沉淀的pH 3.4 6.3 1.5
完全沉淀的pH 4.7 8.3 2.8
注:金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4) 已知:一定条件下，Mn可与Mn2+反应生成MnO2。
①向Ⅲ的沉淀中加入浓盐酸并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是　 。
②Ⅳ中加入MnSO4的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[问题思考]提示
1. 途径①、③发生氧化还原反应时都有污染性气体(NO、SO2)生成，同时还要多消耗原料，不符合绿色化学中的原子充分利用与转化，而途径②无污染性气体生成，因此能更好地体现绿色化学思想。2. 先加入H2O2或氯气将亚铁离子氧化成铁离子，再加入氧化铜、氢氧化铜或碱式碳酸铜调节溶液的pH至 2.84.2，待沉淀完全后过滤，即可得到纯净的氯化铜溶液。
趁热打铁，事半功倍。请同学们及时完成《配套检测与评估》中的练习第15-16页。
专题六　化学工艺流程题型研究
【高考回眸】
1. (1) Ba(FeO2)2+8HNO3Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O
(2) 防止反应速率过快;浓硝酸易挥发、易分解
(3) BaCO3　Fe3+、H+
(4) 减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染(或其他合理答案)
2. (1) 　SO2+NaOHNaHSO3
(2) 提高铁元素的浸出率　抑制Fe3+水解
(3) Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+　Cl2、HCl
3. (1)
(2) 使尾气中NO、NO2被充分吸收　Ca(OH)2
(3) 排放气体中NO含量升高　产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高
(4) 3N+2H+N+2NO↑+H2O
4. (1) MgCO3+2H+Mg2++CO2↑+H2O
(2) 2FeSO4+H2O2+H2SO4Fe2(SO4)3+2H2O
(3) Fe(OH)3
(4) ①CO　②d　③3S+6OH-2S2-+S+3H2O
【高考前沿】
1. (1) Fe2+、Fe3+
2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+
(2) 锌粉将Cu2+还原成Cu,而将其除去
(3) ①7　②取最后一次洗涤液,向其中加入BaCl2溶液,若无沉淀出现,说明已洗干净
③4NH4HCO3+2ZnSO4Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+2(NH4)2SO4+H2O
(4) 锌的损失较大
2. (1) ClO-+2H++2Fe2+2Fe3++Cl-+H2O
(2) 使Fe3+、Mn2+等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去,且尽量避免Mg2+转化为沉淀
(3) 温度太低,反应速率慢;温度太高,NH4HCO3会分解
(4) NaCl、NH4Cl
(5) 2Mg2++4HC+2H2OMgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓+3CO2↑
【典题演示】
典题演示1　(1)
(2) 3　S+Cl2+H2OS+2Cl-+2H+
(3) Al+FeCl3AlCl3+Fe　(4) 抑制AlCl3的水解　AlCl3·6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑
解析　(1) 固体不出现在平衡常数表达式中。(2) Al2O3+3Cl2+3C3CO+2AlCl3,每生成1molAlCl3时转移3mol电子。(3) 由流程图可知反应物和生成物,进而写出化学方程式。(4) 在氯化氢的气流中加热的目的是抑制AlCl3的水解;由题给信息可知反应物和生成物,根据质量守恒配平化学方程式:AlCl3·6H2O+6SOCl2AlCl3+12HCl↑+6SO2↑。
变式训练1　(1) 使有机化合物等可燃物通过燃烧而除掉
(2) HCOOH+PdOPd+CO2↑+H2O
(3) 用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸上
(4) Pd(NH3)2Cl22NH3↑+PdCl2
(5) H2PdCl4
典题演示2　(1) NaAlO2、LiOH
(2) 4Co3O4+S2+22H+12Co2++2S+11H2O
(3) CO3O4可氧化盐酸产生Cl2污染环境(或盐酸挥发污染环境)
(4)
(5) 沉淀钴离子(或形成CoCO3沉淀)
(6) 6CoCO3+O22Co3O4+6CO2
解析　 (1) 铝和氢氧化钠生成NaAlO2,锂和水生成LiOH,Co3O4不溶于碱液。(2) 钴的化合价降低,则Na2S2O3中硫的化合价升高,因为产物中只有一种酸根,只能是S,根据得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒写出:4Co3O4+S2+22H+12Co2++2S+11H2O。(3) Co3O4具有较强的氧化性会氧化氯离子生成Cl2污染环境,盐酸易挥发会污染环境。(6) 钴的化合价升高被氧化,结合题意,是被空气中的氧气氧化,碳转化成二氧化碳,6CoCO3+O22Co3O4+6CO2。
变式训练2　(1) 取少量溶液C于试管中,加入23滴KSCN溶液,若溶液变红色,说明Fe3+未沉淀完全;若溶液不变色,说明Fe3+已沉淀完全
(2) Al3++3OH-Al(OH)3↓
(3) 由于Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH-(aq),硫酸电离出的H+与氢氧化铝电离出的OH-反应生成水,使Al(OH)3沉淀溶解平衡右移,从而使Al(OH)3溶解
(4) Al3++3H2OAl(OH)3+3H+、N+H2ONH3·H2O+H+　硫酸铝铵
(5) 因为硫酸铝铵易溶于热水,升高温度有利于其生成;但随温度升高,硫酸铝铵易脱去结晶水,产生晶变。所以温度控制在90100 ℃ 之间
(6) 冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥
典题演示3　(1) 温度高,H2O2容易分解损失;NH3溶解度小,不利于净化
(2) 2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O　Co
(3) HCl、NH4Cl　NH4Cl分解放出NH3和HCl气体
(4) 3H2+Co2O32Co+3H2O
变式训练3　(1) Cu2S+4Fe3+2Cu2++4Fe2++S
(2) 温度过高苯容易挥发,温度过低溶解速率小
(3) 4NOx+(5-2x)O2+2H2O4HNO3　b
(4) 调节溶液的pH,使铁元素(Fe3+)完全转化为Fe(OH)3沉淀　抑制Cu2+的水解
【课堂评价】
1. (1) 增大接触面积,加快反应速率(或使反应更充分)
(2) ①2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O
②除去Fe3+、Al3+　③Ca2+　(3) (NH4)2SO4
(4) Mn3O4+2H2SO42MnSO4+MnO2+2H2O
2. (1) Al2O3+6H+2Al3++3H2O
(2) 5　8　H+　5　4　H2O
(3) 将Fe2+氧化为Fe3+,调节pH使铁完全沉淀
(4) ①生成有黄绿色气体　②除去过量的Mn

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