步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导

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步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导(一)
步步高专题三 专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

一、解题策略

化工流程中常见的操作与名词

化工流程题目在流程上一般分为3个过程： 原料处理―→分离提纯―→获得产品

(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等

水浸：与水接触反应或溶解

浸出：固体加水(酸)溶解得到离子

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)

酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程

③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解

④控制反应条件的方法

(2)分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂

a．控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀

＋若要除去Mn2＋＋提示：先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调溶液的pH到3.7。

b．调节pH所需的物质一般应满足两点：

＋能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。

＋＋例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等

物质来调节溶液的pH值。

②试剂除杂

③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。

④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动

⑤萃取

(3)获得产品阶段的常见考点

①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。

③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。

④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

⑤重结晶

(4)其他常见考点

①化学方程式 ②实验仪器 ③计算 ④信息

二、热点题型探究

热点1 碱金属及其矿物的开发利用

例1 (2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：

＋＋＋－K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋2K＋Mg2＋4SO24＋2H2O

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

＋(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因：

______________________________________________________________________。

(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入_________溶液调滤液pH至中性。

＋(4)不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。

由图可得，随着温度升高，

①________________，

②__________________。

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：

－－CaSO4(s)＋CO2CaCO3(s)＋SO234

－已知298 K时，Ksp(CaCO3)＝2.80×109，Ksp(CaSO4)＝

－4.90×105，求此温度下该反应的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

迁移应用1 KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主 要步骤：

(1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2，该反应的化学方程式为

______________________________________________________________________。

(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是_______________________ _____________________________________________________________________； 从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是_____________________________________________________________________。

(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水，_____________________________________________________________________。

(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有________(填化学式)。

热点2 镁、铝及其矿物的开发利用

例2 铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3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Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]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CO2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Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%

－的硫酸(密度1.84 g·cm3)________ 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Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。

迁移应用2 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水

＋＋－中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na、Mg2、Cl、

－Br等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：

回答下列问题：

(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是______________________________________________________________________。

(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、______(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。

(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：

其中装置A的作用是________________________________________________。

(4)写出过程④中发生反应的化学方程式________________________________。

热点3 铁、铜及其矿物的开发利用

例3 近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图1所示：

反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是

实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图2～图5所示)。

回答下列问题：

800 ℃

1 200 ℃1 200 ℃ (1)火法炼铜的主要反应：①2CuFeS2＋4O2=====Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；②2Cu2S＋3O2=====2Cu2O＋2SO2；③2Cu2O＋Cu2S=====6Cu＋SO2↑；则由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗________ mol O2。在反应③中氧化剂为________，当有0.3 mol电子发生转移时，生成SO2的体积为________(标准状况)。

(2)写出反应1的化学方程式：________________，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是____________________________________________________________________。

(3)从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作是________________________________； 实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是_________________________________________。

(4)根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填

迁移应用3 实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O)，主要工艺流程如下。

(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________。

A．品红溶液 B．紫色石蕊试液

C．酸性KMnO4溶液 D．溴水

(2)过程①中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为________。

(3)过程③中需加入的物质是________________。

(4)过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要_____________。

(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填序号)。

A．稀硫酸 B．CaCO3 C．NaOH溶液

(6)过程⑥中，将溶液Z加热到70～80 ℃，目的是________。

(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。①用分析天平称取2.700 0 g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；③过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为

[Fe(OH)(SO4)]n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

热点4 锰、钼、钛等金属化合物的综合应用

例4 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H2的反应原理为CO2＋CH4=====2CO＋2H2，CH4＋H2O=====CO＋3H2。含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)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H2)还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为________。

高温高温

步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导(二)
步步高2015届高考化学(广东专用)一轮复习配套文档：专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

一、解题策略

化工流程中常见的操作与名词

化工流程题目在流程上一般分为3个过程： 原料处理―→分离提纯―→获得产品

(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等

水浸：与水接触反应或溶解

浸出：固体加水(酸)溶解得到离子

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)

酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 ③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解 ④控制反应条件的方法

(2)分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂

a．控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀

例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示

＋若要除去Mn2提示：先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调溶液的pH到3.7。 ＋＋

b．调节pH所需的物质一般应满足两点：

能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。

例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质＋＋＋

来调节溶液的pH值。

②试剂除杂

③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。

④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤萃取

(3)获得产品阶段的常见考点

①洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 ②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。

③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。

④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

⑤重结晶

(4)其他常见考点

①化学方程式 ②实验仪器 ③计算 ④信息

二、热点题型探究

热点1 碱金属及其矿物的开发利用

例1 (2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水

中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋2K＋Mg2＋4SO24＋2H2O ＋＋＋－

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因：________________________________________________________________________。

(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入__________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的关系见下图。由图可得，随着温度升高，①________________，②__________________。

＋＋

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)＋CO23

＋SO24 －－CaCO3(s)

已知298 K时，Ksp(CaCO3)＝2.80×109，Ksp(CaSO4)＝4.90×105，求此温度下该反应－－

的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

解析 解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。

(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，＋－

过滤后，滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)减小，杂卤石的＋－＋

溶解平衡正向移动，同时c(Ca2)与c(SO24)均增大，从而析出CaSO4沉淀，K留在滤液＋－＋

中。

(3)滤液中含有Ca2、OH，可先加入过量K2CO3溶液，除去Ca2，过滤后，再加入稀＋－＋

H2SO4调节溶液的pH至中性。

(4)由图可知，随着温度升高，溶浸平衡向右移动，K的溶浸速率增大。

－(5)CaSO4(s)＋CO23－CaCO3(s)＋SO24的平衡常数＋cSO24K＝－。CaCO3(s)、CaSO4(s)分cCO3－

别存在溶解平衡：CaCO3(s)

＋Ca2(aq)＋CO23(aq)，CaSO4(s)＋－－－Ca2(aq)＋SO24(aq)，＋－＋－9则有Ksp(CaCO3)＝c(Ca2)·c(CO2Ksp(CaSO4)＝c(Ca2)·c(SO23)＝2.80×10，4)＝4.90×10

KspCaSO4

－－5cCacSO2KspCaSO44.90×104－54，那么K＝＝1.75×10。 cCO3KCaCOKspCaCO32.80×10

cCa

答案 (1)Mg(OH)2 CaSO4

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2浓度减小，平衡正向＋－＋

移动，K增多

(3)K2CO3 H2SO4

(4)①溶浸平衡向右移动 ②K的溶浸速率增大

－(5)CaSO4(s)＋CO23－CaCO3(s)＋SO24的平衡常数＋＋cSO24K＝－，据Ksp(CaSO4)、cCO3－

KCaSOKCaCO－－Ksp(CaCO3)可知，c(SO2，c(CO2，则有4)＝3)＝cCacCa

5KCaSO4.90×104－＝1.75×10。 KspCaCO32.80×10－cSO2K＝＝cCO3－

方法技巧 要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。

迁移应用1 KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步

骤：

(1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是________________________________________________________________________。

(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水，________________________________________________________________________。

(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有________(填化学式)。

答案 (1)CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑

(2)加快化学反应速率，分离NH4Cl与K2SO4 防止KNO3结晶，提高KNO3的产率

(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl

(4)CaSO4、KNO3

热点2 镁、铝及其矿物的开发利用

例2 铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3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Al2(SO4)3和铵明矾晶体

[NH4Al(SO4)2·12H2O]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CO2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Al2(SO4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)________ 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Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。

解析 (1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。

(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。

98×3×360(3)m(Al2O3)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H2SO4)＝ kg＝1 037.6 kg，需消耗102

1 037.6×103 g质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm)为＝575.4×103 mL＝575.4 L。 －1.84 g·mL×98%－3

(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3共3 mol，＋

2SO24共5 mol，根据铝元素和SO4守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比－－

3为5＝3∶10。 2

答案 (1)SiO2 AlO2＋CO2＋2H2O===HCO3＋Al(OH)3↓

(2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2＋3H2O 蒸发浓缩 (3)575.4 (4)3∶10

方法技巧 首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。

迁移应用2 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取

的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na、Mg2、Cl、Br等)中模拟＋＋－－－－

工业生产来提取镁，主要过程如下：

回答下列问题：

(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是____________。

(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、______(填操作方法)

步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导(三)
四 无机化工流程题复习策略与解题方法指导——2015步步高大一轮化学复习专题讲座

专题讲座四 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

1．无机化工流程题的特点

无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。所以这类题成为近年来高考的必考题型。

这类题常呈现的形式：流程图、表格、图像

这类题常围绕以下几个知识点进行设问：

(1)反应速率与平衡理论的运用；

反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等

温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等

(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；

(3)利用控制pH分离除杂；

(4)化学反应的能量变化；

(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；

(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；

(7)环境保护与绿色化学评价。

2．工业生产流程主线

规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环

核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制

3．解答无机化工流程试题的程序

基本步骤：

①从题干中获取有用信息，了解生产的产品。②然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。③分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A、反应物是什么 B、发生了什么反应 C、该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。④从问题中获取信息，帮助解题。 解题思路：

明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点

4．熟悉工业流程常见的操作与名词

工业流程题目在流程上一般分为3个过程：

原料处理→分离提纯→获得产品

(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等

水浸：与水接触反应或溶解

浸出：固体加水(酸)溶解得到离子

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)

酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 ③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解 ④控制反应条件的方法

(2)分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂

a．控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀

2＋2＋

2＋3＋若要除去Mn溶液中含有的Fe，应该怎样做？ 提示：先用氧化剂把Fe氧化为Fe，再调溶液的pH到3.7。

b．调节pH所需的物质一般应满足两点：

能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。

例如：若要除去Cu溶液中混有的Fe，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。

②试剂除杂

③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯德榜制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。

④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤萃取

(3)获得产品阶段的常见考点：

①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 ②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。

③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。

④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

⑤重结晶 2＋3＋＋

(4)其他常见考点

①化学方程式 ②实验仪器 ③计算 ④信息

5．注重答案的文字叙述规范

(1)洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。

(2)从溶液中得到晶体：蒸发浓缩－冷却结晶－过滤－洗涤－干燥。

(3)在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。

(4)看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。

6．热点题型探究

热点1 碱金属及其矿物的开发利用

【例1】 碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca、Mg、Fe、Cl和SO4等杂质，提纯工艺流程如下：

2＋2＋3＋－2－

已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：

(1)滤渣的主要成分为________________________________________________________。

(2)“趁热过滤”的原因是____________________________________________________。

(3)若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是_____________________________(写出一种)。

(4)若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是___________________________。

(5)已知：Na2CO3·10H2O (s)===Na2CO3(s)＋10H2O(g) ΔH1＝＋532.36 kJ·mol Na2CO3·10H2O(s)===Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g) ΔH2＝＋473.63 kJ·mol

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式_____________________________________。 方法技巧 首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中产生将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可解答了。

迁移应用1 锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携－1－1

式电源。工业上常以β­锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

②

请回答下列问题：

(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成： 。

(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是________________________________________________。

(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：____________________________________。

(4)反应Ⅳ生成Li2CO3沉淀，写出在实验室中得到Li2CO3沉淀的操作名称 ，洗涤所得Li2CO3沉淀要使用 (选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是_____________________________________________________________________。

(5)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是_____________。 热点2 镁、铝及其矿物的开发利用【步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导】

【例2】 高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管。实验室制取高纯氧化铝的流程如下：

过氧化氢/氨水 硫酸铝溶液

(1)“除杂”操作是加入适量过氧化氢，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe。检验Fe是否除尽的实验操作是________________________________。

(2)通常条件下Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－382＋2＋，除杂后溶液中c(Fe)约为______________。 3＋

(3)配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是______________。

(4)“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾(含结晶水)。母液不能蒸干的原因是____________________________________。

(5)“分离”操作名称是______(填字母代号)。

A．蒸馏 B．分液 C．过滤

(6)测定铵明矾组成的方法是：

a．称取0.453 0 g铵明矾样品，高温灼烧，得Al2O3固体0.102 0 g；

b．称取0.453 0 g铵明矾样品，用适量蒸馏水溶解，再加入稍过量的BaCl2溶液，经陈化、过滤、灰化，得BaSO4 0.465 9 g。

c．称取0.453 0 g铵明矾样品，加入足量的NaOH溶液，加热，将产生的气体依次通过碱石灰和浓硫酸，浓硫酸增重0.017 0 g。

则铵明矾的化学式为________________。

迁移应用2 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na、Mg、Cl、Br等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：

＋2＋－－

回答下列问题：

(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_______________。【步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导】

(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2 ，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有 溶液的烧杯中，充分搅拌后经 、 (填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。

(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：

其中装置A的作用是_________________________________________________________。

(4)写出过程④中发生反应的化学方程式_________________________________________。 热点3 铁、铜及其矿物的开发利用

【例3】 (2011·江苏，16)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)在一定条件下，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

步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导(四)
2015大一轮化专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导(含答案解析)

专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题

方法指导

二、热点题型探究

热点1 碱金属及其矿物的开发利用

例1 (2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水

中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋2K＋Mg2＋4SO24＋2H2O ＋＋＋－

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

解析 解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。

(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，＋－

过滤后，滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)减小，杂卤石＋－＋【步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导】

的溶解平衡正向移动，同时c(Ca2)与c(SO24)均增大，从而析出CaSO4沉淀，K留在滤 ＋－＋

液中。

(3)滤液中含有Ca2、OH，可先加入过量K2CO3溶液，除去Ca2，过滤后，再加入稀＋－＋

H2SO4调节溶液的pH至中性。

(4)由图可知，随着温度升高，溶浸平衡向右移动，K的溶浸速率增大。

－(5)CaSO4(s)＋CO23－CaCO3(s)＋SO24的平衡常数＋cSO24K＝－。CaCO3(s)、CaSO4(s)分cCO3－

别存在溶解平衡：CaCO3(s)

＋Ca2(aq)＋CO23(aq)，CaSO4(s)＋－－－Ca2(aq)＋SO24(aq)，＋－＋－92则有Ksp(CaCO3)＝c(Ca2)·c(CO2c(SO23)＝2.80×10，Ksp(CaSO4)＝c(Ca)·4)＝4.90×

105，那么－KCaSO＋－52－cCacSO4KCaSO4.90×104K＝＝－＝1.75×10。 －cCO3KCaCOKspCaCO32.80×10

＋cCa

答案 (1)Mg(OH)2 CaSO4

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2浓度减小，平衡正向＋－＋

移动，K增多

(3)K2CO3 H2SO4

(4)①溶浸平衡向右移动 ②K的溶浸速率增大

－(5)CaSO4(s)＋CO23－CaCO3(s)＋SO24的平衡常数＋＋cSO2K＝－，据Ksp(CaSO4)、cCO3－

KCaSOKCaCO－－Ksp(CaCO3)可知，c(SO2，c(CO2，则有＋＋4)＝3)＝cCacCa

5KCaSO4.90×104－＝1.75×10。 KspCaCO32.80×10－cSO24K＝－＝cCO3－

方法技巧 要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。

精练1 KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤：

答案 (1)CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑

(2)加快化学反应速率，分离NH4Cl与K2SO4 防止KNO3结晶，提高KNO3的产率

(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl (4)CaSO4、KNO3

热点2 镁、铝及其矿物的开发利用

例2 铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3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Al2(SO4)3和铵明矾晶体

[NH4Al(SO4)2·12H2O]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CO2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Al2(SO4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)________ 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Al2O3和H2SO4的物质

的量之比为________。

解析 (1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。

(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。

98×3×360(3)m(Al2O3)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H2SO4)＝ kg＝1 037.6 kg，需消耗102

1 037.6×103 g质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm)为＝575.4×103 mL＝575.4 L。 1.84 g·mL×98%－3

(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3共3 mol，＋

2SO24共5 mol，根据铝元素和SO4守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比－－

3为5＝3∶10。 2

答案 (1)SiO2 AlO2＋CO2＋2H2O===HCO3＋Al(OH)3↓ (2)Al2O3＋2H2SO4＋NH3===NH4Al(SO4)2＋3H2O＋Al(OH)3↓ 蒸发浓缩 (3)575.4 (4)3∶10

方法技巧 首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。

精练2 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。

某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na、Mg2、Cl、Br等)中模拟工业＋＋－－－－

生产来提取镁，主要过程如下：

答案 (1)石灰乳原料丰富，成本低 (2) MgCl2 过滤 洗涤

(3)制备干燥的HCl气体 (4) MgCl2(熔融)=====Mg ＋Cl2↑

热点3 铁、铜及其矿物的开发利用

例3 (2012高考题组合改编)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：

通电

高温答案 (1)2CuFeS2＋O2=====Cu2S＋2FeS＋SO2

高温2FeS＋3O2=====2FeO＋2SO2[来源:学科网ZXXK]

高温(2)2Cu2S＋3O2=====2Cu2O＋2SO2

高温2Cu2O＋Cu2S=====6Cu＋SO2↑ cd

高温(3)3Cu2O＋2Al=====Al2O3＋6Cu

(4)Fe3 可取适量酸性KMnO4溶液置于试管中，滴入几滴该溶液，若酸性KMnO4溶液＋

褪色或颜色变浅，说明该溶液中含有Fe2 ＋

解析 (1)根据问题(1)信息中的反应物和生成物以及氧化还原反应的规律可写出两个化学方程式。

(2)气体A中含有SO2，SO2是酸性氧化物，选用碱性溶液吸收。

(3)由泡铜制取粗铜，是Cu2O和Al发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的配平方法进行配平可得化学反应方程式为3Cu2O＋2Al高温,Al2O3＋6Cu。

(4)向溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，可推知溶液中一定含有Fe3；要检验溶＋

液中还含有Fe2，可利用其还原性，具体操作：取适量酸性KMnO4溶液置于试管中，＋

滴入几滴该溶液，若酸性KMnO4溶液褪色或颜色变浅，说明该溶液中含有Fe2。 ＋

方法技巧

解答无机化工流程图题的策略

(1)粗读题干，挖掘图示。图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。

(2)携带问题，精读信息。这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。

(3)跳跃思维，规范答题。答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。

精练3 实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式

硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O)，主要工艺流程如下。

答案 (1)ACD

(2)4FeS＋3O2＋6H2SO4===2Fe2(SO4)3＋6H2O＋4S

(3)铁粉 (4)蒸发皿、玻璃棒 (5)C

解析 (1)SO2具有漂白性，能使品红褪色，SO2有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水

氧化，而使它们褪色。(3)溶液X为Fe2(SO4)3，需加入还原剂将Fe3还原为Fe2，又不＋＋

带入杂质离子，故需加入铁粉。(5)过程⑤中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4，阻止反应的继续进行。

热点4 锰、钼、钛等金属化合物的综合应用

例4 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。

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＋MoO3=====Mo＋3CO2,3H2＋MoO3=====Mo＋3H2O,

a La3 mol还原性气体理论上生成1 mol钼。n(CH4)＝－×80%，n(H2＋CO)＝22.422.4 L·mol

×80%×90%×4 mol＝a×72%a×72%10.72 a mol，n(Mo)＝× mol＝ mol，m(Mo)＝5.65.6316.8高温高温

0.72a－ mol×96 g·mol1≈4.11a g。 16.8

答案 (1)2MoS2＋7O2=====2MoO3＋4SO2

(2)H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、(NH4)2SO4等]

(3)烧杯、漏斗、玻璃棒 (4)Na2MoO4 (5)4.11a g 高温

步步高2015版,,专题讲座二,无机化工流程题复习策略与解题方法指导(五)
专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

专题讲座二 无机化工流程题复习策略与解题方法指导

一、解题策略

化工流程中常见的操作与名词

化工流程题目在流程上一般分为3个过程： 原料处理―→分离提纯―→获得产品

(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词

①加快反应速率

②溶解：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等

水浸：与水接触反应或溶解

浸出：固体加水(酸)溶解得到离子

浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)

酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程 ③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解 ④控制反应条件的方法

(2)分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂

a．控制溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀

例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示

＋若要除去Mn2提示：先用氧化剂把Fe2氧化为Fe3，再调溶液的pH到3.7。 ＋＋

b．调节pH所需的物质一般应满足两点：

能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。

例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质＋＋＋

来调节溶液的pH值。

②试剂除杂

③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。

④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤萃取

(3)获得产品阶段的常见考点

①洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 ②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。

③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。

④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。

⑤重结晶

(4)其他常见考点

①化学方程式 ②实验仪器 ③计算 ④信息

二、热点题型探究

热点1 碱金属及其矿物的开发利用

例1 (2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水

中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋2K＋Mg2＋4SO24＋2H2O ＋＋＋－

为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因：________________________________________________________________________。

(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入__________溶液调滤液pH至中性。

(4)不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的关系见下图。由图可得，随着温度升高，①________________，②__________________。

＋＋

(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)＋CO23

＋SO24 －－CaCO3(s)

已知298 K时，Ksp(CaCO3)＝2.80×109，Ksp(CaSO4)＝4.90×105，求此温度下该反应－－

的平衡常数K(计算结果保留三位有效数字)。

解析 解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。

(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，＋－

过滤后，滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)减小，杂卤石的＋－＋

溶解平衡正向移动，同时c(Ca2)与c(SO24)均增大，从而析出CaSO4沉淀，K留在滤液＋－＋

中。

(3)滤液中含有Ca2、OH，可先加入过量K2CO3溶液，除去Ca2，过滤后，再加入稀＋－＋

H2SO4调节溶液的pH至中性。

(4)由图可知，随着温度升高，溶浸平衡向右移动，K的溶浸速率增大。

－(5)CaSO4(s)＋CO23－CaCO3(s)＋SO24的平衡常数＋cSO24K＝－。CaCO3(s)、CaSO4(s)分cCO3－

别存在溶解平衡：CaCO3(s)

＋Ca2(aq)＋CO23(aq)，CaSO4(s)＋－－－Ca2(aq)＋SO24(aq)，＋－＋－9则有Ksp(CaCO3)＝c(Ca2)·c(CO2Ksp(CaSO4)＝c(Ca2)·c(SO23)＝2.80×10，4)＝4.90×10

KspCaSO4

－－5cCacSO2KspCaSO44.90×104－54，那么K＝＝1.75×10。 cCO3KCaCOKspCaCO32.80×10

cCa

答案 (1)Mg(OH)2 CaSO4

(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2与OH结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2浓度减小，平衡正向＋－＋

移动，K增多

(3)K2CO3 H2SO4

(4)①溶浸平衡向右移动 ②K的溶浸速率增大

－(5)CaSO4(s)＋CO23－CaCO3(s)＋SO24的平衡常数＋＋cSO24K＝－，据Ksp(CaSO4)、cCO3－

KCaSOKCaCO－－Ksp(CaCO3)可知，c(SO2，c(CO2，则有4)＝3)＝cCacCa

5KCaSO4.90×104－＝1.75×10。 KspCaCO32.80×10－cSO2K＝＝cCO3－

方法技巧 要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。

迁移应用1 KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步

骤：

(1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是________________________________________________________________________。

(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水，________________________________________________________________________。

(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有________(填化学式)。

答案 (1)CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑

(2)加快化学反应速率，分离NH4Cl与K2SO4 防止KNO3结晶，提高KNO3的产率

(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl

(4)CaSO4、KNO3

热点2 镁、铝及其矿物的开发利用

例2 铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3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Al2(SO4)3和铵明矾晶体

[NH4Al(SO4)2·12H2O]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CO2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Al2(SO4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)________ 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Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。

解析 (1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。

(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。

98×3×360(3)m(Al2O3)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H2SO4)＝ kg＝1 037.6 kg，需消耗102

1 037.6×103 g质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm)为＝575.4×103 mL＝575.4 L。 －1.84 g·mL×98%－3

(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3共3 mol，＋

2SO24共5 mol，根据铝元素和SO4守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比－－

3为5＝3∶10。 2

答案 (1)SiO2 AlO2＋CO2＋2H2O===HCO3＋Al(OH)3↓

(2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2＋3H2O 蒸发浓缩 (3)575.4 (4)3∶10

方法技巧 首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。

迁移应用2 镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取

的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na、Mg2、Cl、Br等)中模拟＋＋－－－－

工业生产来提取镁，主要过程如下：

回答下列问题：

(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是____________。

(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、______(填操作方法)

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