高中化学工艺流程题讲练（共86页）

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）简述可制备Mg（ClO3）2。

2的原因：_______________________________________________________________

②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg（ClO3）2过程中，常伴有NaCl析出，原因____________________________。除去产品中该杂质的方法是：_______________

【解析】本题以硼砂生产过程中产生的固体废料为原料设置工艺流程图，回收金属镁，该题实质上是除杂提纯工艺流程题，主要考查学生对常见金属及其化合物主要性质，离子反应实质应用基础知识解决化学问题的能力以及对图表的观察、分析能力。

(1)固体废料中几种镁盐均难溶于水(其中MgCO3微溶)，可溶于稀H2SO4并与之反应，生成气体CO2、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO42-、H2O、难溶的H2Si03(或H4Si04)和微溶的CaSO4为使Mg2+充分浸出，可适当提高反应温度、加过量稀H2SO4延长浸出时间等措施。

(2)由题给表格信息可知，调节pH=5.5时。Fe3+、Al3+都分别完成转化为Fe(OH)3沉淀、AI(OH)3沉淀，而Mg2+却未被完全沉淀或转化；(3)加NaOH溶液调节pH=12.5时，Mg2++2OH-=Mg(OH)2 ↓，溶液中的Na2SO4可以回收利用；(4)①复分解反应的条件之一是溶解度较大的化合物制备溶解度较小的化合物，由题给溶解度曲线可知，相同温度下溶解度：

Mg(C1O3)2>NaClO3>MgCl2>NaCl,且NaCl和Mg(C1O3)2的溶解度随温度变化而变化程度明显不同，较高温度时NaCl先达到饱和状态或被沉淀析出晶体；②降低饱和溶液的温度，在Mg(C1O3)2大量析出的同时，NaCl也会少量析出；将所得晶体再溶于蒸馏水配成热饱和溶液，再进行重结晶。 【答案】

（1）适当提高反应温度、增加浸出时间（或其他合理答案） （2）Al(OH)3、Fe(OH)3 （3）Na2SO4

（4）①在某一温度时，NaCl最先达到饱和析出；Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化最大；NaCl溶解度与其他物质的溶解度有一定差别

②降温前，溶液中NaCl已饱和；降温过程中，NaCl溶解度降低，会少量析出 重结晶

【解后反思】分析简单的实验或化工流程图和溶解度图像是关键，要善于总结规律。

典型题Ⅱ (2012·江苏)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

－

(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp＝1.8×1011 －－－－＋

mol3·L3，若溶液中c(OH)＝3.0×106mol·L1，则溶液中c(Mg2)＝________________。

(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为________。

(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”)。

＋－＋－

【解析】(1)常温下Mg(OH)2的Ksp＝c(Mg2)·c2(OH)＝c(Mg2)×(3.0×106)2＝1.8×10－11－＋－

mol3·L3，求得c(Mg2)＝2.0 mol·L1。 (2)主要流程中加NH3、NH4HCO3进行沉淀镁得到主要物质为MgCO3和NH4Cl，滤液的主要成分为NH4Cl。

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(3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx(OH)y(CO3)z，高温煅烧后产物为MgO、CO2和

1

H2O，其物质的量之比为n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶y，由题中数据知生成气体

2

0.896 L－

CO2的物质的量n(CO2)＝102 mol，得到的固体为MgO，其物质的－1＝4.00×

22.4 L·mol

2.00 g－

量n(MgO)＝102 mol， －1＝5.00×

40 g·mol

－－

4.66 g－4.00×102 mol×44 g·mol1－2.00 g－2

n(H2O)＝＝5.00×10 mol，－1

18 g·mol1－－－

n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶y＝5.00×102∶4.00×102∶5.00×102＝5∶4∶5，所

2

以求得该碱式碳酸镁的化学式为Mg5(OH)10(CO3)4，但该化学式化合价代数和不为0，推测可能含结晶水，故化学式应为Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，也可写为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。

(4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO3和Mg(OH)2·4H2O。MgCO3

中镁的质量分数为24/84×100%≈28.6%，Mg(OH)2·4H2O中镁的质量分数为24/(24＋17×2＋18×4)×100%≈18.5%，MgCO3增多，镁的质量分数升高。 【答案】

－

(1)2.0 mol·L1 (2)NH4Cl

0.896 L－

(3)n(CO2)＝102 mol －1＝4.00×

22.4 L·mol2.00 g－

n(MgO)＝102 mol －1＝5.00×

40 g·mol

n(H2O)＝

－－

4.66 g－4.00×102 mol×44 g·mol1－2.00 g－

＝5.00×102 mol －1

18 g·mol

－－－

n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝5.00×102∶4.00×102∶5.00×102＝5∶4∶5，则碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。

(4)升高

典型题Ⅲ (2012·上海，27)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

完成下列填空：

(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式：

A____________________，B____________________。 (2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：

取样、________、沉淀、________、__________、泠却结晶、________、烘干。 (3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是________________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体。其原因是____________________________________

(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是________(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：_____________________________________________________

(5)氯碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为__________________________________________

滤液D加石灰水前先要加热，原因是_____________________________________

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(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为

___________________________________________________________________

＋＋＋

【解析】(1)粗盐中含Ca2、Mg2，加入石灰乳或CaO可除去Mg2，再加入Na2CO3

2＋

除去Ca，因此A为Ca(OH)2或CaO，B为Na2CO3。

(3)碳酸化即向氨的饱和NaCl溶液中通入过量CO2，可析出NaHCO3晶体。反应中由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度，因此不会析出Na2CO3晶体。

－

(4)过滤除去NaHCO3，滤液D的主要成分为NH4Cl，要检验Cl应选用AgNO3溶液和稀硝酸。

＋－

(5)NH4Cl溶液与石灰水的反应为：NH4＋OH===NH3↑＋H2O。

(6)样品质量m1加热后剩余固体质量为m2，则设样品中NaHCO3质量为m。

△

2NaHCO3=====Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ Δm 168 106 62

m m1－m2

84

则m＝(m1－m2)

31

84

m－m2311m1－m2

w(NaHCO3)＝＝。

m131m1

【答案】(1)Ca(OH)2或CaO Na2CO3

(2)溶解 过滤 蒸发 过滤

(3)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度较大，而NaHCO3溶解度较小

－

(4)NH4Cl 取样，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀生成说明有Cl

＋－

(5)NH4＋OH===NH3↑＋H2O 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀

m1－m2

(6)wNaHCO3＝(m1为样品质量，m2为加热后剩余固体质量)

31m1

【误区辨正】工艺流程题源于工业生产实际，情景真实，结构新颖，它将化学实验与化学基本原理、理论及计算融为一体，提问角度多，灵活性大，考查的重点是学生运用化学实验知识解决化工生产中有关问题的能力。因此，我们在学习过程中，要学以致用，将化学实验知识与生活生产实际紧密联系，采取问题讨论方式，通过整理、分析、比较，归纳

出若干个“实验问题”，总结出答题规律。 典型题Ⅳ (2010·四川理综，29)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3、Ti的最高化合价为＋4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：

请回答下列问题：

(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)向滤液Ⅰ中加入铁粉，发生反应的离子方程式为

________________________、______________________。

(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：

________________________________________________________________________。

过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛

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盐、______、______、______(填化学式)，减少废物排放。

－

(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：556a kg A(摩尔质量为278 g·mol1)溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料____________________ kg。

【解析】(1)TiO2是Ti的最高价氧化物，与硫酸反应生成盐和水，反应的化学方程式为TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O或TiO2与少量硫酸反应TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O。

＋＋

(2)从框图信息知加硫酸后，TiO2、FeO、Fe2O3都与H2SO4反应，生成Fe3和Fe2

＋＋＋

等离子，再加入铁粉时，铁粉与Fe3和过量H2SO4反应：2Fe3＋Fe===3Fe2，Fe＋2H＋＋

===H2↑＋Fe2。

(3)从框图信息可知加入足量铁粉过滤，FeSO4·7H2O晶体析出，滤液Ⅲ中主要以钛盐为主。钛盐开始水解是在沸水中，且水解过程要维持沸腾，由于盐的水解与盐本身性质、外界温度、浓度等因素有关，温度升高，水解程度增大，浓度越小水解程度越大，外加酸碱对盐的水解也有影响，因为钛盐是以硫酸盐形式存在，属强酸弱碱盐水解显酸

＋

性，降低H的浓度有利于钛盐水解。过滤后剩余物质是没有水解的钛盐、H2O、FeSO4、H2SO4等物质。

(4)A是FeSO4·7H2O。

由556a kgA鼓入空气生成Fe(OH)3反应中与NaOH之间的关系是：

1

FeSO4·7H2O～2NaOH～Na2SO4～Fe2O3①

2

278 80 556a kg m1＝160a kg

－

又由于最终溶液中只存在Fe2(SO4)3和Na2SO4，由Fe和SO24守恒可得到关系式②③。

11

FeSO4·7H2O～Fe2(SO4)3＋Fe2O3②

36

160

278

6

3 336b kg m2＝320b kg

1

Fe ～ Fe2O3③

2

56 80

112c kg m3＝160c kg

理论上可生成Fe2O3的质量为m1＋m2＋m3＝(160a＋320b＋160c)kg。

【答案】(1)TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O或TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O

＋＋＋＋

(2)2Fe3＋Fe===3Fe2 Fe＋2H===H2↑＋Fe2 (3)加水促进钛盐水解，加热促进

＋

钛盐水解，降低H浓度促进钛盐水解 H2O FeSO4 H2SO4

(4)160a＋320b＋160c

【能力提升】

（2012·四川）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。 请回答下列问题：

（1）煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有 。（填写字母编号）

A．温室效应 B．酸雨 C．粉尘污染 D．水体富营养化 （2）在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间二

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