2018届二轮复习化学工艺流程学案（全国通用）

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第 13 讲 化学工艺流程 考点一 物质制备类工艺流程 1.(2016·四川高考)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。 磷尾矿主要含 Ca5(PO4)3F 和 CaCO3·MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究方案， 制备具有重要工业用途的 CaCO3、Mg(OH)2、P4 和 H2，其简化流程如下： 已知：①Ca5(PO4)3F 在 950 ℃不分解 ②4Ca5(PO4)3F＋18SiO2＋30C =====高温 2CaF2＋30CO＋18CaSiO3＋3P4 请回答下列问题： (1)950 ℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是______。 (2)实验室过滤所需的玻璃仪器是________。 (3)NH4NO3 溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出 Ca2＋的原因是 ________________________________________________________________________。 (4)在浸取液Ⅱ中通入 NH3，发生反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________。 (5)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知 25 ℃，101 kPa 时： CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔΗ＝－271 kJ·mol－1 5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·mol－1 则 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 ________________________________________________________________________。 (6)在一定条件下 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，当 CO 与 H2O(g)的起始物质的量 之比为 1∶5，达平衡时，CO 转化了5 6。若 a kg 含 Ca5(PO4)3F(相对分子质量为 504)的质量分 数为 10%的磷尾矿，在上述过程中有 b%的 Ca5(PO4)3F 转化为 P4，将产生的 CO 与 H2O(g) 按起始物质的量之比 1∶3 混合，则在相同条件下达平衡时能产生 H2________kg。 解析：根据反应流程图可以分析出磷矿Ⅰ的主要成分是 Ca5(PO4)3F、CaO、MgO，磷矿 Ⅱ的主要成分是 Ca5(PO4)3F、MgO，磷精矿的主要成分是 Ca5(PO4)3F；浸取液Ⅰ中含有 Ca2 ＋，浸取液Ⅱ中含有 Mg2＋。 (1)由已知条件“①Ca5(PO4)3F 在 950 ℃不分解”及 CaCO3·MgCO3 在高温条件下分解成 CaO、MgO、CO2，可知 950 ℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是 CO2。 (2)实验室过滤需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯和玻璃棒。 (3)NH4NO3 溶液水解显酸性，能与 CaO、Ca(OH)2 反应生成易溶于水的钙盐，所以能从 磷矿Ⅰ中浸取出 Ca2＋。 (4) 浸 取 液 Ⅱ 中 含 有 Mg2 ＋ ， 通 入 NH3 发 生 的 反 应 为 MgSO4 ＋ 2NH3 ＋ 2H2O===Mg(OH)2↓＋(NH4)2SO4。 (5)把已知热化学方程式依次编号①、②，根据盖斯定律由①×5－②得：Ca5(PO4)3F(s)＋ 5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)ΔH＝－418 kJ·mol－1。 (6)根据题给数据利用三段式分析。设 CO 的起始浓度为 1 mol·L－1，则水蒸气的起始浓 度为 5 mol·L－1。 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始浓度/(mol·L－1) 1 5 0 0 转化浓度/(mol·L－1) 5/6 5/6 5/6 5/6 平衡浓度/(mol·L－1) 1/6 25/6 5/6 5/6 则 K＝c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)＝1。相同条件下当 CO 与 H2O(g)的起始物质的量之比 为 1∶3，平衡常数不变，设转化的 CO 为 x。 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始浓度/(mol·L－1) 1 3 0 0 转化浓度/(mol·L－1) x x x x 平衡浓度/(mol·L－1) 1－x 3－x x x 则 x2/(1－x)(3－x)＝1，解得 x＝3/4，即达平衡时，CO 转化了 3/4。转化为 P 4 的 Ca5(PO4)3F 质量为 a×10%×b% kg，根据反应 4Ca5(PO4)3F＋18SiO2＋30C =====高温 2CaF2＋ 30CO＋18CaSiO3＋3P4 知生成 CO 的质量为(30×28×a×10%×b%)/(4×504)kg，则转化 的 CO 的 质 量 为 3(30×28×a×10%×b%)/4(4×504)kg ， 根 据 反 应 ： CO(g) ＋ H2O(g)CO2(g) ＋ H2(g) 知 相 同 条 件 下 达 平 衡 时 能 产 生 H2 的 质 量 为 3(30×28×a×10%×b%)/56(4×504)kg＝ ab 44 800 kg。 答案：(1)CO2 (2)漏斗、烧杯、玻璃棒 (3)NH ＋4 水解使溶液呈酸性，与 CaO、Ca(OH)2 反应生成 Ca2＋ (4)MgSO4＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋(NH4)2SO4 (5)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)　ΔH＝－418 kJ·mol－1 (6) ab 44 800 2．某煤矿筛选煤后的废弃煤矸石中主要含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3，利用该煤矸石可生 产金属 Al 及红色颜料 Fe2O3。其生产工艺流程如下图所示： 回答下列问题： (1)将煤矸石进行粉碎，使粉末状的煤矸石在盐酸中酸浸，煤矸石粉碎操作的目的是 __________________，“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中阳离子除 H＋外，还有________________。 (2) 残 渣 主 要 成 分 的 化 学 式 为 ____________ ， 写 出 该 物 质 的 一 种 用 途 ： __________________________。 (3)“转化 i”操作加入 NH3 的作用是_____________________________________。 (4)“碱溶”操作中发生化学反应的离子方程式为______________________________。 (5)“转化 ii”操作通入了过量的气体 X，X 的化学式为________________。 (6)电解氧化铝的阳极反应式为________________，若该煤矸石中含 Al2O3 为 25%，且“酸 浸”、“转化 i”、“碱溶”、“转化 ii”Al 损失均为 2%，则处理 1.00 t 该煤矸石，最后电解 转移的电子为________ mol。 解析：(1)将块状固体粉碎，增大反应物之间的接触面积，可提高浸出速率。加入盐酸酸 浸时，煤矸石中的 Al2O3、Fe2O3 分别生成 Al3＋、Fe3＋。(2)SiO2 与盐酸不反应，过滤时以残 渣的形式被过滤出来，SiO2 可用来制光导纤维。(3)通入的氨气可中和“酸浸”时加入的过量 盐酸，使 Al3＋、Fe3＋分别转化为沉淀 Al(OH)3 和 Fe(OH)3。(4)Al(OH)3 是两性氢氧化物，能 溶解在氢氧化钠溶液中生成 NaAlO2。(5)转化 ii 需要加入酸，加入的过量酸，只能是弱酸， 故 X 为 CO2。(6)电解 Al2O3 时，阳极 O2－失电子生成 O2。该工艺流程中，1.00 t 煤矸石制得 Al2O3 的质量为 1×106 g×25%×(1－2%)4＝2.31×105 g，电解时转移的电子为2.31 × 105 g 102 g·mol－1 ×6＝1.36×104 mol。 答案：(1)提高浸出速率(或提高反应速率)　Al3＋、Fe3＋ (2)SiO2　制光导纤维 (3)中和酸浸时过量的盐酸，使 Al3＋、Fe3＋转化为沉淀 (4)Al(OH)3＋OH－===AlO－2 ＋2H2O (5)CO2 (6)2O2－－4e－===O2↑　1.36×104 3．(2016·和平区模拟)无水三氯化铁易升华，有强烈的吸水性，是一种用途比较广泛的 盐。 (1)实验室中可将 FeCl3 溶液__________、__________、过滤、洗涤干燥得 FeCl3·6H2O； 再__________________________________________，得到无水 FeCl3。 (2)室温时在 FeCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液，当溶液 pH 为 2.7 时，Fe3＋开始沉淀；当溶 液 pH 为 4 时，c(Fe3＋)＝________ mol·L－1(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝1.1×10－36)。 (3)利用工业 FeCl3 制取纯净的草酸铁晶体[Fe2(C2O4)3·5H2O]的实验流程如下图所示： ①为抑制 FeCl3 水解，溶液 X 为________。 ②上述流程中 FeCl3 能被异丙醚萃取，其原因是______________________________；检 验 萃 取 、 分 液 后 所 得 水 层 中 是 否 含 有 Fe3 ＋ 的 方 法 是 __________________________________________________________。 ③所得 Fe2(C2O4)3·5H2O 需用冰水洗涤，其目的是____________________________。 ④为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取 a g 样品，加硫酸酸化，用 KMnO4 标准溶液滴定生成的 H2C2O4，KMnO4 标准溶液应置于右图所示仪器 ________(填“甲”或“乙”)中；下列情况会造成实验测得 Fe2(C2O4)3·5H2O 含量 偏低的是________。 a．盛放 KMnO4 的滴定管水洗后未用标准液润洗 b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失 c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数 解析：(1)实验室中可将 FeCl 3 溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化铁晶体 FeCl3·6H2O，将 FeCl3·6H2O 在 HCl 的气氛中加热，抑制铁离子水解脱水得到无水 FeCl3。 (2)溶液 pH 为 4 时，c(OH－)＝10－10，根据 Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，可知 c(Fe3 ＋)＝Ksp[Fe(OH)3] c3(OH－) ＝1.1 × 10－36 (10－10)3 mol·L－1＝1.1×10－6 mol·L－1。 (3)①酸化 FeCl3 用盐酸酸化，不引入杂质，且抑制铁离子的水解。 ②萃取是利用溶质在不同溶剂中的溶解度差异分离提取物质的一种方法，能萃取说明 FeCl3 在异丙醚中的溶解度大于其在水中的溶解度；检验 Fe3＋用 KSCN 溶液效果最好，取少 量溶液，向其中滴加少量 KSCN 溶液，若溶液变红，则含有 Fe3＋。 ③洗涤是除去沉淀表面杂质，冰水的温度低，可以减少沉淀的溶解损失。 ④KMnO4 标准溶液具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，所以应置于酸式滴定管中；a.没有润 洗导致高锰酸钾浓度低，消耗体积多，使测定结果偏高；b.气泡会导致高锰酸钾溶液的体积 读数偏大，使测定结果偏高；c.滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，高锰酸钾溶液的体积读 数偏小，使测定结果偏低。 答案：(1)蒸发浓缩　冷却结晶　将 FeCl3·6H2O 在 HCl 的气氛中加热脱水 (2)1.1×10－6 (3)①(浓)盐酸 ②FeCl3 在异丙醚中的溶解度大于其在水中的溶解度　取少量水层中的溶液于试管中， 滴加少量 KSCN 溶液，若溶液变红，则含有 Fe3＋(或其他合理方法) ③除去杂质、减少草酸铁晶体的溶解损耗 ④甲　c 4．(2016·岳阳模拟)钛铁矿的主要成分为 FeTiO3(可表示为 FeO·TiO2)，含有少量 MgO、 CaO、SiO2 等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂 Li4Ti5O12 和磷酸亚铁锂 LiFePO4)的工艺流程如下图所示： 已知：FeTiO3 与盐酸反应的离子方程式为 FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl2－4 ＋2H2O。 (1)化合物 FeTiO3 中铁元素的化合价是________。 (2)滤渣 A 的成分是____________。 (3)滤液 B 中 TiOCl 2－4 转化生成 TiO2 的离子方程式为_____________________________。 (4)反应②中固体 TiO2 转化成(NH4)2Ti5O15 溶液时，Ti 元素的 浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti 元素浸 出率下降的原因是______________________。 (5) 写 出 由 滤 液 D 生 成 FePO4 的 离 子 方 程 式 ： _______________。 (6)由滤液 D 制备 LiFePO4 的过程中，所需 17%双氧水与 H2C2O4 的质量比是________。 解析：(1)反应 FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl2－4 ＋2H2O 中，化合价没有变化， 可以判断铁为＋2 价。(2)由于杂质中二氧化硅不溶于盐酸，所以滤渣为 SiO2。(3)根据流程可 知，TiOCl2－4 在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀，反应的离子方程式为 TiOCl2－4 ＋H2O =====△ TiO2↓＋2H＋＋4Cl－。(4)由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH4)2Ti5O15，温度 过高时，反应物氨水(或双氧水)会受热分解，所以反应温度过高时，钛元素浸出率降低。(5) 滤液 D 含有亚铁离子，与过氧化氢和磷酸反应生成 FePO4，方程式为 2Fe2＋ ＋2H3PO4＋ H2O2===2FePO4↓＋2H2O＋4H＋。(6)根据电子守恒，氧化铁元素转移的电子数等于铁离子 氧化草酸转移的电子数，因此可得关系 H2O2～H2C2O4，设双氧水质量为 x，草酸质量为 y， 则 H2O2 ～ H2C2O4 34　　　90 x×17%　y　有 34∶x×17%＝90∶y，则 x∶y＝20/9。 答案：(1)＋2　(2)SiO2 (3)TiOCl2－4 ＋H2O =====△ TiO2↓＋2H＋＋4Cl－ (4)温度过高时，反应物氨水(或双氧水)会受热分解 (5)2Fe2＋＋2H3PO4＋H2O2===2FePO4↓＋2H2O＋4H＋ (6)20/9 考点二 物质提纯类工艺流程 5.(2016·黄冈模拟)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级 氧化锌(含 Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌 的工艺流程如下： 已知 Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。 回答下列问题： (1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：__________________________。 (2)氧化时，加入 KMnO4 溶液是为了除去浸出液中的 Fe2＋和 Mn2＋(溶液中 Mn 元素全部 转化为 MnO2)，请配平下列除去 Fe2＋的离子方程式： MnO－4 ＋ Fe2＋＋ ________=== MnO2↓＋ Fe(OH)3↓＋ H＋ (3)加入锌粉的目的是_______________________________________________________。 (4)已知 H2SO4 浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04 mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65 mg·L－1。 ①加入 KMnO4 溶液反应一段时间后，溶液中 c(Fe3＋)＝0.56 mg·L －1，若溶液 pH＝3， 则此时 Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。 ②若要除尽 1 m3 上述浸出液中的 Fe2＋和 Mn2＋，需加入________ g KMnO4。 解析：(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温 度等。(2)Mn 元素由＋7 价降低到＋4 价，而铁元素由＋2 价升高到＋3 价，根据得失电子守 恒、元素守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的 H＋，调节溶液 pH， 促进溶液中的 Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等生成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝0.56 × 10－3 g·L－1 56 g·mol－1 ＝ 1.0×10－5 mol·L－1，此时溶液中 c(OH－)＝1.0×10－11 mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－ 38NiC2O4·H2O>NiC2O4·2H2O。 ③Ksp[Ni(OH)2]＝5.0×10－16，Ksp(NiC2O4)＝4.0×10－10。 回答下列问题： (1)酸溶后所留残渣的主要成分________(填物质名称)。 (2)用 NiO 调节溶液的 pH，析出沉淀的成分为________________(填化学式)。 (3)写出加入 Na2C2O4 溶液后反应的化学方程式：________________________________。 (4)写出加入 NaOH 溶液所发生反应的离子方程式：______________________________。 (5)电解过程中阴极反应式为______________________，沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧 化，写出氧化反应的离子方程式：____________________________________。 解析：(1)由题意可知，电极材料中的 Ni(OH)2、碳粉、氧化铁中只有碳粉不能与盐酸发 生反应，滤渣的主要成分为碳粉； (2)加入 NiO 调节 pH 目的为去除滤液中含有的铁离子与铝离子，故析出沉淀的主要成分 为 Fe(OH)3、Al(OH)3； (3)加入 Na2C2O4 的目的是为将 Ni2＋ 沉淀出来，反应的方程式为 Na2C2O4＋NiCl2＋ 2H2O===2NaCl＋NiC2O4·2H2O↓； (4)加入 NaOH 的目的是沉淀未完全反应的 Ni2＋ ，反应的方程式为 NiC2O4＋2OH － ===Ni(OH)2↓＋C2O2－4 ； (5)电解过程中，阴极为 H＋得电子生成氢气，电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH －，沉淀Ⅲ为 Ni(OH)2，电解所得氯气可将其氧化为 Ni(OH)3，反应的方程式为 2Ni(OH)2＋ 2OH－＋Cl2===2Ni(OH)3＋2Cl－。 答案：(1)碳粉　(2)Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)Na2C2O4＋NiCl2＋2H2O===2NaCl＋NiC2O4·2H2O↓ (4)NiC2O4＋2OH－===Ni(OH)2＋C2O2－4 (5)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Ni(OH)2＋2OH－＋Cl2===2Ni(OH)3＋2Cl－ 工艺流程题是近几年高考的必考题型，其结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是 简单介绍该工艺生产的原料和生产的目的(包括副产品)；题干主要以流程图形式将原料到产 品的主要生产工艺流程表示出来。题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识，设计成一系 列的问题。其中题干的呈现形式多为流程图、表格和图像，设问角度一般为操作措施、物质 成分。反应条件的控制和产率计算等。 [工艺流程图解] (1)箭头：箭头进入的是反应物，出去的是生成物(包括主产物和副产物)。 (2)三线：物料进出线、操作流程线、循环操作线。其中主线主产品，副线副产品，回头 为循环。 [3 步解题流程] 考点一　物质制备类工艺流程 查看《课前自测诊断卷》考点一，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！ 考点定位 难点拉分考点 错因定位 对工艺流程图中各转化关系的原理和目的不清楚，对原料预处理及产品分离提 纯的操作方法陌生；不能将工艺流程中的有用信息和学过的化学原理有机结合 在一起解答题目中的相关问题，如[诊断卷 T1(3)]中对 NH ＋4 水解使溶液呈酸 性的原理不清楚而无法回答原因，[诊断卷 T2(4)]对转化操作“碱溶”的目的 不清楚，[诊断卷 T2(6)、T4(6)]中的计算问题。 1．原料预处理的常用方法 (1)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 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 浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化) (2)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。 2．物质制备过程中反应条件的控制 (1)溶液的 pH ①控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。 ②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。 a．控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去 Al3＋、Mn2 ＋溶液中含有的 Fe2＋，先用氧化剂把 Fe2＋氧化为 Fe3＋，再调溶液的 pH。 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 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。 (2)温度 ①加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。 ②降温的目的：防止某物质在高温时会溶解或为了使化学平衡向题目要求的方向移动。 (3)浓度 ①根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成， 减小对后续操作产生的影响。 ②反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产 生影响。 (4)压强：改变反应速率，使平衡向需要的方向移动。 (5)催化剂：选择合适的催化剂、能加快反应速率。 3．获得产品阶段的常用操作 (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； 乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。 (2)蒸发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 K2Cr2O7 和少量 NaCl 的混合溶液，若将混合溶液加热蒸发 后再降温，则析出的固体主要是 K2Cr2O7，母液中是 NaCl 和少量 K2Cr2O7，这样就可分离 出大部分 K2Cr2O7；同样原理可除去 KNO3 中的少量 NaCl。 (4)蒸发结晶、趁热过滤：如 NaCl 和少量 K2Cr2O7 的混合溶液，若将混合溶液蒸发一段 时间，析出的固体主要是 NaCl，母液中是少量 K2Cr2O7 和 NaCl；同样原理可除去 NaCl 中 的少量 KNO3。 [典例]　(2016·全国乙卷)NaClO 2 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其 一种生产工艺如下： 回答下列问题： (1)NaClO2 中 Cl 的化合价为________。 (2) 写 出 “ 反 应 ” 步 骤 中 生 成 ClO2 的 化 学 方 程 式 _____________________________________________________________________。 (3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2＋和 Ca2＋，要加入的试 剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是________。 (4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量 ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原 剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。 (5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧 化能力相当于多少克 Cl2 的氧化能力。NaClO2 的有效氯含量为________。(计算结果保留两 位小数) [解题流程]　 第一步：读题头，明确目的——制备 NaClO2 第二步：审流程，分块破题——拆分工艺流程 第三步：看设问，规范作答 (1)NaClO2 中氯元素的化合价为＋3。 (2)反应①步骤的反应物为 H2SO4、SO2 和 NaClO3，生成物为 ClO2 和 NaHSO4，反应化 学方程式为 2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4。 (3)粗盐提纯中加入氢氧化钠溶液沉淀镁离子，加入碳酸钠溶液沉淀钙离子。电解过程中 ClO2 在阴极放电得到 ClO－2 ，故阴极反应的主要产物为 NaClO2。 (4)依题意，用含氢氧化钠的双氧水吸收尾气中的二氧化氯，发生反应：2ClO2＋H2O2＋ 2OH－===2ClO－2 ＋O2＋2H2O，ClO2 作氧化剂，H2O2 作还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的 量之比为 2∶1，氧化产物为 O2。 (5)氯气、亚氯酸钠的氧化能力就是得电子能力，得电子数相等时，氧化能力相当。氯气、 亚氯酸钠的最终还原产物为氯离子。根据：NaClO2 ― ― →得4e－ Cl－，Cl2 ― ― →得2e－ 2Cl－，得电 子数相等时，存在：NaClO2～2Cl2，故亚氯酸钠的有效氯含量为71 × 2 90.5 ≈1.57。 [答案]　(1)＋3 (2)2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4 (3)NaOH 溶液　Na2CO3 溶液　ClO－2 (或 NaClO2) (4)2∶1　O2　(5)1.57 　 (2015· 全 国 卷 Ⅰ) 硼 及 其 化 合 物 在 工 业 上 有 许 多 用 途 。 以 铁 硼 矿 ( 主 要 成 分 为 Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al 2O3 和 SiO2 等)为原料制备硼酸 (H3BO3)的工艺流程如下所示： 回答下列问题： (1)写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式：____________________________。 为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有__________________(写出 两条)。 (2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是 ________(写化学式)。 (3)“净化除杂”需先加 H2O2 溶液，作用是________________。然后再调节溶液的 pH 约为 5，目的是________________________________________。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。 (5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为 ________。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼， 用化学方程式表示制备过程__________________________________________________。 解析：第一步：读题头，明确目的： 以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等)为原料制备硼酸(H3BO3)。 第二步：审流程，分块破题。 第三步：看设问：规范作答。 (1)盐与酸反应生成新盐和新酸，据此可写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式为 Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4===2MgSO4＋2H3BO3。可采取升高温度、将矿石粉碎或搅拌等措施， 以提高浸出率。 (2)Fe3O4 具有磁性，“浸渣”中除含 Fe3O4 外，还含有不与硫酸反应的 SiO2，以及 CaO 与 H2SO4 反应生成的微溶物 CaSO4。 (3)硫酸浸出后的滤液中，含有的主要物质有 MgSO4，Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、H3BO3 等，H2O2 具有氧化性，因此加入 H2O2 溶液可将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，由工艺流程图可知，最 后过滤得到含镁盐母液，因此调节溶液的 pH 约为 5，可使 Fe3＋、Al3＋转化为沉淀而除去。 (4)由(3)的分析及最后过滤得到的镁盐母液，可知“粗硼酸”中的主要杂质为硫酸镁。 (5)NaBH4 是一种离子化合物，由 Na＋和[HB  H H]－构成。 (6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，根据反应物性质结合质量守恒定律可知，其过 程中反应的化学方程式为 2H3BO3 =====△ B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg =====△ 3MgO＋2B。 答案：(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4 =====△ 2H3BO3＋2MgSO4　提高反应温度、减小铁硼 矿粉粒径 (2)Fe3O4　SiO2 和 CaSO4　(3)将 Fe2＋氧化成 Fe3＋　使 Fe3＋与 Al3＋形成氢氧化物沉淀 而除去 (4)(七水)硫酸镁　(5)Na＋[HB  H H]－ (6)2H3BO3 =====△ B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg =====△ 2B＋3MgO 考点二　物质提纯类工艺流程 查看《课前自测诊断卷》考点二，有哪些题目做错，为课堂找到努力方向！ 考点定位 难点拉分考点 错因定位 对工艺流程中物质分离提纯的方法不清楚，不会利用物质的性质选择分离方法， 基本实验操作不规范而失分，如[诊断卷 T5]中对浸出、氧化、置换等操作的目 的不清楚，[诊断卷 T6]中对酸溶、调 pH、电解、氧化等操作的目的不了解。 1．准确把握物质提纯的“6 种”常用方法 看目的 选方法 除去可溶性杂质 水溶法 除去碱性杂质 酸溶法 除去酸性杂质 碱溶法 除去还原性或氧化性杂质 氧化还原法 除去受热易分解或易挥发的杂质 灼烧法 除去酸性铜溶液中的 Fe3＋等 调 pH 法 2．正确选择物质分离的“6 种”常用方法 看目的 选方法 分离难溶物质和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 过滤 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用 CCl4 或苯萃 取溴水中的溴 萃取和分液 提取溶解度随温度变化不大的溶质，如 NaCl 蒸发结晶 提取溶解度随温度变化较大的溶质，易水解的溶质或结晶水合物。如 KNO3、 FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O 等 冷却结晶 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油 蒸馏与分馏 利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、 氢气 冷却法 [典例]　(2016·全国丙卷)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O5)是接触法生产硫酸的催化 剂。从废钒催化剂中回收 V2O5 既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要 成分为： 物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量分 数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 ＜1 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线： 回答下列问题： (1)“酸浸”时 V2O5 转化为 VO＋2 ，反应的离子方程式为___________________________， 同时 V2O4 转化成 VO2＋。“废渣 1”的主要成分是_______。 (2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2＋变成 VO＋2 ，则需要氧化剂 KClO3 至少为________ mol。 (3)“中和”作用之一是使钒以 V4O 4－12 形式存在于溶液中。“废渣 2”中含有________。 (4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V 4O4－12  离子交换 洗脱 R4V4O12＋4OH－ (ROH 为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”“碱” 或“中”)。 (5)“流出液”中阳离子最多的是________。 (6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH 4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 [解题流程] 第一步：读题头，明确目的 从废钒催化剂中回收提纯 V2O5。 原材料：废钒催化剂(含有 V2O5、V2O4、K2SO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3)。 第二步：审流程，分块破题 拆分工艺流程，明确每一步转化的反应原理及目的，并能书写部分反应化学方程式。 (1)分析工艺流程： (2)明确每步转化目的与原理： ①“酸浸”的目的是将 V2O5 转化为 VO＋2 ，同时将 V2O4 转变成 VO2＋，反应离子方程式： V2O5＋2H＋===2VO＋2 ＋H2O。加入 H2SO4 可将原材料废钒催化剂中的 Fe2O3、Al2O3 转化成 可溶性 Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，而 SiO2 与 H2SO4 不反应，存在于滤渣 1 中。 ②“氧化”的目的是用 KClO3 将 VO2＋转变成 VO＋2 ，反应的离子方程式为 6VO2＋＋ClO －3 ＋3H2O===6VO＋2 ＋Cl－＋6H＋。 ③“中和”的目的是用 KOH 将氧化得到的 VO ＋2 转变成 V4O 4－12 存在于溶液中，同时 KOH 能将溶液中的 Fe3＋、Al3＋转化成 Fe(OH)3、Al(OH)3 而留存在废渣 2 中。 ④“洗脱”的目的让 V4O 4－12 更多地存在于溶液中，防止转化成 R4V4O12，造成钒的损失。 ⑤“沉钒”的目的可由问题(6)得到，即 V4O 4－12 与 NH4Cl 作用得到的偏钒酸铵(NH4VO3) 是一种难溶于水的沉淀。 ⑥“煅烧”的目的是将偏钒酸铵分解生成 V2O5。 第三步：看设问，规范作答 (1)反应过程中 V 的化合价不变，所以是复分解反应。注意 V2O5 在离子方程式中不能拆 开；废钒催化剂中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成为废渣 1 的主要成分。 (2)3 mol VO2＋变为 VO＋2 ，共失去 3 mol 电子，而 1 mol ClO －3 变为 Cl－得到 6 mol 电子， 所以需要 0.5 mol 氯酸钾。 (3)中和时，Fe3＋、Al3＋分别转化为难溶的 Fe(OH)3 和 Al(OH)3，成为废渣 2 的主要成分。 (4)为提高洗脱效率，须使题中所述平衡逆向移动。根据平衡移动原理，碱性越强越有利 于平衡逆向移动，所以淋洗液应该呈碱性。 (5)经过“离子交换”，钒以 R4V4O12 形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉 淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。 (6)由 NH4VO3 转化为 V2O5，V 的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所以 N 的化合价仍为－3，一种生成物是 NH3，另一种生成物必定是 H2O。 [答案]　(1)V2O5＋2H＋===2VO＋2 ＋H2O　SiO2 (2)0.5　(3)Fe(OH)3 和 Al(OH)3　(4)碱　(5)K＋ (6)2NH4VO3 =====△ V2O5＋2NH3↑＋H2O 化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有 Fe(Ⅱ)、 Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下： 滤液 ― ― →Zn ③ ― ― →过滤 滤液 ― ― →Na2CO3 ④ ― ― →过滤 滤饼 ― ― →煅烧 ⑤ ZnO 提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是 MnO2。 回答下列问题： (1) 反 应 ② 中 除 掉 的 杂 质 离 子 是 ________ ， 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 __________________________________；在加高锰酸钾溶液前，若 pH 较低，对除杂的影响 是_________________________________________________________________________。 (2) 反 应 ③ 的 反 应 类 型 为 ________ ， 过 滤 得 到 的 滤 渣 中 ， 除 了 过 量 的 锌 外 还 有 ______________。 (3) 反 应 ④ 形 成 的 沉 淀 要 用 水 洗 ， 检 验 沉 淀 是 否 洗 涤 干 净 的 方 法 是 ____________________________________________________________________。 (4)反应④中产物的成分可能是 ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼 11.2 g，煅烧后可得 到产品 8.1 g，则 x 等于________。 解析：第①步酸浸，得到 Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋；第②步氧化，MnO －4 将 Fe2＋氧 化为 Fe3＋而易于形成 Fe(OH)3 沉淀，同时 MnO －4 与 Mn2＋发生归中反应生成沉淀；第③步 加 Zn，Zn 与滤液中的 Ni2＋、H＋发生置换反应，Ni 经过滤而除去；第④步加碳酸钠沉淀 Zn2 ＋；第⑤步煅烧 ZnCO3。(4)11.2 g ZnCO3·xZn(OH)2 煅烧后得到 8.1 g ZnO，可求得 x＝1。 答案：(1)Fe2＋和 Mn2＋　MnO－4 ＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO －4 ＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋　铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和 锰杂质　(2)置换反应　镍　(3)取少量水洗液于试管中，滴入 1～2 滴稀硝酸，再滴入硝酸钡 溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净　(4)1 1．(2016·佛山模拟)用软锰矿(主要成分为 MnO 2)生产高锰酸钾产生的锰泥中，还含有 18%的 MnO2、3%的 KOH(均为质量分数)，及少量 Cu、Pb 的化合物等，用锰泥可回收制 取 MnCO3，过程如图： (1)高锰酸钾的氧化性强弱与溶液的酸碱性有关，在酸性条件下其氧化性较强。通常用来 酸化高锰酸钾的酸是________。 (2)除去滤液 1 中 Cu2＋的离子方程式是________________________。 (3)经实验证明：MnO2 稍过量时，起始 H2SO4、FeSO4 混合溶液中 c(H＋)/c(Fe2＋)<0.7 时，滤液 1 中能够检验出有 Fe2＋；c(H＋)/c(Fe2＋)≥0.7 时，滤液 1 中不能检验出有 Fe2＋。 ①检验 Fe2＋是否氧化完全的实验操作是______________________________________。 ②生产时 H2SO4、FeSO4 混合溶液中 c(H＋)/c(Fe2＋)控制在 0.7～1 之间，不宜过大，请 从节约药品的角度分析，原因是__________________________________________________。 ③若 c(H＋)/c(Fe2＋)>1，调节 c(H＋)/c(Fe2＋)到 0.7～1 的最理想试剂是________(填字 母)。 a．NaOH 溶液　　　b．铁粉　　　c．MnO2 (4)写出滤液 2 中加入过量 NH4HCO3 反应的离子方程式：_________________________。 (5)上述过程锰回收率可达 95%，若处理 1 740 kg 的锰泥，可生产 MnCO3________ kg。 解析：(1)通常用来酸化高锰酸钾的酸是非还原性酸，习惯用硫酸。 (2)除去 Cu2＋用的是硫离子，离子方程式是 Cu2＋＋S2－===CuS↓。 (3)①二价铁遇铁氰化钾溶液会生成蓝色沉淀，故可用其检验二价铁存在，操作是取少量 滤液 1 于试管中，加入铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，证明 Fe2＋被氧化完全；若有蓝色 沉淀生成，证明 Fe2＋未被氧化完全；②c(H＋)/c(Fe2＋)过大，在调节 pH 环节会多消耗氨水， 故生产时 H2SO4、FeSO4 混合溶液中 c(H＋)、c(Fe2＋)控制在 0.7～1 之间，不宜过大；③ 若 c(H＋)/c(Fe2＋)>1，调节 c(H＋)/c(Fe2＋)到 0.7～1，为了不引进其他杂质，故选择铁粉最好。 (4)据流程图所给信息可知，NH4HCO3 加入后锰离子生成碳酸锰沉淀，并有气体放出， 故反应为 Mn2＋＋2HCO－3 ===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。 (5)据已知 1 740 kg 的锰泥中含二氧化锰 18%，据锰原子守恒得其物质的量与生成的碳酸 锰相等，据利用率为 95%列式得：(1 740×18%×95%×115)/87＝393.3 kg。 答案：(1)稀 H2SO4　(2)Cu2＋＋S2－===CuS↓ (3)①取少量滤液 1 于试管中，加入铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，证明 Fe2＋被氧 化完全；若有蓝色沉淀生成，证明 Fe2＋未被氧化完全(其他合理答案也可) ②c(H＋)/c(Fe2＋)过大，在调节 pH 环节会多消耗氨水 ③b (4)Mn2＋＋2HCO－3 ===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O (5)393.3 2．(2016·江苏高考)实验室以一种工业废渣(主要成分为 MgCO3、Mg2SiO4 和少量 Fe、Al 的氧化物)为原料制备 MgCO3·3H2O。实验过程如下： (1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为 MgCO3(s)＋2H＋(aq)===Mg2＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－50.4 kJ·mol－1 Mg2SiO4(s)＋4H＋(aq)===2Mg2＋(aq)＋H2SiO3(s)＋H2O(l)　ΔH＝－225.4 kJ·mol－1 酸 溶 需 加 热 的 目 的 是 ________ ； 所 加 H2SO4 不 宜 过 量 太 多 的 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (2)加入 H2O2 氧化时发生反应的离子方程式为__________________________________。 (3)用右图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的 Fe3＋。 ①实验装置图中仪器 A 的名称为________。 ②为使 Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水 溶液的仪器 A 中加入一定量的有机萃取剂，________、静置、分液，并重 复多次。 (4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备 MgCO3·3H2O 的实验方案：边搅拌边向溶液 中滴加氨水，________________，过滤、用水洗涤固体 2～3 次，在 50 ℃下干燥，得到 MgCO3·3H2O。 [已知该溶液中 pH＝8.5 时 Mg(OH)2 开始沉淀；pH＝5.0 时 Al(OH)3 沉淀完全。] 解析：(1)升温可加快化学反应速率，故加热的目的是加快反应速率，使废渣中的主要成 分充分溶解。若所加 H2SO4 过量太多，则萃取分液后的水相中含有较多的 H2SO4，后续操作 中会增加氨水的用量，造成浪费。 (2)酸溶时，少量 Fe、Al 的氧化物会转化为 Fe2＋(或 Fe3＋)、Al3＋，加入 H2O2 可将 Fe2＋ 氧化为 Fe3＋，反应的离子方程式为 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (3)①由仪器的特征可知，A 为分液漏斗。 ②为使 Fe3＋尽可能多地从水相转移到有机相，每次向分液漏斗中加入一定量的有机萃取 剂后，需充分振荡液体。 (4)由废渣的主要成分及分析制备流程可知，萃取分液后的水相中主要含有 Mg2＋、Al3＋、 SO2－4 ，为制备 MgCO3·3H2O，要将 Al3＋转化为 Al(OH)3 沉淀，而 Mg2＋不能转化为 Mg(OH)2 沉淀，需向水溶液中滴加氨水，至 5.0＜pH＜8.5，使 Al3＋全部转化为 Al(OH)3 沉淀，过滤， 边搅拌边向滤液中滴加 Na2CO3 溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中继续滴加 Na2CO3 溶液，若无沉淀出现，说明 Mg2＋全部转化为 MgCO3·3H2O，然后进行过滤、洗涤、 干燥等操作。 答案：(1)加快酸溶速率　避免制备 MgCO3 时消耗过多的碱　(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ ===2Fe3＋＋2H2O　(3)①分液漏斗　②充分振荡　(4)至 5.0＜pH＜8.5，过滤，边搅拌边向滤 液中滴加 Na2CO3 溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加 Na2CO3 溶液，若无沉 淀生成 3．(2016·淄博模拟)某铜矿石的主要成分是 Cu2O，还含有少量的 Al2O3、Fe2O3 和 SiO2。 某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如图所示(已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O)。 (1)滤液 A 中铁元素的存在形式为_____________(填离子符号)，生成该离子的离子方程 式 为 ______________________________ ， 检 验 滤 液 A 中 存 在 该 离 子 的 试 剂 为 ____________(填试剂名称)。 (2) 金 属 E 与 固 体 F 发 生 的 某 一 反 应 可 用 于 焊 接 钢 轨 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________，在实验室中完成此实验还需要的试剂是________。 a．KClO3　　　　　　　　 b．KCl c．Mg d．MnO2 (3)为使固体混合物 D 在空气中灼烧完全分解，应____________________________，直至 连续两次测定的实验结果相同(或质量相差小于 0.1 g)时为止；灼烧时必须用到的实验仪器是 ____________。 (4)溶液 G 与固体混合物 B 反应的离子方程式为_________________________________。 (5)将 Na2CO3 溶液滴入到一定量的 CuCl2 溶液中，得到氯化钠、二氧化碳和一种绿色的 不 溶 于 水 的 盐 ( 不 含 结 晶 水 ) ， 该 盐 受 热 分 解 产 生 三 种 氧 化 物 ， 则 该 盐 的 化 学 式 是 ________________。 解析：(1)根据 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋ Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，且铜矿石的主要成分为 Cu2O，而 Fe2O3 是少量的，可知滤液 A 中铁元 素的存在形式为 Fe2＋。检验 Fe2＋，可以用铁氰化钾溶液(或氯水和 KSCN 溶液、双氧水和 KSCN 溶液)。(2)E 为 Al，F 中含有 Fe2O3，Al 与 Fe2O3 可以发生铝热反应：2Al＋Fe2O3 =====高温 Al2O3＋2Fe，该反应可用于焊接钢轨。实验室进行铝热反应，还需要 Mg 和 KClO3。(3)灼烧 固体混合物 D 需要的仪器为坩埚，为使其完全分解，应灼烧至质量不变，因此应灼烧、冷却 至室温后称重，重复多次。(4)固体混合物 B 的主要成分为 SiO2 和 Cu，溶解 SiO2 可用 NaOH 溶液。(5)结合题中信息知绿色的不溶于水的盐为 Cu2(OH)2CO3[或 Cu(OH)2·CuCO3]。 答案：(1)Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　铁氰化钾溶液(或氯水和 KSCN 溶液、双 氧水和 KSCN 溶液等，合理即可) (2)2Al＋Fe2O3 =====高温 Al2O3＋2Fe　ac (3)灼烧，冷却至室温后称重，重复多次　坩埚 (4)SiO2＋2OH－===SiO2－3 ＋H2O (5)Cu2(OH)2CO3[或 Cu(OH)2·CuCO3] 4．(2016·潍坊二模)碳酸钠在轻工、建材、纺织、国防、医药等工业中有重要的应用。 (1)工业碳酸钠(纯度约为 98%)中含有 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和 SO 2－4 等杂质，提纯 工艺流程如下： 碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下所示 请回答下列问题： ①试剂 A 是________，“母液”中除了含有 Na＋、CO2－3 、OH－离子外，还含有________ 等离子，过滤要“趁热”的目的是____________________。 ②检验试剂级 Na2CO3 中 Cl－、SO 2－4 是否除尽，选用的试剂及加入的先后次序是 ________(填字母)。 a．HCl、BaCl2、AgNO3 b．AgNO3、HNO3、Ba(NO3)2 c．HNO3、Ba(NO3)2、AgNO3 d．AgNO3、HCl、BaCl2 (2)“侯氏制碱法”的原理：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl 下图是某兴趣小组在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取 NaHCO3 所用到的主要装置。 请回答下列问题： ①各仪器口的连接顺序为 a 接__________、__________接__________，__________接 b， 实验时先向饱和 NaCl 溶液中通入较多的 NH3，再通入足量的 CO2，其原因是________(填字 母)。 a．使 CO2 更易被吸收 b．NH3 比 CO2 更易制取 c．CO2 的密度比 NH3 大 ②将生成的 NaHCO3 晶体从混合物中分离出来需要的玻璃仪器是________________。 ③该兴趣小组用如图比较 C、N、Si 三种元素的非金属性强弱， B 中的试剂是________，能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是 ____________。(H2SiO3 是一种不溶于水的白色胶状物) 解析：(1)因工业碳酸钠中含有 Mg2＋、Fe3＋、Ca2＋，所以可加入过量的 NaOH 溶液，生 成 Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3 沉淀，从而除去其中混有的 Ca2＋、Fe3＋、Mg2＋，则“母 液”中除了含有 Na＋、CO2－3 、OH－离子外，还含有氯离子，硫酸根离子。根据析出晶体与 温度的关系，欲使析出的晶体为 Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出 Na2CO3·10H2O 晶体 或 Na2CO3·7H2O 晶体，应该趁热过滤是提高 Na2CO3·H2O 晶体的含量。②a 项，先加 HCl 引入了 Cl－，错误；b 项，先加 AgNO3，AgNO3 与 CO2－3 、Cl－、SO 2－4 都产生沉淀，无法判 断 Cl－是否除净，错误；c 项，先加入硝酸和碳酸钠反应，再加入硝酸钡检验是否含有硫酸 根离子，最后用硝酸银溶液检验是否含有氯离子，正确；d 项，按照此顺序加入试剂 AgNO3、HCl、BaCl2 顺序加入，硝酸银与碳酸根离子、氯离子、硫酸根离子都会沉淀，加 入盐酸后氯离子无法检出，错误；(2)①由于 CO2 在水中的溶解度小，而氨气极易溶于水，因 此先通入氨气，然后再通入 CO2。由于氨气极易溶于水需要防止倒吸，因此 c 通入 NH3，d 通入 CO2，装置 A 制备的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，需要通过饱和碳酸氢钠溶液除去， 装置仪器接口的连接顺序为：aefdcb。先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化 碳与水生成的碳酸发生反应，更有利于二氧化碳气体的吸收，故选 a。②生成的 NaHCO3 晶 体从混合物中分离出来的操作为过滤、洗涤，玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗；③酸性强的 可以制备酸性弱的，故装置中的试剂分别为：分液漏斗中为硝酸，A 中为大理石，硝酸和碳 酸钙反应生成二氧化碳，硝酸酸性大于碳酸，为避免挥发出硝酸干扰，二氧化碳通过饱和碳 酸氢钠溶液除去硝酸蒸气，能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是：二氧化碳气体通入烧 杯中的硅酸钠溶液，生成白色胶状沉淀硅酸。 答案：(1)①氢氧化钠溶液或 NaOH 溶液　Cl－、SO2－4 (H＋) 提高 Na2CO3·H2O 的含量　②c (2)①e、f、d、c　a　②烧杯、玻璃棒、漏斗 ③饱和 NaHCO3 溶液　C 中生成白色胶状物质