跟蹤檢測(cè)（二十八）題型研究——“無(wú)機(jī)化工流程題”解題指導(dǎo)1．醋酸鎳[(CH3COO)2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)為原料，制取醋酸鎳的工藝流程如圖：相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如下表：金屬離子開(kāi)始沉淀的pH沉淀完全的pH物質(zhì)20℃時(shí)溶解性(H2O)Fe3＋1.13.2CaSO4微溶Fe2＋5.88.8NiF2可溶Al3＋3.05.0CaF2難溶Ni2＋6.79.5NiCO3Ksp＝9.60×10－6(1)調(diào)節(jié)pH步驟中，溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是____________。(2)濾渣1和濾渣3主要成分的化學(xué)式分別是________、________。(3)寫(xiě)出氧化步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________________。(4)酸浸過(guò)程中，1molNiS失去6NA個(gè)電子，同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)沉鎳過(guò)程中，若c(Ni2＋)＝2.0mol·L－1，欲使100mL該濾液中的Ni2＋沉淀完全[c(Ni2＋)≤10－5mol·L－1]，則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為_(kāi)_______g。(保留小數(shù)點(diǎn)后1位有效數(shù)字)(6)保持其他條件不變，在不同溫度下對(duì)含鎳廢料進(jìn)行酸浸，鎳浸出率隨時(shí)間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時(shí)間分別為_(kāi)_______℃、________min。解析：(1)～(3)制取醋酸鎳的工藝流程可解讀為將含鎳廢料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3進(jìn)行酸浸，過(guò)濾后得到主要含Ni2＋、Al3＋、Fe3＋(還可能含少量Fe2＋、Ca2＋)的溶液和主要含SiO2、CaSO4的濾渣，棄去濾渣，向?yàn)V液中加入H2O2將可能含有的Fe2＋氧化為 Fe3＋，調(diào)節(jié)溶液pH為5.0≤pH＜6.7，使Al3＋、Fe3＋轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，再通過(guò)過(guò)濾除去，向過(guò)濾所得的濾液1中加入NH4F除去濾液中的Ca2＋，過(guò)濾后向?yàn)V液2中加入Na2CO3使Ni2＋沉淀為NiCO3，過(guò)濾后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸鎳，再進(jìn)一步蒸發(fā)、結(jié)晶、洗滌得到醋酸鎳產(chǎn)品。(4)由題意知，酸浸時(shí)1molNiS失去6mol電子，S2－被氧化為SO2，硝酸被還原為NO，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)Ni2＋沉淀完全時(shí)溶液中c(CO)＝＝＝0.96mol·L－1，故需要加入Na2CO3的質(zhì)量最少為[0.96mol·L－1×0.1L＋(2.0mol·L－1－10－5mol·L－1)×0.1L]×106g·mol－1≈31.4g。答案：(1)5.0≤pH＜6.7　(2)SiO2、CaSO4　CaF2　(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(4)NiS＋H2SO4＋2HNO3===NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O　(5)31.4　(6)70　1202．電石廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)PVC、維尼綸等，電石與水反應(yīng)所得殘?jiān)娛?，主要含Ca(OH)2、CaCO3及少量其他雜質(zhì)。某工業(yè)電石渣的幾種回收利用流程如下：幾種物質(zhì)在水中的溶解度曲線如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)常溫氯化①反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________________________________________________________________________________________。②為提高Cl2轉(zhuǎn)化為Ca(ClO)2的轉(zhuǎn)化率，可行的措施有________(填字母)。A．加熱升高溫度B．適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2的速率C．充分?jǐn)嚢铦{料D．加水使Ca(OH)2完全溶解③電石渣中的有害雜質(zhì)CN－與ClO－反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)害的氣體，每轉(zhuǎn)化1molCN－至少需要消耗氧化劑ClO－________mol。 (2)75℃氯化①生成氯酸鈣中氯的化合價(jià)為_(kāi)_______，氯化完成后過(guò)濾，濾渣的主要成分為_(kāi)___________________________________________________________(填化學(xué)式)。②氯酸鈣能與KCl反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯酸鉀的原因是_________________________________________________________________________________________________________。(3)有機(jī)反應(yīng)首先生成氯代乙醇，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___________，氯代乙醇再與Ca(OH)2反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷?？偡磻?yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________________。解析：(1)①常溫氯化，Cl2與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)得到漂白液。②加熱升高溫度，Ca(OH)2的溶解度降低，則Cl2的轉(zhuǎn)化率也降低，A項(xiàng)不符合題意；適當(dāng)減緩?fù)ㄈ隒l2的速率，等效于增大Ca(OH)2的濃度，Cl2的轉(zhuǎn)化率增大，B項(xiàng)符合題意；充分?jǐn)嚢铦{料，能使反應(yīng)完全，Cl2的轉(zhuǎn)化率增大，C項(xiàng)符合題意；加水使Ca(OH)2完全溶解，不能改變Cl2的轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)不符合題意。③根據(jù)題意，CN－與ClO－反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO2和N2，CN－中C、N分別為＋2價(jià)、－3價(jià)，1molCN－失去5mol電子，而ClO－轉(zhuǎn)化為Cl－，1molClO－得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒，則每轉(zhuǎn)化1molCN－至少需要消耗氧化劑ClO－2.5mol。(2)①Ca(ClO3)2中Cl的化合價(jià)為＋5價(jià)。氯化完成后過(guò)濾，得到的濾渣的主要成分為CaCO3、Ca(OH)2。②根據(jù)題圖知，75℃時(shí)氯酸鉀的溶解度比氯酸鈣、氯化鉀、氯化鈣都小得多，故氯酸鈣與KCl能發(fā)生反應(yīng)：Ca(ClO3)2＋2KClCaCl2＋2KClO3↓。(3)氯代乙醇為氯原子取代乙醇分子中乙基上的氫原子，根據(jù)“氯代乙醇再與Ca(OH)2反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷”，則氯原子應(yīng)取代甲基上的氫原子，故氯代乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為ClCH2CH2OH，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O。答案：(1)①2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O?、贐C?、?.5(2)①＋5　CaCO3、Ca(OH)2　②75℃時(shí)，氯酸鉀的溶解度比氯酸鈣、氯化鉀、氯化鈣都小得多(3)ClCH2CH2OH　CH2===CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O3．實(shí)驗(yàn)室用鹵塊(主要成分為MgCl2·6H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì))制備少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如圖：已知：①四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示： ②室溫時(shí)一些物質(zhì)的Ksp如表所示：化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2Ksp8.0×10－188.0×10－381.8×10－11③Mg(ClO3)2有較強(qiáng)的氧化性，其還原產(chǎn)物是Cl－?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)H2O2的電子式為_(kāi)_______________。(2)濾渣的成分是________________(填化學(xué)式)。(3)經(jīng)測(cè)定，D中鐵離子的濃度為1×10－5mol·L－1，則x為_(kāi)_______(已知：lg5≈0.7)。(4)D中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)______________________________________________________________，框圖中由D→……→制Mg(ClO3)2·6H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為①加熱蒸發(fā)；②____________(請(qǐng)補(bǔ)充)；③冷卻結(jié)晶；④過(guò)濾洗滌。解析：(1)H2O2屬于共價(jià)化合物，電子式為。(2)鹵塊中的Fe2＋被雙氧水氧化生成Fe3＋，加入適量的BaCl2溶液可以使SO沉淀，加入MgO調(diào)節(jié)溶液的pH，根據(jù)氫氧化物的溶度積常數(shù)可知，可使Fe3＋沉淀，因此濾渣中含有Fe(OH)3、BaSO4。(3)經(jīng)測(cè)定，D中Fe3＋的濃度為1×10－5mol·L－1，c(OH－)＝mol·L－1＝2×10－11mol·L－1，則c(H＋)＝5×10－4mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)≈3.3。(4)根據(jù)溶解度曲線，D中NaClO3與MgCl2反應(yīng)生成Mg(ClO3)2和NaCl沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaClO3＋MgCl2===2NaCl↓＋Mg(ClO3)2，Mg(ClO3)2的溶解度隨溫度的變化較大，由Mg(ClO3)2溶液制Mg(ClO3)2·6H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為①加熱蒸發(fā)；②趁熱過(guò)濾；③冷卻結(jié)晶；④過(guò)濾洗滌。答案：(1)(2)Fe(OH)3、BaSO4　(3)3.3(4)2NaClO3＋MgCl2===2NaCl↓＋Mg(ClO3)2　趁熱過(guò)濾4．氟化鋇可用于制造電機(jī)電刷、光學(xué)玻璃、光導(dǎo)纖維、激光發(fā)生器。以鋇礦粉(主要成分為BaCO3，含有SiO2、Fe2＋、Mg2＋等雜質(zhì))為原料制備氟化鋇的流程如下： 已知：常溫下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分別是3.4、12.4。(1)濾渣A的化學(xué)式為_(kāi)___________________。(2)濾液1加H2O2氧化的過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________。(3)加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到濾渣C的主要成分是________________。(4)濾液3加入鹽酸酸化后再經(jīng)______、冷卻結(jié)晶、______、洗滌、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O。(5)常溫下，用BaCl2·2H2O配制成0.2mol·L－1水溶液與等濃度的氟化銨溶液反應(yīng)，可得到氟化鋇沉淀。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：________________________。已知Ksp(BaF2)＝1.84×10－7，當(dāng)鋇離子完全沉淀時(shí)(即鋇離子濃度≤10－5mol·L－1)，溶液中氟離子濃度至少是__________mol·L－1。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，已知＝1.36)(6)已知：Ksp(BaCO3)＝2.58×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.07×10－10。將氯化鋇溶液滴入等物質(zhì)的量濃度的硫酸鈉和碳酸鈉的混合溶液中，當(dāng)BaCO3開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中＝________。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)鋇礦粉中SiO2與鹽酸不反應(yīng)，故濾渣A為SiO2。(2)濾液1加H2O2的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)根據(jù)已知信息及流程圖可知，加H2O2、調(diào)pH，得到的濾渣B為Fe(OH)3，加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到的濾渣C為Mg(OH)2。(4)濾液3加鹽酸酸化后得到BaCl2和HCl的混合溶液，由該溶液得到BaCl2·2H2O的實(shí)驗(yàn)操作為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、真空干燥等。(5)根據(jù)Ksp(BaF2)＝c(Ba2＋)·c2(F－)，當(dāng)Ba2＋完全沉淀時(shí)，至少需要的c(F－)＝＝mol·L－1＝0.136mol·L－1。(6)Ksp(BaSO4)”“＝”或“<”)，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由：_________________________________________________________________________________________。解析：(1)磷化鋁(AlP)遇水蒸氣放出PH3氣體，結(jié)合原子守恒推知還生成Al(OH)3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為AlP＋3H2O===Al(OH)3＋PH3↑。(2)①HgCl2溶液幾乎不導(dǎo)電，說(shuō)明溶液中離子濃度較小，HgCl2難發(fā)生電離，故HgCl2為共價(jià)化合物。②PH3與HgCl2反應(yīng)生成P(HgCl)3和HCl，溶液的導(dǎo)電性和酸性均增強(qiáng)，故可通過(guò)測(cè)定溶液中電導(dǎo)率或pH的變化來(lái)測(cè)定一定體積空氣中PH3的濃度。(3)①亞磷酸鈉的化學(xué)式為Na2HPO3，據(jù)此推測(cè)亞磷酸(H3PO3)屬于二元弱酸。②反應(yīng)Ⅰ中黃磷(P4)與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成NaH2PO2、Na2HPO3和PH3，其中PH3是還原產(chǎn)物，NaH2PO2和Na2HPO3是氧化產(chǎn)物，若產(chǎn)物中n(NaH2PO2)∶n(Na2HPO3)＝3∶1，設(shè)n(Na2HPO3)＝amol，則有n(NaH2PO2)＝3amol，反應(yīng)中得電子的物質(zhì)的量為3amol＋3amol＝6amol；根據(jù)得失電子守恒可知，反應(yīng)中生成PH3的物質(zhì)的量為2amol；根據(jù)P、Na原子守恒可知，n(P4)＝1.5amol、n(NaOH)＝5amol，故參加反應(yīng)的n(P4)∶n(NaOH)＝1.5amol∶5amol＝3∶10。(4)①次氯酸鈣將PH3氧化為H3PO4 ，而本身被還原為CaCl2，化學(xué)方程式為2Ca(ClO)2＋PH3===H3PO4＋2CaCl2。②Ca(ClO)2屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，與水蒸氣接觸后水解生成HClO，而HClO的氧化能力強(qiáng)于Ca(ClO)2，故空氣中的水蒸氣可加快PH3的氧化過(guò)程。(5)①殘留物中含有H3PO4，加入試劑X調(diào)節(jié)pH，過(guò)濾得到Ca3(PO4)2沉淀，顯然該過(guò)程的目的是中和H3PO4電離產(chǎn)生的H＋，為防止引入新雜質(zhì)，試劑X應(yīng)選擇CaO或Ca(OH)2。②加入試劑Y攪拌后生成CaHPO4，HPO在水溶液中發(fā)生電離(HPOPO＋H＋)和水解(HPO＋H2OH2PO＋OH－)，則HPO的電離常數(shù)為Ka3(HPO)＝＝4.4×10－13，HPO的水解常數(shù)為Kh(HPO)＝＝＝＝≈1.59×10－7，顯然Kh(HPO)>Ka3(HPO)，說(shuō)明HPO的水解程度大于其電離程度，溶液呈堿性，故pH大于7。答案：(1)AlP＋3H2O===Al(OH)3＋PH3↑(2)①共價(jià)?、陔妼?dǎo)率(或pH)(3)①二?、?∶10(4)①2Ca(ClO)2＋PH3===H3PO4＋2CaCl2②次氯酸鈣與水蒸氣接觸，水解得到氧化能力更強(qiáng)的HClO(5)①Ca(OH)2(或CaO)②>Ka3(HPO)＝＝4.4×10－13；Kh(HPO)＝＝>Ka3(HPO)，HPO的水解程度大于電離程度，溶液呈堿性6．金屬鉬在工業(yè)和國(guó)防建設(shè)中有重要的作用。鉬(Mo)的常見(jiàn)化合價(jià)為＋6、＋5、＋4。由鉬精礦(主要成分是MoS2)可制備單質(zhì)鉬和鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)，部分流程如圖1所示：已知：鉬酸微溶于水，可溶于堿液和氨水?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)鉬精礦焙燒時(shí)，每有1molMoS2反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。(2)鉬精礦焙燒時(shí)排放的尾氣對(duì)環(huán)境的主要危害是________________________________________________，請(qǐng)你提出一種實(shí)驗(yàn)室除去該尾氣的方法______________________。(3)操作2的名稱為_(kāi)_______。由鉬酸得到MoO3所用到的硅酸鹽材料儀器的名稱是________。(4)操作1中，加入碳酸鈉溶液充分反應(yīng)后，堿浸液中c(MoO)＝0.80mol·L－1，c(SO)＝0.04mol·L－1，在結(jié)晶前需加入Ba(OH)2固體以除去溶液中的SO。當(dāng)BaMoO4開(kāi)始沉淀時(shí)，SO的去除率是________________。[Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaMoO4)＝4.0×10－8，溶液體積變化可忽略不計(jì)](5)焙燒鉬精礦所用的裝置是多層焙燒爐，圖2為各爐層固體物料的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)(φ)。①x＝________。②焙燒爐中也會(huì)發(fā)生MoS2與MoO3反應(yīng)生成MoO2和SO2的反應(yīng)，若該反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子，則消耗的氧化劑的化學(xué)式及物質(zhì)的量分別為_(kāi)_______、________。解析：(2)由流程圖可知，鉬精礦焙燒產(chǎn)生的二氧化硫?yàn)榇髿馕廴疚铮鋵?duì)環(huán)境的主要危害是形成酸雨，實(shí)驗(yàn)室可用氨水或NaOH溶液吸收SO2。(3)灼燒用到的硅酸鹽材料儀器為坩堝。(4)根據(jù)Ksp(BaMoO4)及c(MoO)可計(jì)算出MoO開(kāi)始沉淀時(shí)溶液中c(Ba2＋)，再根據(jù)c(Ba2＋)和Ksp(BaSO4)計(jì)算出此時(shí)溶液中c(SO)，進(jìn)而可求出SO的去除率。(5)①根據(jù)題圖2可知，在爐層序號(hào)為6時(shí)，MoS2和MoO3的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)均為18%，則MoO2的物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)為100%－18%×2＝64%。②根據(jù)反應(yīng)MoS2＋6MoO37MoO2＋2SO2↑，則消耗的氧化劑的化學(xué)式為MoO3，反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子時(shí)，消耗MoO3的物質(zhì)的量為3mol。答案：(1)14mol　(2)形成酸雨　可用氨水或氫氧化鈉溶液吸收(其他合理答案均可)　(3)過(guò)濾　坩堝(4)94.5%　(5)①64?、贛oO3　3mol7．二硫化鎢(WS2，其中W的化合價(jià)為＋4)可用作潤(rùn)滑劑，還可以在石油化工領(lǐng)域中用作催化劑。由鎢鐵礦(其主要成分是FeWO4，還含少量Al2O3)制備二硫化鎢的工藝流程如圖所示： 回答下列問(wèn)題：(1)FeWO4中鐵元素的化合價(jià)為_(kāi)_______________。(2)FeWO4在“熔融”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________；“熔融”過(guò)程中為了提高熔融速率，可采取的措施有____________________(寫(xiě)出一條即可)。(3)過(guò)量CO2通入粗鎢酸鈉溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________，操作Ⅰ中用作引流的玻璃儀器是________。(4)生成二硫化鎢的化學(xué)方程式為2(NH4)2WS4＋3O22WS2＋4NH3＋2S＋2SO2＋2H2O，若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移8mol電子，則生成WS2的質(zhì)量是________g。解析：(1)FeWO4中O、W分別為－2價(jià)和＋6價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0可求出Fe的化合價(jià)為＋2。(2)結(jié)合題給流程圖可知鎢鐵礦在熔融時(shí)與NaOH、O2反應(yīng)生成Fe2O3和鎢酸鈉，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeWO4＋O2＋8NaOH2Fe2O3＋4Na2WO4＋4H2O?！叭廴凇睍r(shí)為了提高熔融速率，可采取的措施有將鎢鐵礦粉碎或攪拌等。(3)粗鎢酸鈉溶液中含有少量的NaAlO2溶液，通入過(guò)量CO2時(shí)，NaAlO2與CO2、H2O反應(yīng)生成Al(OH)3和NaHCO3。操作Ⅰ為過(guò)濾操作，實(shí)驗(yàn)中需要用到引流的玻璃儀器是玻璃棒。(4)結(jié)合題給流程圖可知(NH4)2WS4中W和S分別為＋6價(jià)和－2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)變化可知，每生成2molWS2時(shí)轉(zhuǎn)移16mol電子，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移8mol電子時(shí)，生成1molWS2，其質(zhì)量為(184＋32×2)g·mol－1×1mol＝248g。答案：(1)＋2(2)4FeWO4＋O2＋8NaOH2Fe2O3＋4Na2WO4＋4H2O　粉碎礦石(或攪拌等)(3)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO　玻璃棒(4)248