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《高考12题逐题突破》：无机综合（化工流程综合题的研究）——流程图中的定量分析【核心突破】一、化工流程题中常考计算类型化工流程题中涉及的计算主要有：化学式、物质的量浓度、电子转移数目、样品质量分数或纯度的计算。二、常用的计算方法1．明确一个中心必须以“物质的量”为中心——“见量化摩，遇问设摩”。2．掌握两种方法(1)关系式法在多步反应中，若第一步反应的产物，是下一步反应的反应物，可以根据化学方程式，将该物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间量的关系。(2)差量法①差量法的应用原理差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化，找出“理论差量”。这种差量可以是质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题的关键是把化学方程式中的对应差量(理论差量)及差量(实际差量)与未知量列成比例式，然后求解。如：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔHΔm(固)，Δn(气)，ΔV(气)2mol1mol2molQ24g1mol22.4L(标况)②使用差量法时的注意事项a．所选用差量要与未知量的数值成正比例或反比例关系。b．有关物质的物理量及其单位都要正确地使用和对应，即“上下一致，左右相当”。3．巧用“三守恒”4.利用电子守恒解题的思维模板计算特别提醒对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。【提升训练答案+解析】1．检测明矾样品[含砷酸盐，M(As)＝75]中的砷含量是否超标，需配制砷标准参照液，回答下列问题：(1)取0.132gAs2O3，用NaOH溶液完全溶解后，配制成1LNa3AsO3溶液，则此溶液1mL相当于含砷的质量为__________mg。(2)取上述溶液，配制1L含砷量为1mg·L－1的砷标准溶液。需取用上述Na3AsO3溶液______________mL。答案(1)0.1(2)10解析(1)1LNa2AsO3中含砷的质量：m(As)＝0.132g198g·mol－1×2×75g·mol－1＝0.1g，则1mL此溶液中含有0.1mgAs。(2)设需Na3AsO3溶液VmL，0．1Vmg＝1mg·L－1×1L，V＝10。2．重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：(1)步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3――→高温Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是______________________________________________________________________。(2)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7，最终得到产品m2kg，产率为________。答案(1)2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应(2)190m2147m1×100%解析(1)首先标出变价元素的化合价，分析价态变化可知：1molFeO·Cr2O3失去7mol电子，1molNaNO3得到2mol电子，则由得失电子守恒可知二者系数比应为2∶7；该步骤中主要反应的反应物中有Na2CO3，而陶瓷中含有二氧化硅，二者在熔融时反应，故不能使用陶瓷容器。(2)由Cr元素守恒可知：Cr2O3～K2Cr2O7，则理论产生K2Cr2O7的质量为(m1×1000×40%152×294)g，而实际产量为1000m2g，则产率＝实际产量理论产量×100%＝190m2147m1×100%。3．NaClO2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)“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________。(2)“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)。答案(1)2∶1O2(2)1.57解析(1)根据图示，“尾气吸收”时ClO2转化为ClO－2，ClO2作氧化剂，则H2O2作还原剂，H2O2转化为O2，由ClO2――→得e－ClO－2、H2O2――→失2e－O2，根据得失电子守恒，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1，氧化产物为O2。(2)1molNaClO2在反应中转移4mol电子，而1molCl2在反应中转移2mol电子，根据90.5g71g＝4molne－，解得n(e－)≈3.14mol，则可确定NaClO2中有效氯含量为3.14mol2mol＝1.57。4．(2019·长春调研)高纯硝酸锶Sr(NO3)2可用于制造信号灯、光学玻璃等。工业级硝酸锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质，提纯流程如下：已知：①“滤渣1”的成分为Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；②铬酸(H2CrO4)为弱酸。为了测定“滤渣2”中BaCrO4的含量，进行以下实验：mg“滤渣2”――――――→稍过量HI溶液适量盐酸溶液――――――――――→cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定终点时消耗VmLNa2S2O3溶液。(已知：I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6)(1)“滤渣2”中BaCrO4(摩尔质量为Mg·mol－1)的质量分数为________(用代数式表示)。(2)若加入的HI溶液过量太多，测定结果会________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。答案(1)cVM×10－33m×100%(2)偏高解析(1)酸性条件下BaCrO4与HI反应的离子方程式为2BaCrO4＋6I－＋16H＋===2Cr3＋＋3I2＋8H2O＋2Ba2＋，结合反应I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6，设“滤渣2”中BaCrO4的质量分数为w，则有：2BaCrO4～3I2～6S2O2－32Mg6molmg×wcV×10－3mol则w＝cV×10－3×2M6m×100%＝cVM×10－33m×100%。(2)若加入的HI溶液过量太多，部分HI被空气氧化，使测定结果偏高。5．一种利用化肥中废催化剂(含CoO、Co、Al2O3及少量FeO)制取明矾和CoSO4粗产品的工艺流程如下：测定CoSO4粗产品中钴的质量分数的步骤如下：准确称取ag产品，先经预处理，然后加入过量的冰乙酸，在加热煮沸下，缓慢滴加KNO2溶液直至过量，生成不溶于乙酸的K3[Co(NO2)6]，再经过滤、洗涤及干燥，称量沉淀的质量为bg。(1)KNO2溶液氧化并沉淀Co2＋的离子方程式为____________(已知KNO2被还原为NO)。(2)粗产品中钴元素的质量分数为___________________________________________________(M{K3[Co(NO2)6]}＝452，列出计算式)。答案(1)Co2＋＋3K＋＋7NO－2＋2CH3COOH=====△K3[Co(NO2)6]↓＋NO↑＋H2O＋2CH3COO－(2)59b452a×100%解析(1)KNO2将Co2＋氧化为Co3＋，并生成K3[Co(NO2)6]沉淀，NO－2被还原为NO，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒写出离子方程式。(2)bgK3[Co(NO2)6]中含Co元素的质量为bg×59452，则粗产品中钴元素的质量分数为59b452a×100%。6．在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L(标准状况)，则钴氧化物的化学式为______。[解题思路]答案Co3O47．化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H2反应生成甲。甲与水反应可产生H2，甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。将4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2。甲的化学式________。答案NaH解析由4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2，可推断金属钠和H2反应生成的甲为NaH，NaH与水反应生成NaOH和H2，NaH与AlCl3反应可得到NaAlH4。甲的化学式为NaH。8．(2019·大庆调研)工业上用含锰废料(主要成分MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、CuO、CaO等)与烟气脱硫进行联合处理并制备MnSO4的流程如下：25℃时，几种离子沉淀时数据信息如下：离子Fe2＋Fe3＋Al3＋Mn2＋Cu2＋开始沉淀时pH7.62.73.88.35.9完全沉淀时pH9.74.04.79.86.9(1)沉淀1的化学式为_______________________________________________________，沉淀2为________________________________________________________________。(2)“净化”时，加入(NH4)2S的作用为：________________________________________。(3)“酸化、还原”中，发生的所有氧化还原反应的离子方程式为_________________。(4)已知：滤液3中除MnSO4外，还含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲线如图1所示。据此判断，“操作Ⅰ”应为蒸发浓缩、________、洗涤、干燥。(5)25.35gMnSO4·H2O样品受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图2所示。①300℃时，所得固体的化学式为___________________________________________。②1150℃时，反应的化学方程式为___________________________________________。答案(1)CaSO4Fe(OH)3、Al(OH)3(2)使Cu2＋转化为CuS沉淀(3)MnO2＋SO2===Mn2＋＋SO2－4、Fe2O3＋SO2＋2H＋===2Fe2＋＋SO2－4＋H2O(4)趁热过滤(5)①MnSO4②3MnO2=====1150℃Mn3O4＋O2↑解析(5)①25.35gMnSO4·H2O样品中n(Mn)＝n(MnSO4·H2O)＝25.35g169g·mol－1＝0.15mol，其中n(H2O)＝0.15mol，m(H2O)＝2.7g,300℃时，所得固体质量为22.65g，减少的质量为2.7g，说明该段失去结晶水，此时固体为MnSO4。②300℃时，固体为MnSO4，受热分解生成锰的氧化物和硫的氧化物，850℃时，所得固体质量为13.05g，锰元素质量守恒，m(Mn)＝55g·mol－1×0.15mol＝8.25g，n(O)＝13.05g－8.25g16g·mol－1＝0.3mol，则n(Mn)∶n(O)＝0.15mol∶0.3mol＝1∶2，则此时的固体为MnO2，1150℃时固体为二氧化锰分解所得，锰元素质量守恒，则m(Mn)＝8.25g，则氧化物中m(O)＝11.45g－8.25g＝3.2g，n(O)＝3.2g16g·mol－1＝0.2mol，故n(Mn)∶n(O)＝0.15mol∶0.2mol＝3∶4，则该氧化物为Mn3O4。