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1第16题无机化工流程1．(2018·江苏高考)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃硫去除率＝1－焙烧后矿粉中硫元素总质量焙烧前矿粉中硫元素总质量×100%①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是____________________________________。(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由______(填化学式)转化为________(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。[把脉考点]第(1)问考查离子方程式的书写第(2)问考查原料的处理与反应条件的控制第(3)问考查化工原理分析第(4)问考查陌生氧化还原反应的相关计算2解析：(1)NaOH吸收过量SO2的离子方程式为SO2＋OH－===HSO－3。(2)①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。②700℃焙烧时，硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(3)用NaOH溶液碱浸后，Al2O3、SiO2溶解，转化为NaAlO2和Na2SiO3，通入过量CO2后，NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，发生反应的化学方程式配平为16Fe2O3＋FeS2=====焙烧11Fe3O4＋2SO2↑，可得关系式FeS2～16Fe2O3，则理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。答案：(1)SO2＋OH－===HSO－3(2)①FeS2②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中(3)NaAlO2Al(OH)3(4)1∶162．(2017·江苏高考)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________________________。(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________。(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如下图所示。阳极的电极反应式为______________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_________________________________________。[把脉考点]3第(1)问考查离子方程式的书写第(2)问考查化工原理分析第(3)问考查化工原理分析第(4)问考查电极反应式的书写、产物的判断第(5)问考查化工原理分析解析：(1)Al2O3为两性氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。(4)阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO2－3反应生成HCO－3。阴极上H2O放电生成H2。答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO2－3＋2H2O－4e－===4HCO－3＋O2↑H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜3．(2016·江苏高考)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：(1)氯化过程控制电石渣过量、在75℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。①生成Ca(ClO)2的化学方程式为_________________________________________。②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有________(填序号)。A．适当减缓通入Cl2速率B．充分搅拌浆料C．加水使Ca(OH)2完全溶解(2)氯化过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O，氯化完成后过滤。①滤渣的主要成分为______________(填化学式)。4②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]________1∶5(填“＞”“＜”或“＝”)。(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100g·L－1，从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是________。[把脉考点]第(1)问考查化学方程式的书写、反应过程中反应条件的控制第(2)问考查化工原理分析第(3)问考查产物的提纯方法解析：(1)①Cl2与Ca(OH)2反应的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。②适当减缓通入Cl2的速率、充分搅拌浆料均有利于Cl2的吸收，能够提高Cl2的转化率。Ca(OH)2是否完全溶解不会影响Cl2的吸收，故A、B两项正确。(2)①由于电石渣中的CaCO3不参加反应，所以滤渣的主要成分是CaCO3以及未反应的Ca(OH)2。②由于氯化过程中除发生主要反应6Ca(OH)2＋6Cl2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O外，还存在副反应Ca(ClO)2===CaCl2＋O2↑，所以滤液中n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]＜1∶5。(3)由溶解度曲线可知，KClO3的溶解度受温度的影响较大，将溶液蒸发浓缩，得到较高温度下的浓溶液，然后再降温，大部分KClO3将会结晶析出。答案：(1)①2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O②AB(2)①CaCO3、Ca(OH)2②＜(3)蒸发浓缩、冷却结晶4．(2015·江苏高考)以磷石膏(主要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质5CaCO3。(1)匀速向浆料中通入CO2，浆料清液的pH和c(SO2－4)随时间变化见右图。清液pH11时CaSO4转化的离子方程式为__________；能提高其转化速率的措施有________(填字母)。A．搅拌浆料B．加热浆料至100℃C．增大氨水浓度D．减小CO2通入速率(2)当清液pH接近6.5时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为________和________(填化学式)；检验洗涤是否完全的方法是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在敞口容器中，用NH4Cl溶液浸取高温煅烧的固体，随着浸取液温度上升，溶液中c(Ca2＋)增大的原因是________________________________________________________。[把脉考点]第(1)问考查陌生离子方程式的书写、反应条件的控制第(2)问考查化工原理和沉淀洗涤的方法第(3)问考查反应条件的控制解析：(1)向磷石膏粉、氨水浆料中通入CO2，CO2与NH3·H2O发生反应：CO2＋2NH3·H2O===2NH＋4＋CO2－3＋H2O，CO2－3浓度增大，促进了CaSO4沉淀的转化：CaSO4＋CO2－3===CaCO3＋SO2－4，总反应的离子方程式为CaSO4＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3＋2NH＋4＋SO2－4＋H2O。A项，搅拌浆料，可增大反应物的接触面积，加快化学反应速率；B项，加热浆料，由于NH3的挥发，导致NH3·H2O浓度降低，不利于CO2－3的生成，降低了CaSO4的转化速率；C项，增大氨水浓度，有利于提高CO2－3的浓度，从而提高CaSO4的转化速率；D项，减小CO2通入速率，不利于CO2－3的生成，从而降低CaSO4的转化速率。(2)由图像可知，pH＝6.5时，溶液中的c(Ca2＋)已经很小，此时通入的CO2与溶液中浓度6较低的氨水反应生成NH4HCO3，故溶液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SO2－4和HCO－3。过滤得到的CaCO3沉淀上会附着SO2－4、NH＋4、HCO－3等杂质离子。检验洗涤是否完全时，可取少量最后一次从过滤器中流出的洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，检验是否存在SO2－4即可。若不产生白色沉淀，表明沉淀已洗涤完全。(3)NH4Cl溶液中存在水解平衡：NH＋4＋H2ONH3·H2O＋H＋，温度升高，上述水解平衡右移，c(H＋)增大，导致部分CaCO3溶解。答案：(1)CaSO4＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3＋2NH＋4＋SO2－4＋H2O或CaSO4＋CO2－3===CaCO3＋SO2－4AC(2)SO2－4HCO－3取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全(3)浸取液温度上升，溶液中c(H＋)增大，促进固体中Ca2＋浸出高考题型为非选择题。以无机化工工艺流程为载体，考查应用元素化合物的性质解决实际问题的能力，涉及知识点多，也非常灵活，对学生的审题能力、分析问题、解决问题、文字表达等方面的能力要求非常高。其考查形式有：①考查陌生离子方程式、氧化还原反应方程式的书写。②考查反应条件控制的原理、反应产物的判断、基本实验操作。③考查盐类的水解、沉淀的生成与溶解。④考查离子的检验方法、检验沉淀是否完全、沉淀是否洗净的方法等。命题点一原料处理与反应条件选择[重难主攻](一)原料预处理的常用方法方法目的研磨减小固体的颗粒直径，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率水浸与水接触反应或溶解酸浸与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去碱浸除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物7灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质煅烧改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土(二)常见反应条件的控制及目的1．控制溶液的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。①例如，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。②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