2022版《导与练》高考化学二轮复习 板块二 无机化学工艺流程课件PPT

这是一份2022版《导与练》高考化学二轮复习 板块二 无机化学工艺流程课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了题型1物质制备型，回答下列问题，Fe2+，Mn2+，Al3+和Fe3+，FeOH3，尽可能析出完全，O2或空气，Fe3+，2～62等内容，欢迎下载使用。
NO.1 “品”高考考情——考什么?怎么考?精准备考!
1.(2020·全国Ⅰ卷,26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
回答下列问题:(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是　 。
加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)
回答下列问题:(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、　　　　 ,以及部分的　　　　　 　。 
回答下列问题:(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O 转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是　　　　　　。 
回答下列问题:(5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是 　 . 。
回答下列问题:(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是　 . 。
利用同离子效应,促进NH4VO3
回答下列问题:(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 　 。为回收金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式　 。
2.(2020·全国Ⅲ卷,27)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:
除去油脂、溶解铝及其氧化物
回答下列问题:(2)“滤液②”中含有的金属离子是　 。 
Ni2+、Fe2+、Fe3+
回答下列问题:(3)“转化”中可替代H2O2的物质是　 。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即 ,“滤液③”中可能含有的杂质离子为　　　　。 
回答下列问题:(4)利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的Ksp=　　　 　.(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 ml·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是　　　 　。 
0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2]
回答下列问题:(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式　 。
回答下列问题:(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是　　　　　　　　　。
3.(2019·全国Ⅰ卷,26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
回答下列问题:(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为　 。(2)“滤渣1”的主要成分有　 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是　　 　　。
SiO2、Fe2O3、Al2O3
转化为H3BO3,促进析出
回答下列问题:(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为　 . , 母液经加热后可返回　　 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是　  　。
4.(2019·全国Ⅱ卷,26)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为　　　　(填标号)。 A.黄色B.红色C.紫色D.绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为　　　　　　　　　　。回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为　 。
4.(2019·全国Ⅱ卷,26)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的　　　　(填化学式)。③沉淀器中反应的离子方程式为 　　　　　　 　　　。
4.(2019·全国Ⅱ卷,26)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:
5.(2019·全国Ⅲ卷,26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 ml·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
(1)“滤渣1”含有S和　　 　　　　　 ;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式　  　。
SiO2(不溶性硅酸盐)
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将　 。 
将Fe2+氧化为Fe3+
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为　　　　～6之间。 
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是　　　　　。 
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是  　。
(6)写出“沉锰”的离子方程式 　 。
1.(2017·全国Ⅱ卷,26)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是　　　　　　　　 　,还可使用　　 　　代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是　 　,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为　 　 。
将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+
SiO2(或H2SiO3)
1.(2017·全国Ⅱ卷,26)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(3)加氨水过程中加热的目的是　 。沉淀B的主要成分为　 、　　 　(写化学式)。 
防止胶体生成,易沉淀分离
(1)“焙烧”中,有Na2MO4生成,其中M元素的化合价为　　　　。 (2)“沉铝”中,生成的沉淀X为　　 　　。 (3)“沉钼”中,pH为7.0。①生成BaMO4的离子方程式为  　。
2.(2021·广东卷,18)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(M)、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:
(4)①滤液Ⅲ中,主要存在的钠盐有NaCl和Y,Y为　　 　　。 ②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后,通入足量　　　　(填化学式)气体,再通入足量CO2,可析出Y。 
(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为　　　　。 ②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为　　　　。 
化学工艺流程题以真实的工业生产为命题素材,从2017年开始,已成为全国卷的固定题型。从试题的素材背景看,主要包括自然资源开发利用、废弃资源回收利用以及物质的制备提纯。试题将元素化合物知识、化学反应原理、化学实验等内容统一到一个完整的工艺流程中。试题中涉及的元素化合物多为一些材料领域的热点元素,如Pb、Ga、Ge、As、V、Cr、M、W等;化学原理主要涉及氧化还原反应、离子反应、难溶物转化、化学反应速率的影响因素等;实验操作则主要涉及混合物分离,如过滤、结晶、分液、萃取等重要操作,以及杂质离子检验等;定量计算方式多为原料纯度(质量分数)、转化率、损失率、产率等。从近五年的试题特点看:物质的制备类型出现频率越来越高,试题的设问点则集中在化学方程式、离子方程式的书写以及实验知识的考查上,甚至有与化学实验相互融合的趋势。
NO.2 “拆”大题拆分——这么拆,这么练,各个击破!
命题点1 原料预处理必备知识
1.原料预处理的目的(1)原料经过预处理主要是除去不必要的杂质,净化所需要的原料。(2)原料中的目标物质(不易除去的杂质)转化为易于化学处理的物质。2.原料的预处理措施
3.浸出率(浸取率)实际浸取量与理论浸取量的比值(固体溶解后,离子在溶液中含量的多少)。4.提高浸出率的方法适当升温(加热)、搅拌、粉碎(研磨)、增大反应物(酸、碱)的浓度等。
1.碳酸锂(相对分子质量74)广泛应用于化工、冶金等行业。工业上利用锂辉石(Li2Al2Si4Ox)制备碳酸锂的流程如图:
请回答下列问题:(1)硫酸化焙烧温度控制在250～300 ℃之间,主要原因是 　 。
答案 (1)温度低于250 ℃,反应速率较慢,温度高于300 ℃,硫酸挥发较多
解析 (1)温度低于250 ℃,反应速率较慢,温度高于 300 ℃,接近硫酸的沸点,硫酸挥发较多,反应温度控制在 250～300 ℃,反应速率较快,硫酸挥发较少。
请回答下列问题:(2)焙烧中硫酸用量控制在理论用量的115%左右,硫酸加入过多的副作用是 　 。
答案 (2)后续还需要除去过量的硫酸,增加后续杂质的处理量及中和酸的负担
解析 (2)硫酸如果加入过多,消耗的酸多,后续还需要除去过量的硫酸,增加后续杂质的处理量及中和酸的负担。
请回答下列问题:(3)水浸时,加入CaCO3粉末充分反应后过滤,滤渣的主要成分除CaCO3外还有　 。
答案 (3)CaSO4、SiO2、Al(OH)3
解析 (3)水浸时,加入CaCO3粉末充分反应后过滤,滤渣的主要成分除CaCO3外还有CaSO4、SiO2、Al(OH)3。
2.碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族,由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂、电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料、合金材料的添加剂等。碲化铜渣是电解精炼铜时产生的一种矿渣,其主要含Cu2Te、Au、Ag等,利用下列工艺流程可回收碲:
已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。回答下列问题:(1)Te与S的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为　 (用化学式表示)。
答案 (1)H2SO4>H2TeO4
解析 (1)S、Te同主族,同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,故H2SO4的酸性比H2TeO4强。
已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。回答下列问题:(2)“酸浸1”需加热,加热的目的是　 ,“酸浸1”发生反应的氧化产物是　　　　　　 　　　　(写化学式)。 
答案 (2)加快浸出速率　CuSO4、TeO2　
已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。回答下列问题:(3)“水浸”后“滤液1”的颜色是　　　　　　　　　　。 
答案 (3)蓝色(或浅蓝色)
解析 (3)“滤液1”的溶质中含CuSO4,故“滤液1”的颜色为蓝色。
已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。回答下列问题:(4)“滤渣1”进行“碱浸”的离子方程式是 　　　　　　　　　　。 
已知:TeO2的熔点为733 ℃,微溶于水,可溶于强酸和强碱。回答下列问题:(5)从可持续发展意识和绿色化学观念来看,“滤渣2”进行酸浸的意义是  　。
答案 (5)“滤渣2”经过酸浸可得到含CuSO4的滤液,并可达到回收Au、Ag的目的,符合可持续发展意识和绿色化学观念
解析 (5)分析流程图知,“滤渣2”经酸浸后可得到含CuSO4的滤液,并可回收Au、Ag,符合可持续发展意识和绿色化学观念。
3.一种由菱镁矿(主要成分MgCO3、CaCO3、FeCO3、SiO2)制备高纯氢氧化镁的工艺如图1:
回答下列问题:(1)“煅烧”时FeCO3发生反应的化学方程式为 　 。
回答下列问题:(2)“浸取”温度为100 ℃左右,该步骤含镁化合物参与反应的化学方程式为 　 。
回答下列问题:(3)“浸取”时NH4Cl用量对Mg2+浸出率的影响曲线如图2 所示。下列有关说法正确的是　　　　(填字母)。 A.“浸取”时适当搅拌浆料B.用超理论用量20%的NH4Cl进行浸取C.可用NH4Cl对浸取后的滤渣进行二次浸取,将两次浸取液合并D.浸取温度采用100 ℃可促进NH4Cl的水解和NH3的逸出
解析 (3)搅拌可以加速溶解,A正确;从题图2中看出,用超理论用量20%的NH4Cl进行浸取,镁离子的浸出率和理论用量时的浸出率基本相等,而NH4Cl的利用率反而降低,B错误;用NH4Cl对浸取后的滤渣进行二次浸取,可增加镁离子的浸出率,将两次浸取液合并,减少镁离子的损失,C正确;水解反应是吸热反应,适当升高温度可以促进水解,浸取过程产生氨气,适当升高温度,有利于氨气的排出,D正确。
命题点2 反应条件的控制必备知识
通过控制一定的反应条件,来达到提高物质转化率或更彻底除去杂质的目的。反应条件最常见的是溶液的pH、反应的温度、反应物的配料比等。1.控制溶液的酸碱性(pH)的目的
(2)通过控制溶液的pH可以除去某些金属离子。①如:要除去溶液中含有的Fe3+、Al3+,可调节溶液的pH使之转变为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。[若有Fe2+,需先用氧化剂(H2O2等)把Fe2+氧化为Fe3+]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、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
2.控制反应的温度(1)控制反应温度的目的
(2)控制反应物温度的方法:水浴、油浴、冰水浴、沙浴等。
3.调节反应物的浓度(配料比)(1)通过控制反应物的浓度,控制反应的类型,有利于目标反应的进行。(2)根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡向利于目标产物生成的方向进行。(3)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,但会给后续操作带来除杂问题。4.加入氧化剂、还原剂完成溶液中离子的转化,需要根据题目信息(溶液中离子的氧化性、还原性)判断加入试剂的作用。如加入H2O2或NaClO等,把Fe2+转化为Fe3+。
1.以某含镍废料(主要成分为NiO,还含有少量FeO、Fe2O3、SiO2、CO)为原料制备NixOy和碳酸钴的工艺流程如图:
回答下列问题:(1)“氧化”中添加NaClO3的作用是　　　 　　　　　,为证明添加的NaClO3已足量,可用　　　　　　　　(写化学式)溶液进行检验。 
答案 (1)将Fe2+氧化为Fe3+　K3[Fe(CN)6]
解析 (1)NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;氧化后溶液中含有Cl-,所以检验Fe2+时应用K3[Fe(CN)6],而不能用KMnO4。
回答下列问题:(2)若“沉钴”开始时c(C2+)=0.10 ml·L-1,则控制pH≤　　 　　时不会产生C(OH)2沉淀。{已知Ksp[C(OH)2]=4.0×10-15,lg 2=0.3} 
解析 (2)若不产生C(OH)2沉淀,则c2(OH-)×0.10 ≤4.0×10-15,故c(OH-)≤2×10-7 ml·L-1,pH≤7.3。
2.氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等,工业大规模生产前,实验室先按如下流程进行模拟制备少量 Mg(ClO3)2·6H2O:
已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。②几种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图。回答下列问题:(1)卤块中加H2O2的目的是　　　 　　　　　　　,写出该反应的离子方程式:　 。
已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。②几种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图。回答下列问题:
已知:①卤块主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。②几种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图。回答下列问题:(3)常温下,加MgO调节pH=4后溶液中c(Fe3+)=　　 　　　(已知Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38),过滤所得滤渣的主要成分有　　　　　　。
答案 (3)4×10-8 ml/L　BaSO4和Fe(OH)3
解析 (3)常温下,加MgO调节pH=4,c(OH-)=10-10 ml/L,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=c(Fe3+)×(10-10)3=4×10-38,c(Fe3+)=4×10-8 ml/L;滤渣主要是前面生成的BaSO4和通过调节pH生成的Fe(OH)3。
3.铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示:
回答下列问题:(1)FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35 ℃以下,其原因是  　,该反应的离子方程式是　 　　　　　　　　　。 
回答下列问题:(2)TiO2+转化为TiO(OH)2需要加热,加热的目的是　　　 　　　　　　　,该反应的离子方程式为　 。 
解析 (2)TiO2+水解生成 TiO(OH)2,加热可以加快水解反应速率。
命题点3 陌生方程式的书写必备知识
在工艺流程题中常出现过渡金属元素的转化,所以有关的氧化还原反应方程式、离子方程式的书写成为必出的考查点,有时也会涉及非氧化还原反应、电极反应式的书写。1.氧化还原反应方程式、离子方程式的书写(1)了解常见氧化剂、还原剂,当在题目中出现时能联想到其氧化性、还原性①常见氧化剂:Na2O2、Fe3+、NO2、HNO3(浓)、HNO3(稀)、O2、O3、H2O2、H2SO4(浓)、Cl2、Br2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、KMnO4(H+)、KClO3等。
③注意H2O2既有氧化性,也有还原性。绝大多数情境下作氧化剂,但遇到强氧化剂时也可能作还原剂。④注意题目中给出的提示信息、暗示信息。如要制备某金属较高价态化合物,意味着其低价离子有还原性。
(2)掌握常见氧化剂、还原剂发生氧化还原反应的产物
(3)通过练习掌握氧化还原反应方程式的书写流程
(4)缺项化学方程式的配平配平化学方程式时,有时要用H+、OH-、H2O来使化学方程式两边电荷及原子守恒,总的原则是酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,具体方法如下:
2.非氧化还原反应方程式的书写(1)广义的水解反应广义的水解是指化合物中的正电性原子或原子团与“OH”结合,负电性原子或原子团与“H”结合形成两种新的物质。(2)酸(酸式盐)与碱可发生反应,强酸与弱酸盐反应生成强酸盐与弱酸。(3)铵盐、弱酸酸式盐、难溶氢氧化物、难溶碳酸盐受热后的分解反应。(4)多元弱酸盐与其多元弱酸反应生成其酸式盐。
②正极反应则先考虑氧化剂得电子后的合理产物,然后考虑产物与电解质是否反应。(2)电解池中的阳极有最强的氧化能力,阴极有最强的还原能力,所以可以发生平常不能发生的一些氧化还原反应,同时考虑得失电子后的产物与电解液可能发生的反应。(3)由于离子在电极上的放电顺序除了与离子氧化还原性有关外,还与离子浓度等因素有关,所以有些电极反应需要结合题目的信息完成。
1.钴酸锂(LiCO2)电池是一种应用广泛的新型电源,电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下:
回答下列问题:(1)从含铝废液中得到Al(OH)3的离子方程式为　 。
回答下列问题:(2)滤液A中的溶质除HCl、LiCl外还有　　 　　　　(填化学式)。写出LiCO2和盐酸反应的化学方程式:　 。
2.二氧化锆(ZrO2)是最重要的氧离子固体电解质,用于制造燃料电池、氧气含量测定仪等,可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4,也表示为ZrO2·SiO2,含有少量Fe2O3、Al2O3、SiO2杂质)通过如图所示工艺流程制得。
已知:①ZrO2具有两性,高温下与纯碱共熔生成可溶于水的Na2ZrO3,与酸反应生成ZrO2+。②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:
请回答下列问题:(1)烧结时,ZrSiO4发生反应的化学方程式为  　;滤渣1的化学式为　　　 。
请回答下列问题:(2)调节pH=a时,a的范围应该是　　　　　　　　　;用氨水调节pH=b时,所发生反应的离子方程式为　　　　　。 
请回答下列问题:(3)工业上可用铝热法冶炼锆,写出以ZrO2通过铝热法制取锆的化学方程式:　 。
请回答下列问题:(4)一种新型燃料电池用掺杂Y2O3的ZrO2晶体作电解质,在熔融状态下传导O2-,一极通入空气,另一极通入乙烷,写出负极的电极反应式:　 。
3.软锰矿是一种常见的锰矿物,主要成分是MnO2,常含有铁、铝元素形成的杂质。工业上用软锰矿制取高锰酸钾的流程如图(部分条件和产物省略)。
请回答下列问题:(1)“熔融”过程中发生的主要反应的化学方程式为 　 。
请回答下列问题:(2)CO2与K2MnO4反应的离子方程式为  　。
请回答下列问题:(3)“电解”过程中使用的是惰性电极,则:①阳极的电极反应方程式为　 。
解析 ②阴极是氢离子放电生成氢气,氢离子浓度减小,氢氧根离子浓度增大,则溶液的pH增大。
请回答下列问题:(3)“电解”过程中使用的是惰性电极,则:②阴极附近溶液的pH将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
命题点4 物质的分离与提纯必备知识
1.化工流程中常用分离操作
2.分离提纯中操作的答题规范(1)结晶操作从溶液中得到带结晶水的晶体的操作是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(2)沉淀、过滤①沉淀剂过量的判断把反应后的混合物静置一段时间,吸取少量上层清液,置于一洁净的试管中,再滴加少量的沉淀剂,若没有沉淀生成,则证明沉淀剂已过量。②沉淀洗涤操作向过滤得到的沉淀上慢慢加入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀,然后静置,让其自然流下,重复以上操作2～3次,直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解,可用冰水或有机溶剂洗涤。③检验沉淀洗涤干净取少量最后一次洗涤液,置于一洁净的试管中,再滴加少量的检验试剂,若没有特征现象出现,则证明沉淀已洗涤干净。
3.沉淀洗涤时洗涤剂的选择
回答下列问题:(1)写出反应Ⅱ中发生反应的离子方程式: 　 。
解析 (1)由加入的物质和目标产品可知,氧化剂是Cu2+,还原剂是SO2,氧化产物是H2SO4,还原产物是CuCl,根据氧化还原反应配平的一般方法即可写出方程式。
回答下列问题:(2)在进行反应Ⅱ时,通入的SO2一般都要适当过量,目的是  　。
解析 (2)根据SO2是反应物以及目标产品CuCl易被氧化的性质即可判断SO2的作用。
答案 (2)将Cu2+全部还原为CuCl,保护CuCl不被氧化
回答下列问题:(3)水洗时,检验是否洗涤干净的方法是 　 。
答案 (3)取最后一次洗涤液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生沉淀,证明已洗涤干净,否则未洗涤干净
回答下列问题:(4)滤饼进行醇洗的目的是  　。
解析 (4)乙醇易挥发,可带走滤饼表面的水分。
答案 (4)加速干燥,防止CuCl水解和氧化
2.七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上有重要的用途。硼镁泥是硼镁矿生产硼砂的废渣,其主要成分是MgCO3,还含有MgO、CaO、Fe2O3、FeO、MnO2、Al2O3、SiO2等杂质,工业上用硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如图:
已知:①MnO2不溶于稀硫酸;②CaSO4和MgSO4·7H2O在不同温度下的溶解度(g)数据如下表所示:
回答下列问题:(1)滤渣A中除含少量CaSO4·2H2O外,还有　　　 　。 (2)加入MgO后,加热煮沸的目的是  　。(3)若滤渣B的主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3,则加入NaClO发生氧化还原反应的离子方程式为  　。(4)流程中操作1为蒸发浓缩、趁热过滤,这样既可得到CaSO4·2H2O,又可防止　 。(5)获取MgSO4·7H2O的操作2为　 、　　　　　　、过滤洗涤。 
3.(2019·全国Ⅱ卷,28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,100 ℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%～10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是　 ,圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒　　 　　。 
解析 (1)萃取时将茶叶研细可以增加固液接触面积,从而使提取更充分;由于需要加热,为防止液体暴沸,加热前还要加入几粒沸石。
答案 (1)增加固液接触面积,提取充分　沸石
3.(2019·全国Ⅱ卷,28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,100 ℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%～10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是  　,与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是　 。
解析 (2)由于乙醇易挥发,易燃烧,为防止温度过高挥发出的乙醇燃烧,因此提取过程中不可选用明火直接加热;根据题干中的已知信息可判断,与常规的萃取相比较,采用索式提取器的优点是使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)。
答案 (2)乙醇易挥发,易燃　使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)
3.(2019·全国Ⅱ卷,28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,100 ℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%～10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是　 。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有　　(填标号)。A.直形冷凝管B.球形冷凝管C.接收瓶 D.烧杯
答案 (3)乙醇沸点低,易浓缩　AC
解析 (3)与水相比较,乙醇作为萃取剂的优点是沸点低,易浓缩;蒸馏浓缩时需要冷凝管,为防止液体残留在冷凝管中,应该选用直形冷凝管,而不需要球形冷凝管,A正确,B错误;为防止液体挥发,冷凝后得到的馏分需要有接收瓶接收,而不需要烧杯,C正确,D错误。
3.(2019·全国Ⅱ卷,28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,100 ℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%～10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(4)浓缩液加生石灰的作用是中和　　　 　和吸收　　　 　。 
解析 (4)由于茶叶中还含有单宁酸,且单宁酸也易溶于水和乙醇,因此浓缩液中加入氧化钙的作用是中和单宁酸,同时也吸收水。
答案 (4)单宁酸　水
3.(2019·全国Ⅱ卷,28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,100 ℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%～10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是　　　　。 
解析 (5)根据已知信息可知,咖啡因在100 ℃以上时开始升华,因此该分离提纯方法的名称是升华。
NO.3 “组”题点组合——考什么,练什么,整体突破!
1.(2021·全国甲卷,26)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:(1)I2的一种制备方法如图所示:
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为　　 　　　 　　　　　　　,生成的沉淀与硝酸反应,生成　　　　后可循环使用。 
②通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种②,反应的化学方程式为　 ; 若反应物用量比为 n(Cl2)∶n(FeI2)=1.5③时,氧化产物为　　　 　;当n(Cl2)∶n(FeI2)>1.5后,单质碘的收率会降低④,原因是　 。
[审题指导]①分析整个流程的化学转化原理:I-与Ag+反应生成AgI沉淀,Fe粉置换AgI得到易溶于水的FeI2和单质银,通入Cl2氧化I-得到I2。②溶液中存在两种还原性较强的离子: Fe2+、I-,注意到只生成一种氧化产物,表明只有还原性更强的I-反应。③根据电子得失守恒,可确定n(Cl2)∶n(FeI2)=1.5时,Fe2+、I-都被氧化,生成I2、FeCl3。④n(Cl2)∶n(FeI2)>1.5时,氯气过量,单质碘收率降低,考虑过量氯气氧化了单质碘。⑤考虑+4价硫较强的还原性,加入过量NaHSO3,NaIO3被还原为I-。I-与再加入的NaIO3发生归中反应生成I2。
⑥这里KI既表现还原性生成I2,又发生复分解反应生成CuI,根据反应方程式确定KI的量。
(3)4　防止单质碘析出
2.(2021·山西临汾一模)铍是火箭、导弹、航空航天和冶金工业等领域不可替代的材料,有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2Si6O18]为原料制备金属铍的工艺如图:
已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:(1)Be3Al2Si6O18用氧化物形式表示为　 。 
答案 (1)3BeO·Al2O3·6SiO2　
解析 750 ℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4和难溶于水的Fe2O3、Al2O3、SiO2,过滤,得到含有Na2BeF4的滤液,加入适量氢氧化钠溶液,过滤得到Be(OH)2,煅烧Be(OH)2得到BeO,BeO与C、Cl2在高温条件下反应制备BeCl2,电解NaCl-BeCl2熔融混合物制备金属铍。(1)Be3Al2Si6O18中Be、Al、Si、O的个数比为3∶2∶6∶18,用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2。
已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:(2)750 ℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,写出该反应的化学方程式:  　。
已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:(3)烧结冷却后,水浸之前“操作a”的目的是 　 。
答案 (3)增大接触面积,使其充分溶解　
解析 (3)烧结冷却后,水浸之前的“操作a”为粉碎,目的是增大接触面积,使其充分溶解。
已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:(4)“过滤1”的滤液中若加入的氢氧化钠溶液过量,后果是 　 (结合离子方程式说明)。 
已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:(5)已知25 ℃时Ksp[Be(OH)2]=1.0×10-21,当溶液的pH=7.0时,Be2+是否完全沉淀? 　 (列式计算)。 
已知:铍及其化合物具有与铝及其化合物相似的化学性质。回答下列问题:(6)由BeO制备BeCl2的化学方程式为 　 。工业上电解NaCl-BeCl2熔融混合物制备金属铍,电解时阴极反应式为　 。
3.(2021·西南四省名校联考)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体(Na2B4O7∙10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、MnO、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取七水硫酸镁的工艺流程如图所示。
答案 (2)SiO2、H3BO3　
解析 (2)由上述分析可知,滤渣Ⅰ中除CaSO4外还有SiO2、H3BO3。
回答下列问题:(3)工艺流程中“调pH”应不低于　　 　(已知:常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33;当溶液中离子浓度小于等于1×10-6ml∙L-1时认为该离子沉淀完全)。“煮沸”的目的是　  　。
答案 (3)5　加快溶液中Fe3+、Al3+形成沉淀,避免形成Fe(OH)3胶体和Al(OH)3胶体　
回答下列问题:(4)滤渣Ⅱ中含有不溶于稀盐酸但能溶于热浓盐酸的黑色固体,写出生成黑色固体的离子方程式: 　 。
回答下列问题:(5)该工艺流程中包含多次过滤操作,实验室中过滤后洗涤沉淀的操作为 　。
答案 (5)沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水浸没沉淀,静置,待水自然流下,重复 2～3次　
解析 (5)实验室中过滤后洗涤沉淀的操作为沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水浸没沉淀,静置,待水自然流下,重复2～3次。
回答下列问题:(6)我国科学家研发出以惰性电极材料电解NaBO2的碱性溶液制备NaBH4的方法。写出阴极的电极反应式:　 。
1.(2021·全国乙卷,26) 磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表:
(2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6③,依次析出的金属离子是　　　　　　　　　。 (3)“母液①”中Mg2+浓度为　　　　　　　ml·L-1。 (4)“水浸渣”在 160 ℃“酸溶”④,最适合的酸是　　 　　。“酸溶渣”的成分是　　　 　、　　 　　。 (5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀⑤,该反应的离子方程式是 　 。(6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气⑥,经处理得　　　 　,循环利用。 
[审题指导]①可得出TiO2、SiO2经水浸进入水浸渣,Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为硫酸盐进入滤液,此处有一个容易疏漏的点:CaSO4微溶,所以水浸渣中也有CaSO4。焙烧发生的反应为非氧化还原反应,确定尾气为NH3。②注意到这里发生的反应是非氧化还原反应,依据复分解反应写出反应方程式。③根据表中给出的氢氧化物沉淀的pH数据,结合题中的信息得出离子沉淀的顺序。生成氢氧化物沉淀后,母液中主要是(NH4)2SO4。同时注意利用表中Mg2+完全沉淀[c(Mg2+)=1×10-5ml·L-1]时的pH得出 Mg(OH)2 的Ksp,进而计算母液①中Mg2+浓度。
④联想盐酸、硝酸的易挥发性,确定这里只能选硫酸。SiO2、CaSO4都不溶于硫酸而进入酸溶渣。⑤TiO2+水解转变为TiO2·xH2O,元素价态没有变化,依据电荷守恒、原子守恒写出方程式。⑥“母液①”主要成分是(NH4)2SO4和氨水,“母液②”主要成分是水解生成的H2SO4,吸收NH3后得到(NH4)2SO4,进入“焙烧”步骤循环利用。
(2)Fe3+、Al3+、Mg2+(3)1.0×10-6(4)硫酸　SiO2　CaSO4
(6)(NH4)2SO4
2.(2021·河南信阳模拟)某种电镀污泥主要含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量的金(Au),可用于制取Na2Cr2O7溶液、金属铜和粗碲等,以实现有害废料的资源化利用,工艺流程如图:
回答下列问题:(1)Te元素在元素周期表中的位置为　 ,该元素最高化合价为　　　。
答案 (1)第五周期ⅥA族　+6
解析 (1) 碲元素位于第五周期ⅥA族,该元素的最高化合价为+6。
回答下列问题:(2)煅烧时,Cr2O3发生反应的化学方程式为  　。
回答下列问题:(3)浸出液中除了含有TeOSO4(在电解过程中不反应)外,还含有　 　(填化学式)。电解沉积过程中析出单质铜的电极为　　　　极。 
答案 (3)CuSO4　阴　
解析 (3)因加入了稀硫酸,则浸出液中一定含有硫酸铜,铜离子得到电子转换为铜单质,电解池中阴极得到电子。
回答下列问题:(4)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示:通过冷却结晶能析出大量K2Cr2O7的原因是 　 。
答案 (4)低温条件下,K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小,且K2Cr2O7的溶解度随温度的降低而显著减小　
解析 (4)在低温条件下,K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小,且K2Cr2O7的溶解度随温度的降低而显著减小。
回答下列问题:(5)测定产品中K2Cr2O7含量的方法如下:称取试样 2.50 g 配成250 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中,加入足量稀硫酸和几滴指示剂,用0.100 0 ml·L-1(NH4)2Fe(SO4)2 标准液进行滴定。滴定过程中发生反应的离子方程式为　 。若三次实验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00 mL,则所得产品中K2Cr2O7的纯度为　　 　　(保留三位有效数字)。