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第22讲 无机工艺与实验综合（含解析）-2024年江苏省普通高中学业水平合格性考试复习
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这是一份第22讲 无机工艺与实验综合（含解析）-2024年江苏省普通高中学业水平合格性考试复习，共10页。
化学工艺流程图特点
化学工艺流程一般可划分为前期原料的预处理、中期的核心反应和后期的产品分离提纯三个阶段，整个流程都需要控制反应条件为获取产品服务。分析流程图的规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环（如下图所示）。
【激活思维】
问题1：工业生产中，如何加快酸浸固体的速率？
问题2：如何找到循环利用的物质？
@真题回放
【真题1】 （2022·江苏合格考真题）为实现“碳中和”的目标，CO2资源化利用成为研究热点。将CO2转化为甲酸（HCOOH）的一种流程如图：
（1）该流程还得到少量乙酸等副产物，甲酸与乙酸具有相同的官能团是 。
（2）CO2被捕集后生成NaHCO3，理论上1 ml NaOH捕集的CO2在标准状况下的体积约为 L。
（3）在催化剂、加热条件下，H2还原NaHCO3得到HCOONa，反应的化学方程式为 。
【真题2】 （2020·江苏学测合格考样题）某硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe2O3，还有一定量的SiO2）可用于制备FeSO4溶液，其流程如下：
（1）“酸溶”时，提高反应速率的措施有 （写一条）。
（2）加入Fe粉还原后，检验Fe3＋是否反应完全的试剂为 。
（3）写出“还原”步骤中，Fe粉和Fe3＋反应的离子方程式： 。
【真题3】（2020·江苏学测合格考）硝酸钙晶体[Ca（NO3）2·4H2O]常用于电子、仪表及冶金工业。一种利用CaO制备Ca（NO3）2·4H2O的流程如下：
（1）“制浆”过程中发生反应的化学方程式是 。
（2）“气体X”的化学式是 。
（3）Ca（NO3）2·4H2O的溶解度随温度变化的曲线如上图所示。“酸化”后制取Ca（NO3）2·4H2O的操作主要包括加热浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
@过关检测
1.（2022·徐州合格考模拟）硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室用废铁屑制备硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]，具体流程如下：
（1）废铁屑需用热的纯碱溶液洗涤，其目的是 。
（2）“酸浸”是温度需保持为80～95℃，采用的合适加热方式是 。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、 。
（3）5%H2O2的作用是氧化Fe2＋（“酸浸”过程稀硫酸过量），写出该反应的离子方程式：
。
（4）“转化”后制取硫酸铁铵晶体的操作主要包括 、过滤、洗涤、干燥。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
2.（2022·徐州合格考模拟）实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO3、MgO和SiO2）为原料制备MgCO3·3H2O，其实验流程如下：
（1）“酸浸”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是 。
（2）“滤渣Ⅰ”主要成分是 （填化学式）。
（3）“反应”步骤中，碳酸钠与硫酸镁反应生成MgCO3·3H2O的离子方程式为
。
（4）“洗涤”过程中所用的乙醇的官能团的名称为 ，向乙醇中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，溶液仍呈无色，由此说明乙醇具有 性。
3.（2022·扬州合格考模拟）二氧化氯（ClO2）是一种高效的灭菌消毒剂，受热或浓度过大时易发生分解甚至爆炸。工业上常将ClO2制备成NaClO2固体以便运输和贮存，流程如下：
（1）“吸收”过程中发生反应的离子方程式是 。
（2）“吸收”过程，温度控制在25℃的目的是 （填字母）。
a.保持适当的反应速率 b.促进H2O2分解 c.防止温度过高引起爆炸
（3）NaClO2的溶解度曲线如图所示，由NaClO2溶液得到无水NaClO2的操作如下：
①减压，55℃蒸发结晶；
② ；
③38℃～60℃热水洗涤；
④低于60℃干燥。
4.（2021·盐城合格考模拟）硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]又称莫尔盐，是一种浅绿色晶体。用硫铁矿（主要含FeS2、SiO2等）制备莫尔盐的流程如下：
（1）“焙烧”时，能加快反应速率的措施有 。
（2）“酸浸”时，滤渣的主要成分是 （写化学式）。
（3）“焙烧”时发生的主要反应是4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，“酸浸”时发生的主要反应的离子方程式为 。
（4）证明所得莫尔盐晶体中含有N的实验方法：取少许晶体置于试管中，加少量水溶解， ，证明含有N。
5.（2020·连云港合格考模拟）以水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：
（1）为提高溶解速率，可以采取的措施有 （写一条）。
（2）检验碱式碳酸镁是否洗净的操作为
。
（3）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成，该过程发生反应的离子方程式为
。
6.（2020·无锡合格考模拟）以菱镁矿（主要成分是碳酸镁，含少量FeCO3和不溶性杂质）为原料制取硫酸镁晶体（MgSO4·7H2O）的流程如下：
（1）“浸取”时通常将菱镁矿石进行粉碎，其目的是 。
（2）写出碳酸镁与稀硫酸反应的化学方程式： 。
（3）“氧化”和“沉淀”是将“浸取”过程中产生的Fe2＋转化为Fe（OH）3沉淀，则“过滤”所得滤液中含有的阳离子主要有 和 。
第22讲 无机工艺与实验综合
【考点填空】
问题1：粉碎固体、搅拌、适当升温、加大酸的浓度等。
问题2：从流程中寻找后面出现且在前面作反应物的物质。
【真题回放】
1.（1）羧基
（2）22.4
（3）H2＋NaHCO3HCOONa＋H2O
解析：（1）甲酸的结构简式为HCOOH，乙酸的结构简式为CH3COOH，两者具有相同的官能团，均为“—COOH”，名称为羧基。（2）发生反应：CO2＋NaOHNaHCO3，1 ml NaOH可以捕集1 ml CO2，在标准状况下的体积为22.4 L。（3）反应物为H2、NaHCO3，产物为HCOONa，利用原子守恒确定产物中还有H2O生成。
2.（1）粉碎烧渣、搅拌、适当加热、适当提高H2SO4的浓度（任写一条即可）
（2）KSCN
（3）Fe＋2Fe3＋3Fe2＋
解析：（1）通过增大反应物的接触面积、改变反应物浓度、提升温度等，可以加快反应速率。（2）KSCN遇Fe3＋显血红色。（3）Fe与Fe3＋发生归中反应生成Fe2＋。
3.（1）CaO＋H2OCa（OH）2
（2）NH3
（3）冷却结晶 漏斗
解析：（1）从流程图可见，“制浆”是CaO与H2O反应。（2）Ca（OH）2与NH4NO3反应生成NH3。（3）Ca（NO3）2·4H2O的溶解度随温度升高迅速上升，所以可采用蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体；实验室过滤时需要用漏斗。
【过关检测】
1.（1）去油污
（2）水浴加热 玻璃棒、漏斗
（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋＋2H2O
（4）蒸发浓缩、冷却结晶
（5）NH4Fe（SO4）2·12H2O
解析：（1）碳酸钠水溶液显碱性，可以使油脂变为可溶性物质，从而达到除去油污的目的。（2）“酸浸”时温度需保持为80～95℃，以便于控制反应温度，采用的合适加热方式是水浴加热；实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。（3）5%的H2O2的作用是在酸性条件下与FeSO4反应生成Fe2（SO4）3、H2O，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，结合物质拆分原则可知：该反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋＋2H2O。（4）对Fe2（SO4）3和（NH4）2SO4反应后的溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可获得硫酸铁铵晶体。（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失去结晶水的式量＝18×1.5＝27，失重5.6%，则该晶体式量M＝≈482，x＝＝12，所以其化学式为NH4Fe（SO4）2·12H2O。
2.（1）避免后续“反应”步骤消耗更多的Na2CO3
（2）SiO2
（3）Mg2＋＋C＋3H2OMgCO3·3H2O↓
（4）羟基 还原
解析：（1）硫酸过多，在后续加入Na2CO3时，会消耗更多的Na2CO3。（2）SiO2不溶于稀硫酸。（3）Mg2＋与C反应生成MgCO3·3H2O；（4）乙醇的结构简式为C2H5OH，官能团为—OH，称为羟基；KMnO4具有强氧化性，可以氧化羟基，乙醇表现为还原性。
3.（1）2ClO2＋H2O2＋2OH－2Cl＋2H2O＋O2↑
（2）ac
（3）高于38℃趁热过滤
解析：（1）ClO2氧化H2O2生成O2，根据Cl、O得失电子守恒配平反应，用OH－平衡电荷。（2）由信息知，ClO2受热或浓度过大时易发生分解甚至爆炸，所以温度不宜过高，且若温度过低，反应速率太慢。（3）得到无水NaClO2的最低温度为38℃，所以应在38℃以上趁热过滤。
4.（1）将硫铁矿粉碎（或增大通入空气的量，或提高焙烧温度等）
（2）SiO2
（3）Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O
（4）加入适量浓氢氧化钠溶液，微热，将湿润的红色石蕊试纸接近试管口，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝
解析：（1）硫铁矿粉碎之后，可以增大与空气的接触面积，反应速率会加快。升高温度或增大O2的浓度均可以提高反应速率。（2）SiO2难溶于H2SO4。（3）Fe2O3溶于H2SO4生成Fe3＋和H2O。（4）N的检验需要加入碱，加热，生成NH3之后，检验产生的气体为碱性，即可证明原溶液中有N。
5.（1）将水氯镁石粉碎（其他合理亦可）
（2）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明碱式碳酸镁未洗净，反之已洗净
（3）Mg2＋＋2NH3·H2OMg（OH）2↓＋2N
解析：（1）粉碎矿石，可以增大接触面积，加快溶解。（2）过滤出的碱式碳酸镁中的滤液中有Cl－，只要检验洗涤液中是否有Cl－，即可证明碱式碳酸镁是否洗净。（3）Mg2＋与NH3·H2O生成Mg（OH）2沉淀。
6.（1）加快反应速率
（2）MgCO3＋H2SO4MgSO4＋CO2↑＋H2O
（3）N Mg2＋
解析：（1）粉碎菱镁矿石可以增大其与稀硫酸的接触面积，可加快反应速率。（2）MgCO3与H2SO4反应生成MgSO4、CO2和H2O。（3）Fe3＋与NH3·H2O反应生成Fe（OH）3沉淀和N，Mg2＋没有沉淀，在滤液中。
化学工艺流程图特点
化学工艺流程一般可划分为前期原料的预处理、中期的核心反应和后期的产品分离提纯三个阶段，整个流程都需要控制反应条件为获取产品服务。分析流程图的规律：主线主产品，分支副产品，回头为循环（如下图所示）。
【激活思维】
问题1：工业生产中，如何加快酸浸固体的速率？
问题2：如何找到循环利用的物质？
@真题回放
【真题1】 （2022·江苏合格考真题）为实现“碳中和”的目标，CO2资源化利用成为研究热点。将CO2转化为甲酸（HCOOH）的一种流程如图：
（1）该流程还得到少量乙酸等副产物，甲酸与乙酸具有相同的官能团是 。
（2）CO2被捕集后生成NaHCO3，理论上1 ml NaOH捕集的CO2在标准状况下的体积约为 L。
（3）在催化剂、加热条件下，H2还原NaHCO3得到HCOONa，反应的化学方程式为 。
【真题2】 （2020·江苏学测合格考样题）某硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe2O3，还有一定量的SiO2）可用于制备FeSO4溶液，其流程如下：
（1）“酸溶”时，提高反应速率的措施有 （写一条）。
（2）加入Fe粉还原后，检验Fe3＋是否反应完全的试剂为 。
（3）写出“还原”步骤中，Fe粉和Fe3＋反应的离子方程式： 。
【真题3】（2020·江苏学测合格考）硝酸钙晶体[Ca（NO3）2·4H2O]常用于电子、仪表及冶金工业。一种利用CaO制备Ca（NO3）2·4H2O的流程如下：
（1）“制浆”过程中发生反应的化学方程式是 。
（2）“气体X”的化学式是 。
（3）Ca（NO3）2·4H2O的溶解度随温度变化的曲线如上图所示。“酸化”后制取Ca（NO3）2·4H2O的操作主要包括加热浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
@过关检测
1.（2022·徐州合格考模拟）硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室用废铁屑制备硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]，具体流程如下：
（1）废铁屑需用热的纯碱溶液洗涤，其目的是 。
（2）“酸浸”是温度需保持为80～95℃，采用的合适加热方式是 。实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、 。
（3）5%H2O2的作用是氧化Fe2＋（“酸浸”过程稀硫酸过量），写出该反应的离子方程式：
。
（4）“转化”后制取硫酸铁铵晶体的操作主要包括 、过滤、洗涤、干燥。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
2.（2022·徐州合格考模拟）实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO3、MgO和SiO2）为原料制备MgCO3·3H2O，其实验流程如下：
（1）“酸浸”时所加硫酸溶液不宜过量太多的原因是 。
（2）“滤渣Ⅰ”主要成分是 （填化学式）。
（3）“反应”步骤中，碳酸钠与硫酸镁反应生成MgCO3·3H2O的离子方程式为
。
（4）“洗涤”过程中所用的乙醇的官能团的名称为 ，向乙醇中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，溶液仍呈无色，由此说明乙醇具有 性。
3.（2022·扬州合格考模拟）二氧化氯（ClO2）是一种高效的灭菌消毒剂，受热或浓度过大时易发生分解甚至爆炸。工业上常将ClO2制备成NaClO2固体以便运输和贮存，流程如下：
（1）“吸收”过程中发生反应的离子方程式是 。
（2）“吸收”过程，温度控制在25℃的目的是 （填字母）。
a.保持适当的反应速率 b.促进H2O2分解 c.防止温度过高引起爆炸
（3）NaClO2的溶解度曲线如图所示，由NaClO2溶液得到无水NaClO2的操作如下：
①减压，55℃蒸发结晶；
② ；
③38℃～60℃热水洗涤；
④低于60℃干燥。
4.（2021·盐城合格考模拟）硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]又称莫尔盐，是一种浅绿色晶体。用硫铁矿（主要含FeS2、SiO2等）制备莫尔盐的流程如下：
（1）“焙烧”时，能加快反应速率的措施有 。
（2）“酸浸”时，滤渣的主要成分是 （写化学式）。
（3）“焙烧”时发生的主要反应是4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，“酸浸”时发生的主要反应的离子方程式为 。
（4）证明所得莫尔盐晶体中含有N的实验方法：取少许晶体置于试管中，加少量水溶解， ，证明含有N。
5.（2020·连云港合格考模拟）以水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：
（1）为提高溶解速率，可以采取的措施有 （写一条）。
（2）检验碱式碳酸镁是否洗净的操作为
。
（3）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成，该过程发生反应的离子方程式为
。
6.（2020·无锡合格考模拟）以菱镁矿（主要成分是碳酸镁，含少量FeCO3和不溶性杂质）为原料制取硫酸镁晶体（MgSO4·7H2O）的流程如下：
（1）“浸取”时通常将菱镁矿石进行粉碎，其目的是 。
（2）写出碳酸镁与稀硫酸反应的化学方程式： 。
（3）“氧化”和“沉淀”是将“浸取”过程中产生的Fe2＋转化为Fe（OH）3沉淀，则“过滤”所得滤液中含有的阳离子主要有 和 。
第22讲 无机工艺与实验综合
【考点填空】
问题1：粉碎固体、搅拌、适当升温、加大酸的浓度等。
问题2：从流程中寻找后面出现且在前面作反应物的物质。
【真题回放】
1.（1）羧基
（2）22.4
（3）H2＋NaHCO3HCOONa＋H2O
解析：（1）甲酸的结构简式为HCOOH，乙酸的结构简式为CH3COOH，两者具有相同的官能团，均为“—COOH”，名称为羧基。（2）发生反应：CO2＋NaOHNaHCO3，1 ml NaOH可以捕集1 ml CO2，在标准状况下的体积为22.4 L。（3）反应物为H2、NaHCO3，产物为HCOONa，利用原子守恒确定产物中还有H2O生成。
2.（1）粉碎烧渣、搅拌、适当加热、适当提高H2SO4的浓度（任写一条即可）
（2）KSCN
（3）Fe＋2Fe3＋3Fe2＋
解析：（1）通过增大反应物的接触面积、改变反应物浓度、提升温度等，可以加快反应速率。（2）KSCN遇Fe3＋显血红色。（3）Fe与Fe3＋发生归中反应生成Fe2＋。
3.（1）CaO＋H2OCa（OH）2
（2）NH3
（3）冷却结晶 漏斗
解析：（1）从流程图可见，“制浆”是CaO与H2O反应。（2）Ca（OH）2与NH4NO3反应生成NH3。（3）Ca（NO3）2·4H2O的溶解度随温度升高迅速上升，所以可采用蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体；实验室过滤时需要用漏斗。
【过关检测】
1.（1）去油污
（2）水浴加热 玻璃棒、漏斗
（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋＋2H2O
（4）蒸发浓缩、冷却结晶
（5）NH4Fe（SO4）2·12H2O
解析：（1）碳酸钠水溶液显碱性，可以使油脂变为可溶性物质，从而达到除去油污的目的。（2）“酸浸”时温度需保持为80～95℃，以便于控制反应温度，采用的合适加热方式是水浴加热；实验室过滤操作必须用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。（3）5%的H2O2的作用是在酸性条件下与FeSO4反应生成Fe2（SO4）3、H2O，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，结合物质拆分原则可知：该反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋＋2H2O。（4）对Fe2（SO4）3和（NH4）2SO4反应后的溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可获得硫酸铁铵晶体。（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失去结晶水的式量＝18×1.5＝27，失重5.6%，则该晶体式量M＝≈482，x＝＝12，所以其化学式为NH4Fe（SO4）2·12H2O。
2.（1）避免后续“反应”步骤消耗更多的Na2CO3
（2）SiO2
（3）Mg2＋＋C＋3H2OMgCO3·3H2O↓
（4）羟基 还原
解析：（1）硫酸过多，在后续加入Na2CO3时，会消耗更多的Na2CO3。（2）SiO2不溶于稀硫酸。（3）Mg2＋与C反应生成MgCO3·3H2O；（4）乙醇的结构简式为C2H5OH，官能团为—OH，称为羟基；KMnO4具有强氧化性，可以氧化羟基，乙醇表现为还原性。
3.（1）2ClO2＋H2O2＋2OH－2Cl＋2H2O＋O2↑
（2）ac
（3）高于38℃趁热过滤
解析：（1）ClO2氧化H2O2生成O2，根据Cl、O得失电子守恒配平反应，用OH－平衡电荷。（2）由信息知，ClO2受热或浓度过大时易发生分解甚至爆炸，所以温度不宜过高，且若温度过低，反应速率太慢。（3）得到无水NaClO2的最低温度为38℃，所以应在38℃以上趁热过滤。
4.（1）将硫铁矿粉碎（或增大通入空气的量，或提高焙烧温度等）
（2）SiO2
（3）Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O
（4）加入适量浓氢氧化钠溶液，微热，将湿润的红色石蕊试纸接近试管口，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝
解析：（1）硫铁矿粉碎之后，可以增大与空气的接触面积，反应速率会加快。升高温度或增大O2的浓度均可以提高反应速率。（2）SiO2难溶于H2SO4。（3）Fe2O3溶于H2SO4生成Fe3＋和H2O。（4）N的检验需要加入碱，加热，生成NH3之后，检验产生的气体为碱性，即可证明原溶液中有N。
5.（1）将水氯镁石粉碎（其他合理亦可）
（2）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明碱式碳酸镁未洗净，反之已洗净
（3）Mg2＋＋2NH3·H2OMg（OH）2↓＋2N
解析：（1）粉碎矿石，可以增大接触面积，加快溶解。（2）过滤出的碱式碳酸镁中的滤液中有Cl－，只要检验洗涤液中是否有Cl－，即可证明碱式碳酸镁是否洗净。（3）Mg2＋与NH3·H2O生成Mg（OH）2沉淀。
6.（1）加快反应速率
（2）MgCO3＋H2SO4MgSO4＋CO2↑＋H2O
（3）N Mg2＋
解析：（1）粉碎菱镁矿石可以增大其与稀硫酸的接触面积，可加快反应速率。（2）MgCO3与H2SO4反应生成MgSO4、CO2和H2O。（3）Fe3＋与NH3·H2O反应生成Fe（OH）3沉淀和N，Mg2＋没有沉淀，在滤液中。
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