高考化学二轮复习考点剖析考点16 化工流程中盐的水解的应用（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

考点16 化工流程中盐的水解的应用

1.（2019全国Ⅲ卷）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，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

【答案】  4.7  

【解析】由表中数据知pH在4.7时，Fe3+和Al3+沉淀完全，所以应该控制pH在4.7~6之间；

2.（2019江苏）聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。

（1）将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在约70 ℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液，继续反应一段时间，得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2+的离子方程式为________；水解聚合反应会导致溶液的pH________。

【答案】    (1). 2Fe2++ H2O2+2H+2Fe3++2H2O    (2). 减小 

【解析】（1）Fe2+具有还原性，在溶液中被氧化成Fe3+，H2O2具有氧化性，其还原产物为H2O，根据得失电子守恒可写出反应2Fe2++H2O2→2Fe3++2H2O，根据溶液呈酸性、结合原子守恒和电荷守恒，H2O2氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；H2O2氧化后的溶液为Fe2（SO4）3溶液，Fe2（SO4）3发生水解反应Fe2（SO4）3+（6-2n）H2O Fe2（OH）6-2n（SO4）n+（3-n）H2SO4，Fe2（OH）6-2n（SO4）n聚合得到聚合硫酸铁，根据水解方程式知水解聚合反应会导致溶液的酸性增强，pH减小。答案：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O     减小

3.（2019全国Ⅰ卷）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，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：

（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是_________________。分批加入H2O2，同时为了_________________，溶液要保持pH小于0.5。

【答案】    将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入新的杂质    因为H2O2本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止Fe3+水解   

【解析】

（3）步骤③中选用足量的H2O2，H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，且H2O2的还原产物为H2O，不会引入新的杂质，故理由是：将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入新的杂质。因为H2O2本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5。

4．（2017课标Ⅱ）（14分）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_____________、____________（填化学式）。

【答案】

（3）防止胶体生成，易沉淀分离；Fe(OH)3 、 (OH)3

【解析】（3）盐类水解是吸热反应，加热可以促进Fe3+、Al3+水解转换为Fe(OH)3、(OH)3；根据流程图， pH4～5时Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、(OH)3。

掌握影响盐的水解因素，准确判断促进、抑制盐的水解的方法，同时还要注意加入的试剂不能引入新的杂质。

化工流程题综合考查化学各方面知识，其中涉及盐的水解知识贯穿了整个流程，主要考查以下几个方面。

一、试剂和配制需要考虑盐的水解

有些盐易水解，在配制盐溶液时，要加对应的酸或碱抑制水解。

例1（贵州省贵阳市2018届高三下学期适应性考试一模）我国重晶石（含BaSO490%以上）资源丰富，其中贵州省重晶石储量占全国总储量的三分之一。我省某工厂以重晶石为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO3)的工艺流程如下：

查阅资料可知：

①常温下： Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9

②TiC14在常温下是无色液体，遇水容易发生水解：TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl。

③草酸氧钛钡的化学式为：BaTiO(C2O4)2·4H2O。

请回答下列问题：

（3）配制TiCl4溶液时通常将TiCl4固体溶于浓盐酸再加水稀释，其目的是_________。

【答案】    抑制TiCl4的水解  HCl 

【解析】TiC14在常温下是无色液体，遇水容易发生水解可知，在配制为抑止其水解，需将TiCl4固体溶于浓盐酸再加水稀释。

二、原料处理时要考虑盐的水解

化工流程中原料溶解后，生成的某些金属离子易水解产生沉淀，因此在处理原料时要考虑盐的水解。

例2（2016届河北省衡水中学高三模拟押题理综）工业上用菱锰矿(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质]为原料制取KMnO4。其流程示意图如下：

②金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

回答下列问题：

（3）试剂b可选用______(填选项字母)。

A．氨水   B．稀硫酸    C．碳酸锰    D．Mn(OH)2       E．NaOH

【答案】CD

【解析】试剂b调节pH使铁离子转化为沉淀，但不能引入新杂质，则加入试剂b为碳酸锰、Mn（OH）2等，答案选CD。

三、判断除杂过程中杂质的存在形式

化工流程中溶液需要净化除杂，根据所加的试剂可判断杂质的存在形式。

例3炼锌厂产生的工业废渣——锌渣(除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂质)，利用锌渣制取并回收ZnSO4·7H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：

已知：Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强。

试回答下列问题：

 (3)“调pH”过程可以选用__________。(从以下选项选择， 填序号)

A．H2SO4B．ZnO C．NaOH

“滤渣2”的主要成分是______________(填化学式，下同)。

【答案】    B    Fe(OH)3、Al(OH)3   

【解析】 (3)“调pH”过程能使得溶液的碱性增强，同时不能引入杂质离子，据此只能选择试剂氧化锌，该试剂可以将三价铁和铝离子沉淀下来，形成Fe(OH)3、Al(OH)3，故答案为：B；Fe(OH)3、Al(OH)3。

四、物质的制备需要考虑盐的水解

化工流程中某些物质的制备需要考虑盐的水解。

例4（河南省2018届高三上学期一轮复习诊断调研联考）铝铵矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]可用作净水剂、媒染剂和纸张上浆剂，热分解可得超细氧化铝粉。一种用高岭土矿( 主要成分为SiO2、Al2O3，还含少量Fe2O3)为原料制备铝铵矾的工艺流程如图所示。

回答下列问题：

（4）“中和”“时,需控制条件为20℃和pH=2.8，其原因是_____________________。

【答案】  最大限度抑制Al3+的水解 

【解析】（4）控制温度的目的是最大限度抑制Al3＋的水解。

1．（四川省攀枝花市高2018届第二次统考）工业上，以钛铁矿（主要含FeTiO3，还含有Fe2O3 和Al2O3、SiO2等杂质）为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示。 

已知：TiO2+在一定条件下会发生水解。

回答下列问题：

（2）步骤②中，加入铁粉的主要作用是_____，同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。

（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:_________________。

【答案】  将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2＋被氧化    4Ti3++ O2 + 2H2O4TiO2+ + 4H+    TiO2+在溶液中水解：TiO2+ + 3H2O Ti(OH)4 + 2H+ △H＞0，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成Ti(OH)4  

【解析】

（2）由（1）可知黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+，加入铁粉的目的除了可将部分TiO2+还原为Ti3+之外，还可将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2＋被氧化；

（4）TiO2+在一定条件下会发生水解生成Ti(OH)4和氢离子，溶液中存在平衡：TiO2++3H2OTi(OH)4+2H+，△H＞0，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成Ti(OH)4。

2．（黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三下学期第四次模拟考试）重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)为原料生产，实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下：

请回答下列问题：

 (3)NaFeO2能发生强烈水解，在步骤②中生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：_____________。

(4)步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是______________简要叙述步骤③的目的：_______________。

【答案】  NaFeO2＋2H2O＝Fe(OH)3↓＋NaOH  H2SiO3  Al（OH）3  由于溶液中硅酸钠和偏铝酸钠发生水解，降低pH有利于水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全  B  2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O

【解析】 (3)NaFeO2能发生强烈水解，在步骤②中生成沉淀氢氧化铁，该反应的化学方程式为NaFeO2＋2H2O＝Fe(OH)3↓＋NaOH。

(4)步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是氢氧化铝和硅酸，步骤③的目的是通过降低pH促进溶液中硅酸钠和偏铝酸钠水解平衡向正反应方向移动，当pH调到7～8时，使它们水解完全转化为沉淀氢氧化铝和硅酸而除去。

3．（2017届河北衡水中学全国高三大联考）工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），含有MgO、SiO2等杂质]为原料，制备金属钛和铁红的工艺流程如下：

已知：①酸酸时，FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+ ；

②本实验温度下，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11；

③溶液中离子浓度小于等于l .0×10-5mol/L时，认为该离子沉淀完全。

请国答下列问题：

（2）“水解”中，发生反应的离子方程式为________。

（3）“沉铁”中，气态产物的电子式为______；该过程需控制反应温度低于35 ℃，原因为_______。

【答案】  TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+    防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解） 

【解析】

（2）“水解”中，发生反应的离子方程式为TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+。

（3）“沉铁”中发生反应Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，气态产物为CO2，其电子式为；该过程需控制反应温度低于35 ℃，温度过高NH4HCO3会分解，而且会促进亚铁离子的水解，所以原因为防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）。

4．（天津市河东区2019届高三高考一模考试）球形纳米银粉是一种重要的无机功能材料，被广泛应用于装饰材料、电接触材料、感光材料、催化剂、医药和抗菌材料等众多领域。从含Ag+的废定影液中回收并制备球形纳米银粉工艺流程图如下：

请回答下列问题：

 (2)为使Na2S溶液中的值减小，可加入的物质是__________。

A.盐酸       B.适量KOH      C.适量NaOH      D.适量CH3COONa

【答案】   B   

【解析】 (2) Na2S在溶液中存在水解平衡：S2-+H2OHS-+OH-，为使Na2S溶液中的值减小，应加入碱来抑制硫离子的水解，但同时又不能增大c(Na+)，因此可加入适量KOH，故答案为选项B。

5．（宁夏银川一中2019届高三第一次模拟考试）钛矿工业中的硫酸酸性废水富含Ti、Fe等元素，其综合利用如下：

已知：TiO2+易水解，只能存在于强酸性溶液中。

（4）步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为________________________；反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是____________________________________。

（6）向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末易得到固体TiO2• nH2O。请结合平衡移动原理和化学用语解释其原因_________________________________。

【答案】   避免温度过高碳酸氢铵分解，减少Fe2+的水解或氧化    溶液中存在水解平衡TiO2++（n+1）H2O⇌TiO2•nH2O+2H+，加入的Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），促进水解平衡向生成TiO2•nH2O的方向移动   

【解析】

（4）步骤Ⅲ中发生反应是硫酸亚铁和碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑，反应温度一般需控制在35℃以下，是为了避免温度过高碳酸氢铵分解，减少铁离子的水解程度；

（6）富含的TiO2＋溶液，加入Na2CO3粉末与H＋反应，降低了溶液中c（H＋），使平衡TiO2++（n+1）H2O⇌TiO2•nH2O+2H+向生成TiO2·n H2O的方向移动，可得到TiO2粗产品。