2020届高考化学微专题三化学工艺流程教案（含解析）

化学工艺流程

[知识必备]

1．解题策略

物质判断：主线主产品，副线副产品，回头为循环。

2．答题方向

[例]　(2018·全国卷Ⅱ，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

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：

回答下列问题：

(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为________________________。

(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________________。若不通入氧气，其后果是________________。

(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________。

(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________；沉积锌后的电解液可返回____________工序继续使用。

解析：(1)由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2。(2)由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；要测定铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。根据表中数据可知沉淀Fe2＋的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2＋。(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是Zn2＋放电，则阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn；阳极是OH－放电，破坏水的电离平衡，产生H＋，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。

答案：(1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2　(2)PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋　(3)Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd　(4)Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸

[对点训练]

1．过氧化钙晶体(CaO2·8H2O)常用作医药消毒剂，可以轻质碳酸钙为原料，按以下实验方法来制备。

下列有关说法正确的是(　　)

A．①煮沸的主要目的是为了除去溶解的CO2

B．②的反应中H2O2作氧化剂，氨水用来调节溶液的pH

C．②中结晶的颗粒较小，过滤时可用玻璃棒轻轻搅动

D．③醇洗的主要目的是为了减少晶体的损失

解析：D　[A.碳酸钙能与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，气体在溶液中的溶解度随温度的升高而减小，加热煮沸是为了除去多余的盐酸，反应的化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O；A错误；B.向CaCl2溶液中加入H2O2、NH3·H2O，发生反应：CaCl2＋H2O2＋2NH3·H2O＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl，H2O2的组成元素化合价没有发生变化，因此没有发生氧化还原反应，B错误；C.尽管②中结晶的颗粒较小，但是过滤时若用玻璃棒轻轻搅动，会导致滤纸破损，过滤失败，所以不能搅动，C错误；D.过氧化钙晶体(CaO2·8H2O) 微溶于水，也不溶于乙醇，用醇洗涤，可以减少晶体的溶解，同时乙醇容易挥发，可以加速晶体干燥，D正确。]

2．银锌电池在商业、宇航潜艇、核武器等领域有广泛应用。一种从正极片(含Ag、Ag2O、石墨及Cu等)中回收银的流程如下，下列叙述错误的是(　　)

A．滤液a中含有Na＋、Cu2＋、H＋等阳离子

B．A用氨水溶解时发生的反应为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O

C．滤液c可浓缩结晶得到Zn(NO3)2

D．向滤渣d中加稀硫酸可溶解其中过量的Zn

解析：C　[A.正极片含Ag、Ag2O、石墨及Cu等加稀硝酸后，石墨不反应，含Ag、Ag2O、Cu和硝酸反应生成硝酸银，硝酸铜，再加氯化钠溶液会发生Ag＋＋Cl－===AgCl，则滤液a中含有Na＋、Cu2＋、H＋等阳离子，A正确；B.在含AgCl的滤渣中加入氨水会发生反应生成Ag(NH3)2Cl和2H2O ，即AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O，故B正确；C.在银氨络合物中加入Zn反应后溶液中Zn2＋与氨气结合以[Zn(NH3)4]2＋，形式存在，故C错误；经过第一步过滤，知溶液c中不存在NO，滤渣d中过量的锌可以溶解于稀硫酸溶液中，故D正确。]

3．NaH2PO2(次磷酸钠)易溶于水，水溶液近中性，具有强还原性，可用于化学镀银、镍、铬等。一种利用泥磷(含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等)为原料制备NaH2PO2·H2O的工艺流程如下：

已知P4与两种碱的反应主要有：

Ⅰ.2Ca(OH)2＋P4＋4H2O===2Ca(H2PO2)2＋2H2↑

Ⅱ.4NaOH＋P4＋8H2O===4NaH2PO2·H2O＋2H2↑

Ⅲ.4NaOH＋P4＋2H2O===2Na2HPO3＋2PH3↑

Ⅳ.NaH2PO2＋NaOH===Na2HPO3＋H2↑

(1)已知H3PO2是一元中强酸，NaH2PO2是________(填“正盐”或“酸式盐”)。

(2)尾气中的PH3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2，从吸收液中获得NaH2PO2·H2O的操作为______________、________________过滤、洗涤和干燥。

(3)用NiCl2、NaH2PO2溶液化学镀Ni，同时生成H3PO4和氯化物的化学方程式为：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)“反应”在温度和水量一定时，混合碱总物质的量与P4的物质的量之比[n(碱)/n(磷)]与NaH2PO2产率的关系如图所示。当n(碱)/n(磷)＞2.6时，NaH2PO2的产率随n(碱)/n(磷)的增大而降低的可能原因是_____________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)滤渣2主要成分为________________________(填化学式)。

(6)“过滤2”的滤液须用Ag2SO4、Ba(OH)2及Na2S溶液除去其中Cl－及Fe2＋等，其中加入的Ag2SO4溶液不宜过量太多，其主要原因是_________________________________

________________________________________________________________________。

(7)在工业上，可以用惰性电极电解NaH2PO2溶液制取磷酸，请写出其阳极反应式________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________。

解析：(1)H3PO2是一元中强酸，在水溶液里部分电离生成氢离子和酸根离子，电离方程式为H3PO2H＋＋H2PO，H2PO不能再电离，则NaH2PO2为正盐；(2)根据题中所给信息，PH3与NaClO反应生成NaH2PO2和NaCl，反应的离子方程式为PH3＋2ClO－＋OH－===H2PO＋2Cl－＋H2O，从吸收液中获得NaH2PO2·H2O，需要蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤和干燥；(3)根据题意，NiCl2中Ni转化成Ni单质，NaH2PO2为还原剂，P元素的化合价升高，NiCl2＋NaH2PO2→Ni↓＋H3PO4＋NaCl，依据化合价升降法进行配平，即2NiCl2＋NaH2PO2→2Ni↓＋H3PO4＋NaCl，产物为H3PO4，说明该溶液为酸性，利用原子守恒配平其他物质，反应的化学方程式为2NiCl2＋NaH2PO2＋2H2O===2Ni↓ ＋H3PO4＋NaCl＋3HCl；(4)n(碱)/n(磷)＞2.6，说明碱过量，根据P4与两种碱反应中Ⅳ，H2PO与过量的NaOH反应转化成HPO，次磷酸钠的产率降低，因此NaH2PO2的产率随n(碱)/n(磷)的增大而降低的可能的原因是过量的碱将NaH2PO2转化为Na2HPO3；(5)“调pH”除去Ca2＋和Al3＋，CO2与碱反应生成CO，CO与Ca2＋反应生成CaCO3，CO与Al3＋发生双水解反应生成Al(OH)3和CO2，因此滤渣2的成分是CaCO3和Al(OH)3；(6)NaH2PO2具有强还原性，Ag＋具有氧化性，因此加入Ag2SO4溶液不宜过量太多，否则过量的Ag＋会氧化H2PO；(7)NaH2PO2具有较强的还原性，电解时，阳极上H2PO失电子，所以用惰性电极电解NaH2PO2溶液，其阳极反应式为：H2PO－4e－＋2H2O===H3PO4＋3H＋。

答案：(1)正盐　(2)蒸发浓缩　冷却结晶

(3)2NiCl2＋NaH2PO2＋2H2O===2Ni↓＋H3PO4＋NaCl＋3HCl

(4)过量的碱将NaH2PO2转化为Na2HPO3

(5)CaCO3和Al(OH)3

(6)过量的Ag＋会氧化H2PO

(7)H2PO－4e－＋2H2O===H3PO4＋3H＋

4．氢氧化钡是分析化学中的重要试剂。工业上以重晶石矿(主要成分BaSO4，含杂质Fe2O3、SiO2)为原料，生产Ba(OH)2·8H2O的流程示意图如下：

已知：高温焙烧，炭还原重晶石的反应方程式为：BaSO4＋4CCO↑＋BaS

(1)氢氧化钡的电子式为_________________________________________________。

(2)水浸并过滤后的滤渣中含三种单质，分别为C、________和________(填化学式)，滤液1显________(填“酸性”或“碱性”)。向滤液1中加入CuO后，会生成黑色沉淀，该反应的化学方程式为______________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)还可采用如下流程对滤液1进行处理：

若D物质为AB型，其组成与MnO2相同，滤液1中加入MnO2反应的化学方程式为________________。该方法的优点是________________。

(4)由滤液2得到产品需采用的操作是________、________、过滤。

解析：(1)根据电子式的书写规则氢氧化钡的电子式为：；(2)在焙烧过程中，炭将Fe2O3、SiO2中的Fe和Si还原出来，所以水浸并过滤后的滤渣中有Fe和Si；根据题干信息，BaS在水浸时发生水解反应生成氢氧化钡，所以滤液呈碱性；向滤液1中加入CuO后发生反应为：BaS＋CuO＋H2O===CuS＋Ba(OH)2；

(3)由图示及MnO2的氧化性可得该反应的化学方程式为：BaS＋MnO2＋H2O===MnO＋S＋Ba(OH)2，该方法的优点是MnO2可以循环利用；(4)根据氢氧化钡的溶解性可知要获取Ba(OH)2·8H2O需采用的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

答案：(1)

(2)Fe　Si　碱性

BaS＋CuO＋H2O===CuS＋Ba(OH)2

(3)BaS＋MnO2＋H2O===MnO＋S＋Ba(OH)2　MnO2可以循环利用

(4)蒸发浓缩　冷却结晶