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专题突破训练化学工艺流程试题的解题策略
专题突破训练(一) 化学工艺流程试题的解题策略
1.(2015·福建高考节选)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
【导学号
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为______________________________________________________。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:
已知:
物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/℃ 57.6 180(升华) 300(升华) 1 023 ①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是_________(只要求写出一种)。
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________。
③步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为___________________________。
④结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是___________。
[解析] (1)Al3+水解生成Al(OH)3胶体和H+。
(2)①水分减少可防止Al3+的水解,气孔数目增多,增大了接触面积,可以加快反应速率;②焦炭能还原矿石中的铁;③尾气中存在Cl2和CO2,故与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、Na2CO3;④根据工艺流程示意图可知液态混合物中含有FeCl3杂质,因此加入铝粉可除去FeCl3,提高AlCl3的纯度。
[答案] (1)Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率 ②铁或Fe ③NaCl、NaClO、Na2CO3 ④除去FeCl3,提高AlCl3纯度
2.(2015·安徽高考改编)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值,某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4,其流程如下:
已知:NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点:33 ℃)。
(1)在第①步反应加料之前,需要将反应器加热至100 ℃以上并通入氩气,该操作的目的是___________________________________,
原料中的金属钠通常保存在________中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有________、________、玻璃片和小刀等。
(2)第②步分离采用的方法是________;第③步分出NaBH4并回收溶剂,采用的方法是________。
(3)写出第①步反应的化学方程式_______________________________。
[解析] (1)通入氩气后排净反应器中的水蒸气和空气,防止Na、NaBH4与水和空气中的O2反应;金属钠通常保存在煤油中;在取用钠时,应用镊子将钠从煤油中取出,并用滤纸吸干表面的煤油。
(2)经过第②步后得到溶液和固体,故该操作为过滤;由于异丙胺的沸点较低,故第③步可以采用蒸馏的方法分离出NaBH4并回收溶剂。
[答案] (1)除去反应器中的水蒸气和空气 煤油 镊子 滤纸 (2)过滤 蒸馏 (3)NaBO2+2SiO2+4Na+2H2===NaBH4+2Na2SiO3
3.(2014·江苏高考)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为_________________________________;
滤渣Ⅰ的主要成分为________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2x。
滤渣Ⅱ的主要成分为________(填化学式);若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是_______________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量,其主要原因是__________________________________;
与吸收SO2前的溶液相比,热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
[解析] (1)酸浸时能与H2SO4反应的是Al2O3,H2SO4与Al2O3反应生成盐和水,SiO2不和H2SO4反应,成为滤渣。(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反应生成CaSO4;如果pH偏高,一部分Al3+会转化为Al(OH)3沉淀,离子方程式为3CaCO3+2Al3++3SO+3H2O===2Al(OH)3
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