2019高考化学难点剖析专题17化工流程中物质的结晶练习

专题专题 1717 化工流程中物质的结晶化工流程中物质的结晶 1． （I）某课外小组研究铝土矿中 Al2O3的含量。已知铝土矿的主要成分是 Al2O3，杂质是 Fe2O3、SiO2等。从 铝土矿中提取 Al2O3的过程如下 （1）第③步中，生成氢氧化铝的离子方程式是____________________。 （2）如果把步骤②中适量的盐酸改为过量的二氧化碳，则反应的离子方程式____。 （3）将实验过程中所得固体精确称量，课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，则该 铝土矿中 Al2O3的质量分数是__________（保留一位小数） 。 （4）工业上制取 AlCl3用 Al2O3与 C、Cl2在高温条件下反应，每消耗 0.5 mol 碳单质，转移 1mol 电子，反 应的化学方程式是____________________。 （II）大量燃煤产生烟气会造成空气中二氧化硫含量增多，某研究小组利用燃煤电厂的固体废弃物粉煤灰 （主要含 Al2O3、SiO2等）进行烟气脱硫研究，并制备Al2SO4318H2O。 （5）第②步不能用氢氧化钠溶液的原因是_____________（用化学方程式表示） 。 （6）下列关于步骤③、④的说法正确的是_______。 a．溶液 C 可用于制备氮肥 b．溶液 B 中的硫酸铵将烟气中的SO2除去 c．热分解获得的 SO2可以回收再利用 （7）从固体 B 制备 Al2SO4318H2O 的实验操作是加入稀硫酸、加热浓缩、_________、过滤。 【 答 案 】Al 3NH3H2OAlOH3↓3NH4CO2AlO2＋ 2H2OAlOH3↓ ＋ HCO365.4 Al2O33Cl23C2AlCl33CO AlOH3 NaOH＝NaAlO2 2H 2O 或 Al2SO43 8NaOH＝2NaAlO2 2Na2SO4 3-- 4H2O a、c冷却结晶 【解析】分析 （I）向铝土矿中加入足量烧碱溶液后，氧化铝是两性氧化物，既能溶于强酸又溶于强碱， Fe2O3不溶于碱，SiO2溶于强碱，则在①得到滤液中含有偏铝酸根离子、硅酸根离子，滤渣为氧化铁；②为 盐酸，除去硅酸根离子，将偏铝酸根离子转化为铝离子，进入滤液；试剂③为氨水，将铝离子转化为氢氧 化铝沉淀，氢氧化铝加热分解得氧化铝；由此分析解答。 详解 （1）由于氢氧化铝能溶于强碱性溶液，因此选用弱碱氨水将铝离子转化为氢氧化铝沉淀，发生反应 的离子方程式是 Al 3NH3H2OAlOH3↓3NH4； （2）由于碳酸的酸性强于氢氧化铝，则足量二氧化碳与偏铝酸钠反应的离子方程式为CO2AlO2＋ 2H2OAlOH3↓＋HCO3； （3）设铝土矿的质量是 m g，将实验过程中所得固体精确称量，课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与 - - 3 原铝土矿质量相等，则根据原子守恒可知该铝土矿中Al2O3的质量分数是； （4）Cl2有强氧化性，碳具有还原性，每消耗0.5 mol 碳单质，转移 1mol 电子，这说明反应中碳失去2 个 电子，即氧化产物是 CO，所以反应的化学方程式是Al2O33Cl23C2AlCl33CO； （5）由于氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于强碱溶液中，则第②步不能用氢氧化钠溶液，反应的化学方程 式为 AlOH3NaOH＝NaAlO22H2O 或 Al2SO438NaOH＝2NaAlO22Na2SO44H2O。 （6）a．溶液C 中含有铵盐，可用于制备氮肥， a 正确；b．溶液B 中的氨水将烟气中的 SO2除去，硫酸铵与 二氧化硫不反应，b 错误；c．热分解获得的 SO2可以回收再利用，c 正确；答案选 ac； （7）从固体 B 制备 Al2SO4318H2O 的实验操作是加入稀硫酸、加热浓缩、冷却结晶、过滤。 2． （2018 届湖北省沙市中学高三高考冲刺考试）硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧 化锌矿（主要成分为 ZnO，另含 ZnSiO3、FeCO3、CuO 等）生产 ZnSO47H2O 的一种流程如图 （1）步骤Ⅰ的操作是____________。 （2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是______________。 （3）步骤Ⅱ中，在pH 约为 5.1 的滤液中加入高锰酸钾，生成FeOH3和 MnOOH2两种沉淀，该反应的离子 方程式为____________________________________________。 （4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。 （5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表 温度/℃020 54.1 40 70.4 60 74.8 80 67.2 100 60.5溶解度/g41.8 从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低 温条件下进行，原因是_________________________________。 （6）取 28.70 g ZnSO47H2O 加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680℃时所得固 体的化学式为______。 a．ZnO b．Zn3OSO42 c．ZnSO4 d．ZnSO4H2O 【答案】过滤升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率 3Fe MnO48H2O3FeOH3↓ MnOOH2↓5H 除去 Cu 60℃条件下蒸发浓缩降低烘干的温度，防止ZnSO47H2O 分解 b 【解析】 1分离固体和液体通常用过滤的方法，ZnSiO3、与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，因此所用的操 作为过滤。 2 氧化锌矿在加入稀硫酸溶解的同时不断通入高温水蒸气，可以升高温度、使反应物充分混合，从而加 快反应速率。 3在 pH 约为 5.1 的滤液中加入高锰酸钾,高锰酸钾与Fe 发生氧化还原反应,生成 FeOH3和 MnOOH2两种 沉淀，则反应的离子方程式为 3Fe MnO48H2O3FeOH3↓MnOOH2↓5H 。 4步骤Ⅲ中，向滤液中加入锌粉,可以与 Cu 反应置换出铜，从而除去Cu 5从溶液中获得晶体通常用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干等操作 ,因为 ZnSO47H2O 易分解,所以 烘干操作需在减压低温条件下进行 ,因此，本题正确答案是60条件下蒸发浓缩，降低烘干的温度 ,防止 ZnSO47H2O 分解。 628.70gZnSO47H2O 的物质的量为 0.1mol,由 Zn 元素守恒可以知道,生成 ZnSO4H2O 或 ZnSO4或 ZnO 或 Zn3OSO42时,物质的量均为0.1mol,若得 ZnSO4H2O 的质量为17.90g100℃;若得ZnSO4的质量为 22 2- 2 2 2- 16.10g250℃;若得 ZnO 的质量为 8.10g930℃;据此通过排除法确定680℃时所得固体的化