课时4 无机化学工艺流程
1．某一化工厂以废铁屑为原料制备FeCl 3溶液，用作印刷电路铜板腐蚀剂，并对溶液B 进行电解处理的实验流程如图：
(1)试剂a 应选用________(填写名称) ；
(2)步骤Ⅰ用到的主要玻璃仪器有漏斗、________(填写仪器名称) ；
(3)写出步骤Ⅱ中主要反应的化学方程式____________________；
(4)实验室制取气体E 的离子方程式是________________________，欲对气体E 进行干燥和吸收，需选用下列装置中的________(填写序号) ；
(5)如何用化学方法检验气体E ？_______________________________。
解析 分析流程中的物质及其化学反应，废铁屑加入热碱液是除去铁屑表面的油污，将Fe 反应生成Fe 2＋的试剂只能选用HCl ，才能由A 经Cl 2氧化后成
－－FeCl 3，若换成H 2SO 4、HNO 3等其他酸，则引入SO 24、NO 3等杂质，过滤需
用的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；2FeCl 3＋Cu===2FeCl2＋CuCl 2，则B 中含有FeCl 2、CuCl 2、FeCl 3等溶质，将其电解时，根据阳离子放电顺序先析出Cu ，阳极生成Cl 2，但是由于氧化性Fe 3＋>Cu2＋，则Fe 3＋一定放电成Fe 2＋
后才有Cu 单质析出；Cl 2的实验室制法为MnO 2与浓盐酸反应，则Cl 2中混有HCl 、H 2O 等杂质，干燥Cl 2用②，吸收Cl 2用④；Cl 2的检验方法是用湿润的淀粉－KI 试纸。
答案 (1)稀盐酸 (2)烧杯、玻璃棒
(3)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl 2
(4)MnO2＋4H ＋＋2Cl －△,Mn 2＋＋Cl 2↑＋2H 2O ②④
(5)将湿润的KI －淀粉试纸靠近集气瓶口，试纸变蓝，证明该气体为Cl 2
2．(2016·金考卷) 镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉和氧化铁等涂在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行回收研究，设计实验流程如下：
已知：a.NiCl 2易溶于水，Fe 3＋不能氧化Ni 2＋。
b ．某温度下一些金属氢氧化物的K sp 及开始沉淀和完全沉淀时的理论pH 如表所示：
(1)根据表中数据判断步骤②依次析出的沉淀Ⅱ________和沉淀Ⅲ________(填化学式) ，则pH 1________pH2(填“>”、“＝”或“
A ．pH 试纸
C ．pH 计
(2)已知溶解度：NiC 2O 4>NiC2O 4·H 2O>NiC2O 4·2H 2O ，则步骤③的化学方程式是________________________________________________。 B ．石蕊指示剂
步骤③后，过滤沉淀所需的玻璃仪器有____________。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：_______________ _______________________________________________________。
(3)④中阳极反应产生的气体E 为________，验证该气体的试剂为__________________________________________________________。
(4)试写出步骤⑥的离子方程式：______________________________。 解析 ①注意电极材料的成分以及和盐酸反应后的离子；
②A 呈酸性，加入NiO 的目的，是为了降低H ＋浓度，促进Fe 3＋、Al 3＋的水解，根据表中提供信息，Fe 3先形成沉淀； ＋
③只要注意到表中pH 的数据，即可选出答案；
④溶解度越小，越先形成沉淀；
⑤注意只要求写出玻璃仪器；
⑥注意D 的成分为NaCl 溶液；
⑦看准要求。
答案 (1)Fe(OH)3 Al(OH)3
(2)NiCl2＋Na 2C 2O 4＋2H 2O===NiC2O 4·2H 2O ↓＋2NaCl 漏斗、玻璃棒和烧杯 玻璃棒划破滤纸、滤液超过滤纸边缘
(3)Cl2 湿润的淀粉－KI 试纸
(4)2Ni(OH)2＋2OH －＋Cl 2===2Ni(OH)3＋2Cl －
3．(2015·福建理综，24) 无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(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Al 2O 3，含有Fe 2O 3、SiO 2等杂质) 制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：
已知：
①步作用是_________________________________________(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已知：
Al 2O 3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)
ΔH 1＝＋1 344.1 kJ·mol －1
2AlCl 3(g)===2Al(s)＋3Cl 2(g)
ΔH 2＝＋1 169.2 kJ·mol －1
由Al 2O 3、C 和Cl 2反应生成AlCl 3的热化学方程式为
_____________________________________________________。
④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_____________________________。 ⑤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)AlCl3属于强酸弱碱盐，在溶液中Al 3＋发生水解反应生成Al(OH)3胶体：Al 3＋＋3H 2O Al(OH)3(胶体) ＋3H ＋；(2)①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，可以防止后续步骤生成的AlCl 3水解，同时也增大了反应物的接触面积，从而加快反应速率。②根据物质的组成元素可知：若步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比Si 大的单质是Fe 。③对已知两个热化学方程式由上到下依次标记为(i)和(ii)，根据盖斯定律，(i)－(ii)可得所求热化学方程式：Al 2O 3(s)＋3C(s)＋3Cl 2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)
ΔH ＝＋174.9 kJ·mol －1；④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体中含有Cl 2、CO 2、O 2等，用足量的NaOH 冷溶液吸收。因此，得到的3种盐分别为NaCl 、NaClO 、Na 2CO 3。⑤Al 的活动性强于Fe ，在步骤Ⅴ中加入Al 粉与FeCl 3发生置换反应，以除去FeCl 3从而提高AlCl 3的纯度。
答案 (1)Al3＋＋3H 2O Al(OH)3(胶体) ＋3H ＋
(2)①防止后续步骤生成的AlCl 3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率
②Fe 或铁
③Al 2O 3(s)＋3C(s)＋3Cl 2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH ＝＋174.9 kJ·mol 1 －④NaCl 、NaClO 、Na 2CO 3
⑤除去FeCl 3，提高AlCl 3纯度
4．(2016·江苏化学，16) 以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO 3]为原料制备KClO 3的流程如下：
(1)氯化过程控制电石渣过量、在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl 2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3) 2，少量Ca(ClO)2 分解为CaCl 2和O 2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为____________________________________。 ②提高Cl 2转化为Ca(ClO3) 2的转化率的可行措施有________(填序号) 。
A ．适当减缓通入Cl 2速率
B ．充分搅拌浆料
C ．加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl 2 转化为Ca(ClO3) 2的总反应方程式为：6Ca(OH)2＋6Cl 2===Ca(ClO3) 2＋5CaCl 2＋6H 2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为_________(填化学式) 。
②滤液中Ca(ClO3) 2与CaCl 2的物质的量之比n [Ca(ClO3) 2] ∶n [CaCl2]
________1∶5(填“>”、“
(3)向滤液中加入稍过量KCl 固体可将Ca(ClO3) 2转化为KClO 3，若溶液中KClO 3的含量为100 g·L －1，从该溶液中尽可能多地析出KClO 3固体的方法是________。
解析 (1)①Cl 2与Ca(OH)2反应生成Ca(ClO)2和CaCl 2，配平。②适当缓慢通氯气，气液充分接触，提高Cl 2的吸收率，A 正确；充分搅拌，增大气液接触面积，提高Cl 2的吸收率，B 正确；由于Ca(OH)2溶解度小，加水使Ca(OH)2溶解，生成Ca(ClO3) 2浓度小，无法提高Cl 2的转化率，错误。(2)①电石渣中含有不溶于水的CaCO 3及溶解度小的Ca(OH)2，滤渣为CaCO 3、Ca(OH)2。②因为Ca(OH)2与Cl 2还可以发生反应生成Ca(ClO)2和CaCl 2，Ca(ClO)2少量分解也会生成CaCl 2，所以Ca(ClO3) 2含量偏低。(3)由溶解度图可知，KClO 3随温度升高溶解度变大，可以采用蒸发浓缩，冷却结晶的方法生成沉淀。 答案 (1)①2Cl 2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl 2＋2H 2O ②AB
(2)①CaCO 3、Ca(OH)2 ②＜
(3)蒸发浓缩、冷却结晶