化工流程为载体的综合考查题二
一、（2017年高考新课标全国卷
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：
（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是___________________________________，还可使用___________代替硝酸。
（2）沉淀A的主要成分是_________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为____________________________________。
（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）。
（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO4+H+H2C2O4→Mn+CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.0500 mol·L的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。 【答案】（1）将样品中可能存在的Fe氧化为Fe；双氧水(H2O2) （2）SiO2 (或H2SiO3)；SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O
2+
3+
-+
2+
-1
（3）防止胶体生成，易沉淀分离；Fe(OH)3、Al(OH)3 （4）45.0%
【解析】（1）根据中信息，水泥中含有一定量的铁、铝、镁等金属氧化物，根据流程需要除去这些杂质，因为Fe容易在pH较小时以氢氧化钠的形式沉淀出来，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe转化成Fe；加入的物质具有氧化性，同时不能引入新的杂质，同时因为过氧化钠被称为绿色氧化剂，因此可以选择双氧水；（2）根据水泥中成分，二氧化硅不溶于一般溶液，所以沉淀A时二氧化硅；SiO2溶于氢氟酸，发生的反应是：SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O；（3）盐类水解是吸热反应，加热可以促进Fe、Al水解转换为Fe(OH)3、Al(OH)3 ；
2+
2+
3+
3+
3+
3+
3+
2+
3+
根据流程图，pH4~5时Ca、Mg不沉淀，Fe、Al沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。（4）草酸钙的化学式为CaC2O4，MnO4作氧化剂，化合价降低5价，H2C2O4中的C化合价由+3价→+4价，整体升高2价，最小公倍数为10， 因此MnO4的系数为2，H2C2O4的系数为5，运用关系式法5Ca～5H2C2O4～2KMnO4 n(KMnO4)=0.0500mol/L×36.00×10mL=1.80×10mol
－3
－3
－
2+
-
2017年高考“最后三十天”专题透析
n(Ca)=4.50×10mol
水泥中钙的质量分数为4.50×10mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。
－3
2+－3
二、(2017年九江市第一次模拟)
实验室以软锰矿（主要成分为MnO2，还有少量FeO、Fe2O3、MgO和Al2O3杂质）为原料制备高锰酸钾的流程如下图：
（1）“酸浸”需要加热的目的是__________，此过程中发生反应的离子方程式是______________。(任写一条） （2）“熔融”过程中，MnO2被KClO3氧化成K2MnO4。
①该反应的化学方程式为_____________________________________。 ②加入KC1O3应过量的原因除了提高MnO2利用率，还有_________________。
③将适量KClO3和KOH混合均匀后在坩埚内高温反应，应选用坩埚为__________。(选填序号） a.石英坩埚 b.铁坩埚 c.氧化铝坩埚
（3）己知：①MnO4只存在于强碱环境(pH>13.5)中，当pH降低时，MnO4会歧化为MnO4和MnO2;②饱和碳酸钾溶液的pH约为12.3，饱和碳酸氢钾溶液的pH约为8.8；③相关物质的溶解度曲线如下图。
2-2--
请补充完整由浸取液制备KMnO4晶体的实验方案：向浸取液中缓缓通入CO2，____________________________，低温供干得KMnO4晶体。
【答案】（1）加快反应速率 FeO+2H=Fe+H2O；Fe2O3+6H=2Fe+3H2O；MgO+2H=Mg+H2O；Al2O3+6H=2Al+3H2O；若写 2Fe+4H+MnO2=Mn+2Fe+2H2O 等合理答案也给分。 （2）① 3MnO2+KC1O3+6KOH
2+
+
2+
3+
+
2+
+
3+
+
2+
+
3+
熔融3K2MnO4+KCl+3H2O ②KClO3自身会分解 ③ b
（3）至pH≈12.3 ，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤
【解析】（1）“酸浸”需要加热的目的是加快反应速率，此过程中发生反应的离子方程式有：FeO+2H=Fe+H2O、
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2
+2+
Fe2O3+6H=2Fe+3H2O、MgO+2H=Mg+H2O、Al2O3+6H=2Al+3H2O，故答案为：加快反应速率；FeO+2H=Fe+H2O或 Fe2O3+6H=2Fe+3H2O或MgO+2H=Mg+H2O或Al2O3+6H=2Al+3H2O；
（2）①“熔融”过程中，MnO2被KClO3氧化成K2MnO4，发生反应：3MnO2+KC1O3+6KOH故答案为：3MnO2+KC1O3+6KOH
+
3+
+
2+
+
3+
+3++2++3++2+
熔融3K2MnO4+KCl+3H2O；
熔融3K2MnO4+KCl+3H2O；
②为了提高MnO2利用率，KC1O3自身会分解，故加入KC1O3应过量；故答案为：KC1O3自身会分解； ③加热熔融物含有强碱KOH应用铁坩埚；故答案为：b；
（3）已知：①MnO4只存在于强碱环境（pH＞13.5）中，当pH降低时，MnO4会歧化为MnO4-和MnO2；②饱和碳酸钾溶液的pH约为12.3，饱和碳酸氢钾溶液的pH约为8.8；③由溶解度曲线图2可知：温度较低时，K2MnO4溶解度随温度升高而升高，故要低温烘干，则由浸取液制备KMnO4晶体的实验方案为：向浸取液中缓缓通入CO2，再调节pH≈12.3，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，低温供干得K2MnO4晶体；故答案为：至pH≈12.3，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤。
2-2-
三、(2018年长春市第四次联考)
高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂。下面是以铁屑为原料制备K2FeO4的工艺流程图：
请回答下列问题：
（1）氯气与铁屑反应生成FeCl3的条件是________，其生成物氯化铁也可作净水剂，其净水原理为___________________________________________________。 （2）流程图中的吸收剂X为________(选填字母代号)。 a.NaOH溶液
b.Fe粉 c.FeSO4溶液
d.FeCl2溶液
（3）氯气与NaOH溶液反应生成氧化剂Y的离子方程式为______________。
（4）反应④的化学方程式为________________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________________________。 （5）K2FeO4的净水原理是：4FeO4＋10H2O
2－
4Fe(OH)3＋8OH＋3O2↑，该反应生成具有吸附性的Fe(OH)3。
－
用上述方法制备的粗K2FeO4需要提纯，可采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，洗涤剂可选用稀KOH溶液，原因是_________________________________________________________________。 （6）测定制备的粗K2FeO4的纯度可用滴定法，滴定时有关反应的离子方程式为：
3
2017年高考“最后三十天”专题透析
①FeO4＋CrO2＋2H2O===CrO4＋Fe(OH)3↓＋OH ②2CrO4＋2H===Cr2O7＋H2O
③Cr2O7＋6Fe＋14H===2Cr＋6Fe＋7H2O
现称取1.98 g粗K2FeO4样品溶于适量KOH溶液中，加入稍过量的KCrO2，充分反应后过滤，滤液在250 mL容量瓶中定容。每次取25.00 mL加入稀硝酸酸化，用0.100 0 mol·L的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93 mL，则上述样品中K2FeO4的质量分数为________。 【答案】（1）点燃 Fe水解生成的Fe(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮杂质 （2）d
（3）Cl2＋2OH===Cl＋ClO＋H2O
（4）2FeCl3＋3NaClO＋10NaOH===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O 3∶2
（5）碱性溶液中，上述反应向逆反应方向进行，可减少洗涤时K2FeO4的损失 （6）63.1%
【解析】(1)铁在氯气中燃烧生成FeCl3。氯化铁可用于净水是因为Fe水解生成的Fe(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物质。(2)尾气为Cl2，与吸收剂FeCl2溶液反应生成FeCl3，以备后续操作使用。(3)NaOH溶液与Cl2反应生成NaCl、NaClO、H2O，氧化剂Y为NaClO。(4)反应④的化学方程式为2FeCl3＋3NaClO＋10NaOH===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O，其中氧化剂为NaClO，还原剂为FeCl3，二者的物质的量之比为3∶2。(5)由题给的可逆反应可知，OH为生成物，故在碱性溶液中，该反应向逆反应方向进行，可减少洗涤时K2FeO4的损失。(6)根据反应①②③，可得关系式：2FeO4～2CrO4～Cr2O7～6Fe，即FeO4～3Fe，则样品中K2FeO41250 mL－1－1的质量分数为0.100 0 mol·L×0.018 93 L×××198 g·mol÷1.98 g×100%＝63.1%。
325.00 mL
2－
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2＋
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3＋
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