專題16化工流程中鹽的水解的應(yīng)用講解-2019高考化學(xué)難點(diǎn)剖析解析版

1、專題十六化工流程中鹽的水解的應(yīng)用化工流程題綜合考查化學(xué)各方面知識(shí)，其中涉及鹽的水解知識(shí)貫穿了整個(gè)流程，主要考查以下幾個(gè)方面。一、試劑和配制需要考慮鹽的水解有些鹽易水解，在配制鹽溶液時(shí)，要加對(duì)應(yīng)的酸或堿抑制水解。典例1(2018屆安徽省六安市第一中學(xué)高三下學(xué)期第三次模擬考試)氧化鉀K4Fe(CN)6俗名黃血鹽，可溶于水，不溶于乙醇。以某電鍍廠排放的含NaCN度液為主要原料制備黃血鹽的流程如下：Sj,COj請(qǐng)回答下列問(wèn)題：-10(1)常溫下，HCN的電離常數(shù)Ka=62M0。實(shí)驗(yàn)室配制一定濃度的NaCN溶液時(shí)，將NaCN溶解于一定濃度的NaOH溶液中，加水稀釋至指定濃度,其操作的目的是。濃度均為0.

2、5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液顯(填酸“堿"或中”性，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明：(2)轉(zhuǎn)化池中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成K4Fe(CN)6,說(shuō)明該反應(yīng)能發(fā)生的理由：(3)系列操作B為。(4)實(shí)驗(yàn)室中，K4Fe(CN)6可用于檢驗(yàn)Fe3+,生成的難溶鹽KFeFe(CN)目可用于治療2SO4中毒，試寫(xiě)出上述治療2SO4中毒的離子方程式：。(5)一種太陽(yáng)能電池的工作原理如圖所示，電解質(zhì)為鐵氧化鉀K3Fe(CN)6和亞鐵氧化鉀K4Fe(CN)6的混合溶液。K+移向催化劑(填“破"b”。)催化劑a表面發(fā)生的反應(yīng)為相同溫度下K4Fe(CN)6【答案】抑制水解堿即水解平衡常數(shù)大于電離平衡常數(shù)，所以

3、溶液呈堿性的溶解度小于Na4Fe(CN)6過(guò)濾、洗滌、干燥KFeFc(CN)6(s)+Tl+(aq)=TlFeFe(CN)6(s)+K+(aq)bFe(CN)64e'=Fe(CN)63-【解析】(1)實(shí)后室配制一定濃度的NaCN溶液時(shí)，將NaCN溶解于一定濃度的XaOH溶港中，力峰稀釋至指定濃度，其操作的目的是抑制水解；根據(jù)叢二c(HCN)c(0H-|c(CN可知,Ki=161匕£>6.2黑10%即水解平衡常(CN>(F)c(HCN)c(OHjc(HCN)c(0H-)c(/Z-)K.1x10數(shù)大于電離平衡常數(shù).所以溶清呈堿性M2)相同溫度FK4Fe(CN>的

4、箔解度<1號(hào)N&F式CN)力轉(zhuǎn)化池中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)Na4Fe(CN)6+4KCl=K4Fe(CN)6(+4NaCl生成K4Fe(CN)6；(3)轉(zhuǎn)化池中得到固體與溶液的混合物，故系列操作B為過(guò)濾、洗滌、干燥；(4)實(shí)驗(yàn)室中，K4Fe(CN)6可用于檢驗(yàn)Fe3+,生成的難溶鹽KFeFe(CN)6可用于治療Tl2SO4中毒，治療Tl2SO4中毒的離子方程式：KFeFc(CN)磯s)+Tl+(aq)=TlFeFe(CN)6(s)+K+(aq);(5)由圖可知，電子從負(fù)極流向正極，則a為負(fù)極，b為正極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。b為正極，則K+移向催化劑b,故

5、填b;a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則催化劑a表面發(fā)生反應(yīng)：Fe(CN)64'-e'Fe(CN>3'°二、原料處理時(shí)要考慮鹽的水解化工流程中原料溶解后，生成的某些金屬離子易水解產(chǎn)生沉淀，因此在處理原料時(shí)要考慮鹽的水解。典例2(2018屆遼寧省朝陽(yáng)市普通高中高三第三次模擬考試)一種由富鎰渣(含2MnOSiO?、3MnO-Al2O33SiO2、FeO及重金屬鹽等)制備高純MnCl2的工藝流程如下：?mNI的鹽酸Mji<)-MnS;*IT富銘洗f用iiI-過(guò)注”轉(zhuǎn)化IfI除幡知用i-i說(shuō)健力-*叵叵MI謔渣I洗渣2回答下列問(wèn)題：(D浸取”時(shí)的溫度與四種元素的浸

6、取率如圖所示。工藝上控制75c的主要原因是。鐵和鋁的浸出率從72c明顯下降的可能原因是。(2)氧化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)通過(guò)調(diào)整pH可以除鐵和鋁”。常溫下，三種氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全(使其濃度小于1X10-6mol/L)的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：Mn(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3開(kāi)始沉淀pH7.12.24.1沉淀完全pH10.83.5?Al(OH)3沉淀完全的pH為已知KspAl(OH)3=1X10-33;調(diào)pH'時(shí)，應(yīng)將溶液pH調(diào)整的范圍是O(4)除重金屬”時(shí)，發(fā)生反應(yīng)Hg2+MnS=HgS+M2+,其平衡常數(shù)K=已知溶度積常數(shù)Ksp(HgS)=1.6W-52,Ksp

7、(MnS)=2.510-1°,答案保留三位有效數(shù)學(xué)。(5)步驟X"包含的操作有蒸發(fā)濃縮、洗滌、干燥等。【答案】使濾液中幾乎不含硅的化合物部分Fe2+及Al3+水解形成沉淀MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2。5.05.0<pH<7.11.56X40冷卻結(jié)晶、過(guò)濾【解析】(1)75七時(shí)Si的浸取率接近于零，而其它元素的謾取率很高，可以使濾液中幾乎不含硅的化合物。1+和聞-嚕B能水解，且水解是吸熱的溫度高于72七時(shí)有利于Fe>和AP-水解生成沉淀，導(dǎo)致鐵和鋁的浸出率明顯下降。(2)力口MnO2的目的是將Fe2+氧化成Fe3+便于除去，發(fā)生反應(yīng)的

8、離子方程式為：MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O。(3)KspAl(OH)3=c(Al3+)>C3(OH-)=1M0-6>C3(OH-)=1¥0-33,c(OH-)=1»0-9,所以c(H+)=1»0-5,pH=5;調(diào)pH”時(shí)，應(yīng)保證Fe3+和Al3+沉淀完全，而Mn2+不產(chǎn)生沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為5.0<pH<7,1長(zhǎng)鄭期吟2,5x10-1。(4)有反應(yīng)Hg2+MnSHgS+M2+,可彳#七。(日目“)=印即的05)=16*1。£2=1.56X1042答案為：1.56M042(5)從過(guò)濾液3

9、中的到MnCl2,需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等操作。三、判斷除雜過(guò)程中雜質(zhì)的存在形式化工流程中溶液需要凈化除雜，根據(jù)所加的試劑可判斷雜質(zhì)的存在形式。典例3(2018屆四川雅安市高三第三次診斷)利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3,還含有少量Al2O3、MgO、SiO2等雜質(zhì))制備鐵紅工藝流程如下：碳黑NHJ1CO3智f昌弱信回答下列問(wèn)題(1)還原焙燒后，F(xiàn)e元素的化合價(jià)為(2)酸浸”實(shí)驗(yàn)中，需加入絮凝劑沉淀雜質(zhì)。絮凝劑用量和過(guò)濾時(shí)間對(duì)鐵紅成份的影響如下表所示。由表可知，所采用的最佳實(shí)驗(yàn)條件為(填序號(hào))。序號(hào)絮凝劑用量/M0-6t過(guò)濾時(shí)間/minFe2O3含量%SiO2含量40

10、596.50.12501097.90.10602098.30.071004099.40.0115015099.50.008若合成"中c(Mg2+)=0.01mol/L,力口入NH4HCO3(設(shè)溶液體積增加1倍)，當(dāng)Fe2+恰好沉淀完全時(shí)，溶液中c(Fe2+)=1.0105mol/L,此時(shí)是否有MgCO3沉淀生成？(列式計(jì)算)。FeCO3、MgCO3的Ksp分別為3.2M011、3.0>108o(4)合成”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(5)合成”過(guò)程中溫度對(duì)亞鐵離子轉(zhuǎn)化率的影響如下圖，分析選擇反應(yīng)溫度為40c的原因是。253035404550三至100陽(yáng)的鐵善火£(6

11、)燧燒"中由FeCO3制備Fe2O3的化學(xué)方程式為(7)本流程中，鋁元素是以(填化學(xué)式)形式被除去的?！敬鸢浮?2無(wú)沉淀生成c(CO32-)=Ksp(FeCO3)/c(Fe2+)=3.210-11/10-5=3.2沖0-6(1分)Q=c(CO32-)>C(Mg2+)=3.210-6X0.01/2<Ksp(MgCO3)Fe2+2HCO3-=FeCO3J+HO+CO2T溫度低于40C,亞鐵離子轉(zhuǎn)化率較低。溫度高于40C,亞鐵離子轉(zhuǎn)化率變化不大。溫度過(guò)高，碳酸氫錢易分解4FeCO3+O2高溫2Fe2O3+4CO2Al(OH)3【解析】考查化學(xué)工藝流程，根據(jù)金屬的冶煉，炭黑能夠還

12、原F在6j因?yàn)樗峤屑尤肟乃?如果還原時(shí)鐵元素轉(zhuǎn)化成鐵單質(zhì)，會(huì)與硫酸反應(yīng)生成氏，坨可燃性氣體，可能發(fā)生危險(xiǎn)，因此還原焙燒后，鐵元素的化合價(jià)為十2價(jià)；(2)由表中數(shù)據(jù)可得雖然望凝劑用量越多、過(guò)濾時(shí)間越長(zhǎng)，F(xiàn)在0m含量越高、齒0含量越低，但是L0M1。*、40min條件與1一5/0丑、150min條件相比，前者F中0三含量只比后者低0.1個(gè)百分點(diǎn),SiS含量高0.002個(gè)百分點(diǎn),而絮凝劑用量和過(guò)濾時(shí)間，前者比后者明顯少,所以應(yīng)選擇最佳賣臉條件為3(3)cC。件戶Ksp(FeC6)山1。3=32k04,Q-*>3.2x1012<KMgCO。/因此無(wú)沉淀產(chǎn)生式4)結(jié)合端程并根據(jù)題意，向含F(xiàn)

13、M+的落澈中加入XEHC?！鄙闪薋eCO：沉淀，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，還應(yīng)生成“O和CO2,故答成”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe2+2HCO3-=FeCO3J+HO+CO2T；(5)根據(jù)圖像，溫度低于40C,亞鐵離子轉(zhuǎn)化率較低。溫度高于40C,亞鐵離子轉(zhuǎn)化率變化不大；溫度過(guò)高，碳酸氫俊易分解；(6)在空氣中煨燒FeCO3,FeCO3分解，+2價(jià)鐵會(huì)被氧化成+3價(jià)鐵的化合物，所以生成物為：Fe2O3和CO2,故便燒”中由FeCO3制備Fe?O3的化學(xué)方程式島溫為：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；(7)本流程中酸浸時(shí)Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)锳l3+,加NH4HCO3時(shí)，Al3+會(huì)與HC

14、O3發(fā)生雙水解轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3,由此可得鋁元素是以Al(OH)3形式被除去的。四、物質(zhì)的制備需要考慮鹽的水解化工流程中某些物質(zhì)的制備需要考慮鹽的水解。典例4(2018屆山西省高三第一次模擬考試)鉆酸鋰(LiCoO2)電池是一種應(yīng)用廣泛的新型電源，電池中含有少量的鋁、鐵、碳等單質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室嘗試對(duì)廢舊鉆酸鋰電池回收再利用。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:iAiACOf同源灌jLtafef對(duì)O.|*|AltOHX|已知：還原性：Cl->Co；Fe3DC2O42-結(jié)合生成較穩(wěn)定的Fe(C2O4)3廣，在強(qiáng)酸性條件下分解重新生成Fe3+?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)廢舊電池初步處理為粉末狀的目的是。(2)從含鋁廢液得到A

15、l(OH)3的離子反應(yīng)方程式為。(3)濾液A中的溶質(zhì)除HCl、LiCl外還有(填化學(xué)式)。寫(xiě)出LiCoO2和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式(4)濾渣的主要成分為(填化學(xué)式)(5)在空氣中加熱一定質(zhì)量的C0C2O42H2O固體樣品時(shí)，其固體失重率數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，請(qǐng)補(bǔ)充完整表中問(wèn)題。已知：C0C2O4在空氣中加熱時(shí)白氣體產(chǎn)物為CO2固體失重率=對(duì)應(yīng)溫度下樣品失重的質(zhì)量/樣品的初始質(zhì)量序號(hào)溫度范圍/c化學(xué)方程式固體失重率I120-220CoC2O42H2。=CoC2O4+2H2O19.67%n30035059.02%(6)已知Li2CO3的溶度積常數(shù)Ksp=8.6410工將濃度為0.02molL-1的Li2SO4

16、和濃度為0.02molL-1的W2CO3溶液等體積混合，則溶液中的Li+濃度為mol1-1(7)從FeCl3溶液得到FeC136H2O固體的操作關(guān)鍵是。【答案】增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高浸出率AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3j+HCO3FeCl3、CoCl2_一一一一一_，、一2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+Cl2f+4HO+2LiClC2CoC2O4+O2=2CaO+4CO20.02加入適量鹽酸(或通入適量氯化氫氣體)【解析】(1).廢舊電池初步處理為粉末狀，可以增大固體的接觸面積，加快反應(yīng)速率，同時(shí)提高浸出率；(2) .由流程圖可知，含鋁廢液中含有AlO2,通入過(guò)

17、量CO2生成Al(OH)3沉淀和HCO3,離子方程式為：AlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3J+HCO3；(3) .由題中信息可知，還原性Cl>Co2+,又因?yàn)檫€原性Fe2+>Cl,所以LiCoO2中的+3價(jià)Co將Fe2+和C氧化，自身被還原成+2價(jià)Co,所以溶質(zhì)還有FeCl3、C0CI2,根據(jù)上述分析可知，LiCoO2和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+C12T+4HO+2LiCl;(4) .因單質(zhì)碳不溶于堿、鹽酸和水，所以濾渣的主要成分是單質(zhì)碳；(5) .設(shè)有ImolCoC2042H20受熱分解，由題中信息可知，在300350c時(shí)，固體失重率為59.02%,所以固體的殘留率為40.98%,質(zhì)量為75g,因?yàn)?molCo全部留在固體中，所以O(shè)的質(zhì)量為16g,Co和O的原子個(gè)數(shù)比為1:1,固體產(chǎn)物為CoO,已知?dú)怏w產(chǎn)物為CO2,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CoC2O4+O