第05练 以简单工业流程突破金属及其化合物-2022年【暑假分层作业】高二化学（2023届一轮复习通用）（解析版）

3.0 cande 2025-05-12 33 4 4.43MB 34 页 3知币
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第04 练 以简单工业流程突破金属及其化合物
【知识结构】
【思维模型】
【解题步骤】
1．审读试题三步骤
（1）读题干——明确原料成分和生产目的。
（2）读流程——分析明确流程转化原理和目的。
（3）读设问——明确所答问题，答什么。
2．破题关键
（1）看原料：明确化工生产或化学实验所需的材料。
（2）看目的：把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化学实验的目的。
（3）看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
（4）看三线：主线主产品；分支副产品；回头为循环。
（5）找信息：明确反应条件的控制和分离提纯方法。
（6）关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
3．破题方法
（1）首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程
图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程
中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解
答。
（2）分段分析法：对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工业流程题，
用分段分析法更容易找到解题的切入点。
（3）交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品
与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常
见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。
1．纳米氧化镁是在磁性、催化方面有许多特异功能的新材料，具有重要价值。工业以菱镁矿(主要成分为
MgCO3，少量 FeCO3和SiO2杂质)为原料制备纳米氧化镁工艺流程如图：
试回答下列问题：
（1）“焙烧”时生成的主要气体有___________；滤渣 I的主要成分为___________。
（2）已知在该条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如表：
金属离子 Fe2+ Fe3+ Mg2+
开始沉淀 pH 6.3 1.5 8.9
完全沉淀 pH 8.1 2.8 10.9
上述流程中“氧化”的目的是___________。氧化剂常用空气或 H2O2而不选用酸性 KMnO4，解释其原因__
_________。
（3）试剂 a可能是___________。
（4）资料显示锻烧 MgCO3比锻烧 Mg(OH)2更容易生成 MgO 纳米材料。“沉淀”时若将 NH4HCO3更换成
Na2CO3，则产生的后果是___________ 。
（5）该流程中可以循环利用的物质是___________。
【答案】（1）ùùùù NH3、CO2 SiO2
（2）ùùùù 将 Fe2+氧化为 Fe3+ 引入新杂质 Mn2+，产品不纯；将 Cl-氧化为 Cl2造成污染
（3）MgO(或MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3等)
（4）Na2CO3碱性更强，反应中易生成更多 Mg(OH)2而不利于 MgO 纳米材料的生成，纳米 MgO 纯度降低
（5）NH4Cl
【解析】
【分析】
菱镁矿主要成分为 MgCO3（含少量 FeCO3和SiO2杂质），加入 NH4Cl 在空气中焙烧，主要反应为
MgCO3+2NH4Cl MgCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O，杂质 FeCO3也发生类似的反应生成 FeCl2，加水溶解，SiO2
不溶于水，进入滤渣 I中，加入氧化剂，将 Fe2+氧化为 Fe3+，加入试剂 a调pH，但不能引入新物质，故试
剂a可以选择Mg 的化合物 MgO、MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3等，此时Fe3+完全水解为 Fe(OH)3，过
滤除去 Fe(OH)3（滤渣 II），加入 NH4HCO3，Mg2+转化为 MgCO3沉淀并得到NH4Cl 溶液，经过煅烧得到纳
米MgO。
（1）
根据分析，“焙烧”时生成的主要气体有 NH3、CO2；滤渣 I的主要成分为 SiO2；故答案为：NH3、CO2；
SiO2；
（2）
根据表格数据可知，Fe2+的沉淀不会影响 Mg2+，但调 pH 时Fe2+会转化为 Fe(OH)2絮状沉淀，不易通过过滤
分离除去，故需将 Fe2+氧化为 Fe3+，得到的 Fe(OH)3容易过滤除去；H2O2的还原产物为 H2O，不会引入新
杂质，而 的还原产物为 Mn2+，引入新杂质 Mn2+，产品不纯，另外， 氧化性很强，可将溶液中
的Cl-氧化为 Cl2，造成污染；故答案为：将 Fe2+氧化为 Fe3+；引入新杂质 Mn2+，产品不纯；将 Cl-氧化为 Cl2
造成污染；
（3）
根据分析，试剂 a可能是 MgO(或MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3等；故答案为：MgO(或
MgCO3、Mg(OH)2、Mg2(OH)2CO3；
（4）
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