2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 下篇 專題三 微題型十五 以工藝流程為載體的無機(jī)綜合考察.doc
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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 下篇 專題三 微題型十五 以工藝流程為載體的無機(jī)綜合考察.doc
2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 下篇 專題三 微題型十五 以工藝流程為載體的無機(jī)綜合考察
1.七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下:
(1)煅粉主要含MgO和________,用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后,鎂化合物幾乎不溶,若濾液Ⅰ中c(Mg2+)小于510-6molL-1,則溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp=5 10-12];該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是______________________________。
(2)濾液Ⅰ中的陰離子有________(忽略雜質(zhì)成分的影響);若濾液Ⅰ中僅通入CO2,會生成________,從而導(dǎo)致CaCO3產(chǎn)率降低。
(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應(yīng)的離子方程式為______________。
(4)電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,電解總反應(yīng)方程式為________________。
(5)一種可超快充電的新型鋁電池,充放電時AlCl和Al2Cl兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其他離子不參與電極反應(yīng),放電時負(fù)極Al的電極反應(yīng)式為____________________。
解析 (1) 白云石高溫煅燒,CaCO3和MgCO3受熱分解生成CaO和MgO,煅粉主要含有CaO和MgO。若溶液Ⅰ中c(Mg2+)小于510-6molL-1,根據(jù)Ksp=c(Mg2+)c2(OH-)得:c(OH-)>= molL-1=110-3 molL-1,c(H+)<=110-11molL-1,即pH>11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3,則(NH4)2SO4會與CaO反應(yīng)生成CaSO4微溶物,在過濾時會被除去,造成生成的CaCO3減少。(2) 煅粉的主要成分是CaO和MgO,加入適量NH4NO3溶液浸取煅粉后,由于鎂化合物幾乎不溶,則溶液中溶質(zhì)主要為生成的Ca(NO3)2和Ca(OH)2,故濾液Ⅰ中的主要陰離子為NO 和OH-。由于濾液Ⅰ的pH大于11,溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3與Ca(OH)2,若僅通入CO2會生成Ca(HCO3)2,從而導(dǎo)致CaCO3產(chǎn)率降低。(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜,反應(yīng)的離子方程式為2OH-+Al2O3===2AlO +H2O。(4) 電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,電解總反應(yīng)方程式2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑。(5) 由題意可知,放電時負(fù)極Al失去電子與AlCl 結(jié)合生成Al2Cl,其電極反應(yīng)式為Al-3e-+7AlCl ===4Al2Cl。
答案 (1) CaO 11 加入(NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物,在過濾時會被除去,造成生成的CaCO3減少 (2) NO和OH- Ca(HCO3)2 (3) 2OH-+Al2O3===2AlO +H2O (4)2Al+6H2O 2Al(OH)3↓+3H2↑ (5)Al-3e-+7AlCl ===4Al2Cl
2.硼、鎂及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。已知:硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5H2O,硼砂的化學(xué)式為Na2B4O710H2O。利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程為:
回答下列有關(guān)問題:
(1)硼砂中B的化合價為________,溶于熱水后,常用H2SO4調(diào)pH至2~3制取H3BO3,反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________。
X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物,X與Mg反應(yīng)制取粗硼的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)MgCl27H2O需要在HCl氛圍中加熱,其目的是________________。若用惰性電極電解MgCl2溶液,其陰極反應(yīng)式為_________________________________________________。
(3)鎂H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)原理為Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O,則正極反應(yīng)式為________________。常溫下,若起始時電解質(zhì)溶液pH=1,則pH=2時溶液中Mg2+的濃度為____________________________________________________________________;
已知常溫下,Ksp[Mg(OH)2]=5.610-12,當(dāng)溶液pH=6時,________(填“有”或“沒有”)Mg(OH)2沉淀析出。
(4)制得的粗硼在一定條件下生成BI3,BI3加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼?,F(xiàn)將0.020 g粗硼制成的BI3完全分解,生成的I2用0.30 molL-1Na2S2O3(H2S2O3為弱酸)溶液滴定至終點(diǎn),消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。盛裝Na2S2O3溶液的儀器應(yīng)為________滴定管(填“酸式”或“堿式”)。該粗硼樣品的純度________。(提示:I2+2S2O===2I-+S4O)
解析 (1)根據(jù)硼砂的化學(xué)式及化合物中各元素的化合價代數(shù)和為零,可知B的化合價為+3價。酸性條件下,Na2B4O710H2O轉(zhuǎn)化為H3BO3,各元素化合價不變,則反應(yīng)的離子方程式為B4O+2H++5H2O===4H3BO3。H3BO3晶體加熱脫水生成B2O3,B2O3被鎂還原為硼,反應(yīng)化學(xué)方程式為3Mg+B2O32B+3MgO。(2)在HCl氛圍中加熱MgCl27H2O是為了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。用惰性電極電解MgCl2溶液的總反應(yīng)式為MgCl2+2H2OCl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓,陽極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,陰極反應(yīng)式為2H2O+Mg2++2e-===H2↑+Mg(OH)2↓。(3)原電池中正極得電子,所以正極反應(yīng)式為H2O2+2H++2e-===2H2O。當(dāng)溶液pH由1升至2時,Δc(H+)=0.1 molL-1-0.01 molL-1=0.09 molL-1,對應(yīng)產(chǎn)生的Mg2+濃度為0.045 molL-1。當(dāng)pH=6時,可認(rèn)為溶液中H+基本耗盡,即Δc(H+)=0.1 molL-1,此時c(Mg2+)=0.05 molL-1,c(OH-)=110-8molL-1,c(Mg2+)c2(OH-)=0.05(110-8)2=5.010-18<Ksp[Mg(OH)2],沒有沉淀析出。(4)Na2S2O3是強(qiáng)堿弱酸鹽,其溶液呈堿性,應(yīng)選用堿式滴定管。根據(jù)元素守恒和已知離子方程式可知2B~2BI3~3I2~6S2O,所以樣品純度為100%=99%。
答案 (1)+3 B4O+2H++5H2O===4H3BO3
3Mg+B2O32B+3MgO
(2)防止MgCl2水解生成Mg(OH)2 2H2O+Mg2++2e-===H2↑+Mg(OH)2↓
(3)H2O2+2H++2e-===2H2O 0.045 molL-1
沒有 (4)堿式 99%
3.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑。下面是以鐵屑為原料制備K2FeO4的工藝流程圖:
請回答下列問題:
(1)氯氣與鐵屑反應(yīng)生成FeCl3的條件是________,其生成物氯化鐵也可作凈水劑,其凈水原理為_____________________________________________________________________。
(2)流程圖中的吸收劑X為________(選填字母代號)。
a.NaOH溶液 b.Fe粉
c.FeSO4溶液 d.FeCl2溶液
(3)氯氣與NaOH溶液反應(yīng)生成氧化劑Y的離子方程式為_____________________________。
(4)反應(yīng)④的化學(xué)方程式為__________________________________________________,
該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________________________________。
(5)K2FeO4的凈水原理是:4FeO+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,該反應(yīng)生成具有吸附性的Fe(OH)3。用上述方法制備的粗K2FeO4需要提純,可采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法,洗滌劑可選用稀KOH溶液,原因是______________________________。
(6)測定制備的粗K2FeO4的純度可用滴定法,滴定時有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為:
①FeO+CrO+2H2O===CrO+Fe(OH)3↓+OH-
②2CrO+2H+===Cr2O+H2O
③Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
現(xiàn)稱取1.98 g粗K2FeO4樣品溶于適量KOH溶液中,加入稍過量的KCrO2,充分反應(yīng)后過濾,濾液在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 molL-1的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,三次滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為18.93 mL,則上述樣品中K2FeO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。
解析 (1)鐵在氯氣中燃燒生成FeCl3。氯化鐵可用于凈水是因為Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體具有吸附性,能吸附水中的懸浮物質(zhì)。(2)尾氣為Cl2,與吸收劑FeCl2溶液反應(yīng)生成FeCl3,以備后續(xù)操作使用。(3)NaOH溶液與Cl2反應(yīng)生成NaCl、NaClO、H2O,氧化劑Y為NaClO。(4)反應(yīng)④的化學(xué)方程式為2FeCl3+3NaClO+10NaOH===2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,其中氧化劑為NaClO,還原劑為FeCl3,二者的物質(zhì)的量之比為3∶2。(5)由題給的可逆反應(yīng)可知,OH-為生成物,故在堿性溶液中,該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,可減少洗滌時K2FeO4的損失。(6)根據(jù)反應(yīng)①②③,可得關(guān)系式:2FeO~2CrO~Cr2O~ 6Fe2+,即FeO~3Fe2+,則樣品中K2FeO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.100 0 molL-10.018 93 L198 gmol-11.98 g100%=63.1%。
答案 (1)點(diǎn)燃 Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體具有吸附性,能吸附水中的懸浮雜質(zhì) (2)d
(3)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
(4)2FeCl3+3NaClO+10NaOH===2Na2FeO4+9NaCl+5H2O 3∶2
(5)堿性溶液中,上述反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,可減少洗滌時K2FeO4的損失
(6)63.1%
4.毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)),實(shí)驗室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下:
(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨,目的是________。實(shí)驗室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸,除量筒外還需使用下列儀器中的________。
a.燒杯 b.容量瓶 c.玻璃棒 d.滴定管
(2)
Ca2+
Mg2+
Fe3+
開始沉淀時的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀時的pH
13.9
11.1
3.2
加入NH3H2O調(diào)節(jié)pH=8可除去________(填離子符號),濾渣Ⅱ中含________(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量,原因是______________________________________。
已知:Ksp(BaC2O4)=1.610-7,Ksp(CaC2O4)=2.310-9。
(3)利用間接酸堿滴定法可測定Ba2+的含量,實(shí)驗分兩步進(jìn)行。
已知:2CrO+2H+===Cr2O+H2O Ba2++CrO===BaCrO4↓
步驟Ⅰ 移取x mL一定濃度的Na2CrO4溶液于錐形瓶中,加入酸堿指示劑,用b molL-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),測得滴加鹽酸體積為V0 mL。
步驟Ⅱ:移取y mL BaCl2溶液于錐形瓶中,加入x mL與步驟Ⅰ 相同濃度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸堿指示劑,用b molL-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),測得滴加鹽酸的體積為V1mL。
滴加鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液時應(yīng)用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的________(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的濃度為________molL-1,若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出,Ba2+濃度測量值將________(填“偏大”或“偏小”)。
解析 (1)充分研磨的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積,從而使反應(yīng)速率加快。配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液,可以算出所需37%的鹽酸及水的體積,然后在燒杯中稀釋,為加速溶解,要用玻璃棒進(jìn)行攪拌。(2)根據(jù)流程圖及表格中數(shù)據(jù)可知,加入NH3H2O調(diào)節(jié)pH=8時,只有Fe3+完全沉淀而除去。加入NaOH,調(diào)pH=12.5,對比表格中數(shù)據(jù)可知,此時Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以濾渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。根據(jù)Ksp(BaC2O4)=1.610-7,H2C2O4過量時Ba2+會轉(zhuǎn)化為BaC2O4沉淀,從而使BaCl22H2O的產(chǎn)量減少。(3)“0”刻度位于滴定管的上方。由題意可得關(guān)系式BaCl2~CrO~H+,則有c(BaCl2)y10-3L=b molL-1(V0-V1)10-3 L,解得c(BaCl2)= molL-1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出,則V1變小,Ba2+濃度測量值將偏大。
答案 (1)增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快 ac
(2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4過量會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀,產(chǎn)品的產(chǎn)量減少
(3)上方 偏大
[對點(diǎn)回扣]
工藝流程題思路:
1.明確化工生產(chǎn)流程主線的特點(diǎn)
一個完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程如圖所示:
―→―→―→―→
2.熟悉常用的操作方法及其作用
(1)對原料進(jìn)行預(yù)處理的常用方法
①研磨。②水浸。③酸浸。④灼燒。⑤煅燒。
(2)常用的控制反應(yīng)條件的方法
①調(diào)節(jié)溶液的pH。②控制溫度。③控制壓強(qiáng)。④使用正催化劑。⑤趁熱過濾。⑥冰水洗滌。