《2019年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 核心考點(diǎn)總動(dòng)員 專題09 元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及綜合推斷(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 核心考點(diǎn)總動(dòng)員 專題09 元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及綜合推斷(含解析).doc(25頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及綜合推斷
【母題再現(xiàn)】
題型介紹:
元素及化合物綜合應(yīng)用型試題在高考中為必考題型,在考查形式上通常以工藝流程題,物質(zhì)制備、性質(zhì)探究類試題,綜合推斷試題(少數(shù)省市,逐漸淡化),還有結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷等。元素及化合物知識(shí),在考查中與基本概念、基本理論、實(shí)驗(yàn)等知識(shí)融入越來越深,這也就要求我們隊(duì)元素及化合物知識(shí)不再是單純的記和背了,而是從原理的角度進(jìn)行掌握,進(jìn)行整體分析,通過聯(lián)系、對(duì)比、歸納等方法進(jìn)行解決。
高考選題:
【2018新課標(biāo)1卷】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?;卮鹣铝袉栴}:
(1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式__________。
(2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為:
①pH=4.1時(shí),Ⅰ中為__________溶液(寫化學(xué)式)。
②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是__________。
(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_____________。電解后,__________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí),取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.01000 molL?1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_____________,該樣品中Na2S2O5的殘留量為____________gL?1(以SO2計(jì))。
【答案】 2NaHSO3=Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3過飽和溶液 2H2O-4e-=4H++O2↑ a S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+ 0.128
詳解:(1)亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉,根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO3=Na2S2O5+H2O;
(2)①碳酸鈉飽和溶液吸收SO2后的溶液顯酸性,說明生成物是酸式鹽,即Ⅰ中為NaHSO3;
②要制備焦亞硫酸鈉,需要制備亞硫酸氫鈉過飽和溶液,因此工藝中加入碳酸鈉固體、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3過飽和溶液;
(3)陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陽極區(qū)是稀硫酸,氫氧根放電,則電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑。陽極區(qū)氫離子增大,通過陽離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電,氫氧根濃度增大,與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。
(4)單質(zhì)碘具有氧化性,能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉,反應(yīng)的方程式為S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+;消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol,所以焦亞硫酸鈉的殘留量(以SO2計(jì))是。
點(diǎn)睛:本題以焦亞硫酸鈉的制備、應(yīng)用為載體考查學(xué)生對(duì)流程的分析、電解原理的應(yīng)用以及定量分析等,題目難度中等。難點(diǎn)是電解池的分析與判斷,注意結(jié)合電解原理、交換膜的作用、離子的移動(dòng)方向分析電極反應(yīng)、亞硫酸氫鈉濃度的變化。易錯(cuò)點(diǎn)是最后一問,注意計(jì)算殘留量時(shí)應(yīng)該以二氧化硫計(jì),而不是焦亞硫酸鈉。
(3)根據(jù)流程,濾液1中含有鐵元素和鋰元素等雜質(zhì),濾液2中除去Li+,則濾液1中加入NaClO3將Fe2+氧化成Fe3+,加入Na2CO3溶液,調(diào)節(jié)pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀;“鈷渣”操作步驟中加入Na2S2O3是過量,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,同時(shí)濾液1中含有Co2+,也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色;
(4)①提高浸取率的采取措施有粉碎、攪拌、升高溫度、適當(dāng)提高硫酸的濃度等;
②Co3+的氧化性強(qiáng)于Cl2,用鹽酸浸取,LiCoO2將鹽酸中Cl元素氧化成Cl2,Cl2有毒,污染環(huán)境;
(5)根據(jù)題意,濃硫酸吸收產(chǎn)生H2O,即n(H2O)=0.54g/18gmol-1=0.03mol,堿石灰的作用是吸收CO2,即n(CO2)=0.88g/44gmol-1=0.02mol,因此有5.17g/M[CoCO3 yCo(OH)2]gmol-1=0.02mol,解得y=3/2,即“鈷沉淀”的化學(xué)式為2CoCO33Co(OH)2。
【 名師揭秘】這類探究題以元素及化合物知識(shí)為基礎(chǔ),源與課本,但又高于課本;是在課本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了合理的遷移和應(yīng)用。在解題過程中,通過課本知識(shí),結(jié)合基本理論進(jìn)行分析,最后得出結(jié)論。試題中通常還會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)的檢驗(yàn)與鑒別,實(shí)質(zhì)上考查物質(zhì)的性質(zhì)。
高頻考點(diǎn)三:以物質(zhì)制備考查元素及化合物知識(shí)
【典例】【揚(yáng)州市2019屆高三上學(xué)期期末】以高鈦渣(主要成分為Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)為原料制備白色顏料TiO2的一種工藝流程如下:
已知:Na2TiO3難溶于堿性溶液;H2TiO3中的雜質(zhì)Fe2+比Fe3+更易水洗除去。
(1)熔鹽:
①為加快反應(yīng)速率,在維持反應(yīng)物顆粒大小、反應(yīng)溫度一定的條件下,可采取的措施是__________。
②NaOH固體與Ti3O5在空氣中加熱至500~550 ℃時(shí)生成Na2TiO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。
(2)過濾:
①“濾液”中主要溶質(zhì)為NaOH,還含有少量________(填化學(xué)式)。
②除雜后的濾液中獲得的NaOH可循環(huán)利用,則“水浸”時(shí),用水量不宜過大的主要原因是_________。
(3)水解:“酸溶”后獲得的TiOSO4經(jīng)加熱煮沸,生成難溶于水的H2TiO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
(4)脫色:H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影響TiO2產(chǎn)品的顏色,“脫色”步驟中Ti2(SO4)3的作用是_________。
【答案】攪拌 12NaOH+2Ti3O5+O26Na2TiO3+6H2O Na2SiO3 用水量過大,導(dǎo)致濾液濃度過低,蒸發(fā)濃縮時(shí)能耗增加(或蒸發(fā)濃縮時(shí)間過長) TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4 將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質(zhì)鐵,提高H2TiO3的純度
【解析】(1)①為加快反應(yīng)速率,在維持反應(yīng)物顆粒大小、反應(yīng)溫度一定的條件下,可適當(dāng)攪拌,因?yàn)閿嚢杩墒狗磻?yīng)物混合均勻,增加反應(yīng)物的接觸機(jī)會(huì),從而達(dá)到加快反應(yīng)速率的目的,故答案為:攪拌;
(2) ①熔鹽時(shí)加入的氫氧化鈉會(huì)與少量雜質(zhì)SiO2反應(yīng),其化學(xué)方程式為:2NaOH+SiO2 = Na2SiO3+H2O,生成的硅酸鈉易溶于水,則“濾液”中含有少量Na2SiO3,故答案為:Na2SiO3;
②“水浸”時(shí),用水量過大,導(dǎo)致濾液濃度過低,蒸發(fā)濃縮時(shí)能耗增加(或蒸發(fā)濃縮時(shí)間過長),故答案為:用水量過大,導(dǎo)致濾液濃度過低,蒸發(fā)濃縮時(shí)能耗增加(或蒸發(fā)濃縮時(shí)間過長);
(3)“酸溶”后獲得的TiOSO4會(huì)發(fā)生水解,經(jīng)加熱煮沸生成難溶于水的H2TiO3,其化學(xué)方程式為:TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4,故答案為:TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4;
(4)根據(jù)給定信息易知,“脫色”步驟中加入還原性的Ti2(SO4)3,是為了將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質(zhì)鐵,提高H2TiO3的純度,且不引入新的雜質(zhì),故答案為:將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質(zhì)鐵,提高H2TiO3的純度。
【 名師揭秘】這類試題以元素及化合物轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)。在解題過程中要抓住題眼(突破口),使用發(fā)散思維,從不同的多個(gè)角度去思考問題。在高考題,這類試題的開發(fā)度越來越高。
【直擊高考】
1.【2018新課標(biāo)2卷】我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家,一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示:
相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 molL-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:
金屬離子
Fe3+
Fe2+
Zn2+
Cd2+
開始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列問題:
(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有___________;氧化除雜工序中ZnO的作用是____________,若不通入氧氣,其后果是________________。
(3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_________________。
(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為______________;沉積鋅后的電解液可返回_______工序繼續(xù)使用。
【答案】 ZnS+O2ZnO+SO2 PbSO4 調(diào)節(jié)溶液的pH 無法除去雜質(zhì)Fe2+ Zn+Cd2+Zn2++Cd Zn2++2e-Zn 溶浸
詳解:(1)由于閃鋅礦的主要成分是ZnS,因此焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ZnS+3O22ZnO+2SO2。
(2)由于硫酸鉛不溶于水,因此濾渣1的主要成分除SiO2外還有PbSO4;要測(cè)定鐵離子,需要調(diào)節(jié)溶液的pH,又因?yàn)椴荒芤胄码s質(zhì),所以需要利用氧化鋅調(diào)節(jié)pH,即氧化除雜工序中ZnO的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知沉淀亞鐵離子的pH較大,所以若不通入氧氣,其后果是無法除去雜質(zhì)Fe2+。
(3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cd2+=Zn2++Cd。
(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),因此陰極是鋅離子放電,則陰極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn;陽極是氫氧根放電,破壞水的電離平衡,產(chǎn)生氫離子,所以電解后還有硫酸產(chǎn)生,因此沉積鋅后的電解液可返回溶浸工序繼續(xù)使用。
點(diǎn)睛:無機(jī)工業(yè)流程題能夠以真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)過程為背景,體現(xiàn)能力立意的命題為指導(dǎo)思想,能夠綜合考查學(xué)生各方面的基礎(chǔ)知識(shí)及將已有知識(shí)靈活應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中解決問題的能力。解決本類題目的關(guān)鍵是分析流程中的每一步驟,可從以下幾個(gè)方面了解流程:①反應(yīng)物是什么;②發(fā)生了什么反應(yīng);③該反應(yīng)造成了什么后果,對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。即抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)的。另外本題中呈現(xiàn)的內(nèi)容展示了中華優(yōu)秀科技成果對(duì)人類發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn),可以引導(dǎo)學(xué)生自覺傳承我國科學(xué)文化,弘揚(yáng)科學(xué)精神。
2.【2018新課標(biāo)3卷】KIO3是一種重要的無機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?;卮鹣铝袉栴}:
(1)KIO3的化學(xué)名稱是_______。
(2)利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示:
“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“濾液”中的溶質(zhì)主要是_______?!罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。
(3)KIO3也可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。
①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式______。
②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_________,其遷移方向是_____________。
③與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處有______________(寫出一點(diǎn))。
【答案】 碘酸鉀 加熱 KCl KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O或(HIO3+KOHKIO3+H2O) 2H2O+2e-2OH-+H2↑ K+ a到b 產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等
【解析】分析:本題考查的是化學(xué)工業(yè)以及電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)。應(yīng)該從題目的化工流程入手,判斷每步流程操作的目的,就可以順利解決問題。
(3)①由圖示,陰極為氫氧化鉀溶液,所以反應(yīng)為水電離的氫離子得電子,反應(yīng)為2H2O + 2e- = 2OH- + H2↑。
②電解時(shí),溶液中的陽離子應(yīng)該向陰極遷移,明顯是溶液中大量存在的鉀離子遷移,方向?yàn)橛勺笙蛴?,即由a到b。
③KClO3氧化法的最大不足之處在于,生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氯氣。
點(diǎn)睛:題目的電解過程,可以理解為:陽極區(qū)的單質(zhì)碘和氫氧化鉀反應(yīng):3I2 + 6KOH = KIO3 + 5KI + 3H2O,生成的碘離子在陽極失電子再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)碘,單質(zhì)碘再與氫氧化鉀反應(yīng),以上反應(yīng)反復(fù)循環(huán)最終將所有的碘都轉(zhuǎn)化為碘酸鉀。陰極區(qū)得到的氫氧化鉀可以循環(huán)使用。
3.【2018北京卷】磷精礦濕法制備磷酸的一種工藝流程如下:
已知:磷精礦主要成分為Ca5(PO4)3(OH),還含有Ca5(PO4)3F和有機(jī)碳等。
溶解度:Ca5(PO4)3(OH)
”或“<”)。
②結(jié)合元素周期律解釋①中結(jié)論:P和S電子層數(shù)相同,__________。
(3)酸浸時(shí),磷精礦中Ca5(PO4)3F所含氟轉(zhuǎn)化為HF,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為SiF4除去。寫出生成HF的化學(xué)方程式:__________。
(4)H2O2將粗磷酸中的有機(jī)碳氧化為CO2脫除,同時(shí)自身也會(huì)發(fā)生分解。相同投料比、相同反應(yīng)時(shí)間,不同溫度下的有機(jī)碳脫除率如圖所示。80℃后脫除率變化的原因:____________________。
(5)脫硫時(shí),CaCO3稍過量,充分反應(yīng)后仍有SO42?殘留,原因是__________;加入BaCO3可進(jìn)一步提高硫的脫除率,其離子方程式是____________________。
(6)取a g所得精制磷酸,加適量水稀釋,以百里香酚酞作指示劑,用b molL?1NaOH溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL,精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。(已知:H3PO4摩爾質(zhì)量為98 gmol?1)
【答案】 研磨、加熱 < 核電荷數(shù)P<S,原子半徑P>S,得電子能力P<S,非金屬性P<S 2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF↑ 80 ℃后,H2O2分解速率大,濃度顯著降低 CaSO4微溶 BaCO3++2H3PO4BaSO4+CO2↑+H2O+2
②用元素周期律解釋,P和S電子層數(shù)相同,核電荷數(shù)PS,原子半徑PS,得電子能力PS,非金屬性PS。
(3)根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律,Ca5(PO4)3F與H2SO4反應(yīng)生成HF、磷石膏和磷酸。
(4)圖示是相同投料比、相同反應(yīng)時(shí)間,不同溫度下的有機(jī)碳脫除率,80℃前溫度升高反應(yīng)速率加快,相同時(shí)間內(nèi)有機(jī)碳脫除率增大;80℃后溫度升高,H2O2分解速率大,H2O2濃度顯著降低,反應(yīng)速率減慢,相同條件下有機(jī)碳脫除率減小。
(5)脫硫時(shí),CaCO3稍過量,充分反應(yīng)后仍有SO42-殘留,原因是:CaSO4微溶于水。加入BaCO3可進(jìn)一步提高硫的脫除率,因?yàn)锽aSO4難溶于水,反應(yīng)的離子方程式為BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2↑+2H2PO4-+H2O。
(6)根據(jù)題意關(guān)系式為H3PO4~2NaOH,由消耗的NaOH計(jì)算H3PO4。
(3)根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律,Ca5(PO4)3F與H2SO4反應(yīng)生成HF、磷石膏和磷酸,生成HF的化學(xué)方程式為2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF↑。
(4)圖示是相同投料比、相同反應(yīng)時(shí)間,不同溫度下的有機(jī)碳脫除率,80℃前溫度升高反應(yīng)速率加快,相同時(shí)間內(nèi)有機(jī)碳脫除率增大;80℃后溫度升高,H2O2分解速率大,H2O2濃度顯著降低,反應(yīng)速率減慢,相同條件下有機(jī)碳脫除率減小。
(5)脫硫時(shí),CaCO3稍過量,充分反應(yīng)后仍有SO42-殘留,原因是:CaSO4微溶于水。加入BaCO3可進(jìn)一步提高硫的脫除率,因?yàn)锽aSO4難溶于水,其中SO42-與BaCO3生成更難溶的BaSO4和CO32-,H3PO4的酸性強(qiáng)于H2CO3,在粗磷酸中CO32-轉(zhuǎn)化成H2O和CO2,反應(yīng)的離子方程式為BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2↑+2H2PO4-+H2O。
(6)滴定終點(diǎn)生成Na2HPO4,則消耗的H3PO4與NaOH物質(zhì)的量之比為1:2,n(H3PO4)=n(NaOH)=bmol/Lc10-3L=mol,m(H3PO4)=mol98g/mol=g=0.049bcg,精制磷酸中H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。
點(diǎn)睛:本題以磷精礦濕法制備磷酸的工藝流程為載體,考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律、元素周期律、指定情境下方程式的書寫、物質(zhì)含量的計(jì)算等。解題時(shí)必須利用所學(xué)知識(shí)結(jié)合流程分析,如第(5)問注意脫硫的反應(yīng)是在粗磷酸中進(jìn)行的,BaCO3或CaCO3中碳元素最終變?yōu)镃O2;第(6)問中H3PO4與NaOH物質(zhì)的量之比的確定等。
9.【2017江蘇卷】(12分)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:
注:SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。
(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________ (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是___________。
(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_____________________,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。
(5)鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是_____________________。
【答案】(1)Al2O3+2OH?=2AlO2-+H2O (2)減?。?)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化
(4)4CO32-+2H2O?4e?=4HCO3-+O2↑ H2
(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜
(1)氧化鋁為兩性氧化物,可溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鈉和水,離子方程式為Al2O3+2OH?=2AlO2-+H2O。
(2)為了提高鋁土礦的浸取率,氫氧化鈉溶液必須過量,所以過濾I所得濾液中含有氫氧化鈉,加入碳酸氫鈉溶液后,氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水,所以溶液的pH減小。
(3)電解I過程中,石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣,在高溫下,氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體,所以,石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化。
【名師點(diǎn)睛】本題通過化工流程考查了課本上學(xué)過的從鋁土礦提取鋁的元素化合物的知識(shí),在問題中又結(jié)合原料的循環(huán)利用考查了電解原理。制備類工藝流程題一般由多步連續(xù)的操作組成,每一步操作都有其具體的目標(biāo)、任務(wù)。審題的重點(diǎn)要放在與題設(shè)有關(guān)操作的目標(biāo)、任務(wù)上,分析時(shí)要從成本角度(原料是否廉價(jià)易得)、環(huán)保角度(是否符合綠色化學(xué)的要求)、現(xiàn)實(shí)角度等方面考慮;解答時(shí)要先看框內(nèi),后看框外,里外結(jié)合;邊分析,邊思考,易處著手;先局部,后全盤,逐步深入。而且還要看清問題,不能答非所問。要求用理論回答的試題應(yīng)采用“四段論法”:本題改變了什么條件(或是什么條件)→根據(jù)什么理論或性質(zhì)→所以有什么變化→結(jié)論,如本題最后一個(gè)問題,只要注意了鋁表面易生成氧化膜和氯化銨受熱易分解這兩條性質(zhì),即可想到分解產(chǎn)物對(duì)氧化膜的作用,所以備考時(shí),要多看課本上元素化合物方面內(nèi)容,知道學(xué)了哪些,大多數(shù)的試題的根都在課本上。
10.【2017江蘇卷】(15分)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低,對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3H2O Ag(NH3) 2++ Cl? +2H2O
③常溫時(shí)N2H4H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+:
4Ag(NH3) 2++N2H4H2O4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”階段需在80℃條件下進(jìn)行,適宜的加熱方式為__________________。
(2)NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。 HNO3也能氧化Ag,從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是____________________。
(3)為提高Ag的回收率,需對(duì)“過濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌,并_______________________。
(4)若省略“過濾Ⅰ”,直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水,則需要增加氨水的用量,除因過量NaClO與NH3H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3H2O不反應(yīng)),還因?yàn)開____________________。
(5)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案:________________________(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有:2 molL?1水合肼溶液,1 molL?1H2SO4)。
【答案】(1)水浴加熱 (2)4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2↑
會(huì)釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 ),造成環(huán)境污染 (3)將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中
(4)未過濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水,且其中含有一定濃度的Cl?,不利于AgCl與氨水反應(yīng)
(5)向?yàn)V液中滴加2 molL?1水合肼溶液,攪拌使其充分反應(yīng),同時(shí)用1 molL?1 H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3,待溶液中無氣泡產(chǎn)生,停止滴加,靜置,過濾、洗滌,干燥。
(1)“氧化”階段需在 80℃條件下進(jìn)行,由于加熱溫度低于水的沸點(diǎn),所以適宜的加熱方式為水浴加熱。
(2)因?yàn)橐阎狽aClO 溶液與 Ag 反應(yīng)的產(chǎn)物為 AgCl、NaOH 和 O2 ,用化合價(jià)升降法即可配平,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑。 HNO3也能氧化Ag,硝酸做氧化劑時(shí)通常被還原為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境,所以以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是會(huì)釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 ),造成環(huán)境污染。
(3)為提高Ag的回收率,需對(duì)“過濾Ⅱ”的濾渣進(jìn)行洗滌,洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存的銀氨配離子洗滌下來,并將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中。
(4)若省略“過濾Ⅰ”,直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水,則需要增加氨水的用量,除因過量NaClO與NH3H2O反應(yīng)外,還因?yàn)槲催^濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水,氨水的濃度變小,且其中含有一定濃度的Cl?,不利于AgCl與氨水發(fā)生AgCl+2NH3H2OAg(NH3) 2++ Cl? +2H2O反應(yīng) ,使得銀的回收率變小。
(5)“過濾Ⅱ”后的濾液含有銀氨配離子,根據(jù)題中信息常溫時(shí) N2H4H2O(水合肼)在堿性條件下能還原 Ag(NH3) 2+ :4 Ag(NH3) 2++N2H4H2O=4Ag↓+ N2↑+ 4NH4++ 4NH3↑+H2O ,所以首先向該濾液中加入水合肼把銀氨配離子充分還原,由于該反應(yīng)產(chǎn)生所氣體中含有氨氣,氨氣有強(qiáng)烈的刺激性氣味會(huì)污染空氣,所以要設(shè)計(jì)尾氣處理措施,可以用題中提供的、要求必須使用的硫酸作尾氣吸收劑把氨氣吸收。最后把反應(yīng)混合物靜置、過濾、洗滌、干燥即可得到回收的銀。具體方案如下:向?yàn)V液中滴加2molL?1水合肼溶液,攪拌使其充分反應(yīng),同時(shí)用1 molL?1 H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3 ,待溶液中無氣泡產(chǎn)生,停止滴加,靜置,過濾、洗滌,干燥。
【名師點(diǎn)睛】本題以回收一種光盤金屬層中的少量Ag的實(shí)驗(yàn)流程為載體,將實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)試劑和儀器的選用、實(shí)驗(yàn)條件的控制、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等融為一體,重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的理解、實(shí)驗(yàn)裝置的觀察、信息的加工、實(shí)驗(yàn)原理和方法運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)等能力,也考查學(xué)生運(yùn)用比較、分析等科學(xué)方法解決實(shí)際問題的能力和邏輯思維的嚴(yán)密性。解題的關(guān)鍵是能讀懂實(shí)驗(yàn)流程,分析實(shí)驗(yàn)各步驟的原理、目的、實(shí)驗(yàn)條件等。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí),根據(jù)限定必須使用的試劑,結(jié)合題中所給信息,注意反應(yīng)條件的控制以及實(shí)驗(yàn)試劑的量的控制,按照“核心轉(zhuǎn)化→尾氣處理→產(chǎn)品分離→產(chǎn)品提純”思路,對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行耐心的優(yōu)化,直至得到完美方案。
11.【2016年高考新課標(biāo)Ⅲ卷】(14分)
以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為:
物質(zhì)
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<1
以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線:
回答下列問題:
(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+,反應(yīng)的離子方程式為___________,同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)成VO2+。“廢渣1”的主要成分是__________________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O2+,則需要氧化劑KClO3至少為______mol。
(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有_______。
(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為:4ROH+ V4O124? R4V4O12+4OH?(以ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率,淋洗液應(yīng)該呈_____性(填“酸”“堿”“中”)。
(5)“流出液”中陽離子最多的是________。
(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。
【答案】(1)V2O5+2H+=2VO2++H2O;SiO2;(2)0.5;(3)Fe(OH)3、Al(OH)3;(4)堿;(5)K+ ;(6)2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。
【解析】
(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中,同時(shí)生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,則“廢渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。
(4)根據(jù)方程式可知為了提高洗脫效率,反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,因此淋洗液應(yīng)該呈堿性。
(5)由于前面加入了氯酸鉀和氫氧化鉀,則“流出液”中陽離子最多的是鉀離子。
(6)根據(jù)原子守恒可知偏釩酸銨(NH4VO3 “煅燒”生成七氧化二釩、氨氣和水,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。
【考點(diǎn)定位】考查物質(zhì)制備工藝流程圖分析
【名師點(diǎn)睛】本題是工藝流程問題,涉及氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、步驟的分析、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、元素及其化合物的性質(zhì)等知識(shí),發(fā)揮理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用,將其應(yīng)用于實(shí)踐來解決實(shí)際問題,達(dá)到學(xué)以致用的目的。充分體現(xiàn)了“源于教材又不拘泥于教材”的指導(dǎo)思想,在一定程度上考查了學(xué)生的知識(shí)的靈活運(yùn)用能力和分析問題解決問題的能力。書寫離子反應(yīng)方程式,首先找出反應(yīng)物和生成物,然后判斷此反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng),最后根據(jù)原子守恒、反應(yīng)前后電荷守恒配平其他;工藝流程中充分把握題目所給數(shù)據(jù),如本題中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%~65%,因此濾渣1的主要成分是SiO2,因?yàn)镾iO2屬于酸性氧化物,不與硫酸反應(yīng);氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)是電子的得失或偏移,即得失電子數(shù)目守恒,氧化還原反應(yīng)的計(jì)算常常采用得失電子數(shù)目守恒進(jìn)行計(jì)算,即氧化劑的物質(zhì)的量變價(jià)原子個(gè)數(shù)化合價(jià)的變化值=還原劑的物質(zhì)的量變價(jià)原子個(gè)數(shù)化合價(jià)的變化值,本題是311=n(KClO3)16,解得x=0.5mol;化學(xué)平衡原理適用于任何化學(xué)平衡,如果改變影響平衡的一個(gè)條件,化學(xué)平衡會(huì)向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。本題難度適中。
12.【2016年高考新課標(biāo)Ⅲ卷】(14分)過氧化鈣微溶于水,溶于酸,可作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實(shí)驗(yàn)方法?;卮鹣铝袉栴}:
(一)碳酸鈣的制備
(1)步驟①加入氨水的目的是_______。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于____。
(2)右圖是某學(xué)生的過濾操作示意圖,其操作不規(guī)范的是______(填標(biāo)號(hào))。
a. 漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁
b.玻璃棒用作引流
c.將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁
d.濾紙邊緣高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動(dòng)以加快過濾速度
(二)過氧化鈣的制備
CaCO3濾液 白色晶體
(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,此時(shí)溶液呈____性(填“酸”、“堿”或“中”。將溶液煮沸,趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是___________。
(4)步驟③中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________,該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行,原因是_________。
(5)將過濾得到的白色結(jié)晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌,使用乙醇洗滌的目的是_______。
(6)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應(yīng),過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是______,產(chǎn)品的缺點(diǎn)是_______。
【答案】(1)調(diào)節(jié)溶液pH使Fe(OH)3沉淀;過濾分離;(2)ade ;(3)酸;除去溶液中溶解的CO2;
(4)CaCl2+2NH3H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;溫度過高時(shí)過氧化氫分解;(5)去除結(jié)晶表面水分;(6)工藝簡單、操作簡單;純度較低。
(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,溶液中有二氧化碳生成,因此溶液呈酸性。容易含有二氧化碳,而過氧化鈣能與酸反應(yīng),因此將溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。
(4)根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)中還有氯化銨和水生成,則步驟③中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCl2+2NH3H2O+H2O2=CaO2↓+2NH4Cl+2H2O;雙氧水不穩(wěn)定,受熱易分解,因此該反應(yīng)需要在冰浴下進(jìn)行的原因是防止過氧化氫分解。
【考點(diǎn)定位】考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
【名師點(diǎn)睛】本試題考查物質(zhì)的制備、實(shí)驗(yàn)基本操作、鹽類水解、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、元素及其化合物的性質(zhì)等知識(shí),這些問題屬于基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用,考查考生的知識(shí)運(yùn)用能力,同時(shí)注意信息的運(yùn)用。制備碳酸鈣,需要除去石灰石中的雜質(zhì),鐵的氧化物和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生鐵離子,然后利用過氧化氫,把Fe2+氧化成Fe3+,利用氫氧化鐵在pH=2出現(xiàn)沉淀,當(dāng)pH=3.7時(shí)沉淀完全,加入氨水調(diào)節(jié)pH,讓Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3,然后進(jìn)行過濾,除去雜質(zhì),做題過程中注意題目中信息,信息會(huì)告訴你解題的思路,“沉淀顆粒長大”,便于得到沉淀,便于過濾分離;實(shí)驗(yàn)操作中實(shí)驗(yàn)獲得成功,一定要注意操作的規(guī)范性, 如過濾的注意事項(xiàng):“一貼”“二低”“三靠”;物質(zhì)的制備為了得到純凈的物質(zhì),一定要把雜質(zhì)除去,但不能引入新的雜質(zhì),把有可能引入雜質(zhì)的情況考慮進(jìn)去,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,但CO2能溶于水,會(huì)有一部分CO2溶解,加入氨水時(shí)會(huì)產(chǎn)生(NH4)2CO3,制備的過氧化鈣不純凈,需要除去溶解CO2,加熱煮沸,除去溶解CO2;在實(shí)驗(yàn)題目中往往以元素及其化合物的性質(zhì)為基礎(chǔ)進(jìn)行考查,過氧化氫不穩(wěn)定受熱易分解,在冰浴中進(jìn)行,為防止過氧化氫的分解;在物質(zhì)的制備中也要注意題給信息,因?yàn)檫@往往解某題的關(guān)鍵,過氧化鈣微溶于水,用蒸餾水洗滌中會(huì)有部分溶解,為了減少溶解,利用過氧化鈣難溶于乙醇進(jìn)行洗滌,本試題難度適中。
3.【陜西省渭南中學(xué)2019屆高三第五次質(zhì)檢】X、Y、Z、W四種物質(zhì)有如下相互轉(zhuǎn)化關(guān)系(其中X、W為單質(zhì),Y、Z為化合物,未列出反應(yīng)條件):X+Y=Z+W。
(1)若W能使帶火星的木條復(fù)燃,Z可用于雕刻玻璃的化學(xué)反應(yīng)方程式為:________________。
(2)若W是一種常見的半導(dǎo)體材料且X、W同主族,則Z的名稱為:____________。
(3)若X是工業(yè)上用量最大的金屬單質(zhì),Z是一種具有磁性的黑色晶體,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是:_____。
(4)若X位于周期表的第IIA族,Z可作為耐火材料,則Y的電子式為_______,其屬于含有_____(填“極性”、“非極性”)共價(jià)鍵的分子。
(5)若為鋁熱反應(yīng),下列能代替KClO3和鎂帶而引發(fā)鋁熱反應(yīng)的是(_____)
A、直接用酒精燈加熱 B、KMnO4、鋁條 C、火柴頭、濃鹽酸 D、KMnO4、鞭炮引線
【答案】2F2 + 2H2O =4HF + O2 一氧化碳 3Fe+4H2O Fe3O4++4H2
極性鍵 D
(3)根據(jù)題中信息“X是工業(yè)上用量最大的金屬單質(zhì),Z是一種具有磁性的黑色晶體”可知X為Fe,Z為Fe3O4,X+Y=Z+W的化學(xué)反應(yīng)方程式為:3Fe+4H2OFe3O4+4H2。本小題答案為:3Fe+4H2OFe3O4+4H2。
(4)根據(jù)題干信息“X位于周期表的第IIA族,Z可作為耐火材料”Z為MgO,則X為Mg,W為C,發(fā)生的反應(yīng)為:2Mg+CO22MgO+C,則Y為CO2,Y的電子式為:,屬于含有極性共價(jià)鍵的分子。本小題答案為:;極性。
(5)黑火藥燃燒時(shí)約2200度與鎂相當(dāng),則能代替KClO3和鎂帶引發(fā)鋁熱反應(yīng)的可以是KMnO4、鞭炮引線,故答案選D。本小題答案為:D。
能力拓展:
4.【江西九江市同文中學(xué)2019屆高三上學(xué)期期中】A、B、C、X是中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì),均由短周期元素組成,轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。請(qǐng)針對(duì)以下三種不同情況回答:
(1)若A、B、C均為化合物且焰色反應(yīng)均為黃色,水溶液均為堿性。則C物質(zhì)的化學(xué)式是_____________。
(2)若A、B、C中均含同一種常見金屬元素,該元素在C中以陰離子形式存在,將A、C的水溶液混合可得B的白色膠狀沉淀。
①A中含有的金屬元素為___________。(寫元素符號(hào))
②該金屬元素的單質(zhì)與某紅棕色粉末在高溫下反應(yīng),可用于焊接鐵軌,反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________。
若A為固態(tài)非金屬單質(zhì),A與X同周期,常溫常壓下C為白色固體,B分子中各原子最外層均為8e-結(jié)構(gòu)。C與水劇烈反應(yīng),生成兩種常見酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。
【答案】NaHCO3 Al 2A1+Fe2O3A12O3+2Fe PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl
②Al與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)可用于焊接鐵軌及定向爆破,此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe,本小題答案為:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。
(3)若A為固態(tài)非金屬單質(zhì),A與X為同周期,常溫常壓下C為白色固體,B分子中各原子最外層均為8e?結(jié)構(gòu),由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,A為磷,B為三氯化磷,C為五氯化磷,X為氯氣。C與水劇烈反應(yīng),生成兩種常見酸,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl。本小題答案為:PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl。
5.【廈門市啟悟中學(xué)2019屆高三上學(xué)期期中】有一溶液,其中可能含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4+、K+、CO32-、SO42-、Br- 等離子的幾種,為分析其成分,取此溶液分別進(jìn)行了四個(gè)實(shí)驗(yàn),其操作和有關(guān)現(xiàn)象如圖所示:
請(qǐng)你根據(jù)上圖推斷:
(1)實(shí)驗(yàn)①、②能確定原溶液中一定存在________和_______(填離子符號(hào));
(2)實(shí)驗(yàn)⑤中所發(fā)生的氧化還原的離子方程式為__________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)④中產(chǎn)生的刺激性氣味的氣體,工人常利用該物質(zhì)的濃溶液檢查氯氣管道是否漏氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________________________
(4)寫出實(shí)驗(yàn)④中,由A→B過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:________________________。
【答案】K+ Br- 2Fe2+ +Cl2=2Fe3++2Cl- 8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2 Al(OH)3 + OH- =[Al(OH)4]-
(3)實(shí)驗(yàn)④中產(chǎn)生的刺激性氣味的氣體為氨氣,工人常利用該物質(zhì)的濃溶液即氨水,檢查氯氣管道是否漏氣,若漏氣,漏氣位置產(chǎn)生大量氯化銨白煙,反應(yīng)的化學(xué)方程式是8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2;
(4)實(shí)驗(yàn)④中,隨著氫氧化鈉的含量不斷增加,沉淀開始部分溶解,說明沉淀中有氫氧化鋁,由A→B過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Al(OH)3 + OH- =[Al(OH)4]-或Al(OH)3 + OH- =AlO2-+2H2O。
6.【甘肅武威一中2019屆高三上學(xué)期期末】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集強(qiáng)氧化性、吸附、絮凝于一體的新型多功能處理劑,其生產(chǎn)工藝如圖所示:
已知K2FeO4具有下列性質(zhì):
①可溶于水、微溶于濃KOH溶液
②在0~5 ℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定
③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解
④在酸性至堿性條件下,能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2
請(qǐng)完成下列填空:
(1)已知Cl2與KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3。在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下,生產(chǎn)KClO應(yīng)在溫度___________的情況下進(jìn)行(填“較高”或“較低”)。
(2)生產(chǎn)K2FeO4的反應(yīng)原理是:Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平),則該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______________。
(3)K2FeO4在弱堿性條件下能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。
(4)在“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體的目的是___________。
A.為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物
B.與“反應(yīng)液Ⅰ”中過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng),生成更多的KClO
C.KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量,有利于提高反應(yīng)速率
D.使副產(chǎn)物KClO3轉(zhuǎn)化為KCl
(5)制備K2FeO4時(shí),須將90%的Fe(NO3)3溶液緩慢滴加到堿性的KClO濃溶液中,并且不斷攪拌。采用這種混合方式的原因是_______________________ (答出1條即可)。
(6)從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K2FeO4晶體后,可以得到的副產(chǎn)品有________ (寫化學(xué)式)。
(7)工業(yè)上常用“間接碘量法”測(cè)定高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的含量,其方法是:用堿性的碘化鉀溶液(pH為11~12)溶解3.96 g高鐵酸鉀樣品,調(diào)節(jié)pH為1,避光放置40分鐘至反應(yīng)完全(高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子),再調(diào)節(jié)pH為3~4(弱酸性)。以1.0 mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液為滴定劑進(jìn)行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí),用去硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00 mL,則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________。
【答案】較低 3∶2 4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe(OH)3↓+3O2↑ AB 減少K2FeO4在過量Fe3+作用下的分解(或K2FeO4在低溫、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定) KNO3、KCl 25%
(1)由工藝流程可知,利用Fe(OH)3與KClO制備K2FeO4,由信息可知溫度較高KOH與Cl2反應(yīng)生成的是KClO3,在低溫下KOH與Cl2反應(yīng)生成的是KClO,所以應(yīng)選擇低溫較低;
(2)生產(chǎn)K2FeO4的反應(yīng)原理是:Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平),F(xiàn)e(NO3)3為還原劑,KClO為氧化劑,根據(jù)得失電子守恒可知,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:2;
(3)K2FeO4在弱堿性條件下能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2FeO4+10H2O=8KOH+4 Fe(OH)3↓+3O2↑;
(4)A.Fe(NO3)3與KClO反應(yīng)時(shí),要消耗KOH,A正確;
B.根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖可知,第①步Cl2過量,加入KOH固體后會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成KClO,B正確;
C.因溫度較高時(shí)KOH 與Cl2反應(yīng)生成的是KClO3,而不是KClO,C錯(cuò)誤;
D.KClO3轉(zhuǎn)化為 KCl,化合價(jià)只降低不升高,不符合氧化還原反應(yīng)原理,D錯(cuò)誤;
(5)信息可知,K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解,將90%的Fe(NO3)3溶液緩慢滴加到堿性的KClO濃溶液中,并且不斷攪拌,可以減少K2FeO4在過量Fe3+作用下的分解;
(6)根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖,利用元素守恒可知,硝酸鐵與次氯酸鉀在堿性條件下反應(yīng)得溶液II中含有高鐵酸鉀、硝酸鉀和氯化鉀,所以從溶液II中分離出K2FeO4后,同時(shí)得到副產(chǎn)品有KCl、KNO3;
(7)用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品,調(diào)節(jié)pH為1,高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng),高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子,碘離子被氧化成碘,根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系2FeO42-~3I2,再根據(jù)反應(yīng)2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,得關(guān)系式2FeO42-~3I2~6Na2S2O3,所以高鐵酸鉀的質(zhì)量為1.0mol/L0.015L198g/mol=0.99g,則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%=25%。
自我提升:
7.【銀川市長慶高級(jí)中學(xué)2019屆高三第四次月考】已知A、E為金屬單質(zhì),B是淡黃色粉末且常用于防毒面具中,回答下題。
(1)實(shí)驗(yàn)室中A常常保存在盛放_(tái)_________的廣口瓶中。
(2)寫出B轉(zhuǎn)變成C的化學(xué)方程式_________________。0.1molB參與該反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)為_________ 。
(3)用化學(xué)方程式表示沉淀G顏色發(fā)生變化的原因:________________________。
(4)從A、B、C、D、E、G、H選出試劑可制備F,寫出對(duì)應(yīng)離子方程式:__________。
(5)直接向F溶液中加入B固體,寫出可能出現(xiàn)的現(xiàn)象:__________________________。
(6)將H溶液滴加到淀粉碘化鉀試液中觀察到的現(xiàn)象是____________________,用離子方程式解釋原因_______ ;
【答案】煤油 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 0.1NA 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe3++Fe=3Fe2+ 有無色氣體生成,產(chǎn)生紅褐色沉淀 溶液變藍(lán); 2Fe3++2I-= 2Fe2++I2。
(2)B轉(zhuǎn)變成C的化學(xué)方程式為2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,根據(jù)方程式可知,每2molNa2O2參與反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol,0.1mol Na2O2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)為0.1NA,故答案為:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2;0.1NA。
(3)沉淀G顏色發(fā)生變化的原因是:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,故答案為:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
(4)Fe和FeCl3反應(yīng)可以制備FeCl2,離子方程式為:2Fe3++Fe=3Fe2+,故答案為:2Fe3++Fe=3Fe2+。
(5)直接向F溶液中加入B固體,會(huì)產(chǎn)生無色氣體,產(chǎn)生紅褐色沉淀,故答案為:有無色氣體生成,產(chǎn)生紅褐色沉淀。
(6)H是FeCl3,滴加到淀粉碘化鉀試液中觀察到的現(xiàn)象是溶液變藍(lán),離子方程式為:2Fe3++2I-= 2Fe2++I2,故答案為:溶液變藍(lán);2Fe3++2I-= 2Fe2++I2。學(xué)@科網(wǎng)
8.【西藏林芝市一中2019屆高三第三次月考】回答下列問題:
(1)若金屬鈉等活潑金屬著火時(shí),應(yīng)該用_______________來滅火。將一小塊鈉投入盛有飽和石灰水的燒杯中,不可能觀察到的現(xiàn)象是________。
a.有氣體生成 b.鈉熔化成小球并在液面上游動(dòng)
c.燒杯底部有銀白色的金屬鈣生成 d.溶液變渾濁
(2)Na2CO3和NaHCO3是兩種常見的鈉鹽。下列關(guān)于Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)的說法中,正確的是______________。
a.常溫下,Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3小
b.相同質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng),在相同條件下產(chǎn)生CO2前者多
c.可用Ca(OH)2溶液鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
d. NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3雜質(zhì)可通入足量CO2除雜
(3)過氧化鈉、過氧化鎂都是重要的過氧化物。過氧化鎂不溶于水,但易溶于稀酸,廣泛用作胃藥,治療胃酸過多。試寫出過氧化鎂與胃酸反應(yīng)的離子方程式:_____________。
(4)某無色稀溶液X中,可能含有Al3+、Cl-、Fe3+、Mg2+、NH4+中的某幾種,向其中加入NaOH溶液時(shí)產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(n)與加入NaOH溶液體積(V)的關(guān)系如下圖所示。
則X中一定含有的陽離子是_________,bc段反應(yīng)的離子方程式為________。
(5)在1L某酸性溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表
離子
Mg2+
Al3+
SO42?
Cl?
c/(mol/L)
0.510?2
1.010?2
0.510?2
3.010?2
向該溶液中逐滴加入0.5 mol?L-1NaOH溶液至沉淀恰好不再溶解時(shí),消耗NaOH體積為_____mL。
【答案】干沙土 c d 2MgO2+4H+=2Mg2++2H2O+O2↑ Al3+、Mg2+、NH4+
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 100
(2)a.常溫下,Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3大,故a錯(cuò)誤;b.相同質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量鹽酸反應(yīng),相對(duì)分子質(zhì)量NaHCO3小于Na2CO3,所以等質(zhì)量的NaHCO3、Na2CO3的物質(zhì)的量n (NaHCO3)>n (Na2CO3),即在相同條件下產(chǎn)生CO2的體積NaHCO3多,故b錯(cuò)誤;c.Ca(OH)2溶液與Na2CO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀,Ca(OH)2溶液與和NaHCO3溶液反應(yīng)也產(chǎn)生白色沉淀,故無法鑒別,c錯(cuò)誤;d.CO2與Na2CO3和水反應(yīng)生成NaHCO3,故NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3雜質(zhì)可通入足量CO2,d正確;綜上,本題選d。
(5)Mg2+最終存在形式為Mg(OH) 2,Al3+最終存在形式為AlO2-,1L溶液中含有Mg2+0.005mol,Al3+0.01mol。Mg2+消耗OH- 0.01mol,Al3+消耗OH- 0.04mol,共消耗NaOH溶液0.05mol,V[NaOH(aq)]=n/c=0.05mol/0.5 mol?L-1=0.1L=100mL,故消耗NaOH體積為100 mL。
9.【山東榮成市六中2019屆高三1
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