届高三化学二轮复习无机综合化工流程综合题的研究化工流程逐空特训核心突破经典例题.docx
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届高三化学二轮复习无机综合化工流程综合题的研究化工流程逐空特训核心突破经典例题
《高考12题逐题突破》:
无机综合(化工流程综合题的研究)
——化工流程逐空特训
【提升训练答案+解析】
1.化学源于生活,在生产生活中,我们会遇到各种各样的化学反应。
(1)过氧化钠用于潜水艇或呼吸面具作供氧剂,主要反应的化学方程式为:
________________________________________________________________________。
(2)工业上用电解饱和食盐水的方法生产氯气,即“氯碱工业”,写出反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)野外作业中用Al焊接铁轨,该反应的化学方程式为:
_______________________。
(4)将一个铝制易拉罐充满CO2气体,然后往罐内注入足量的NaOH溶液,立即密封罐口,过一段时间后,罐壁内凹而瘪,再过一段时间后又重新鼓起,试用离子方程式解释易拉罐又重新鼓起的原因:
__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)用小苏打治疗胃酸过多,反应的离子方程式为:
____________________________。
答案
(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(2)2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
(3)2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
(4)2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
(5)HCO
+H+===H2O+CO2↑
2.请回答:
(1)CaH2的电子式:
__________。
(2)将硫黄撒在汞表面,以除去不慎洒落的汞,用化学方程式表示其理由:
__________。
(3)完成以下氧化还原反应的离子方程式:
________ClO2+______CN-+_____===______CO
+_____________N2↑+________Cl-+________。
(4)SiO2溶于氢氟酸后生成一种极强的二元酸和水,经分析该酸由3种元素组成,其中氟元素的质量分数为79.17%。
请写出SiO2溶于氢氟酸的离子方程式:
___________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)[H
]-Ca2+[
H]-
(2)Hg+S===HgS (3)2 2 4OH- 2 1 2 2H2O (4)SiO2+6HF===2H++SiF
+2H2O
解析 (4)设二元酸的化学式为:
H2SixFy,根据化合价代数和为0可知2+4x-y=0,由氟元素质量分数有
=79.17%,联立解得x≈1,y≈6,则化学式为H2SiF6,再根据二元强酸,即可写出离子方程式:
SiO2+6HF===2H++SiF
+2H2O。
3.结晶水合物在煅烧过程中会发生一系列变化,请回答下列问题:
(1)硫酸高铈[Ce(SO4)2]是一种常用的强氧化剂。
将Ce(SO4)2·4H2O(摩尔质量为404g·mol-1)在空气中加热,样品的固体残留率(
×100%)随温度的变化如图1所示。
当固体残留率为70.3%时,所得固体可能为________(填字母)。
A.Ce(SO4)2B.Ce2(SO4)3C.CeOSO4
(2)固体A为生石膏(CaSO4·2H2O)和不含结晶水且高温时也不分解的杂质。
生石膏在120℃时失水生成熟石膏(2CaSO4·H2O),熟石膏在200℃时失水生成硫酸钙。
为测定固体A中生石膏的含量,某科研小组进行了如下实验:
称取固体A180g置于坩埚中加热,加热过程中固体质量随温度变化的情况如图2所示。
①实验中每次对固体称量时需要在冷却后进行。
为保证实验结果的精确性,固体冷却时必须防止________________________________________________________________________。
②将加热到1400℃时生成的气体通入品红溶液中,品红褪色。
写出1400℃时的化学反应方程式:
_________________________________________________________________。
③固体A中生石膏的质量分数约为________(结果保留1位小数)。
答案
(1)B
(2)①吸水 ②2CaSO4
2CaO+2SO2↑+O2↑ ③95.6%
解析
(1)若1molCe(SO4)2·4H2O分解,当固体残留率为70.3%时,所剩固体的质量为404g·mol-1×1mol×70.3%≈284g,即对应所得固体的摩尔质量可能为284g·mol-1,Ce(SO4)2的摩尔质量为332g·mol-1,CeOSO4的摩尔质量为252g·mol-1,A、C项不符合题意;若2molCe(SO4)2·4H2O分解,对应所得1mol固体时固体的摩尔质量约为568g·mol-1,Ce2(SO4)3的摩尔质量为568g·mol-1,B项符合题意。
(2)①失水后的晶体冷却时必须防止吸水,否则会导致测定结果有较大误差。
②由图示数据及使品红褪色的信息可推知反应为2CaSO4
2CaO+2SO2↑+O2↑。
③由②中反应方程式及CaSO4分解时质量减少144g-64g=80g可知生成了1molSO2和0.5molO2,根据原子守恒知生石膏的物质的量为1mol,则m(CaSO4·2H2O)=172g,生石膏的质量分数=
×100%≈95.6%。
4.(2019·合肥一模)以软锰矿粉(主要含有MnO2,还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质)为原料制备高纯MnO2的流程如图所示:
已知常温下,氢氧化物沉淀的条件:
Al3+、Fe3+完全沉淀时的pH分别为5.0、2.8;Mn2+开始沉淀的pH为7.7。
(1)“酸浸”时加入一定量的硫酸,硫酸的量不能过多或过少。
硫酸过多造成氨的损失;硫酸过少时,“酸浸”时会有红褐色渣出现,原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(2)加入氨水应调节pH的范围为__________________________________________。
(3)“过滤Ⅱ”所得滤渣为MnCO3,滤液中溶质的主要成分是____________(填化学式),写出其阳离子的电子式:
__________________________________。
(4)加入碳酸氢铵产生沉淀的过程为“沉锰”。
①“沉锰”过程中放出CO2,反应的离子方程式为____________________________。
②“沉锰”过程中沉锰速率与温度变化的关系如图所示。
当温度高于60℃时,沉锰速率随着温度升高而减慢的原因可能是______________________________________________。
(5)工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度,其操作过程如下:
准确称量0.9200g该样品,与足量酸性KI溶液充分反应后,配制成100mL溶液。
取其中20.00mL,使其恰好能与25.00mL0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液完全反应(I2+2S2O
===2I-+S4O
)。
计算可得该样品纯度为______(计算结果保留1位小数)。
答案
(1)生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀
(2)5.0~7.7
(3)(NH4)2SO4
(4)①Mn2++2HCO
===MnCO3↓+CO2↑+H2O ②温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快,沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢
(5)47.3%
解析
(1)硫酸过少时,“酸浸”时会有红褐色渣出现,原因是生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀。
(2)由题中信息可知,Al3+、Fe3+完全沉淀时的pH分别为5.0、2.8,Mn2+开始沉淀的pH为7.7。
所以,加入氨水应调节pH的范围为5.0~7.7。
(3)“过滤Ⅱ”所得滤渣为MnCO3,滤液中溶质的主要成分是(NH4)2SO4,其阳离子的电子式为
。
(4)①“沉锰”过程中放出CO2,反应的离子方程式为Mn2++2HCO
===MnCO3↓+CO2↑+H2O。
②温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快,沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢。
(5)由反应过程可得到关系式:
MnO2~I2~2S2O
12
n0.02500L×0.0800mol·L-1×
n=0.005mol,该样品纯度=
×100%≈47.3%。
5.一种用铬铁矿(主要成分是FeCr2O4,还含有Al2O3、Fe2O3等)制氧化铬的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“氧化焙烧”过程中,理论上1molFeO·Cr2O3完全被氧化为Na2CrO4和Fe2O3时,转移电子的物质的量为__________;“水浸”过程中,为提高Na2CrO4的浸取率,除可适当增大水的用量之外,还可采用的措施是________________________________(列举一条)。
(2)“除铝”时通入足量CO2发生反应的离子方程式为__________________________
________________________________________________________________________。
(3)“酸化结晶”过程中发生的反应为2CrO
+2H+Cr2O
+H2O,该反应的平衡常数表达式为K=______________。
(4)Na2Cr2O7与(NH4)2SO4混合热解时生成Cr2O3和N2及硫酸盐的化学方程式为________________________________________________________________________;
能说明“水洗”完全的方法是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)测定产品中Cr2O3含量的步骤如下:
步骤1:
准确称取ag产品,加入KClO3熔融(Cr2O3+5KClO3
2K2CrO4+KCl+5O2↑+2Cl2↑);
步骤2:
酸化,转化为K2Cr2O7溶液;
步骤3:
加入稍过量的KI溶液充分反应(Cr2O
+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O),加入淀粉溶液作指示剂,用cmol·L-1Na2S2O3标准溶液进行滴定(I2+2S2O
===2I-+S4O
)至终点,消耗标准溶液VmL。
则产品中含Cr2O3的质量分数为______________(列出计算表达式)。
答案
(1)7mol 适当延长浸取时间或适当提高浸取温度或充分搅拌等(答出一点即可)
(2)AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
(3)
(4)Na2Cr2O7+(NH4)2SO4
Na2SO4+Cr2O3↓+N2↑+4H2O 取少量最后一次洗涤滤液,滴入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无沉淀,说明已洗涤完全(其他合理答案也可)
(5)
×100%
解析
(1)Fe元素化合价由+2价变为+3价,升1价,Cr元素由+3价变为+6价,2个Cr升高6价,故1molFeO·Cr2O3完全被氧化为Na2CrO4和Fe2O3时转移电子7mol。
为提高Na2CrO4的浸取率,除可适当增大水的用量之外,还可采取的措施是适当延长浸取时间或适当提高浸取温度或充分搅拌等。
(2)除“铝”时通入足量CO2,应生成HCO
。
(5)由方程式可知转化关系为Cr2O3~2CrO
~Cr2O
~3I2~6S2O
即:
Cr2O3 ~ 6S2O
cV×10-3molcV×10-3mol
Cr2O3的质量分数=
×100%=
×100%。
6.双氧水、84消毒液是日常生活中常用的消毒剂。
(1)84消毒液(主要成分是NaClO)溶液呈碱性,用离子方程式表示其原因:
__________
________________________________________________________________________。
(2)双氧水和84消毒液混合失去消毒作用,生成无色无味气体,该气体为________(填化学式)。
(3)工业上,制备84消毒液的原理是:
以惰性电极电解饱和氯化钠溶液,产生的氯气用生成的烧碱溶液吸收。
阴极发生的电极反应式为__________________________;写出制备84消毒液的总反应化学方程式:
_____________________________________________________。
(4)双氧水是二元弱酸,298K时,Ka1=1.6×10-12,Ka2=1.0×10-25,双氧水电离的方程式为__________________________;298K时0.1mol·L-1双氧水溶液的pH≈__________。
(已知:
lg2≈0.3)
答案
(1)ClO-+H2OHClO+OH-
(2)O2 (3)2H2O+2e-===2OH-+H2↑ NaCl+H2O
NaClO+H2↑ (4)H2O2H++HO
、HO
H++O
6.4
解析 (4)双氧水是二元弱酸,氢离子主要来自一级电离;c(H+)≈
=4×10-7,则298K时0.1mol·L-1双氧水溶液的pH=-lg(4×10-7)=7-lg4≈6.4。
7.利用钛矿的酸性废液(含TiO2+、Fe2+、Fe3+、SO
等),可回收获得FeS2纳米材料、Fe2O3和TiO2·nH2O等产品,流程如下:
(1)TiO2+中钛元素的化合价为________价。
TiO2+只能存在于强酸性溶液中,因为TiO2+易水解生成TiO2·nH2O,写出水解的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(2)向富含TiO2+的酸性溶液中加入Na2CO3粉末能得到固体TiO2·nH2O。
请用化学反应原理解释:
______________________________________________________________________。
(3)NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式为
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________,
该反应需温度在308K以下,其目的是________________________________________________________________________。
答案
(1)+4 TiO2++(n+1)H2OTiO2·nH2O+2H+
(2)Na2CO3消耗H+,c(H+)减少,使TiO2+水解平衡向生成TiO2·nH2O方向移动
(3)Fe2++2HCO
===FeCO3↓+CO2↑+H2O
防止NH4HCO3受热分解和减少Fe2+的水解
解析
(2)由于原溶液显酸性,CO
直接与H+反应,不能解释成CO
水解促进TiO2+的水解。
(3)要充分考虑H+与HCO
不共存,HCO
与Fe2+产生FeCO3和H+,会继续与HCO
反应产生CO2气体。
另外NH4HCO3不稳定受热易分解,因而要控制在较低温度下进行。
8.过氧乙酸(
)常用作纺织品漂白剂。
(1)乙醛能与O2在一定条件下反应生成过氧乙酸,若有11.2LO2(标准状况下)参加反应,理论上可生成浓度为40%的过氧乙酸________g。
(2)某纺织厂污水中过氧乙酸含量测定:
取一定量的污水加入硫酸酸化,然后加入过量KI溶液充分反应,加入NaOH溶液调节为弱碱性,用Na3AsO3标准液滴定至终点。
已知:
CH3COOOH
I2
AsO
①I-将过氧乙酸还原为乙酸的离子方程式为________________________________
________________________________________________________________________。
②取污水水样100.00mL,按上述方法测定污水中过氧乙酸含量,消耗0.01000mol·L-1Na3AsO3标准溶液8.50mL。
计算污水中过氧乙酸物质的量浓度(写出计算过程)。
答案
(1)95
(2)①CH3COOOH+2I-+2H+===I2+CH3COOH+H2O
②CH3COOOH~I2~AsO
n(CH3COOOH)=n(Na3AsO3)=0.01000mol·L-1×8.50×10-3L=8.50×10-5mol
c(CH3COOOH)=
=8.5×10-4mol·L-1。
9.(2019·菏泽一模)我国电池的年市场消费量约为80亿只,其中70%是锌锰干电池,利用废旧锌锰干电池制备硫酸锌晶体(ZnSO4·7H2O)和纯MnO2的工艺如下:
已知:
①锌皮的主要成分为Zn,含有少量Fe;炭包的主要成分为ZnCl2、NH4Cl、MnO2、炭粉等,还含有少量的Cu、Ag、Fe等。
②Ksp[Zn(OH)2]=2.0×10-16;Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16;Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。
(1)除去炭包中炭粉的操作为__________(填字母)。
A.酸浸B.过滤C.焙炒D.焙烧
(2)粗MnO2转化为MnSO4时,主要反应的离子方程式为___________________________。
(3)焙烧时发生反应的化学方程式为__________________________________________
______________________。
(4)制备硫酸锌晶体流程中,用ZnO调节pH的目的是
________________________________________________________________________,
若溶解时不加H2O2带来的后果是________________________。
(5)“草酸钠高锰酸钾返滴法”可测定MnO2的纯度:
取agMnO2样品于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,再加入V1mLc1mol·L-1Na2C2O4溶液(足量),最后用c2mol·L-1KMnO4溶液滴定剩余的Na2C2O4,达终点时消耗V2mL标准KMnO4溶液。
①MnO2参与反应的离子方程式为__________________________________________。
②该样品中MnO2的质量分数为___________________________________________________(假定杂质不参与反应,列出表达式即可)。
答案
(1)C
(2)MnO2+H2O2+2H+===Mn2++O2↑+2H2O (3)2MnCO3+O2
2MnO2+2CO2 (4)除去溶液中的Fe3+ Fe2+与Zn2+不能分离[或当Fe(OH)2沉淀完全时,Zn(OH)2也沉淀完全] (5)①MnO2+4H++C2O
===Mn2++2CO2↑+2H2O ②
×100%
解析 (5)②根据得失电子守恒,可得关系式:
2MnO
~5C2O
,剩余n(Na2C2O4)=
n(KMnO4)=
c2V2×10-3mol,则与MnO2反应的n(Na2C2O4)=c1V1×10-3mol-
c2V2×10-3mol,样品中MnO2的质量分数为
×100%=
×100%。
10.Ni2O3主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的着色颜料,也可用于镍粉的制造,其一种生产工艺如下:
(1)Ni2O3中Ni的化合价为________________。
(2)为了提高金属镍废料浸出速率,在“酸浸”时可采取的措施有__________________
______________________________________________________________(写两条)。
(3)加入H2O2“氧化”的离子方程式为_______________________________________;加入Na2CO3溶液调pH,产生的“滤渣”是____________________________________。
(4)从滤液A中可回收利用的主要物制质是________;加入NaClO溶液和NaOH溶液,“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为___________________________________________。
(5)工业上用镍为阳极,电解0.05~0.1mol·L-1NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液,可得到高纯度、球形的超细镍粉。
当其他条件一定时,NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如下图所示:
①NH4Cl的浓度最好控制为________g·L-1。
②当NH4Cl浓度大于15g·L-1时,阴极有气体生成,导致阴极电流效率降低,相应的电极反应式为_________________________________________________________________。
答案
(1)+3
(2)适当升高温度、增大盐酸的浓度、搅拌或将镍废料研成粉末等(任写两条)
(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O Fe(OH)3
(4)NaCl 2Ni2++ClO-+4OH-===Ni2O3↓+Cl-+2H2O
(5)①10 ②2H++2e-===H2↑(或2NH
+2H2O+2e-===2NH3·H2O+H2↑)
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