2019版高考化学总复习第3章金属及其重要化合物微专题强化突破5无机化学工艺流程题专题.doc.pdf
微专题强化突破5无机化学工艺流程题 专题集训 1.高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝： 过氧化氢顺水硫酸铝溶液 I 啟劇液合成产品 根据上述流程图填空： (1) “除杂”操作是先加入过氧化氢充分反应后，再用氨水调节溶液的pH,使硫酸钱溶 液中的少量 Fe'T氧化为 Fe'+并进一步转化为Fe (OH)3从而除去 Fe 2+,则 Fe酸性条件下氧化 为 Fe 卄的离子方程式为_ o (2) 配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是_ 。 (3) “分离”操作的名称是_ ( 填字母代号 )。 A.蒸馅B.分液 C.过滤 (4) 钱明矶晶体的化学式为NH；A1(SO.)2-12H2O,钱明矶属于 _ ( 填“纯净物”或 “混合物” ) ，在 0.1 mol/L ? 明矶的水溶液中，浓度最大的离子是_ 。 热分解中发生如下反应：6NHiAl (SOl)2=3Al2O3+2NH3 t +2N2 t +6S02 t +6S03 t +9H20,当生 成 1 mol Al ：心时转移电子的物质的量为molo 解析： ( 1)氏 02溶液具有强氧化性，可以氧化业铁离子生成铁离子，反应的离子方程式为 2FC 2+H 202+2H+=2Fe 3+ + 2H20 o (2) tl 于铝离子在溶液中能发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制铝离子的水 解。 (3) 把晶体从混合物中“分离”操作的名称是过滤。 (4) 鞍明矶晶体的化学式为NH.iAKSO.- 12H20,镀明矶有固定的组成 , 属于纯净物 ; 在 0. 1 mol/L 技明矶的水溶液中 , 未水解前 ,C(A1 3+)= C(NH；)=0. 1 mol/L,由于钱根和铝离子均水解，水 解结合水电离出的盘氧根，水解后浓度均小于0. 1 mol/L, c(S0D =0. 2 mol/L, 所以在 0.1 mol/L 鞍 明矶的水溶液中，浓度最大的离子是S0厂。 (5) 该反应中 N 元素化合价由一3 价变为 0价、S元素化合价由 +6价变为 +4价， 6NH4A1 (S04) 2=3Al203+2NH3 t +2N2 f +6SO21 +6SO31 +9H20,转移 12e“,所以当生成 1 mol AI2O3 时转移 电子的物质的量为4 molo 答案： (l)2Fe2+II202+2H + = 2Fe3+ + 2H 20 抑制 Al” 水解 (3) C (4) 纯净物 sor 4 2.- 铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石( 含 Fe203. FeO,也含有 A12O3、Mn02、CuO 等) 制备纳米铁颗粒的实验流程如下: 已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 如下: 沉淀物 Al (OH) 3Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 pH 5.23.29.76. 7 (1)步骤中用 pll 试纸测定溶液 pH 的操作是 步骤滤液 b 中含有的金属阳离子是屮碳碎的目的是 将第步过滤所得的MrA 与 KC1O：5 KOH 溶液共热，可得到胡测，此反应的化学方 程式是 (3) 步骤灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、 (4) 若步骤是利用电弧加热使金属熔融蒸发成蒸气，使大量颗粒状烟灰尘与周围X 气 体原子激烈碰撞进行充分的能量交换和电荷交换生成-Fe, X 气体可以为 a. O2 c. He d. H2 (5) “纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，写出该反应的化 学方程式： _ o 解析： (1 血。3、FeO、AI2O3、CuO与稀硫酸反应，滤液a屮金属阳离子为Cut A 严、 Fe 2 Fe3+,加双氧水将 Fe?+氧化为 Fe'+。根据阳离子沉淀时 pH 数据，可知控制 pH=4 时, 铁离子已 全部变成 Fe(OH)3沉淀 , 滤液 b中金属阳离子主要为Cut A 严。(2)MnO2与 KCIO3、 KOH 溶液共 热，Mg 作还原剂生成 K2MnOH KC1O:J作氧化剂生成 KC1。(3)灼烧需酒精灯、三脚架、泥三角、 牌、坨竭钳。 答案： ( 1)将一小块 pH 试纸放在洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH 试纸中央，再与标准比色卡对照c+、Al 3+增大接触面积，加快反应速率 2 由 V 制取钱明矶溶液的化学方程式为_ ,从钱明矶溶液中 获得钱明矶品体的实验操作依次为_ ( 填操作名称 )、冷却结晶、过滤洗涤。 稀昭。 編小火警滤控制pH=4. P滤液bl 过滤Fe(OH)J 阳极弧放电 Fc粉 MnO2 | 碾碎洗涤，干燥 碾 滤液a (2) 3MnO2+6KOH+KC103 上=3心伯 04+KC1 + 3 比 0 (3) 泥三角、圮竭、圮竭钳 (4) c (5) 3Fe + 202= : F e301 3. 铝是重要的金属材料，铝土矿( 主要成分是 AI2O3 和少量的 Si() 2、比 2() 3 杂质) 是工业 上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SOt) 3 和钱明矶晶体 NH4A1(SO4)2? I2II2O 的工艺流程如图所示 : 过量盐酸过虽烧碱足量co? 足fit稀硫酸 请回答下列问题： (1) _ 固体 a的化学式为, III 中通入足量 C(h气体生成沉淀的离子方程 式为 (1) 步骤中碱液洗涤的目的是 若将碱液换为酸液，可能产牛的问题是 a. CuClz b. CuO c. Cu(N03)2 d. CuSOd (3) 步骤屮要用到少量乙醇洗涤，其目的是。 (4) 用硫酸亚铁钱晶体配制溶液时，需加入一定量硫酸，目的是_ 。工 业上常用酸性 KMnON 容液通过滴定的方法测定硫酸亚铁钱样品的纯度，反应的离子方程式为 准确量取硫酸亚铁钱溶液吋，硫酸亚铁铃溶液应盛放于( 填“酸式”或“碱 式”) 滴定管中。 (5) _ 硫酸亚铁镀晶体的样品中可 能含有的杂质离子是_ , 实验室的检验方法是 解析： ( 1)油脂在碱性条件下会发生水解反应，产生可溶性的物质，而且Zn 可以与强碱溶 液发生反应，实验步骤中碱液洗涤的目的是除去油污和锌层；若将碱液换为酸液，油脂在酸 性条件下水解程度小， Zn、Fe都会发生反应，实验可能产生的问题是导致铁部分损失及油污未 除净。带油污的镀锌铁片被NaOH 溶液洗涤后得到纯净的Fe, Fe与稀硫酸会发生置换反应产 生 FeSOi和出，若向其中加入少量的CuO, CuO与稀硫酸反应产生CuSO.；, Fe与 CuSOs发生置 换反应产生的 Cu单质与铁及稀硫酸就会构成原电池，使反应速率加快，加入CuSOi 也可以直接 与 Fe发生置换反应产生Cu,然后与 Fe及稀硫酸构成原电池，加快反应速率，而 CuCl2会引入杂 质 Cl',使物质不纯； CU(N0S)2在酸性条件下具有强氧化性，不能得到 FeSOt,也就不能达到实验目 的，故正确选项是 bd；加入少量 B 的目的是加快铁与稀硫酸的反应速率。 ( 3)从溶液屮获得的硫 酸业铁 ?(NH4 )2Fe(S04)2表面有一定量的水，为了尽快去除水分，同时避免硫酸亚铁镀晶体因 溶解而损失，在步骤中要用到少量乙醇洗涤，加快水的挥发。 ( 4)硫酸亚铁镀是强酸弱碱盐， 容易发生水解反应，为了抑制盐的水解，根据盐的水解规律，在用硫酸亚铁讓晶体配制溶液时， 需加入一定暈硫酸；酸性KMnO；溶液具有强氧化性，会把Fe” 氧化为 Fe 匕 血 0被还原为 Mn 2+,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒 , 可得反应的离子方程式 : MnO+ 5Fe2+8=M+ + 5Fe'+4小 0；硫酸亚铁钱是强酸弱碱盐, 容易发生水解反应使溶液显酸性，所以准确量取硫酸亚 铁钱溶液时，硫酸亚铁钱溶液应盛放于酸式滴定管屮。 ( 5)FJ+具有还原性，容易被氧化产生FJ+, 所以在制収得到的硫酸亚铁鞍晶体的样品中可能含有的杂质离子是F&+,实验室的检验方法是取 少许样品加入到KSCN 溶液中，观察溶液是否变红，若有红色产生，就证明含有Fe 3+,否则不含 固体 c 步骤中 B 可以是( 填字母 ) ，加入少量 B 的目的是 带油 污镀 Fe 3 答案： ( 1)除去油污和锌层铁部分损失及油污未除净 (2) bd加快铁与稀硫酸的反应速率 (3) 除去少量水并避免硫酸亚铁钱晶体因溶解而损失 避免样品水解MnOF + 5Fe z+ + 8H+=Mn2+ + 5Fe3+41120 酸式 (5) Fe 3+(或铁离子 ) 取少许样品加入到 KSCN 溶液屮，观察溶液是否变红 (3) 以 1 000 kg含氧化铝 36%的铝土矿为原料制取AL(SO03,需消耗质量分数为98%的 硫酸( 密度为 1. 84 g ? cm -5) _ L( 保留一位小数 ) 。 (4) 若同时制取镀明矶和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制 得的镀明矶和硫酸铝的物质的量之比为1 : 1,则投料时铝土矿中的ALO ：' 和 H2SO1的物质的 量 之比为 _ o 解析：铝土矿中八皿3和 Fe20：能溶于盐酸， SiO?不溶于盐酸，所以固体a的化学式 为 Si02。AlCh 与过量烧碱反应生成NaA102溶液，向其中通入足量CO?生成 Al (OH)3 沉淀。 (2)A1(OH) 3分解生成 A1A, A1O 与稀硫酸反应后通入N& 生成钱明矶溶液。 360 k (3)/77( A120B)=1 000 kgX36% = 360 kg,刃( 出 SOj = - X3X98 g ? morl 1UZ g ? mol 037. 6 kg,需消耗质量分数 98%的硫酸 ( 密度为 1. 84 g? cm'2 3 4)的体积为需寻穿 5 75 . 4X 10 3 mL=575.4 L。 (4)设制得的 Ab(SO 山和 NH4A1 (SO.,)2? 12出 0的物质的量都是 1 mol,则 Al ” 共 3 mol, 3 SO厂共 5 mol,根据铝元素和 SO厂守恒原理可得 , 加入 AI2O3 和 H2SO4的物质的量之比为 二: 5 =3 : 10o 答案： ( l)SiO2 A10；+CO2+2H20=HC0r + A1 (0H)3 J (2) A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4A1 (S04) 2+3H20 蒸发浓缩 (3) 575.4 (4)3 : 10 4. 硫酸亚铁 ?(Nn4 )2Fe(S0,)2是一种重要的工业原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工 业制法如下。请回答 :
