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專題13 化學(xué)流程、無機(jī)物的推斷及綜合應(yīng)用
1.【2018新課標(biāo)2卷】我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)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
【解析】分析:焙燒時(shí)硫元素轉(zhuǎn)化為SO2,然后用稀硫酸溶浸,生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘,二氧化硅
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(guó)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。回答下列問題:
(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?!爸餋l2”采用的方法是________。“濾液”中的溶質(zhì)主要是_______。“調(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
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
【解析】分析:磷精礦粉酸浸后生成粗磷酸和磷石膏,粗磷酸經(jīng)過脫有機(jī)碳、脫硫等步驟獲得精制磷酸。
(1)根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析,流程中能加快反應(yīng)速率的措施有:研磨、加熱。
(2)①根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律,酸性:H3PO4H2SO4。
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,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。
4.【2018江蘇卷】以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備N2H4H2O(水合肼)和無水Na2SO3,其主要實(shí)驗(yàn)流程如下:
已知:①Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O是放熱反應(yīng)。
②N2H4H2O沸點(diǎn)約118 ℃,具有強(qiáng)還原性,能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。
(1)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時(shí),若溫度超過40 ℃,Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO3和NaCl,其離子方程式為____________________________________;實(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外,還需采取的措施是____________________________________。
(2)步驟Ⅱ合成N2H4H2O的裝置如題19圖?1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應(yīng)一段時(shí)間后,再迅速升溫至110 ℃繼續(xù)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中通過滴液漏斗滴加的溶液是_____________;使用冷凝管的目的是_________________________________。
(3)步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3(水溶液中H2SO3、、隨pH的分布如題19圖?2所示,Na2SO3的溶解度曲線如題19圖?3所示)。
①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實(shí)驗(yàn)中確定何時(shí)停止通SO2的實(shí)驗(yàn)操作為_________________。
②請(qǐng)補(bǔ)充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實(shí)驗(yàn)方案: _______________________,用少量無水乙醇洗滌,干燥,密封包裝。
【答案】(1)3Cl2+6OH?5Cl?+ClO3?+3H2O 緩慢通入Cl2
(2)NaClO堿性溶液 減少水合肼的揮發(fā)
(3)①測(cè)量溶液的pH,若pH約為4,停止通SO2
②邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,測(cè)量溶液pH,pH約為10時(shí),停止滴加NaOH溶液,加熱濃縮溶液至有大量晶體析出,在高于34℃條件下趁熱過濾
【解析】分析:步驟I中Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備NaClO;步驟II中的反應(yīng)為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼,;步驟III分離出水合肼溶液;步驟IV由SO2與Na2CO3反應(yīng)制備Na2SO3。
②由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3,首先要加入NaOH將NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2SO3,根據(jù)含硫微粒與pH的關(guān)系控制pH;根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線,確定分離Na2SO3的方法。
詳解:(1)溫度超過40℃,Cl2與NaOH溶液發(fā)生歧化反應(yīng)生成NaClO3、NaCl和H2O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,離子方程式為3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)為放熱反應(yīng),為了減少NaClO3的生成,應(yīng)控制溫度不超過40℃、減慢反應(yīng)速率;實(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外,還需采取的措施是:緩慢通入Cl2。
②由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3,首先要加入NaOH將NaHSO3轉(zhuǎn)化為Na2SO3,根據(jù)含硫微粒與pH的關(guān)系,加入NaOH應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH約為10;根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線,溫度高于34℃析出Na2SO3,低于34℃析出Na2SO37H2O,所以從Na2SO3溶液中獲得無水Na2SO3應(yīng)控制溫度高于34℃。由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實(shí)驗(yàn)方案為:邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,測(cè)量溶液pH,pH約為10時(shí),停止滴加NaOH溶液,加熱濃縮溶液至有大量晶體析出,在高于34℃條件下趁熱過濾,用少量無水乙醇洗滌,干燥,密封包裝。
點(diǎn)睛:本題以制備水合肼和無水Na2SO3的實(shí)驗(yàn)流程為載體,考查實(shí)驗(yàn)條件的控制、實(shí)驗(yàn)加料的方式、實(shí)驗(yàn)原理的理解和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、對(duì)圖表等信息的獲取和處理應(yīng)用能力。難點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)要注重對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)原理的理解,結(jié)合圖表等信息細(xì)心分析答題要點(diǎn)。
5.【2017新課標(biāo)1卷】(14分)
Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備,工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為___________________。
(2)“酸浸”后,鈦主要以形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。
(3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:
溫度/℃
30
35
40
45
50
TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率%
92
95
97
93
88
分析40 ℃時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為__________________。
(5)若“濾液②”中,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使恰好沉淀完全即溶液中,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成? (列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。
(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式 。
【答案】(1)100℃、2h,90℃,5h (2)FeTiO3+ 4H++4Cl? = Fe2++ + 2H2O
(3)低于40℃,TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 (4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全時(shí),c()=molL?1=1.310–17 molL?1,c3(Mg2+)c2()=(0.01)3(1.310–17)2=1.710–40<Ksp [Mg3(PO4)2],因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑
【解析】(1)由圖示可知,“酸浸”時(shí)鐵的凈出率為70%時(shí),則應(yīng)選擇在100℃、2h,90℃,5h下進(jìn)行;
【名師點(diǎn)睛】工藝流程題,就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來,并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問,形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。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)要看框內(nèi),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→所以有什么變化→結(jié)論。
6.【2017新課標(biāo)3卷】(15分)
重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:
回答下列問題:
(1)步驟①的主要反應(yīng)為:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2
上述反應(yīng)配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_______。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是_____。
(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是_______,濾渣2的主要成分是__________及含硅雜質(zhì)。
(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變____________(填“大”或“小”),原因是_____________(用離子方程式表示)。
(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________(填標(biāo)號(hào))得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。
a.80℃ b.60℃ c.40℃ d.10℃
步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。
(5)某工廠用m1 kg 鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品 m2 kg,產(chǎn)率為_____________。
【答案】(1)2∶7 陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng) (2)鐵 Al(OH)3
(3)小 2+2H++H2O (4)d 復(fù)分解反應(yīng) (5)100%
【解析】(1)FeOCr2O3是還原劑,氧化產(chǎn)物為Na2CrO4和Fe2O3,每摩轉(zhuǎn)移7 mol電子,而NaNO3是氧化劑,還原產(chǎn)物為NaNO2,每摩轉(zhuǎn)移2 mol電子,根據(jù)電子守恒可知,F(xiàn)eOCr2O3和NaNO3的系數(shù)比為2∶7;陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng),則熔融時(shí)不能使用陶瓷容器。
(2)熔塊中氧化鐵不溶于水,過濾后進(jìn)入濾渣1,則濾渣1中含量最多的金屬元素是鐵;濾液1中含有AlO2-、SiO32-及CrO42-,調(diào)節(jié)溶液pH并過濾后得濾渣2為Al(OH)3及含硅雜質(zhì)。
【名師點(diǎn)睛】考查無機(jī)制備的工藝流程,涉及氧化還原反應(yīng)、離子方程式配平、鹽類水解的應(yīng)用及混合物的分離與提純等,解題時(shí)要求對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行認(rèn)識(shí)分析,對(duì)流程中每一個(gè)反應(yīng)的原理和操作的目的要理解清楚。
7.【2017北京卷】(13分)TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:
資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸點(diǎn)/℃
58
136
181(升華)
316
1412
熔點(diǎn)/℃
?69
?25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
——
微溶
難溶
(1)氯化過程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。
已知:TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJmol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9 kJmol-1
① 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式:_______________________。
② 氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)如圖判斷:CO2生成CO反應(yīng)的ΔH_____0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù):_______________。
③ 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放,尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液,則尾氣的吸收液依次是__________________________。
④ 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有_____________。
(2)精制過程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下:
物質(zhì)a是______________,T2應(yīng)控制在_________。
【答案】(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5 kJ/mol
②> 隨溫度升高,CO含量增大,說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 ④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136℃,低于181℃
【解析】(1)①生成TiCl4和CO的反應(yīng)方程式為TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO,根據(jù)蓋斯定律,兩式相加,純凈的TiCl4,后續(xù)溫度需控制在稍微大于136℃,但小于181℃。
【名師點(diǎn)睛】本題以鈦精礦制備純TiCl4的流程為素材,主要考查蓋斯定律和熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡移動(dòng)、HCl及Cl2尾氣的利用和吸收、制備流程中物質(zhì)關(guān)系、過濾、蒸餾實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí),考查考生對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和對(duì)已知信息的綜合應(yīng)用能力。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)要看框內(nèi),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→所以有什么變化→結(jié)論。另外需要注意題干信息的提取和篩選,例如本題中:①溶解性決定溶液中溶質(zhì)及沉淀的成分,表格中信息則可以得到TiCl4液體中溶解的溶質(zhì)及同時(shí)存在的沉淀成分。②工業(yè)過程中有毒、有污染的尾氣都需要進(jìn)行處理防止污染。
8.【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)減小(3)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
【解析】結(jié)合流程及題中信息可知,鋁土礦在堿溶時(shí),其中的氧化鋁和二氧化硅可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng),過濾
【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。
9.【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。
【解析】分析題中的實(shí)驗(yàn)流程可知,第一步氧化是為了把光盤中的少量銀轉(zhuǎn)化為氯化銀,氯化銀難溶于水,過濾后存在于濾渣中;第三步溶解時(shí),氨水把氯化銀溶解轉(zhuǎn)化為銀氨配離子,最后經(jīng)一系列操作還原為銀。
(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
【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。
10.【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+?!皬U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?!皬U渣2”中含有_______。
(4)“離子交換”和“洗脫”可簡(jiǎn)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】
試題分析:(1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+,V元素化合價(jià)不變,說明不是氧化還原反應(yīng),根據(jù)原子守恒可
(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。
11.【2016年高考北京卷】(12分)以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下:
(1)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是__________。
(2)過程Ⅰ中,F(xiàn)e2+催化過程可表示為:
i:2Fe2++ PbO2+4H++SO42?=2Fe3++PbSO4+2H2O
ii: ……
①寫出ii的離子方程式:________________。
②下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過程。將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅。
b.______________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如圖所示。
①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復(fù)使用,其目的是_____(選填序號(hào))。
A.減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率
B.重復(fù)利用氫氧化鈉,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4濃度,提高脫硫效率
②過濾Ⅲ的目的是提純,綜合上述溶解度曲線,簡(jiǎn)述過程Ⅲ的操作_______________________。
【答案】(1)Pb + PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+ 2H2O。 (2)①2Fe3++Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2+;
②取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應(yīng)后,紅色褪去。
(3)①A、B;②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加熱至110℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌并干燥得到PbO固體。
【解析】
(3)①過程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4+2NaOH==PbO+Na2SO4+H2O,而濾液Ⅰ中含有硫酸,可降低溶液的pH,使平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq)逆向移動(dòng),減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率,答案選AB;
②根據(jù)PbO的溶解度曲線,提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液,降溫結(jié)晶、過濾,洗滌并干燥即可得到PbO。
【考點(diǎn)定位】本題主要是考查化學(xué)工藝流程分析,催化劑,離子方程式書寫,化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)的分離、提純,平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用等。
【名師點(diǎn)晴】化學(xué)高考試題的發(fā)展趨勢(shì)必然是重視與生產(chǎn)、生活的緊密聯(lián)系,但不管如何靈活多變,工業(yè)生產(chǎn)離不開反應(yīng)原理中的方向、速率和限度問題。該題以鉛的再生利用為載體,考查了陌生方程式書寫、元素化合物性質(zhì)、速率平衡、轉(zhuǎn)化率等問題,綜合性較強(qiáng)。第(3)②問不太好分析,需要結(jié)合圖像及題目的前后信息來解決。
1.【鄭州實(shí)驗(yàn)中學(xué)2019屆高三上學(xué)期期中】下表各組物質(zhì)中,物質(zhì)間不可能實(shí)現(xiàn)如圖轉(zhuǎn)化的是 ( )
選項(xiàng)
X
Y
Z
M
A
Fe(s)
FeCl2
FeCl3
Cl2
B
NaOH(aq)
Na2CO3
NaHCO3
CO2
C
NH3(g)
NO
NO2
O2
D
NaOH
NaAlO2
Al(OH)3
AlCl3
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.氯氣與鐵化合生成氯化鐵,不能生成氯化亞鐵,不符合圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系,故A錯(cuò)誤;B.氫氧化鈉淀,符合圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系,故D正確。故選A。
2.【山東日照青山學(xué)校2019屆高三上學(xué)期第三次月考】以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeC136H2O)的工藝流程如下,下列說法錯(cuò)誤的是 ( )
A.將硫鐵礦粉碎再焙燒的目的是加快反應(yīng)速率
B.酸溶時(shí)需保持鹽酸過量的目的是提高鐵元素的浸出率
C.氧化劑Y可以是Cl2不能是H2O2
D.上述流程中的FeS2可用FeS來代替
【答案】C
【解析】A. 將硫鐵礦粉碎,增大了反應(yīng)物的接觸面積,加快了焙燒的反應(yīng)速率,A正確;B. 焙燒后的產(chǎn)物
3.【山東新泰市二中2019屆高三上學(xué)期測(cè)試三】已知A、B、C、D、E是化學(xué)中常見的物質(zhì),常溫下,E是一種無色無味的液體,它們之間有如下反應(yīng)關(guān)系。
(1)若A是一種黑色單質(zhì),B是一種常見的難揮發(fā)性酸,C、D都是氣體,試寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________。
(2)若A是一種紫紅色單質(zhì),B是一種常見的揮發(fā)性酸,反應(yīng)時(shí)生成的C是無色氣體,反應(yīng)的離子方程式是________________________,B在反應(yīng)中表現(xiàn)出的性質(zhì)是_______、______。
(3)若實(shí)驗(yàn)室中利用A和B的反應(yīng)制備氣體C,C是一種無色、刺激性氣味、密度比空氣小的氣體,試寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式________;實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)C的方法___________。
【答案】C+2H2SO4(濃) CO2↑+ 2H2O + SO2↑ 2NO3-+ 3Cu + 8H+ = 2NO↑+ 4H2O + 3 Cu 2+
酸性 氧化性 2NH4Cl+ Ca(OH)2 CaCl2 +2NH3↑+2H2O
把濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近氣體,若試紙變藍(lán),則證明該氣體為氨氣。(或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近該氣體,若有白煙生成,則證明該氣體為氨氣。)
【解析】A、B、C、D、E是化學(xué)中常見的物質(zhì),常溫下,E是一種無色無味的液體,則E為H2O,
4.【福建莆田六中2019屆高三9月月考】高鐵酸鉀是一種新型綠色氧化劑,制備高鐵酸鉀的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)步驟①中NaClO作______(填“氧化劑”“還原劑”或“催化劑”)。
(2)步驟②脫除的鹽除NaNO3 外,還有 ____________(填化學(xué)式)。
(3)步驟③是利用溶解度的不同進(jìn)行的操作。則溶解度:Na2FeO4 _____(填“>”或“<”)K2FeO4。
(4)本次實(shí)驗(yàn)中K2FeO4的產(chǎn)率為__________________。
(5)取少量K2FeO4于試管中,加硝酸酸化并堵住試管口,觀察到溶液中有細(xì)微的小氣泡產(chǎn)生,溶液紫色逐漸褪去,伸入一根帶火星的木條,木條復(fù)燃;再向溶液中加入KSCN溶液,溶液變?yōu)檠t色。如果標(biāo)況下產(chǎn)生氣體2.24L,則參加反應(yīng)的FeO42- 數(shù)目_____________;K2FeO4作為凈水劑的優(yōu)點(diǎn)除鐵無毒,能消毒殺菌外還有__________________________________。
(6)某同學(xué)設(shè)計(jì)以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究高鐵酸鉀的穩(wěn)定性。
(實(shí)驗(yàn)1)將適量K2FeO4固體分別溶解于pH為4.74、7.00、11.50的水溶液中,配得FeO42-濃度為1.0mmol?L-1(1mmol?L-1=10-3mol?L-1)的試樣,靜置,結(jié)果見圖1。
(實(shí)驗(yàn)2)將適量K2FeO4溶解于pH=4.74的水溶液中,配制成FeO42-濃度為1.0mmol?L-1的試樣,將試樣分別置于 20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中,結(jié)果見圖2。
(實(shí)驗(yàn)結(jié)論)根據(jù)圖一,可以得出的結(jié)論是:________________________________________
圖1 圖2
(7)常溫下,某水溶液含有Fe3+,Cu2+,調(diào)節(jié)溶液pH=10時(shí),兩種氫氧化物沉淀共存,已知該溫度下, Ksp(Fe(OH)3)= a, Ksp(Cu(OH)2)= b,則溶液中C(Fe3+)/C(Cu2+)=___________。
【答案】氧化劑 NaCl > 86.36% 2/15 NA 或2.41023 生成的Fe(OH)3膠體粒子可吸附水中懸浮雜質(zhì) 其他條件不變時(shí), pH越小,K2FeO4越不穩(wěn)定 104a/b
【解析】(1)步驟①中Fe3+被NaClO在堿性條件下氧化為FeO42-,則NaClO作氧化劑;正確答案:氧化劑。
發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O;根據(jù)4FeO42---12e--3O2關(guān)系可知,如果標(biāo)況下產(chǎn)生氧氣2.24L(即為0.1mol),則參加反應(yīng)的FeO42- 數(shù)目2/15 NA 或2.41023;K2FeO4作為凈水劑的優(yōu)點(diǎn)除鐵無毒外,還體現(xiàn)在自身的強(qiáng)氧化性,能消毒殺菌,同時(shí)還原產(chǎn)物Fe3+水解生成的Fe(OH)3可吸附水中懸浮雜質(zhì);正確答案:2/15 NA 或2.41023 ;生成的Fe(OH)3膠體粒子可吸附水中懸浮雜質(zhì)。
(6)根據(jù)圖一,可以得出的結(jié)論是:其他條件不變時(shí), pH越小,K2FeO4越不穩(wěn)定 ;正確答案:其他條件不變時(shí), pH越小,K2FeO4越不穩(wěn)定。
(7)c(Fe3+)/c(Cu2+)= c(Fe3+)c3(OH-)/ c(Cu2+)c2(OH-)c(OH-)= Ksp[Fe(OH)3]/ Ksp[Cu(OH)2] c(OH-)= a/bc(OH-),由于溶液pH=10時(shí),c(H+)=10-10mol/L,所以c(OH-)=10-4 mol/L,帶入上式可得c(Fe3+)/c(Cu2+)= 104a/b;正確答案:104a/b。
5.【河北武邑中學(xué)2019屆高三上學(xué)期期中】已知A~H均為中學(xué)化學(xué)常見的物質(zhì),轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖。其中A、C均為金屬單質(zhì),C與水反應(yīng)生成D和最輕的氣體,D、F、G、H的焰色反應(yīng)均為黃色,E為兩性化合物。
(1)寫出C與水反應(yīng)的離子方程式_____________________________________,假設(shè)溫度不變,該反應(yīng)會(huì)使水的電離程度________(填寫“變大”“變小”“不變”)
(2)B的水溶液呈_________性,用離子方程式解釋原因______________
(3)將A~H中易溶于水的化合物溶于水,會(huì)抑制水的電離的是____________(填序號(hào))
(4)常溫下,pH均為10的D、F溶液中,水電離出的c(OH-)之比為___________________向D的稀溶液中通入CO2至溶液呈中性,所得溶液中離子物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)椋篲______________
【答案】2Na + 2H2O===2Na+ + 2OH-+ H2↑ 變大 酸 Al3+ + 3H2OAl(OH)3 + 3H+ D 1︰106 c(Na+)>c(HCO3-)>c(H+)=c(OH-)>c(CO32-)
【解析】由題干“其中A、C均為金屬單質(zhì),C與水反應(yīng)生成D和最輕的氣體”知,C為活潑金屬鈉、鉀或者鈣,又D、F、G、H的焰色反應(yīng)均為黃色,則C為鈉,D為氫氧化鈉,根據(jù)圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系,D與二氧化碳反應(yīng)生成F,則F為碳酸鈉,H為碳酸氫鈉,E為兩性化合物,且由B和D反應(yīng)得到,則E為氫氧化鋁,G為偏鋁酸鈉,B為氯化鋁,A為鋁;
(1)鈉與水反應(yīng)的離子方程式為:2Na + 2H2O=2Na+ + 2OH-+ H2↑;鈉與水反應(yīng)可以認(rèn)為是鈉與水電離出來的氫離子反應(yīng),故促進(jìn)了水的電離,使水的電離程度變大,故答案為:2Na + 2H2O===2Na+ + 2OH-+ H2↑;變大;
(2)氯化鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽,水溶液因?yàn)殇X離子的水解作用呈現(xiàn)酸性,離子方程式為: Al3+ + 3H2OAl(OH)3 ↓+ 3H+ ,故答案為: 酸;Al3+ + 3H2OAl(OH)3 ↓+ 3H+ ;
(3)鹽的水解促進(jìn)水的電離,酸和堿的電離會(huì)抑制水的電離,易溶于的氫氧化鈉會(huì)抑制水的電離,故答案為:D;
(4) pH為10的氫氧化鈉溶液中,c(H+)=110-10,氫氧化鈉無法電離出氫離子,則由水電離出來的c(0H-)= c(H+)=110-10,pH為10的碳酸鈉溶液中,水電離出的c(0H-)=Kw /c(H+)=110-14/110-10=110-4,故它們的比為:10-10/10-4=1︰106;向D的稀溶液中通入CO2至溶液呈中性,則此時(shí)的溶液中溶質(zhì)為碳酸鈉和碳酸,且c(0H-)= c(H+),根據(jù)電荷守恒得:c(Na+)+ c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),則c(Na+)=c(HCO3-) +2c(CO32-),HCO3-的電離程度很小,綜上所述各離子濃度大小為:c(Na+)>c(HCO3-)>c(H+)=c(OH-)>c(CO32-),故答案為:1︰106 , c(Na+)>c(HCO3-)>c(H+)=c(OH-)>c(CO32-)。
6.【甘肅甘谷縣一中2019屆高三上學(xué)期第二次檢測(cè)】Ⅰ.KAl(SO4)212H2O(明礬)是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中,采用廢易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示?;卮鹣铝袉栴}:
(1)為盡量少引入雜質(zhì),試劑①應(yīng)選用___(填標(biāo)號(hào))。
a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。
(3)沉淀B的化學(xué)式為___
II.毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)),實(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備BaCl22H2O的流程如下:
(4)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨,目的是___________________________________。
(5)濾渣Ⅱ中含________________(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時(shí)應(yīng)避免過量,原因是______________________。已知:Ksp(BaC2O4)=1.610-7,Ksp(CaC2O4)=2.310-9
【答案】d 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ Al(OH)3 增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快
Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4過量會(huì)導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀,產(chǎn)品的產(chǎn)量減少
【解析】Ⅰ.易拉罐的主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì),可選擇濃NaOH溶解,得到偏鋁酸鈉溶
II.(4)毒重石用鹽酸浸取前研磨將塊狀固體變成粉末狀,可以增大反應(yīng)物的接觸面積,增大反應(yīng)速率;(2)根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù)分析加入NH3?H2O調(diào)節(jié)pH=8可除去Fe3+,加入NaOH調(diào)pH=12.5,可完全除去Mg2+,除去部分Ca2+,濾渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;加入過量H2C2O4,易發(fā)生Ba2++H2C2O4═BaC2O4↓+2H+,產(chǎn)品的產(chǎn)量減少。
1.從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如下:
則下列說法正確的是 ( )
A.試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同
C.試劑c是氯氣,相應(yīng)的反應(yīng)為:2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+
D.用酸性KMn04溶液可檢驗(yàn)溶液W中是否還有Fe2+
【答案】C
【解析】從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅,工業(yè)廢水中加入試劑a為過量的鐵,操作Ⅰ
2.下列各組物質(zhì)中,能一步實(shí)現(xiàn)下圖所示①~⑤轉(zhuǎn)化關(guān)系的是 ( )
注: Na[Al(OH)4]等同NaAlO2
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.碳不能直接生成碳酸鈉、碳酸氫鈉,故A錯(cuò)誤;B.Fe3O4與碳反應(yīng)生成鐵單質(zhì),鐵與鹽酸反應(yīng)生
3.現(xiàn)有金屬單質(zhì)A、B、C和氣體甲、丙以及物質(zhì)D、E、F、G、H,它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(圖中有些反應(yīng)的生成物和反應(yīng)的條件沒有標(biāo)出)。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式:B_____________、丙____________;
(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式;
反應(yīng)①_________________________________________________________________;
反應(yīng)③_________________________________________________________________;
反應(yīng)⑤_________________________________________________________________;
(3)向F的溶液中加入D溶液后產(chǎn)生的現(xiàn)象是________________________________,并用化學(xué)反應(yīng)方程式解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因____________________、_________________。
【答案】Al HCl 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑ 2FeCl2+Cl2=2FeC
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