2019-2020年高考化學一輪復習 專題突破2 無機化工流程題的解題策略.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習 專題突破2 無機化工流程題的解題策略1(xx江蘇)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁Al2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于煙氣脫硫研究。(1)酸浸時反應的化學方程式為_；濾渣的主要成分為_(填化學式)。(2)加CaCO3調節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)62x。濾渣的主要成分為_(填化學式)；若溶液的pH偏高，將會導致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是_(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是_；與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”)。答案(1)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2OSiO2(2)CaSO43CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2(3)溶液中的部分SO被氧化成SO減小解析(1)酸浸時能與H2SO4反應的是Al2O3，H2SO4與Al2O3反應生成鹽和水，SiO2不和H2SO4反應，成為濾渣。(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反應生成CaSO4；如果pH偏高，一部分Al3會轉化為Al(OH)3沉淀，離子方程式為3CaCO3 2Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2。(3)熱分解時，一部分亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽，不能分解成為SO2；SO2溶于水生成H2SO3，會中和溶液中的部分OH，使溶液的pH減小。2(xx四川)污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2，另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑，通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2(反應條件已省略)。請回答下列問題：(1)上述流程脫硫實現(xiàn)了_(填選項字母)。A廢棄物的綜合利用B白色污染的減少C酸雨的減少(2)用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3，其原因是_。(3)已知：25 、101 kPa時，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJ/molS(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJ/molMn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJ/molSO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是_。(4)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應式是_。(5)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式是_。(6)假設脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應。按照圖示流程，將a m3(標準狀況)含SO2的體積分數(shù)為b%的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終得到MnO2的質量為c kg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素相當于MnO2_ kg。答案(1)AC(2)消耗溶液中的酸，促進Al3和Fe3水解生成氫氧化物沉淀(3)MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H248 kJ/mol(4)Mn22H2O2e=MnO24H(5)MnO2H2Oe=MnO(OH)OH(6)解析(1)該流程中，能將含硫尾氣吸收，充分利用了廢棄物，同時減少了大氣中能形成酸雨的SO2，故A、C項符合，該過程對白色污染無影響。(2)軟錳礦用稀硫酸溶解且通入SO2后，溶液中含有反應生成的金屬陽離子，其中MnO2被SO2還原為Mn2，其他金屬變成相應的金屬陽離子Fe3、Al3、Cu2、Ni2，故加入MnCO3后發(fā)生反應MnCO32H=Mn2CO2H2O而消耗了溶液中的H，使溶液的pH升高，使得Al3和Fe3水解生成氫氧化物沉淀而除去。(3)將給定的三個熱化學方程式依次編為，將三個方程式按照處理后可得熱化學方程式MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)H248 kJ/mol。(4)用惰性電極電解MnSO4溶液制取MnO2時，在陽極上Mn2失電子后生成MnO2，根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應式Mn22H2O2e=MnO24H。(5)堿性鋅錳干電池在放電時，正極上MnO2得電子生成堿式氧化錳MnO(OH)，根據(jù)電荷守恒和原子守恒可得電極反應式MnO2H2Oe=MnO(OH)OH。(6)根據(jù)方程式MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)可知n(SO2)n(MnO2)，又根據(jù)：2KMnO43MnSO42H2O=5MnO22H2SO4K2SO4，可知由硫酸錳生成的MnO2的物質的量為 mol，則引入的錳元素相當于MnO2的質量為 kg kg。3(xx課標全國)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅(含有Fe()、Mn()、Ni()等雜質)的流程如下：提示：在本實驗條件下，Ni()不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。回答下列問題：(1)反應中除掉的雜質離子是_，發(fā)生反應的離子方程式為_；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是_。(2)反應的反應類型為_，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有_。(3)反應形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是_。(4)反應中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于_。答案(1)Fe2和Mn2MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H、2MnO3Mn22H2O=5MnO24H鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質 (2)置換反應 鎳 (3)取少量水洗液于試管中，滴入1滴2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)1解析第步酸浸，得到Zn2、Fe2、Mn2、Ni2；第步氧化，MnO4將Fe2氧化為Fe3而易于形成Fe(OH)3沉淀，同時MnO4與Mn2發(fā)生歸中反應生成MnO2沉淀；第步加Zn，Zn與濾液中的Ni2、H發(fā)生置換反應，Ni經(jīng)過濾而除去；第步加碳酸鈉沉淀Zn2；第步煅燒ZnCO3(4)11.2 g ZnCO3xZn(OH)2煅燒后得到8.1 g ZnO，可求得x1。4(xx課標全國)鋰離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應為6CxLixe=LixC6?，F(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)?；卮鹣铝袉栴}：(1)LiCoO2中，Co元素的化合價為_。(2)寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應的離子方程式_。(3)“酸浸”一般在80 下進行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應的化學方程式_；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是_。(4)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應的化學方程式_。(5)充放電過程中，發(fā)生LiCoO2和Li1xCoO2之間的轉化，寫出放電時電池反應方程式_。(6)上述工藝中，“放電處理”有利于鋰在正極的回收，其原因是_。在整個回收工藝中，可回收到的金屬化合物有_(填化學式)。答案(1)3(2)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2有氯氣生成，污染較大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4) 2SO4H2OCO2 (5)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C(6)Li從負極中脫出，經(jīng)由電解質向正極移動并進入正極材料中Al(OH) 3、CoCO3、Li2SO4解析 (1)因鋰在化合物中通常為1價，故LiCoO2中Co為3價。(2)由堿浸后經(jīng)一系列處理可得到Al(OH)3及正極材料中含有鋁箔知，堿浸時單質鋁與NaOH溶液反應，由此可寫出對應的離子方程式。(3)由流程圖知，鈷元素最后變成2價，故酸浸時發(fā)生的是LiCoO2氧化H2O2的反應：LiCoO2H2SO4H2O2Li2SO4CoSO4H2OO2，配平即可。另外還存在H2O2受熱分解生成水與O2的反應。用鹽酸代替硫酸與H2O2的混合液時，會得到有毒的氧化產(chǎn)物Cl2，造成環(huán)境污染。(4)由流程圖知，加入NH4HCO3后硫酸鈷轉化為碳酸鈷，HCO3在轉化為CoCO3的過程中，電離出的H會與另外一部分HCO3作用生成CO2與水，NH4、SO24結合為(NH4) 2SO4，由此可寫出對應的化學方程式。(5)由充電時陰極(題目中鋰離子電池的負極)的電極反應式知，放電時LixC6是反應物、Li是生成物，鋰的價態(tài)升高，故另一反應物中鈷的價態(tài)降低，由此知該反應物是Li1xCoO2，相應的反應方程式為LixC6Li1xCoO2=LiCoO26C。(6)放電時，負極上的鋰失去電子變成Li，進入溶液后再向正極移動并進入正極材料中，相當于在正極上富集了鋰。由流程圖知，能回收的金屬化合物有三種。5(xx安徽)二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。平板電視顯示屏生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物質)。某課題組以此粉末為原料回收鈰，設計實驗流程如下：(1)洗滌濾渣A的目的是除去_(填離子符號)，檢驗該離子是否洗凈的方法是_。(2)第步反應的離子方程式是_，濾渣B的主要成分是_。(3)萃取是分離稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，TBP_(填“能”或“不能”)與水互溶。實驗室進行萃取操作時用到的主要玻璃儀器有_、燒杯、玻璃棒、量筒等。(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 molL1 FeSO4標準溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3)，消耗25.00 mL標準溶液。該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質量分數(shù)為_。答案(1)Fe3取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若不出現(xiàn)紅色，則已洗凈；反之，未洗凈(2)2CeO2H2O26H=2Ce3O24H2OSiO2(3)不能分液漏斗(4)97.0%解析(1)洗滌濾渣A是為了除去Fe3，取最后一次洗滌液，加入KSCN溶液檢驗Fe3是否除凈。(2)第步發(fā)生的反應為：2CeO2H2O26H=2Ce3O24H2O，濾渣B的主要成分為SiO2。(3)TBP作為萃取劑能將鈰離子從水溶液中萃取出來，則TBP不能與水互溶。進行萃取操作時需要用到分液漏斗。(4)根據(jù)Ce4Ce3、Fe2Fe3，由得失電子守恒，可得關系式Ce(OH) 4Ce4Fe2，則Ce(OH) 4的質量分數(shù)為100%97.0%。6(xx淄博模擬)實驗室模擬用工業(yè)廢棄固體(含有Cu2S、Al2O3、Fe2O3、SiO2等)制取粗銅、綠礬(FeSO47H2O)和明礬KAl(SO4)212H2O的操作流程如下：(1)試劑x是_(寫化學式)。(2)配平下列方程式：MnO_SO2_H2O=_Mn2_SO_H(3)為了分析產(chǎn)品(綠礬)中鐵元素的含量，某同學稱取20.0 g樣品配成100 mL溶液，移取25.00 mL用1.000101 molL1 KMnO4標準溶液進行滴定(MnO被還原為Mn2)。請回答下列問題：滴定時，KMnO4標準溶液應盛放在_(填儀器名稱)中。若達到滴定終點消耗KMnO4標準溶液體積為25.00 mL，則該產(chǎn)品中鐵元素的質量分數(shù)為_。答案(1)H2SO4(或KHSO4)(2)252254(3)酸式滴定管14%解析(1)加入KOH后，溶液B含有KAlO2(或KAl(OH)4)，而最后產(chǎn)物為明礬，所以x為H2SO4(或KHSO4)。(2)根據(jù)化合價升降法即可配平化學方程式。(3)高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化橡膠管，只能盛放在酸式滴定管中；根據(jù)電子守恒可知，KMnO45Fe2，20.0 g樣品中含鐵的質量為0.025 L0.1 molL15456 gmol12.8 g，進而求出鐵元素的質量分數(shù)。7(xx泰州模擬)稀土元素是周期表中B族鈧、釔和鑭系元素的總稱，它們都是很活潑的金屬，性質極為相似，常見化合價為3價。其中釔(Y)元素是激光和超導的重要材料。我國蘊藏著豐富的釔礦石(Y2FeBe2Si2O10)，以此礦石為原料生產(chǎn)氧化釔(Y2O3)的主要流程如下：已知：有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：開始沉淀時的pH完全沉淀時的pHFe32.73.7Y36.08.2在周期表中，鈹、鋁元素處于第2周期和第3周期的對角線位置，化學性質相似。(1)釔礦石(Y2FeBe2Si2O10)的組成用氧化物的形式可表示為_。(2)欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。則：最好選用鹽酸、_(填選項字母)兩種試劑，再通過必要的操作即可實現(xiàn)。aNaOH溶液B氨水cCO2 DHNO3寫出Na2BeO2與足量鹽酸發(fā)生反應的離子方程式_。(3)為使Fe3沉淀完全，須用氨水調節(jié)pHa，則a應控制在_的范圍內(nèi)；檢驗Fe3是否沉淀完全的操作方法是_。答案(1)Y2O3FeO2BeO2SiO2(2)bBeO4H=Be22H2O(3)3.76.0取少量上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)榧t色，若不變紅色，則說明Fe3沉淀完全解析(1)根據(jù)化合物各元素的化合價代數(shù)和為零的原則可以確定釔礦石中鐵為2價，釔礦石(Y2FeBe2Si2O10)的組成用氧化物的形式可表示為Y2O3FeO2BeO2SiO2。(2)Be與Al位于周期表的對角線上，具有相似的化學性質，即Be(OH)2具有兩性，能溶于強酸或強堿溶液，欲從Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，可先用鹽酸處理形成NaCl和BeCl2的混合溶液，反應方程式為Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3和Na2BeO24HCl=2NaClBeCl22H2O；然后用過量的氨水將BeCl2轉化為Be(OH)2沉淀，通過過濾、洗滌、干燥等操作，得到Be(OH)2。(3)在將Fe3轉化為Fe(OH)3沉淀時，為防止Y3從溶液中析出，pH應控制在3.76.0。檢驗Fe3是否沉淀完全的實質就是檢驗Fe3，操作方法是取少量上層清液，滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)榧t色，若不變紅色，則說明Fe3沉淀完全。8(xx太原模擬)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是工業(yè)生產(chǎn)和實驗室的重要氧化劑，工業(yè)上常用鉻鐵礦(主要成分為FeOCr2O3)為原料生產(chǎn)，實驗室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K2Cr2O7的主要工藝如下：請回答下列問題：(1)在反應器中，涉及的主要反應的化學方程式為FeOCr2O3NaOHKClO3Na2CrO4Fe2O3KClH2O(未配平)。該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為_。下列措施不能加快該反應的反應速率的是_(填選項字母)。A把鉻鐵礦盡可能地粉碎B提高反應的溫度C適當改變鉻鐵礦與純堿、固體氫氧化鈉、氯酸鉀的比例(2)在反應器中，有Na2CrO4生成，同時Fe2O3轉變?yōu)镹aFeO2，雜質SiO2、Al2O3與純堿反應轉變?yōu)榭扇苄喳}，用簡要的文字說明操作的目的_。(3)操作中，酸化時，CrO轉化為Cr2O，在此過程中最好加入的酸是_(填選項字母)。AH2SO3BHClCH2SO4(4)稱取K2Cr2O7試樣1.5 g配成溶液于碘量瓶中，加入足量2.0 molL1的H2SO4和足量的碘化鉀，放于暗處幾分鐘(鉻元素被還原為Cr3)，然后加入3 mL淀粉指示劑，用1.00 molL1的Na2S2O3標準溶液滴定(I22S2O=2IS4O)。若實驗中共消耗Na2S2O3標準溶液30.00 mL，則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為_%(假設整個過程中其他雜質不參與反應)。答案(1)76C(2)由于Na2SiO3、NaAlO2和NaFeO2能發(fā)生水解，降低溶液的pH有利于水解平衡向正反應方向移動，當pH調至78時，水解完全，分別轉變?yōu)镠2SiO3、Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀(3)C(4)98.0解析(1)氧化劑：KClO36eKCl，還原劑：2FeOCr2O314e(Fe2O34Na2CrO4)，根據(jù)得失電子守恒得7KClO342e6FeOCr2O3。A項，增大了反應物的接觸面積，能加快反應速率；B項，升高溫度可加快反應速率；C項，改變固體的質量對反應速率無影響。(3)CrO轉化為Cr2O，Cr的化合價沒有變化，H2SO3和HCl都能把CrO和Cr2O還原，故最好加入H2SO4酸化。(4)n(Na2S2O3)1.00 molL130.00 mL103LmL10.03 mol，根據(jù)方程式知n(I2)1/2n(Na2S2O3)0.015 mol，由Cr2O6e3I2，知n(K2Cr2O7)0.005 mol，故m(K2Cr2O7)0.005 mol294 gmol11.47 g，重鉻酸鉀的純度為1.47 g1.5 g100%98.0%。