3年高考2年模拟2019高考化学二轮热考题型：第27题 无机化学工艺流程综合题

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答案全解全析

题组一 以陌生无机物分离、提纯为载体的综合考查

1.答案 (1)避免HNO3挥发和分解,减少环境污染 (2)减少硝酸锶(或产品)溶解损失 (3)4H2CrO4+3N2H4+12H+

4Cr3++3N2↑+16H2O

. - .

-103+

mol/L=1.0×10 mol/L,c(Cr)=-

(4)当pH调到4时,c(OH-)=

. - ( . - )

mol/L=1.0×10-2 mol/L>1.0×10-5 mol/L,因此Cr3+没有沉淀完全 (5)避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生反应Cr(OH)3+OH-(6)①偏高 ②

-

Cr +2H2O而溶解

-

×100%

解析 根据已知①得到硝酸钙可溶于浓硝酸,硝酸钡和硝酸锶不溶于浓硝酸,所以加入浓硝酸过滤将硝酸钙溶解除去,滤渣1的成分是硝酸锶和硝酸钡。滤渣1经硝酸洗涤后加水溶解,加入铬酸将钡离子转化为铬酸钡沉淀除去,滤渣2成分为铬酸钡,滤液2主要是硝酸锶和硝酸、铬酸,用N2H4将铬酸转化为Cr3+,再转化为Cr(OH)3沉淀除去,最后制得硝酸锶。(1)硝酸是挥发性酸且受热易分解,所以“酸浸”不能采用高温。(2)硝酸锶在浓硝酸中难溶,在水中易溶,所以用浓硝酸洗的主要目的是降低硝酸锶的溶解度,避免在洗涤操作中造成硝酸锶的损失。(3)H2CrO4被N2H4还原为Cr3+,N2H4被氧化为无污染的气体,应该是氮气,前面的步骤中硝酸过量,所以在反应物中可以添加氢离子,生成物应该有水,因此方程式为4H2CrO4+3N2H4+12H+所以此时c(Cr)=

3+

4Cr3++3N2↑+16H2O。(4)pH=4的时候,可以得到c(OH-)=1×10-10 mol/L,

( -)

=

-

( - )

mol/L=1×10-2 mol/L,所以Cr3+没有沉淀完全。

-

(5)Al(OH)3在碱性溶液中会反应转化为Al ,Cr(OH)3的性质与Al(OH)3相似,所以应该也可以在碱性溶液中溶解,转化为Cr 。由以上分析可知,还原后溶液的pH不能大于8的原因是避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生反应:Cr(OH)3+OH- Cr +2H2O而溶解。(6)①如果加入的

--

HI过多,过量的HI会被空气中的氧气氧化为单质碘,所以会消耗更多的硫代硫酸钠溶液,使测定结果偏高。②铬酸钡中的+6价Cr应该被碘离子还原为Cr3+,碘离子被氧化为碘单质(I2),

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根据得失电子守恒,得到2BaCrO4~3I2,再根据题目给的反应:I2+2S2

-

2I+S4 ,得到

-

2BaCrO4~3I2~6S2 。消耗的硫代硫酸钠为cV×10-3 mol,所以BaCrO4的物质的量为 ×10-3 mol,质量为 ×10×M g,所以质量分数为2.答案 (1)三颈烧瓶(1分) C(1分) Fe2++2HC

-

-3

-

×100%。

FeCO3↓+CO2↑+H2O(2分)

(2)排出装置中的空气,防止+2价铁被氧化(2分) 使B装置中气压增大,将B装置中的氯化亚铁溶液压入C中(2分) (3)2CH3CH(OH)COOH+Fe

[CH3CH(OH)COO]2Fe+H2↑(1分)

(4)冷却结晶(1分) 过滤(1分)

(5)乳酸根离子中含有羟基,能被酸性高锰酸钾溶液氧化(2分) 98.5%(2分)

解析 (1)由C仪器的结构特征可知C为三颈烧瓶。FeCO3在C中生成,FeCl2和NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2++2HC

-

FeCO3↓+CO2↑+H2O。(2)实验时首先打开活塞3,关闭活

塞2,其目的是排出装置中的空气,防止+2价铁被氧化;然后关闭活塞3,打开活塞2,其目的是使B装置中气压增大,将B装置中的氯化亚铁溶液压入C中。(3)除去过量的铁粉可直接加入适量的乳酸,反应方程式为2CH3CH(OH)COOH+Fe—→[CH3CH(OH)COO]2Fe+H2↑。(4)在75 ℃下搅拌,充分反应制得乳酸亚铁,从热溶液中获得乳酸亚铁晶体,应经过冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作。(5)乳酸根离子中含有羟基,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,导致消耗酸性高锰酸钾溶液的量增多,故乳酸亚铁晶体的质量分数总是大于100%;由Ce4++Fe2+

Ce3++Fe3+可得,20.00 mL溶液中n(Fe2+)=n(Ce4+)=0.100 0 mol·L-1×0.019 7 L=0.001 97 mol,故100 mL溶液中含有n(Fe2+)=0.001 97 mol× . =0.009 85 mol,故产品中乳酸亚铁晶体的质量分数为

. · -

.

×100%=98.5%。

题组二 以化工流程为载体的综合题专练

1.答案 (1)粉碎磷石膏钙渣,增大盐酸浓度,适当升高温度,延长酸溶时间等(答任写两条) (2)4.0 mol·L-1(填4.0 mol·L-1左右均可) (3)Fe3+、Al3+

(4)NH3 CaCl2+H2O+2NH3+CO2

CaCO3↓+2NH4Cl

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(5)能 由

( )

(

=50可知,当CaSO3与CaCO3的混合液中c(S )>50c(C )时,即发生由)

- -

CaCO3向CaSO3的转变

(6)取少量样品和水混合形成分散系,用一束光照射,若出现一条光亮的通路,则是纳米级,否则不是

解析 (1)磷石膏钙渣进行酸溶时,为了提高溶出率,可以采取粉碎磷石膏钙渣,增大盐酸浓度,适当升高温度,延长酸溶时间等方法。(2)根据图像可知,盐酸的浓度控制在4.0 mol·L-1时或4.0 mol·L-1左右,钙溶出率较高。(3)磷石膏钙渣进行酸溶时,溶液中存在铁离子、铝离子等杂质离子,因此,向粗制CaCl2溶液中通入氨气,控制溶液的pH,把Fe3+、Al3+变为沉淀而除去。(4)二氧化碳易与含有氨气的碱性CaCl2溶液反应,有利于反应的顺利进行,生成碳酸钙沉淀和氯化铵,化学反应方程式为CaCl2+H2O+2NH3+CO2气体为NH3。(5)由

- - ( ) ( ) . -

( )

-

CaCO3↓+2NH4Cl,因此先通入的

=

--

( ) .

==50,

( )

-

-

=50,当CaSO3与CaCO3的混合液中

( )

c(S )>50c(C )时,即发生由CaCO3向CaSO3的转变。(6)碳酸钙样品颗粒为纳米级时,其水溶液为胶体,可以用丁达尔效应进行检验。 2.答案 (1)+3 Na+[H·· ··H]-

··

··

(2)SiO2 Na2B4O7+H2SO4+5H2O(3)ClO-+Mn2++H2O(4)B +6H2O+8e--

Na2SO4+4H3BO3↓

MnO2↓+Cl-+2H+ 调节溶液的pH,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去 B +8OH- 0.21

-

解析 由题中信息可知,硼镁泥经硫酸浸取后过滤除去滤渣A,滤渣A主要含H3BO3和SiO2,滤液中主要含硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸锰、硫酸钙等;滤液中加入次氯酸钠把亚铁离子氧化为铁离子、把锰离子氧化为二氧化锰,过滤除去滤渣B,滤渣B主要为二氧化锰;滤液经蒸发浓缩、趁热过滤,除去滤渣C,经冷却结晶、过滤,即得到MgSO4·7H2O。

(1)Na2B4O7·10H2O中Na、H、O的化合价分别为+1、+1、-2,故B的化合价为+3;NaBH4为离子化合物,其由钠离子和硼氢根离子组成,其电子式为Na[H·· ··H]-。(2)滤渣A中除含

··

+

··

有H3BO3外,还含有SiO2;加入硫酸时Na2B4O7发生反应的化学方程式为Na2B4O7+H2SO4+5H2O

Na2SO4+4H3BO3↓。(3)滤渣B中含有不溶于稀盐酸,但加热时能溶于浓盐酸的黑色固体,则此

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黑色固体是MnO2,生成黑色固体的离子方程式为ClO-+Mn2++H2O

MnO2↓+Cl-+2H+;加入MgO

的目的是调节溶液的pH,使Fe3+水解转化为氢氧化铁沉淀除去。(4)碱性条件下,阴极上电解NaBO2溶液也可制得硼氢化钠,其电极反应式为B +6H2O+8e--

B +8OH-;NaBH4作为还原

-

剂时,其中H由-1价降低至+1价,故1 mol NaBH4可以失去8 mol电子,相当于4 mol H2的还原能力,故NaBH4的有效氢含量为

/

=0.21。

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