2019版高考化學總復習 第3章 金屬及其重要化合物 微專題強化突破5 無機化學工藝流程題專題集訓 新人教版.doc

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微專題強化突破5 無機化學工藝流程題 1．高純度氧化鋁有廣泛的用途，某研究小組用以下流程制取高純度氧化鋁： 根據(jù)上述流程圖填空： (1)“除雜”操作是先加入過氧化氫充分反應后，再用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH，使硫酸銨溶液中的少量Fe2＋氧化為Fe3＋并進一步轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3從而除去Fe2＋，則Fe2＋酸性條件下氧化為Fe3＋的離子方程式為_____________________________________________________。 (2)配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，酸化的目的是________________________。 (3)“分離”操作的名稱是________(填字母代號)。 A．蒸餾 B．分液　　　　 C．過濾 (4)銨明礬晶體的化學式為NH4Al(SO4)2?12H2O，銨明礬屬于________(填“純凈物”或“混合物”)，在0.1 mol/L銨明礬的水溶液中，濃度最大的離子是________。 (5)熱分解中發(fā)生如下反應：6NH4Al(SO4)23Al2O3＋2NH3 ↑＋2N2 ↑＋6SO2 ↑＋6SO3 ↑＋9H2O，當生成1 mol Al2O3時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________mol。 解析：(1)H2O2溶液具有強氧化性，可以氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (2)由于鋁離子在溶液中能發(fā)生水解生成氫氧化鋁，所以加入硫酸酸化，抑制鋁離子的水解。 (3)把晶體從混合物中“分離”操作的名稱是過濾。 (4)銨明礬晶體的化學式為NH4Al(SO4)212H2O，銨明礬有固定的組成，屬于純凈物；在0.1 mol/L銨明礬的水溶液中，未水解前，c(Al3＋)＝c(NH)＝0.1 mol/L，由于銨根和鋁離子均水解，水解結(jié)合水電離出的氫氧根，水解后濃度均小于0.1 mol/L，c(SO)＝0.2 mol/L，所以在0.1 mol/L銨明礬的水溶液中，濃度最大的離子是SO。 (5)該反應中N元素化合價由－3價變?yōu)?價、S元素化合價由＋6價變?yōu)椋?價，6NH4Al(SO4)23Al2O3＋2NH3↑＋2N2↑＋6SO2↑＋6SO3↑＋9H2O，轉(zhuǎn)移12e－，所以當生成1 mol Al2O3時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4 mol。 答案：(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ === 2Fe3＋＋2H2O (2)抑制Al3＋水解 (3)C (4)純凈物　SO (5)4 2．α鐵納米粉在現(xiàn)代電子工業(yè)上用途極為廣泛，用赤鐵礦石(含F(xiàn)e2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制備納米鐵顆粒的實驗流程如下： 已知部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如下： 沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 pH 5.2 3.2 9.7 6.7 (1)步驟②中用pH試紙測定溶液pH的操作是_________________________________。 步驟②濾液b中含有的金屬陽離子是____________________________________，步驟④中碾碎的目的是___________________________________。 (2)將第①步過濾所得的MnO2與KClO3、KOH溶液共熱，可得到K2MnO4，此反應的化學方程式是___________________________________________________。 (3)步驟③灼燒所需的儀器有酒精燈、三腳架、_______________________________。 (4)若步驟⑤是利用電弧加熱使金屬熔融蒸發(fā)成蒸氣，使大量顆粒狀煙灰塵與周圍X氣體原子激烈碰撞進行充分的能量交換和電荷交換生成αFe，X氣體可以為________。 a．O2　　　　 b．N2 c．He d．H2 (5)“納米鐵”在空氣中受撞擊時會燃燒，其反應與鐵在純氧中燃燒相同，寫出該反應的化學方程式：______________________________________________________________。 解析：(1)Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO與稀硫酸反應，濾液a中金屬陽離子為Cu2＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋，加雙氧水將Fe2＋氧化為Fe3＋。根據(jù)陽離子沉淀時pH數(shù)據(jù)，可知控制pH＝4時，鐵離子已全部變成Fe(OH)3沉淀，濾液b中金屬陽離子主要為Cu2＋、Al3＋。(2)MnO2與KClO3、KOH溶液共熱，MnO2作還原劑生成K2MnO4，KClO3作氧化劑生成KCl。(3)灼燒需酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗。 答案：(1)將一小塊pH試紙放在潔凈的表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液，點在pH試紙中央，再與標準比色卡對照　Cu2＋、Al3＋　增大接觸面積，加快反應速率 (2)3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O (3)泥三角、坩堝、坩堝鉗 (4)c　(5)3Fe＋2O2Fe3O4 3．鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實驗室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)212H2O]的工藝流程如圖所示： 請回答下列問題： (1)固體a的化學式為________，Ⅲ中通入足量CO2氣體生成沉淀的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 (2)由Ⅴ制取銨明礬溶液的化學方程式為________________________，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為______(填操作名稱)、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌。 (3)以1 000 kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸(密度為1.84 gcm－3)________L(保留一位小數(shù))。 (4)若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1∶1，則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為________。 解析：(1)鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學式為SiO2。AlCl3與過量燒堿反應生成NaAlO2溶液，向其中通入足量CO2生成Al(OH)3 沉淀。 (2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸反應后通入NH3生成銨明礬溶液。 (3)m(Al2O3)＝1 000 kg36%＝360 kg，m(H2SO4)＝398 gmol－1＝1 037.6 kg，需消耗質(zhì)量分數(shù)98%的硫酸(密度為1.84 gcm－3)的體積為＝575.4103 mL＝575.4 L。 (4)設制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)212H2O的物質(zhì)的量都是1 mol，則Al3＋共3 mol，SO共5 mol，根據(jù)鋁元素和SO守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為∶5＝3∶10。 答案：(1)SiO2　AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓ (2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2＋3H2O　蒸發(fā)濃縮 (3)575.4　(4)3∶10 4．硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]是一種重要的工業(yè)原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工業(yè)制法如下。請回答： (1)步驟①中堿液洗滌的目的是__________________________________________。 若將堿液換為酸液，可能產(chǎn)生的問題是__________________________________。 (2)步驟②中B可以是________(填字母)，加入少量B的目的是______________。 a．CuCl2 b．CuO c．Cu(NO3)2 d．CuSO4 (3)步驟⑥中要用到少量乙醇洗滌，其目的是_________________________________。 (4)用硫酸亞鐵銨晶體配制溶液時，需加入一定量硫酸，目的是_________________。工業(yè)上常用酸性KMnO4溶液通過滴定的方法測定硫酸亞鐵銨樣品的純度，反應的離子方程式為________________________________________________________________________。 準確量取硫酸亞鐵銨溶液時，硫酸亞鐵銨溶液應盛放于________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。 (5)硫酸亞鐵銨晶體的樣品中可能含有的雜質(zhì)離子是________，實驗室的檢驗方法是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)油脂在堿性條件下會發(fā)生水解反應，產(chǎn)生可溶性的物質(zhì)，而且Zn可以與強堿溶液發(fā)生反應，實驗步驟①中堿液洗滌的目的是除去油污和鋅層；若將堿液換為酸液，油脂在酸性條件下水解程度小，Zn、Fe都會發(fā)生反應，實驗可能產(chǎn)生的問題是導致鐵部分損失及油污未除凈。(2)帶油污的鍍鋅鐵片被NaOH溶液洗滌后得到純凈的Fe，F(xiàn)e與稀硫酸會發(fā)生置換反應產(chǎn)生FeSO4和H2，若向其中加入少量的CuO，CuO與稀硫酸反應產(chǎn)生CuSO4，F(xiàn)e與CuSO4發(fā)生置換反應產(chǎn)生的Cu單質(zhì)與鐵及稀硫酸就會構(gòu)成原電池，使反應速率加快，加入CuSO4也可以直接與Fe發(fā)生置換反應產(chǎn)生Cu，然后與Fe及稀硫酸構(gòu)成原電池，加快反應速率，而CuCl2會引入雜質(zhì)Cl－，使物質(zhì)不純；Cu(NO3)2在酸性條件下具有強氧化性，不能得到FeSO4，也就不能達到實驗目的，故正確選項是bd；加入少量B的目的是加快鐵與稀硫酸的反應速率。(3)從溶液中獲得的硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]表面有一定量的水，為了盡快去除水分，同時避免硫酸亞鐵銨晶體因溶解而損失，在步驟⑥中要用到少量乙醇洗滌，加快水的揮發(fā)。(4)硫酸亞鐵銨是強酸弱堿鹽，容易發(fā)生水解反應，為了抑制鹽的水解，根據(jù)鹽的水解規(guī)律，在用硫酸亞鐵銨晶體配制溶液時，需加入一定量硫酸；酸性KMnO4溶液具有強氧化性，會把Fe2＋氧化為Fe3＋，MnO被還原為Mn2＋，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應的離子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O；硫酸亞鐵銨是強酸弱堿鹽，容易發(fā)生水解反應使溶液顯酸性，所以準確量取硫酸亞鐵銨溶液時，硫酸亞鐵銨溶液應盛放于酸式滴定管中。(5)Fe2＋具有還原性，容易被氧化產(chǎn)生Fe3＋，所以在制取得到的硫酸亞鐵銨晶體的樣品中可能含有的雜質(zhì)離子是Fe3＋，實驗室的檢驗方法是取少許樣品加入到KSCN溶液中，觀察溶液是否變紅，若有紅色產(chǎn)生，就證明含有Fe3＋，否則不含F(xiàn)e3＋。 答案：(1)除去油污和鋅層　鐵部分損失及油污未除凈 (2)bd　加快鐵與稀硫酸的反應速率 (3)除去少量水并避免硫酸亞鐵銨晶體因溶解而損失 (4)避免樣品水解　MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O　酸式 (5)Fe3＋(或鐵離子)　取少許樣品加入到KSCN溶液中，觀察溶液是否變紅