2019版高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第3章 金屬及其重要化合物 微專題強(qiáng)化突破5 無(wú)機(jī)化學(xué)工藝流程題專題集訓(xùn) 新人教版.doc

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微專題強(qiáng)化突破5 無(wú)機(jī)化學(xué)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(guò)氧化氫充分反應(yīng)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(jìn)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_(kāi)。(2)配制硫酸鋁溶液時(shí)，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(hào))。A蒸餾B分液C過(guò)濾(4)銨明礬晶體的化學(xué)式為NH4Al(SO4)212H2O，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(yīng)：6NH4Al(SO4)23Al2O32NH3 2N2 6SO2 6SO3 9H2O，當(dāng)生成1 mol Al2O3時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)mol。解析：(1)H2O2溶液具有強(qiáng)氧化性，可以氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(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(guò)濾。(4)銨明礬晶體的化學(xué)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(yīng)中N元素化合價(jià)由3價(jià)變?yōu)?價(jià)、S元素化合價(jià)由6價(jià)變?yōu)?價(jià)，6NH4Al(SO4)23Al2O32NH32N26SO26SO39H2O，轉(zhuǎn)移12e，所以當(dāng)生成1 mol Al2O3時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4 mol。答案：(1)2Fe2H2O22H = 2Fe32H2O(2)抑制Al3水解(3)C(4)純凈物SO(5)42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(shí)驗(yàn)流程如下：已知部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH如下：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2pH5.23.29.76.7(1)步驟中用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作是_。步驟濾液b中含有的金屬陽(yáng)離子是_，步驟中碾碎的目的是_。(2)將第步過(guò)濾所得的MnO2與KClO3、KOH溶液共熱，可得到K2MnO4，此反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)步驟灼燒所需的儀器有酒精燈、三腳架、_。(4)若步驟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?chē)鶻氣體原子激烈碰撞進(jìn)行充分的能量交換和電荷交換生成Fe，X氣體可以為_(kāi)。aO2bN2cHe dH2(5)“納米鐵”在空氣中受撞擊時(shí)會(huì)燃燒，其反應(yīng)與鐵在純氧中燃燒相同，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。解析：(1)Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO與稀硫酸反應(yīng)，濾液a中金屬陽(yáng)離子為Cu2、Al3、Fe2、Fe3，加雙氧水將Fe2氧化為Fe3。根據(jù)陽(yáng)離子沉淀時(shí)pH數(shù)據(jù)，可知控制pH4時(shí)，鐵離子已全部變成Fe(OH)3沉淀，濾液b中金屬陽(yáng)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(cè)液，點(diǎn)在pH試紙中央，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照Cu2、Al3增大接觸面積，加快反應(yīng)速率(2)3MnO26KOHKClO33K2MnO4KCl3H2O(3)泥三角、坩堝、坩堝鉗(4)c(5)3Fe2O2Fe3O43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(shí)驗(yàn)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)固體a的化學(xué)式為_(kāi)，中通入足量CO2氣體生成沉淀的離子方程式為_(kāi)。(2)由制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為_(kāi)，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為_(kāi)(填操作名稱)、冷卻結(jié)晶、過(guò)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?jǐn)?shù)為98%的硫酸(密度為1.84 gcm3)_L(保留一位小數(shù))。(4)若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過(guò)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11，則投料時(shí)鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。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(xué)式為SiO2。AlCl3與過(guò)量燒堿反應(yīng)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(yīng)后通入NH3生成銨明礬溶液。(3)m(Al2O3)1 000 kg36%360 kg，m(H2SO4)398 gmol11 037.6 kg，需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的硫酸(密度為1.84 gcm3)的體積為575.4103 mL575.4 L。(4)設(shè)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5310。答案：(1)SiO2AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)23H2O蒸發(fā)濃縮(3)575.4(4)3104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(qǐng)回答：(1)步驟中堿液洗滌的目的是_。若將堿液換為酸液，可能產(chǎn)生的問(wèn)題是_。(2)步驟中B可以是_(填字母)，加入少量B的目的是_。aCuCl2 bCuOcCu(NO3)2 dCuSO4 (3)步驟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(shí)，需加入一定量硫酸，目的是_。工業(yè)上常用酸性KMnO4溶液通過(guò)滴定的方法測(cè)定硫酸亞鐵銨樣品的純度，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。準(zhǔn)確量取硫酸亞鐵銨溶液時(shí)，硫酸亞鐵銨溶液應(yīng)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(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)方法是_。 解析：(1)油脂在堿性條件下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生可溶性的物質(zhì)，而且Zn可以與強(qiáng)堿溶液發(fā)生反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)步驟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(huì)發(fā)生反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的問(wèn)題是導(dǎo)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(huì)發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生FeSO4和H2，若向其中加入少量的CuO，CuO與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CuSO4，F(xiàn)e與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生的Cu單質(zhì)與鐵及稀硫酸就會(huì)構(gòu)成原電池，使反應(yīng)速率加快，加入CuSO4也可以直接與Fe發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生Cu，然后與Fe及稀硫酸構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率，而CuCl2會(huì)引入雜質(zhì)Cl，使物質(zhì)不純；Cu(NO3)2在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，不能得到FeSO4，也就不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，故正確選項(xiàng)是bd；加入少量B的目的是加快鐵與稀硫酸的反應(yīng)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(shí)避免硫酸亞鐵銨晶體因溶解而損失，在步驟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(qiáng)酸弱堿鹽，容易發(fā)生水解反應(yīng)，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(shí)，需加入一定量硫酸；酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，會(huì)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(yīng)的離子方程式：MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O；硫酸亞鐵銨是強(qiáng)酸弱堿鹽，容易發(fā)生水解反應(yīng)使溶液顯酸性，所以準(zhǔn)確量取硫酸亞鐵銨溶液時(shí)，硫酸亞鐵銨溶液應(yīng)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(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)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(yīng)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MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O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