2022高考化学 难点剖析 专题53 水净化剂的制备讲解

2022高考化学 难点剖析 专题53 水净化剂的制备讲解一、高考题再现1（2017天津）下列有关水处理方法不正确的是A用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸B用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物C用氯气处理水中的Cu2+、Hg+等重金属离子D用烧碱处理含高浓度NH4+的废水并回收利用氨【答案】C2（2017江苏）下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 ANa2O2吸收CO2产生O2 ，可用作呼吸面具供氧剂 BClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒 CSiO2硬度大，可用于制造光导纤维 DNH3易溶于水，可用作制冷剂 【答案】A【解析】A过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；B因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；C二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；D液氨气化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。答案选A。二、考点突破1、铝净水剂的制备典例1（2018届江西省上高县第二中学高三第七次月考）聚合氯化铝是一种新型净水剂，其中铝的总浓度（用c表示）包括三类：主要为Al3+中的单体形态铝（用Ala表示）总浓度，主要为 AlO4Al12(OH)24(H2O)127+的中等聚合形态铝总浓度（用Alb表示）和Al(OH)3胶体形态铝（用Alc表示）总浓度。（1）真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝，相关反应的热化学方程式如下：Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g) H1=akJmol-16AlCl(g)=4Al(s)+2AlCl3(g) H2=bkJmol-1则反应Al2O3(s) +3C(s)=2Al (s)+3CO(g) 说明H=_kJmol-1（用含a、b的代数式表示）。_0( 填“”或“”“”或“=”）。湿法制备中，反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。如图，图甲为不同的温度下，不同质量浓度的Fe(NO3)3对K2FeO4生成率的影响；图乙为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。工业生产中最佳温度为_，此时Fe(NO3)3与NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为_。若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式：_。若Fe( NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为_。（3）K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_溶液(填序号)。AH2O BCH3COOK、异丙醇 CNH4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有_。（4）室温下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+转化为Fe(O H)3沉淀，从而除去Fe3+。该反应的平衡常数为_。(已知常温下的溶度积常数：KspCu(OH)2=2.010-20， KspFe(OH)3=4.010-38)。【答案】 31 26 65或1.2 3ClO+Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3HClO +Fe3+8OH=+4H2O B K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质 5.01015 mol/L由图甲和图乙可知，在26、NaClO和Fe(NO3)3的质量浓度分别为330g/L和275g/L时，K2FeO4生成率最高，所以工业生产中最佳温度为26，此时Fe(NO3)3与NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为65（或1.2 ）。若NaClO加入过量，次氯酸根离子和铁离子发生双水解反应，故氧化过程中会生成Fe(OH)3，该反应的离子方程式为3ClO+Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3HClO。若Fe( NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为+Fe3+8OH=+4H2O。（3）在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，因为K2FeO4在水溶液中易水解，所以洗涤剂最好选用有机溶剂，根据平衡移动原理，为减少晶体的溶解损失，应选用CH3COOK、异丙醇溶液，填B。K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有：K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质。（4）室温下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+转化为Fe(O H)3沉淀，从而除去Fe3+，该反应的离子方程式为2Fe3+3Cu(OH)23Cu2+2Fe(OH)3。该反应的平衡常数为5.01015 mol/L。3、其他净水剂的制备典例3（湖南H11教育联盟2018年1月高三联考）钼酸钠（Na2MoO4)可作新型水处理剂，Al(OH)3是胃舒平药品的有效成分。从某废钼催化剂(主要成分为MoO3、A12O3、Fe2O3等）中回收Na2MoO4和A1(OH)3，其工艺流程如下：回答下列问题:（1）Na2MoO4中钼的化合价为_。（2）MoO3、Al2O3和SiO2性质相似，都能与碳酸钠在高温下反应。写出三氧化钼与碳酸钠在高温下反应的化学方程式:_；步骤II滤渣的主要成分是_ (填化学式)。（3）步骤III中加入“稀硫酸”使铝元素转化的离子方程式为_，控制溶液的pH约为5，其目的是使AlO2-完全转化为Al(OH)3沉淀，并防止其溶解，在滴加稀硫酸的过程中还可能观察到的现象是_。有同学认为步骤III中可用CO2替代硫酸，你是否同意?简述理由:_。（4）取废钼催化剂mg，若加入agNa2CO3恰好完全反应，经上述实验操作后，最终得到bg Al(OH)3和cgNa2SO4固体，则废钼催化剂中钼元素的质量分数为_。(用代数式表示)【答案】 +6 MoO3+Na2CO3Na2MoO4+CO2 Fe2O3 AlO2-+H+H2O=Al(OH)3 产生气泡 否，稀硫酸的作用之一是除去过量的Na2CO3 100%。滤渣为Al(OH)3，滤液中含有Na2SO4和Na2MoO4，由Al2O3Na2CO3=2NaAlO2CO2,2NaAlO2H2SO43H2O=Na2SO42Al(OH)3，得1Na2CO32Al(OH)3，得Al2O3消耗的n（Na2CO3）= ，已知：碳酸钠总物质的量为：n（Na2CO3）=ag/106gmol1，则由Na守恒可知n（Na2MoO4）=ag/106gmol1-bg/156gmol1，m（Mo）=（ag/106gmol1-bg/156gmol1）96gmol1= g，（Mo）= 100%。