专题专项训练(二)无机化工流程

第 8 页 共 8 页专题专项训练（二） 无机化工流程1(2016南通模拟)ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2SiO2，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取。已知：ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2。部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。金属离子Fe3Al3ZrO2开始沉淀时pH1.93.36.2沉淀完全时pH3.25.28.0(1)熔融时ZrSiO4发生反应的化学方程式为_，滤渣的化学式为_。(2)为使滤液的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pHa，则a的范围是_；继续加氨水至pHb时，所发生反应的离子方程式为_。(3)向过滤所得滤液中加入CaCO3粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为_。(4)为得到纯净的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是_。解析：(1)锆英砂在NaOH熔融下，生成Na2ZrO3、Na2SiO3、NaAlO2，Fe2O3不溶，再加入HCl酸浸时，Fe2O3溶解生成Fe3，Na2ZrO3转化成ZrO2，Na2SiO3转化成H2SiO3沉淀，NaAlO2转化成Al3，ZrSiO4与NaOH反应为非氧化还原反应，根据元素守恒可配平反应。(2)加入氨水，使Fe3、Al3杂质除去，但不可使ZrO2沉淀，所以pH的范围为5.26.2。继续加入氨水，使ZrO2转化为Zr(OH)4沉淀，根据电荷守恒知，产物有2 mol NH生成，根据N守恒知，反应物有2 mol NH3H2O参加反应，根据H、O元素守恒知，反应物需要补充1 mol H2O。(3)NH水解显酸性，加入CaCO3可生成CO2，同时促进了NH水解，生成NH3。(4)过滤处的滤液为NH4Cl，Zr(OH)4沉淀是否洗涤干净，只要检验滤液中是否含有Cl即可。答案：(1)ZrSiO44NaOH高温,Na2SiO3Na2ZrO32H2OH2SiO3(或H4SiO4)(2)5.26.2ZrO22NH3H2OH2O=Zr(OH)42NH(3)2NHCaCO3Ca22NH3CO2H2O(4)取最后一次洗涤液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则Zr(OH)4洗涤干净2(2015安徽高考)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4，其流程如下：已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙胺(沸点：33 )。(1)在第步反应加料之前，需要将反应器加热至100 以上并通入氩气，该操作的目的是_，原料中的金属钠通常保存在_中，实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有_、_、玻璃片和小刀等。(2)请配平第步反应的化学方程式：NaBO2SiO2NaH2NaBH4Na2SiO3(3)第步分离采用的方法是_；第步分出NaBH4并回收溶剂，采用的方法是_。(4)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4 (s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。解析：(1)通入氩气后排净反应器中的水蒸气和空气，防止Na、NaBH4与水和空气中的O2反应；金属钠通常保存在煤油中；在取用钠时，应用镊子将钠从煤油中取出，并用滤纸吸干表面的煤油。(2)在该反应中，金属Na由0价升高到1价，而H2中的H由0价降低到1价，其余元素的化合价都未改变，可设NaBH4的系数为1，根据H守恒可知H2的系数为2，根据电子守恒可知，Na的系数为4，根据B守恒可知NaBO2的系数为1，根据Na守恒可知Na2SiO3的系数为2，根据Si守恒可知SiO2的系数为2。(3)经过第步后得到溶液和固体，故该操作为过滤；由于异丙胺的沸点较低，故第步可以采用蒸馏的方法分离出NaBH4并回收溶剂。(4)NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH42H2O=NaBO24H2，3.8 g NaBH4的物质的量为0.1 mol，故1 mol NaBH4与水反应时放出216.0 kJ热量，由此可写出热化学方程式。答案：(1)除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子滤纸(2)124212(3)过滤蒸馏(4)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216.0 kJmol13(2016文登市二模)MnO2是重要化学物质，某学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：按要求回答下列问题(1)第步操作中，氧化性强弱顺序：ClO_MnO2(填“”或“”)，当NaClO3转移2 mol电子时，生成的氧化产物的物质的量为_mol。NaClO3在常温下能够与盐酸反应生成氯气，该反应的离子方程式为_。(2)第步操作中，最终得到的固体除NaClO3外，还一定含有下列物质中的_。aNaClbNaClO cNaClO4 dNaOH(3)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，则碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_。(4)为得到纯净的MnO2，须将过滤后的MnO2合并后进行洗涤，判断是否洗涤干净可选用的试剂是_(填写一组即可)。工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰，该反应的阳极反应式为_。解析：粗MnO2(含有较多的MnO、MnCO3和Fe2O3)样品中加入过量的稀硫酸，由于MnO2不溶于硫酸，则样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，过滤得滤液为硫酸锰溶液，加入NaClO3发生反应为5Mn22ClO4H2O=5MnO2Cl28H，再过滤得到滤液和二氧化锰固体，而氯气与热的氢氧化钠反应生成氯酸钠方程式为3Cl26NaOH=NaClO35NaCl3H2O。(1)已知5Mn22ClO4H2O=5MnO2Cl28H，ClO作氧化剂，MnO2作氧化产物，则氧化性：ClOMnO2；当NaClO3转移2 mol电子时，消耗NaClO3为0.4 mol，则生成MnO2为1 mol；NaClO3在常温下与盐酸反应生成氯气，其反应的离子方程式为ClO5Cl6H=3Cl23H2O。(2)第步操作中NaOH过量，发生的反应为3Cl26NaOH=NaClO35NaCl3H2O，则最终得到的固体除NaClO3外，还有NaOH和NaCl。(3)原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此碱性锌锰电池放电时，正极是二氧化锰得到电子，则电极反应式为MnO2H2Oe=MnOOHOH。(4)若沉淀没有洗涤干净，则滤液中含有硫酸根离子，检验硫酸根离子选用氯化钡溶液；电解时，Mn2在阳极失电子生成MnO2，其电极方程式为Mn22e2H2O=MnO24H。答案：(1)1ClO5Cl6H=3Cl23H2O(2)ad(3)MnO2H2Oe=MnOOHOH(4)氯化钡溶液Mn22e2H2O=MnO24H4(2015山东高考)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下：(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的_。a烧杯b容量瓶c玻璃棒d滴定管(2)加入NH3H2O调pH8可除去_(填离子符号)，滤渣中含_(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量，原因是_。Ca2Mg2Fe3开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2已知：Ksp(BaC2O4)1.6107，Ksp(CaC2O4)2.3109(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2的含量，实验分两步进行。已知：2CrO2H=Cr2OH2OBa2CrO=BaCrO4步骤：移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V0 mL。步骤：移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1 mL。滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的_(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为_molL1。若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2浓度测量值将_(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是增大与盐酸的接触面积，加快反应速率。实验室配制一定质量分数的溶液时，需用到的仪器是量筒、烧杯和玻璃棒。(2)由流程图和表中数据可知，pH8时，可除去Fe3；调节pH12.5时，Mg2完全沉淀，Ca2部分沉淀，故滤渣中含有Mg(OH)2和Ca(OH)2；加入H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的Ca2，使Ca2(aq)C2O(aq)=CaC2O4(s)，当H2C2O4过量时，也可能使c(Ba2)c(C2O)Ksp(BaC2O4)，而生成BaC2O4沉淀，导致产品BaCl22H2O的量减少。(3)由方程式2CrO2H=Cr2OH2O知，步骤中加入的CrO的总物质的量为b molL1 L mol。步骤中，加入BaCl2充分反应后，剩余的CrO的物质的量为b molL1 L mol，与Ba2反应的CrO的物质的量为 mol mol mol，由方程式Ba2CrO=BaCrO4得，n(Ba2)n(CrO)，所以BaCl2的浓度：c(BaCl2) molL1。若步骤中滴加盐酸时，有少量待测液溅出，造成V1的用量减小，所以的测量值将偏大。答案：(1)增大接触面积从而使反应速率加快a、c(2)Fe3Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品产量减少(3)上方偏大5氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质的流程如下：工业ZnO浸出液 滤液 滤液 滤饼ZnO提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1)反应中除掉的杂质离子是_，发生反应的离子方程式为_；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_。(2)反应的反应类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。(3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤干净的方法是_。(4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于_。解析：(1)经反应所得浸出液中含有Zn2、Fe2、Mn2、Ni2。经反应，Fe2被氧化为Fe3，进而形成Fe(OH)3沉淀，Mn2被氧化为MnO2，发生反应的离子方程式分别为：MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H，2MnO3Mn22H2O=5MnO24H。在加高锰酸钾溶液前，若溶液的pH较低，铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。(2)反应为ZnNi2=Zn2Ni，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有被置换出来的镍。(3)若该沉淀没有洗涤干净，则沉淀上一定附着有SO。具体的检验方法是取少量最后滤出的水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。(4)ZnCO3xZn(OH)2(1x)ZnOCO2xH2Om81(1x)4418x4418x81 g11.2 g8.1 g3.1 g 则，解得x1。答案(1)Fe2和Mn2MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H、2MnO3Mn22H2O=5MnO24H铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2)置换反应镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净(4)16草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。一种利用水钴矿主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等制取CoC2O42H2O工艺流程如下：已知：浸出液含有的阳离子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等；部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2完全沉淀的pH3.79.69.25.29.8(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将_还原(填离子符号)。(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2氧化成Fe3，产物中氯元素处于最低化合价。该反应的离子方程式为_。(3)请用平衡移动原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3、Al3转化成氢氧化物沉淀的原因：_。(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。滤液中加入萃取剂的作用是_；使用萃取剂适宜的pH是_。A接近2.0B接近3.0C接近4.0(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2与Mg2转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)7.351011、Ksp(CaF2)1.051010。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2)/c(Ca2)_。解析：(1)亚硫酸钠溶液具有还原性，在浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3、Co3还原。(2)NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2氧化成Fe3，产物中氯元素处于最低化合价1价，则根据氧化还原反应得失电子守恒，该反应的离子方程式为ClO6Fe26H=6Fe3Cl3H2O。(3)加Na2CO3能使浸出液中Fe3、Al3转化成氢氧化物沉淀的原因是：Fe33H2OFe(OH)33H、Al33H2OAl(OH)33H，加入碳酸钠后，H与CO反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀。(4)根据萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系。滤液中加入萃取剂的作用是除掉锰离子；使用萃取剂适宜的pH是接近3.0。(5)“除钙、镁”是将溶液中Ca2与Mg2转化为MgF2、CaF2沉淀。当加入过量NaF后，得到的是MgF2、CaF2的过饱和溶液，根据溶液中氟离子的浓度相等，则所得滤液c(Mg2)/c(Ca2)Ksp(MgF2)/Ksp(CaF2)7.351011/1.0510100.7。答案：(1)Fe3、Co3(2)ClO6Fe26H=6Fe3Cl3H2O(3)溶液中存在平衡Fe33H2OFe(OH)33H、Al33H2OAl(OH)33H，加入碳酸钠后，H与CO反应，使水解平衡右移，从而产生沉淀(4)除去Mn2B(5)0.7