專題專項訓(xùn)練二無機化工流程

1、專題專項訓(xùn)練(二)無機化工流程1.(2016南通模擬)ZrO2常用作陶瓷材料，可由皓英砂(主要成分為ZrSiO4,也可表示為ZrQSiOz,還含少量FeQ、AI2Q、SiO2等雜質(zhì))通過如下方法制取。已知：ZrOz能與燒堿反應(yīng)生成可溶于水的NaZrOs,NaZrd與酸反應(yīng)生成ZrO2+0部分金屬離子在實驗條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如下表。金屬離子L3+FeAl3+ZrC2+開始沉淀時pH1.93.36.2沉淀完全時pH3.25.28.0(1)熔融時ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為濾渣I的化學(xué)式為。(2)為使濾液I的雜質(zhì)離子沉淀完全，需用氨水調(diào)pH=a,則a的范圍是;繼續(xù)加氨水至pH=b時

2、，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為(3)向過濾田所得濾液中加入CaCC粉末并加熱，得到兩種氣體。該反應(yīng)的離子方程式為(4)為得到純凈的ZrC2,Zr(OH)4需要洗滌，檢驗Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是解析：培英砂在NaCH容融下，生成NaZQ、NaSQ、NaAl(CH)4,FeQ不溶，再加入HCl酸浸時，F(xiàn)eQ溶解生成Fe",NaZrd轉(zhuǎn)化成ZrC2+,NaSiCs轉(zhuǎn)化成H2SiC3沉淀，NaAl(CH)轉(zhuǎn)化成Al",ZrSiC4與NaCFK應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)元素守恒可配平反應(yīng)。(2)加入氨水，使Fe3>Al”雜質(zhì)除去，但不可使ZrC2+沉淀，所以pH的范圍為5.

3、26.2。繼續(xù)加入氨水，使ZrC2+轉(zhuǎn)化為Zr(CH)4沉淀，根據(jù)電荷守恒知，產(chǎn)物有2molNH4生成，根據(jù)N守恒知，反應(yīng)物有2molNH3-H2C參加反應(yīng)，根據(jù)HC元素守恒知，反應(yīng)物需要補充1molH2Q(3)NH4水解顯酸性，加入CaCC可生成CC,同時促進了NF4水解，生成NH。過濾出處白濾液為NHCl,Zr(CH)4沉淀是否洗滌干凈，只要檢驗濾液中是否含有C即可。二；：.高潟答案：(1)ZrSiC4+4NaCH=Na2SiC3+NaZrC3+2HCH2SiC3(或HSiC4)(2)5.26.2ZrC2+2NHH20H2C=Zr(CH)J+2NH(3)2NH4+CaC曲=§+2

4、NHT+CCT+H2C取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝酸銀溶液，若無沉淀生成，則Zr(CH)4洗滌干凈2. (2015安徽高考)硼氫化鈉(NaBH)在化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，某研究小組采用偏硼酸鈉(NaBC)為主要原料制備NaB-4,其流程如下：已知：NaBH常溫下能與水反應(yīng)，可溶于異丙胺(沸點：33C)。(1)在第步反應(yīng)加料之前，需要將反應(yīng)器加熱至100C以上并通入氮氣，該操作的目的是原料中的金屬鈉通常保存在中，實驗室取用少量金屬鈉需要用到的實驗用品有?>玻璃片和小刀等。(2)請配平第步反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaB(2|siC2+Na+H2NaBH+NaSQ第步分離采用的

5、方法是;第步分出NaBH并回收溶劑，采用的方法是<NaBI4(s)與水(l)反應(yīng)生成NaBQs)和氫氣(g),在25C、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH放熱21.6kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是解析：(1)通入氮氣后排凈反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣，防止NaNaBH與水和空氣中的02反應(yīng)；金屬鈉通常保存在煤油中；在取用鈉時，應(yīng)用銀子將鈉從煤油中取出，并用濾紙吸干表面的煤油。(2)在該反應(yīng)中，金屬Na由0價升高到+1價，而H中的H由0價降低到一1價，其余元素的化合價都未改變，可設(shè)NaBH的系數(shù)為1,根據(jù)H守恒可知H2的系數(shù)為2,根據(jù)電子守恒可知，Na的系數(shù)為4,根據(jù)B守恒可知NaBO勺系

6、數(shù)為1,根據(jù)Na守恒可知NaSQ的系數(shù)為2,根據(jù)Si守恒可知SiO2的系數(shù)為2。(3)經(jīng)過第步后得到溶液和固體，故該操作為過濾；由于異丙胺的沸點較低，故第步可以采用蒸儲的方法分離出NaBH并回收溶劑。(4)NaBH與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH+2H2O=NaBO4Hd,3.8gNaBH的物質(zhì)白量為0.1mol,故1molNaBH4與水反應(yīng)時放出216.0kJ熱量，由此可寫出熱化學(xué)方程式。答案：(1)除去反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣煤油銀子濾紙(2)124212(3)過濾蒸儲_.1(4)NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO(s)+4H2(g)AH=-216.0kJ-mol3. (2016文登市

7、二模)MnO是重要化學(xué)物質(zhì)，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了將粗Mn含有較多的MnOMnCO和FeQ)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO實驗,其流程如下：按要求回答下列問題(1)第步操作中，氧化性強弱順序：ClO3MnO填“>”或“<”)，當(dāng)NaClO轉(zhuǎn)移2mol電子時，生成的氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量為mol。NaClO在常溫下能夠與鹽酸反應(yīng)生成氯氣，該反應(yīng)的離子方程式為第步操作中，最終得到的固體除NaClO外，還一定含有下列物質(zhì)中的a.NaCl-一B.NaClOc.NaClOd.NaOH(3)MnQ是堿性鋅鈕電池的正極材料，則堿性鋅鈕電池放電時，正極的電極反應(yīng)式是(4)為得到純凈的MnQ須將過濾后的MnO合并后進行洗

8、滌，判斷是否洗滌干凈可選用的試劑是旗寫一組即可)。工業(yè)上可以以石墨為電極電解酸化的硫酸鈕制取二氧化銳，該反應(yīng)的陽極反應(yīng)式為解析：粗Mnq含有較多的MnOMnCOF口FeO)樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO溶于硫酸，則樣品中的MnG口MnC陰別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSQ過濾得濾液為硫酸鈕溶液，力口入NaClO發(fā)生反應(yīng)為5Mn+2ClQ+4HO=5MnOCl2?+8H+,再過濾得到濾液和二氧化鈕固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為3cL+6NaOH=NaC3lO5NaCl+3HO=(1)已知5Mn+2ClO3+4HO=5MnOC12T+8HI+,ClO3作氧化劑，MnO氧化產(chǎn)物，

9、則氧化性：ClOT>MnQ當(dāng)NaClO轉(zhuǎn)移2mol電子時，消耗NaClO為0.4mol,則生成MnO為1mol;NaClO在常溫下與鹽酸反應(yīng)生成氯氣，其反應(yīng)的離子方程式為ClO3+5Cl+6H+=3C2T+3H2。第步操作中NaOHi量，發(fā)生的反應(yīng)為3cL+6NaOH=NaGlO5NaCl+3HO,則最終得到的固體除NaClO外，還有NaO僑口NaCl。(3)原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅鈕電池放電時，正極是二氧化鈕得到電子，則電極反應(yīng)式為MnNHO+e=MnOOHOrH0(4)若沉淀沒有洗滌干凈，則濾液中含有硫酸根離子，檢驗硫酸根離子選用氯化鋼溶液；電解時，Mn+在陽極

10、失電子生成MnO,其電極方程式為Mrn-2e+2H>O=MnO-4H+0答案：(1)>1ClO3+5Cl+6H+=3C2f+3Ho(2)ad(3)MnQ+HO+e=MnOHOH(4)氯化鋼溶液Mrn-2e+2HO=MnO4H+4. (2015山東高考)毒重石的主要成分為BaCQ含CeT、Mg+、Fe”等雜質(zhì))，實驗室利用毒重石制備BaCl2-2H2O的流程如下：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是匕實驗室用37%勺鹽酸配制15%勺鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的。a.燒杯B.容量瓶c.玻璃棒d.滴定管加入NHH2O調(diào)pH=8可除去(填離子符號)，濾渣H中含(填化學(xué)式)。加入

11、H2GQ時應(yīng)避免過量，原因是Ca+-2十MgL3+Fe開始沉淀時的pHM1.99.11.91完全沉淀時的pH13.911.13.2已知：G(BaGO)=1.6X10,Kp(CaGO)=2.3X109(3)利用間接酸堿滴定法可測定B的含量，實驗分兩步進行。已知：2Crd+2H=Crd+H2OBa2+CrC2=BaCr4X步驟I:移取xmL一定濃度的NaCrQ溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用bmol1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為VomL0步驟H:移取ymLBaCl2溶液于錐形瓶中，加入xmL與步驟I相同濃度的NaCrQ溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用bmolL-鹽酸

12、標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為VmL。滴加鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液時應(yīng)使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的濃度為mol-L10若步驟n中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，Ba2+濃度測量值將(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大與鹽酸的接觸面積，加快反應(yīng)速率。實驗室配制一定質(zhì)量分數(shù)的溶液時，需用到的儀器是量筒、燒杯和玻璃棒。(2)由流程圖和表中數(shù)據(jù)可知，pH=8時，可除去Fe調(diào)節(jié)pH=12.5時，Mg+完全沉淀，C歲部分沉淀，故濾渣H中含有Mg(OH)和Ca(OH)；加入H2QQ的目的是除去溶液中剩余的Ca2+,使C歲(a

13、q)+05(aq)=CaCC4(s),當(dāng)代。04過量時，也可能使c(Ba2+)cqS)>Kp(BaQC),而生成BaCC4沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品BaCL2H2。的量減少。(3)由方程式2CrC2+2H+=CrCT+HC知，步驟I中加入的CrCt的總物質(zhì)的量為b二，-匚：!.mo1'Lx1000L=1000mo1°1000molb?V0-V1?=上Ly1000步驟II中，加入BaCl2充分反應(yīng)后，剩余的CrC4一的物質(zhì)的量為bmol&彳羲L=7bV0m°l，與Ba2+反應(yīng)的Cd的物質(zhì)的量為懸m。一蕊mol=b?V00rmol,由方程式Ba2+Crc4=BaCr初

14、得，n(Ba2)=n(CrO4)，所以BaCb的濃度：c(BaCl2)若步驟n中滴加鹽酸時，有少量待測液濺出，造成V1的用量減小，所以y1的測量值將偏答案：(1)增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快a、cFe"Mg(OH)、Ca(OHHGQ過量會導(dǎo)致生成Bag沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少(3)上方5. 氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅含有Fe(H)、Mn(H)、Ni(H)等雜質(zhì)的流程如下：溫、加Zn過濾油/NaCO過濾淄印煨燒7c濾減一濾減匚貨濾餅一ZnO提示：在本實驗條件下，Ni(H)不能被氧化；高鈕酸鉀的還原產(chǎn)物是MnQ回答下列問題：(1)反應(yīng)中除掉的雜質(zhì)離子是,

15、發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是(2)反應(yīng)的反應(yīng)類型為,過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有(3)反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是反應(yīng)中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO-xZn(OH。取干燥后的濾餅11.2g,煨燒后可得到產(chǎn)品8.1g,則x等于。解析：.(1)經(jīng)反應(yīng)所得浸出7中含有Zn：Fe2+、MrT、Ni20經(jīng)反應(yīng)，F(xiàn)被氧化為Fe：進而形成Fe(OH)3沉淀，MrT被氧化為MnQ_發(fā)生反應(yīng)的離子方程式分別為：Mn0+3Fe2+7HO=3Fe(OHW+MnOj+5印，2MnO+3Mrn+2HO=5MrnO+4HI+o在加高鈕酸鉀溶液前，若溶液的pH較低

16、，鐵離子和鈕離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和鉆雜質(zhì)。(2)反應(yīng)為Zn+Ni2+=Zn+Ni,過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有被置換出來的鍥。(3)若該沉淀沒有洗滌干凈，則沉淀上一定附著有SCOo具體的檢驗方法是取少量最后濾出的水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，.再滴入硝酸鋼溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。，立X/煨燒(4)ZnCC3-xZn(OH)2=(1+x)ZnO+COT+xh2CAm81(1+x)4418x44+18x8.1g11.2g-8.1g=3.1g解得x=181?1+x?_44+18x8.1g=3.1g答案：(1)Fe2+和Mn+MnO+3Fe2+7H2O=

17、3Fe(OHIW+MnOj+5H*、2Mn(O+3Mrn+2HO=5MnO+4H+鐵離子和鈕離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和鉆雜質(zhì)(2)置換反應(yīng)鍥取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸鋼溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)16.草酸鉆用途廣泛，可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鉆礦主要成分為CqQ,含少量FeQ、AI2O、MnOMgOCaO等制取CoCQ2H2O工藝流程如下：已知：浸出液含有的陽離子主要有4、Cc2+、Fe2+、乂笊、CaMg+、A產(chǎn)等；部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH>Fe(OH)2Co(OH»A

18、l(OH)3Mn(OH)完全沉淀的pH3.79.69.25.29.8(1)浸出過程中加入NaSO的目的是將還原(填離子符號)。(2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2+氧化成Fe",產(chǎn)物中氯元素處于最低化合價。該反應(yīng)的離子方程式為(3)請用平衡移動原理分析加NaCO能使浸出液中Fe3+、Al"轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀的原因：(4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。濾液n中加入萃取劑的作用是；使用萃取劑適宜的pH是oA.接近2.0B.接近3.0C.接近4.0(5)“除鈣、鎂”是將溶液中CT與Mg+轉(zhuǎn)化為MgF、CaE沉淀。已知Rp(MgE)=7.35X1011、Kp(CaF2)=1.05X1010。當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液c