2022屆高三化學(xué)大題化工專題2

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1．硼氫化鈉(NaBH4)具有優(yōu)良的還原性，在有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。利用硼精礦(主要成分為B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如下：

已知：偏硼酸鈉(NaBO2)易溶于水，不溶于醇，在堿性條件下穩(wěn)定存在回答下列問題：

(1)寫出加快硼精礦溶解速率的措施(寫一種)。(2)操作1為，濾渣主要成分為。(3)除硅鋁步驟加入CaO而不加入CaCl2的緣由有：①能將硅、鋁以沉淀除去；②。

(4)氫化鎂(MgH2)中H元素的化合價(jià)為；MgH2與NaBO2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)1，其化學(xué)方程式為：。(5)在堿性條件下，在陰極上電解NaBO2也可制得硼氫化鈉，寫出陰

極室的電極反應(yīng)式。

(6)硼氫化鈉是一種強(qiáng)還原劑，堿性條件可處理電鍍廢液中的硫酸銅制得納米銅，從而變廢為寶，寫出該反應(yīng)的離子方程

式。

化工流程考察內(nèi)容主要有：

1）、原料預(yù)處理

2）、反應(yīng)條件的控制（溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、PH調(diào)整、溶劑挑選）

3）、反應(yīng)原理（離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡、電離平衡、溶解平衡、水解原理、

物質(zhì)的分別與提純）

硼精礦

濾渣

NaBH4

Na2O?3CaO?Al2O3?nSiO2

換膜

2溶液

4）、綠色化學(xué)（物質(zhì)的循環(huán)利用、廢物處理、原子利用率、能量的充分利用）

5）、化工平安（防爆、防污染、防中毒）等。

原料的預(yù)處理

①溶解通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等

②灼燒如從海帶中提取碘

③煅燒如煅燒高嶺土轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、

分解

④研磨適用于有機(jī)物的提取如蘋果中維生素C的測定等。

控制反應(yīng)條件的辦法

①控制溶液的酸堿性使其某些金屬離子形成氫氧化物沉淀pH值的控制。

例如：已知下列物質(zhì)開頭沉淀和沉淀徹低時(shí)的pH如下表所示

調(diào)整pH所需的物質(zhì)普通應(yīng)滿足兩點(diǎn)：

○i、能與H＋反應(yīng)，使溶液pH值增大；○ii、不引入新雜質(zhì)。

例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)整溶液的pH值

②蒸發(fā)、反應(yīng)時(shí)的氣體氛圍

③加熱的目的加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)

④降溫反應(yīng)的目的防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解或?yàn)槭够瘜W(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)

⑤趁熱過濾防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出

⑥冰水洗滌洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并削減晶體在洗滌過程中的溶解損耗

解題技能化工流程題中表述性詞匯的作用

化工生產(chǎn)流程和綜合試驗(yàn)題中常常會(huì)浮現(xiàn)一些表述性詞語，這些表述性詞語就是隱性信息，它可以示意我們所應(yīng)考慮的答題角度。常見的有：

(1)“控制較低溫度”——?？紤]物質(zhì)的揮發(fā)，物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。

(2)“加過量試劑”——?？紤]反應(yīng)徹低或增大轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等。

(3)“能否加其他物質(zhì)”——?？紤]會(huì)不會(huì)引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。

(4)“在空氣中或在其他氣體中”——主要考慮O2、H2O、CO2或其他氣體是否參加反應(yīng)或

達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。

(5)“推斷沉淀是否洗凈”——常取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加某試劑，

以檢驗(yàn)其中的某種離子。

(6)“檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)計(jì)劃”——通常取少量某液體于試管中，加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)

象，然后得出結(jié)論。

(7)“控制pH”——?？紤]防水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。

(8)“用某些有機(jī)試劑清洗”——?？紤]降低物質(zhì)溶解度有利于析出、削減損耗和提高利

用率等。

2．（14分）硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂晶體（Na2B4O7·10H2O）時(shí)的廢渣，其主要成分是MgO，還含有CaO、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等雜質(zhì)。以硼鎂泥為原料制取的七水硫酸鎂

在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）Na2B4O7·10H2O中B的化合價(jià)為。

（2）濾渣B中含有不溶于稀鹽酸但能溶于濃鹽酸的黑色固體，寫誕生成黑色固體的離子方程式，該反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為，還原產(chǎn)物是。

（3）加入MgO的目的是該過程除了加入MgO外，還能挑選加入下列物質(zhì)中的（填編號(hào)）

①碳酸鎂②氨水③氫氧化鎂④氫氧化鈉

（4）因B2O3溶于硫酸，所以此法制備的七水硫酸鎂含有少量硼酸(H3BO3)，硼酸與NaOH溶液反應(yīng)可制得硼砂晶體，寫誕生成硼砂晶體的化學(xué)方式。（5）Na2B4O7·10H2O失去所有結(jié)晶水后的硼砂與金屬鈉、氫氣及石英砂一起反應(yīng)可制備有機(jī)化學(xué)中的“萬能還原劑——NaBH4”（該過程B的化合價(jià)不變）?！坝行浜俊笨捎脕砗饬亢瑲溥€原劑的還原能力，其定義是：每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)于多少克H2的還原能力。NaBH4的有效氫含量為（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）。

3.硼及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。已知：硼鎂礦的主要成分為Mg2B2O5·H2O，硼砂的化學(xué)式為Na2B4O7·10H2O。利用硼鎂礦制取金屬鎂及粗硼的工藝流程為

回答下列有關(guān)問題：

(1)硼砂中B的化合價(jià)為________價(jià)；溶于熱水后，常用稀硫酸調(diào)pH至2～3制取H3BO3，該反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________。X為H3BO3晶體加熱脫水的產(chǎn)物，其與Mg反應(yīng)制取粗硼的化學(xué)方程式為________________________。

(2)MgCl2·7H2O在HCl氛圍中加熱的緣由是________________________________________。若用惰性電極電解MgCl2溶液，其陰極反應(yīng)式為

________________________________________________________________________。(3)鎂—H2O2酸性燃料電池的反應(yīng)機(jī)理為Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，則其正極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。

常溫下，若起始電解質(zhì)溶液pH＝1，則pH＝2時(shí)，溶液中Mg2＋的濃度為

____________________________。已知Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，當(dāng)溶液pH＝6時(shí)，________(填“有”或“沒有”)Mg(OH)2沉淀析出。

(4)制得的粗硼在一定條件下生成BI3，BI3加熱分解可以得到純凈的單質(zhì)硼?，F(xiàn)將0.020g粗硼制成的BI3徹低分解，生成的I2用0.30mol·L－1Na2S2O3(H2S2O3為弱酸)溶液滴定至盡頭，消耗Na2S2O3溶液18.00mL。滴定時(shí)用到的指示劑是________________。該粗硼樣品的純度為________。(提醒：I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6)

4.七水硫酸鎂（MgSO4?7H2O）在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用，利用化工廠生產(chǎn)硼砂的廢渣-硼鎂泥可制取七水硫酸鎂。硼鎂泥的主要成分是MgCO3，還含有其他雜質(zhì)（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。

表1部分陽離子以氫氧化物形式徹低沉淀時(shí)溶液的pH

硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

按照以上流程圖并參考表格pH數(shù)據(jù)和溶解度數(shù)據(jù)，試回答下列問題：

（1）過濾I的濾液中加入硼鎂泥，調(diào)整溶液的pH=5～6，再加入NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為．加熱煮沸的主要目的是．

（2）沉淀B中除MnO2、SiO2外還含有（填化學(xué)式）等物質(zhì)．

（3）檢驗(yàn)過濾Ⅱ后的濾液中是否含有Fe3+的試驗(yàn)方是；（4）沉淀C的化學(xué)式是．過濾Ⅲ需趁熱過濾的理由

是．

28．（15分）

(1)將硼精礦粉碎、攪拌、增大NaOH濃度、升溫等合理答案（2分）

(2)過濾（2分）；Fe(OH)3（2分）

(3)抑制NaBO2水解（2分）

(4)-1（1分）；2MgH2＋NaBO2=NaBH4+2MgO（2分）

(5)BO2-+6H2O+8e-=BH4-+8OH-（2分）

(6)4Cu2++BH4-+8OH-=4Cu+BO2-+6H2O（2分）

28．（14分）（1）+3（1分）

（2）ClO－+Mn2++H2O=MnO2+Cl－+2H+（2分），1:1（2分），Cl－（或HCl）（1分）

（3）調(diào)整溶液的pH值，使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去（2分），①③（2分）

（4）4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na