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题组一 以陌生无机物为载体的综合考查 [答案及评分标准] (1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4△,2H3BO3＋2MgSO4(2分) 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2分) (2)Fe3O4(1分) SiO2和CaSO4(2分) (3)将Fe2＋氧化成Fe3＋(1分) 使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去(1分) (4)(七水)硫酸镁(1分) (5)Na＋ (2分) (6)2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg△,2B＋3MgO(2分) [阅卷人的忠告] (1)元素符号错、不规范、看不清的不得分，方程式不写'△'扣分。(2)SiO2和CaSO4少写，或错写其他杂质均不得分。(3)名称写成化学式不得分。(4)电子式漏掉离子符号或不写'[ ]'均不得分。 [挑战满分](限时25分钟) 1．工业上利用氟碳铈矿(主要成分CeCO3F)提取CeCl3的一种工艺流程如下： 请回答下列问题： (1)CeCO3F中，Ce元素的化合价为________。 (2)酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式：______________________________________________________。 (3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)溶液中的c(Ce3＋)等于1×10－5mol·L－1可认为Ce3＋沉淀完全，此时溶液的pH为________。(已知Ksp[Ce(OH)3]＝1.0×10－20) (5)加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，其中NH4Cl的作用是________________________________________________________________________。 (6)准确称取0.7500gCeCl3样品置于锥形瓶中，加入适量过硫酸铵溶液将Ce3＋氧化为Ce4＋，然后用0.1000mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗25.00mL标准溶液。(已知：Fe2＋＋Ce4＋===Ce3＋＋Fe3＋) ①该样品中CeCl3的质量分数为________(保留两位小数)。 ②若使用久置(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液进行滴定，测得该CeCl3样品的质量分数________(填'偏大'、'偏小'或'无影响')。 解析 (1)根据化合价的代数和等于零计算，C为＋4价、O为－2价、F为－1价。 (2)HCl被CeO2氧化的产物为氯气；H2O2被氧化为O2，CeO2的还原产物为Ce3＋，根据电子守恒、电荷守恒即可配平方程式。 (3)从流程可知KBF4为沉淀，该步骤为除去BF (5)从Ce(OH)3的溶度积可知CeCl3易水解，氯化铵分解产生的HCl可抑制CeCl3的水解。 (6)①由反应信息可得关系式：CeCl3～(NH4)2Fe(SO4)2，再根据硫酸亚铁铵的物质的量和关系式即可计算n(CeCl3)。 ②久置的(NH4)2Fe(SO4)2中Fe2＋已部分被氧化，必然消耗(NH4)2Fe(SO4)2的量增多，因而测定结果偏大。 2．磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题： (1)直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵。 ①写出磷酸主要的电离方程式：_______________________________。 ②n越大，直链聚磷酸铵的水溶性越________(填'大'或'小')。 (2)在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式。 H2PO＋Ag＋＋________===PO＋Ag＋________ (3)由工业白磷(含少量砷、铁、镁等)制备高纯白磷(熔点44℃，沸点280℃)，主要生产流程如下： ①除砷过程在75℃时进行，其合理的原因是________(填字母)。 a．使白磷熔化，提高反应活性 b．降低白磷的毒性 c．温度不宜过高，防止硝酸分解 d．适当提高温度，增大反应速率 ②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是____________________________ ________________________________________________________________________。 ③硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：________________________________________________________________________。 氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多时，消耗硝酸的量越________(填'多'或'少')。 ④某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图所示，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是_____________ ________________________________________________________________________。 3．过二硫酸(结构如图)是一种白色晶体，其酸及盐均为强氧化剂。 (1)(NH4)2S2O8在水溶液中的电离方程式为_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在Ag＋及加热的条件下，S2O可将溶液中的Mn2＋氧化为MnO，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 观察到的现象是_______________________________________________________。 (3)由氯碘酸(ClSO3H)与过氧化氢作用可得固态的过二硫酸，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)工业上制备过二硫酸溶液的流程之一如下： 电解时阳极的电极反应式为____________________________________________________， 阳极材料能否用铜丝代替铂丝？________(填'能'或'不能')，说明理由：________________________________________________________________________。
4．Na2S、H2O2在从含镍电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)中提取含镍化合物时有重要作用。提取过程如下： ①电镀废渣先用过量酸进行酸化处理，得到溶液； ②向溶液中滴入适量的Na2S溶液，除去Cu2＋、Zn2＋，过滤； ③保持滤液在40℃左右，用6%的H2O2溶液氧化Fe2＋，再在95℃时加入NaOH溶液调节pH，过滤除去铁和铬； ④在滤液中加入足量Na2CO3溶液，搅拌，得NiCO3沉淀； ⑤…… (1)步骤②中除可观察到黑色沉淀外，还可嗅到臭鸡蛋气味，用离子方程式说明气体的产生：______________。 (2)步骤③中在Fe2＋氧化阶段，需要控制温度不超过40℃，其目的是___________________； 该阶段发生反应的离子方程式为___________________________________。 (3)Fe2＋也可以用NaClO3氧化，Fe2＋被氧化并在较小pH条件下水解，最终形成黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀而被除去；如图是pH－温度关系图，图中阴影部分为黄铁矾钠稳定存在区域[已知25 ℃时，Fe(OH)3的Ksp＝2.64×10－39]，下列说法正确的是________(填字母)。
a．FeOOH中铁为＋2价 b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2＋，再在pH＝4时除去铁，此时溶液中c(Fe3＋)＝2.64×10－29mol·L－1 c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2＋的离子方程式为6Fe2＋＋ClO＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O d．工业生产中温度常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时溶液的pH约为1.2～1.8 (4)无水NiCl2在有机合成中有着极为重要的作用，工业上常用含镍原料所制得的NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水制得，已知SOCl2能与水反应生成SO2和HCl。写出NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水制无水NiCl2的化学方程式_______________________ ________________________________________________________________________， NiCl2·6H2O需在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水的原因是______________________。
题组二 以化工流程为载体的综合题专练 [解题指导] 化工流程题审题方略 1．粗读题干，挖掘图 图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。 2．携带问题，精读信息 这里的'信息'包括三个方面：一是主干，二是流程图，三是设置的问题。读主干抓住关键字、词；读流程图，常见问题的设置方向如下： (1)反应速率与平衡理论的运用； (2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写； (3)利用控制pH分离除杂； (4)化学反应中的能量变化； (5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等； (6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用； (7)环境保护与绿色化学评价。 3．跳跃思维，规范答题 答题时应注意前后问题往往没有'相关性'，即前一问未答出，不会影响后面答题。 (1)对反应条件的分析可以从以下几个方面着手：对反应速率有何影响，对平衡转化率有何影响，对综合生产效益有何影响(原料是否价廉易得，是否可再生，能源消耗的多少，设备能否满足生产条件的要求，对环境的影响如何)。 (2)要求用化学理论回答的问题一般采用'四段论法'：本题'改变了什么条件'(或'是什么条件')―→根据什么理论―→所以有什么变化―→结论。 [挑战满分](限时25分钟) 1．(2015·广东理综，32)七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：
(1)煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_____________________________ ________________________________________________________________________。 (2)滤液Ⅰ中的阴离子有____________(忽略杂质成分的影响)；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成__________，从而导致CaCO3产率降低。 (3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为__________________。 (4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为________________。 (5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为____________________________ ________________________________________________________________________。
2．硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为
回答下列有关问题： (1)硼砂中B的化合价为________价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3，该反应的离子方程式为_________________________________________________。 X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为______________。 (2)MgCl2·7H2O在HCl氛围中加热的原因是_________________________ ________________________________________________________________________。 若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为________________________ ________________________________________________________________________。
3．常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。
(1)填充物用60℃温水溶解，目的是______________________________________。 (2)操作A的名称为________。 (3)铜帽溶解时加入H2O2溶液的目的是_________________________________________ ________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。 铜帽溶解完全后，可采用____________________________________________ 方法除去溶液中过量的H2O2溶液。 (4)碱性锌锰干电池的电解质为KOH，总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为______________________________________。 (5)滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnOOH＋MnO2＋2H2C2O4＋3H2SO4===3MnSO4＋6H2O＋4CO2↑。 ①当1molMnO2参加反应时，共有________mol电子发生转移。 ②MnOOH与浓盐酸在加热条件下也可反应，写出反应的化学方程式：_______________。 (6)锌锰干电池所含的汞可用KMnO4溶液吸收。在不同pH下，KMnO4溶液对Hg的吸收率及主要产物如图所示：
根据上图可知： ①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率________。 ②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO4在酸性条件下________强。
4．砷为ⅤA族元素，金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。 (1)冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下：
已知：Ⅰ.As2S3与过量的S2－存在以下反应：As2S3＋3S2－==2AsS Ⅱ.亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐 ①亚砷酸中砷元素的化合价为________价。 ②砷酸电离的主要方程式为__________________________________________________。 ③'一级沉砷'中FeSO4的作用是_____________________________________________。 ④'二级沉砷'中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 ⑤沉淀X为________(填化学式)。 (2)冶炼废渣中的砷元素主要以As2O3的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测(As的最低检出限为3.0×10－6g)。 步骤1：取10g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入H2SO4共热，生成AsH3气体。 步骤2：将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3。 步骤3：取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。 ①AsH3的电子式为__________________________________________________。 ②步骤2的离子方程式为______________________________________________。 ③固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×10－5g·kg－1，请通过计算说明该废渣是否符合排放标准______________________________________________。
解析 (1)①亚砷酸(H3AsO3)中，氧元素化合价为－2价，氢元素化合价为＋1价，结合元素化合价代数和为0计算砷元素的化合价； ②依据同周期变化规律可知，砷酸为弱酸，分步电离； ③'一级沉砷'中FeSO4的作用是除去过量的硫离子，提高沉砷效果； ④'二级沉砷'中H2O2与含砷物质发生氧化还原反应，亚砷酸被氧化为砷酸； ⑤流程分析可知钙离子结合硫酸根离子形成硫酸钙沉淀。 (2)①AsH3和氨气分子结构相同为共价化合物，砷原子和三个氢原子形成三个砷氢共价键； ②将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3，结合电荷守恒、原子守恒配平离子方程式； ③As的最低检出限为3.0×10－6 g，取1 g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10 g废渣样品最后生成银镜和As2O3 ，则10 g废渣含砷量最少为3.0×10－6 g，每千克含砷量最少为3.0×10－4 g，据此分析不符合排放标准。 |
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