高考化学总复习 第3章 金属及其重要化合物 微专题强化突破5 无机化学工艺流程题专题集训 新人教版.doc

微专题强化突破5 无机化学工艺流程题1高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝：根据上述流程图填空：(1)“除杂”操作是先加入过氧化氢充分反应后，再用氨水调节溶液的ph，使硫酸铵溶液中的少量fe2氧化为fe3并进一步转化为fe(oh)3从而除去fe2，则fe2酸性条件下氧化为fe3的离子方程式为_。(2)配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是_。(3)“分离”操作的名称是_(填字母代号)。a蒸馏b分液c过滤(4)铵明矾晶体的化学式为nh4al(so4)212h2o，铵明矾属于_(填“纯净物”或“混合物”)，在0.1 mol/l铵明矾的水溶液中，浓度最大的离子是_。(5)热分解中发生如下反应：6nh4al(so4)23al2o32nh3 2n2 6so2 6so3 9h2o，当生成1 mol al2o3时转移电子的物质的量为_mol。解析：(1)h2o2溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，反应的离子方程式为2fe2h2o22h=2fe32h2o。(2)由于铝离子在溶液中能发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制铝离子的水解。(3)把晶体从混合物中“分离”操作的名称是过滤。(4)铵明矾晶体的化学式为nh4al(so4)212h2o，铵明矾有固定的组成，属于纯净物；在0.1 mol/l铵明矾的水溶液中，未水解前，c(al3)c(nh)0.1 mol/l，由于铵根和铝离子均水解，水解结合水电离出的氢氧根，水解后浓度均小于0.1 mol/l，c(so)0.2 mol/l，所以在0.1 mol/l铵明矾的水溶液中，浓度最大的离子是so。(5)该反应中n元素化合价由3价变为0价、s元素化合价由6价变为4价，6nh4al(so4)23al2o32nh32n26so26so39h2o，转移12e，所以当生成1 mol al2o3时转移电子的物质的量为4 mol。答案：(1)2fe2h2o22h = 2fe32h2o(2)抑制al3水解(3)c(4)纯净物so(5)42铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含fe2o3、feo，也含有al2o3、mno2、cuo等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下：已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的ph如下：沉淀物al(oh)3fe(oh)3fe(oh)2cu(oh)2ph5.23.29.76.7(1)步骤中用ph试纸测定溶液ph的操作是_。步骤滤液b中含有的金属阳离子是_，步骤中碾碎的目的是_。(2)将第步过滤所得的mno2与kclo3、koh溶液共热，可得到k2mno4，此反应的化学方程式是_。(3)步骤灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、_。(4)若步骤是利用电弧加热使金属熔融蒸发成蒸气，使大量颗粒状烟灰尘与周围x气体原子激烈碰撞进行充分的能量交换和电荷交换生成fe，x气体可以为_。ao2bn2che dh2(5)“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，写出该反应的化学方程式：_。解析：(1)fe2o3、feo、al2o3、cuo与稀硫酸反应，滤液a中金属阳离子为cu2、al3、fe2、fe3，加双氧水将fe2氧化为fe3。根据阳离子沉淀时ph数据，可知控制ph4时，铁离子已全部变成fe(oh)3沉淀，滤液b中金属阳离子主要为cu2、al3。(2)mno2与kclo3、koh溶液共热，mno2作还原剂生成k2mno4，kclo3作氧化剂生成kcl。(3)灼烧需酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳。答案：(1)将一小块ph试纸放在洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在ph试纸中央，再与标准比色卡对照cu2、al3增大接触面积，加快反应速率(2)3mno26kohkclo33k2mno4kcl3h2o(3)泥三角、坩埚、坩埚钳(4)c(5)3fe2o2fe3o43铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是al2o3和少量的sio2、fe2o3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取al2(so4)3和铵明矾晶体nh4al(so4)212h2o的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体a的化学式为_，中通入足量co2气体生成沉淀的离子方程式为_。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为_，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为_(填操作名称)、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取al2(so4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度为1.84 gcm3)_l(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为11，则投料时铝土矿中的al2o3和h2so4的物质的量之比为_。解析：(1)铝土矿中al2o3和fe2o3能溶于盐酸，sio2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为sio2。alcl3与过量烧碱反应生成naalo2溶液，向其中通入足量co2生成al(oh)3 沉淀。(2)al(oh)3分解生成al2o3，al2o3与稀硫酸反应后通入nh3生成铵明矾溶液。(3)m(al2o3)1 000 kg36%360 kg，m(h2so4)398 gmol11 037.6 kg，需消耗质量分数98%的硫酸(密度为1.84 gcm3)的体积为575.4103 ml575.4 l。(4)设制得的al2(so4)3和nh4al(so4)212h2o的物质的量都是1 mol，则al3共3 mol，so共5 mol，根据铝元素和so守恒原理可得，加入al2o3和h2so4的物质的量之比为5310。答案：(1)sio2aloco22h2o=hcoal(oh)3(2)al2o34h2so42nh3=2nh4al(so4)23h2o蒸发浓缩(3)575.4(4)3104硫酸亚铁铵(nh4)2fe(so4)2是一种重要的工业原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工业制法如下。请回答：(1)步骤中碱液洗涤的目的是_。若将碱液换为酸液，可能产生的问题是_。(2)步骤中b可以是_(填字母)，加入少量b的目的是_。acucl2 bcuoccu(no3)2 dcuso4 (3)步骤中要用到少量乙醇洗涤，其目的是_。(4)用硫酸亚铁铵晶体配制溶液时，需加入一定量硫酸，目的是_。工业上常用酸性kmno4溶液通过滴定的方法测定硫酸亚铁铵样品的纯度，反应的离子方程式为_。准确量取硫酸亚铁铵溶液时，硫酸亚铁铵溶液应盛放于_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。(5)硫酸亚铁铵晶体的样品中可能含有的杂质离子是_，实验室的检验方法是_。 解析：(1)油脂在碱性条件下会发生水解反应，产生可溶性的物质，而且zn可以与强碱溶液发生反应，实验步骤中碱液洗涤的目的是除去油污和锌层；若将碱液换为酸液，油脂在酸性条件下水解程度小，zn、fe都会发生反应，实验可能产生的问题是导致铁部分损失及油污未除净。(2)带油污的镀锌铁片被naoh溶液洗涤后得到纯净的fe，fe与稀硫酸会发生置换反应产生feso4和h2，若向其中加入少量的cuo，cuo与稀硫酸反应产生cuso4，fe与cuso4发生置换反应产生的cu单质与铁及稀硫酸就会构成原电池，使反应速率加快，加入cuso4也可以直接与fe发生置换反应产生cu，然后与fe及稀硫酸构成原电池，加快反应速率，而cucl2会引入杂质cl，使物质不纯；cu(no3)2在酸性条件下具有强氧化性，不能得到feso4，也就不能达到实验目的，故正确选项是bd；加入少量b的目的是加快铁与稀硫酸的反应速率。(3)从溶液中获得的硫酸亚铁铵(nh4)2fe(so4)2表面有一定量的水，为了尽快去除水分，同时避免硫酸亚铁铵晶体因溶解而损失，在步骤中要用到少量乙醇洗涤，加快水的挥发。(4)硫酸亚铁铵是强酸弱碱盐，容易发生水解反应，为了抑制盐的水解，根据盐的水解规律，在用硫酸亚铁铵晶体配制溶液时，需加入一定量硫酸；酸性kmno4溶液具有强氧化性，会把fe2氧化为fe3，mno被还原为mn2，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式：mno5fe28h=mn25fe34h2o；硫酸亚铁铵是强酸弱碱盐，容易发生水解反应使溶液显酸性，所以准确量取硫酸亚铁铵溶液时，硫酸亚铁铵溶液应盛放于酸式滴定管中。(5)fe2具有还原性，容易被氧化产生fe3，所以在制取得到的硫酸亚铁铵晶体的样品中可能含有的杂质离子是fe3，实验室的检验方法