2015年高考化学一轮复习热点专题专练（1）“无机化工流程题”的解题策略[来源：学优高考网322048].doc

热点专题专练(一)“无机化工流程题”的解题策略1(2013安徽高考)二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质)。某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：(1)洗涤滤渣A的目的是除去_(填离子符号)，检验该离子是否洗净的方法是_。(2)第步反应的离子方程式是_，滤渣B的主要成分是_。(3)萃取是分离稀土元素的常用方法。已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，TBP_(填“能”或“不能”)与水互溶。实验室进行萃取操作时用到的主要玻璃仪器有_、烧杯、玻璃棒、量筒等。(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.536 g，加硫酸溶解后，用0.100 0molL1 FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3)，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为_。2实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO47H2O)，主要工艺流程如下。 (1)将过程产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_。A品红溶液B紫色石蕊试液C酸性KMnO4溶液 D溴水(2)过程中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为_。(3)过程中需加入的物质是_。(4)过程中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要_。(5)过程调节pH可选用下列试剂中的_(填序号)。A稀硫酸BCaCO3CNaOH溶液(6)过程中，将溶液Z加热到7080，目的是_。(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。用分析天平称取2.700 0 g样品；将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为Fe(OH)(SO4)n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为_(假设杂质中不含铁元素和硫元素)。3四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下：回答下列问题：(1)往中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：2Fe3Fe=3Fe22TiO2(无色)Fe4H=2Ti3(紫色)Fe22H2OTi3(紫色)Fe3H2O=TiO2(无色)Fe22H加入铁屑的作用是_。(2)在工艺过程中需要控制条件以形成TiO2nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在_范围。(3)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_(只要求写出一项)。(4)依据表格信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用_方法。TiCl4SiCl4熔点/25.068.8沸点/136.457.64.由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下： (注：NaCl熔点为801 ；AlCl3在181 升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为_和_。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有_；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_。(3)在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为_。(4)镀铝电解池中，金属铝为_极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为_。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_。5(2014北京西城二模)钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeOTiO2)，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工艺流程如下图所示：已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO34H4Cl=Fe2TiOCl2H2O。(1)化合物FeTiO3中铁元素的化合价是_。(2)滤渣A的成分是_。(3)滤液B中TiOCl转化生成TiO2的离子方程式为_。(4)反应中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_。(5)反应的化学方程式为_。(6)由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是_。6二氧化锰在生活和化学实验中有广泛应用。海底蕴藏着丰富的锰结核矿，其主要成分是MnO2。1991年由Allen等人研究，用硫酸淋洗后使用不同的方法可制备纯净的MnO2，其制备过程如下图所示： (1)步骤中，试剂甲必须具有的性质是_(填序号)。A碱性 B稳定性C氧化性 D还原性(2)用惰性材料作电极，电解硫酸锰溶液制二氧化锰，写出阳极反应式：_。步骤中，以KClO3为氧化剂，当生成0.050 mol MnO2时，消耗0.10 molL1的NaClO3溶液200 mL，该反应的离子方程式为_。(3)用100 mL 12.0 molL1的浓盐酸与足量MnO2混合后，加热，反应产生的氯气在标准状况下体积范围为_。工业上可以用实验室制氯气的残余物质溶液吸收氯气，获得Mn2O3，Mn2O3广泛应用于电子工业、印染工业等领域。请写出该化学反应的离子方程式：_。(4)二氧化锰是实验室制取氧气的催化剂。下列是某同学设计实验探究双氧水分解实验方案；实验20.0 mL双氧水溶液浓度粉状MnO2温度待测数据5%2.0 g205%1.0 g2010%1.0 g202.0 g30实验和的结论是_。利用实验和探究温度对化学反应速率的影响，_。本实验待测数据是_。答 案1解析：本题考查废玻璃粉末的回收利用，意在考查考生对化工流程的综合分析能力。(1)洗涤滤渣A是为了除去Fe3，取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液检验Fe3是否除净。(2)第步发生的反应为：2CeO2H2O26H=2Ce3O24H2O，滤渣B的主要成分为SiO2。(3)TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来，则TBP不能与水互溶。进行萃取操作时需要用到分液漏斗。(4)根据Ce4Ce3、Fe2Fe3，由得失电子守恒，可得关系式Ce(OH)4Ce4Fe2，则Ce(OH)4的质量分数为100%97.0%。答案：(1)Fe3取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；反之，未洗净(2)2CeO2H2O26H=2Ce3O24H2OSiO2(3)不能分液漏斗(4)97.0%2解析：SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，SO2有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化而使它们褪色。溶液X为Fe2(SO4)3，需加入还原剂将Fe3还原为Fe2，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。过程中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4而阻止反应的继续进行。由聚铁的化学式可知：n(Fe3)n(SO)n(BaSO4)0.015 mol，所以聚铁样品中铁元素的质量分数100%31.1%。答案：(1)ACD(2)4FeS3O26H2SO4=2Fe2(SO4)36H2O4S(3)铁粉(4)蒸发皿、玻璃棒(5)C(6)促进Fe3的水解(7)31.1%3解析：(1)从图中可以看出，对进行处理的目的是得到富含TiO2的溶液和绿矾(FeSO47H2O)，所以加入铁粉的目的是将Fe3还原为Fe2，同时将部分TiO2还原成Ti3，以防止Fe2被氧化成Fe3。(2)胶体的分散质微粒直径大小在1100 nm之间。(3)该反应产生废渣、废液和废气，不符合绿色化学的零排放要求。(4)TiCl4和SiCl4的沸点相差较大，可以用蒸馏的方法将二者分离。答案：(1)使Fe3还原为Fe2；生成Ti3保护Fe2不被氧化(2)1100 nm(3)产生三废(4)蒸馏或精馏4解析：(1)铝能置换氧化铁中的铁和石英砂中的硅，发生的反应分别为：2AlFe2O32FeAl2O3,4Al3SiO23Si2Al2O3。(2)因为粗铝中存在氢气，高温下通入氯气会发生反应生成氯化氢，同时部分铝单质与氯气反应生成AlCl3气体，所以气泡中还存在HCl和AlCl3气体；氯气与钠反应生成NaCl，NaCl熔点为801 ，精炼温度只有700，所以浮渣中肯定存在NaCl。(3)气体冷凝以后只剩余氯气和氯化氢，所以用碱液吸收时发生反应的离子方程式为：HOH=H2O；Cl22OH=ClClOH2O。(4)电镀时，镀层金属为阳极，所以金属铝为阳极；其电极反应式为Al4Cl3e=AlCl；2Al7Cl6e=Al2Cl。(5)钢材表面的致密氧化铝膜能阻止内部钢材接触空气，从而防止钢材被腐蚀。答案：(1)2AlFe2O32FeAl2O34Al3SiO23Si2Al2O3(2)HCl、AlCl3NaCl(3)HOH=H2O；Cl22OH=ClClOH2O(4)阳Al4Cl3e=AlCl；2Al7Cl6e=Al2Cl(5)钢铁表面的致密氧化铝膜能阻止内部钢材接触空气，从而防止钢材被腐蚀5解析：(1)FeTiO3可表示为FeOTiO2，由此可知铁元素的化合价是2。(2)FeTiO3、MgO、CaO均可以溶于盐酸，故滤渣中只有SiO2。(6)滤液D中含有Fe2，由滤液D制备LiFePO4的过程中，Fe2先被H2O2氧化，后被H2C2O4还原。H2O2作氧化剂时，1 mol H2O2得到2 mol电子；H2C2O4作还原剂时，1 mol H2C2O4转化为CO2失去2 mol电子，由于两个过程转移的电子数相同，所以H2O2与H2C2O4的物质的量之比为11，则所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是90209。答案：(1)2(2)SiO2(3)TiOClH2OTiO22H4Cl(4)温度过高时，反应物氨水(或双氧水)会受热分解(5)(NH4)2Ti5O152LiOH=Li2Ti5O152NH3H2O(或2NH32H2O)(6)20/96解析：(1)锰结核矿与还原剂反应生成2价锰离子。(2)电解硫酸锰溶液时，阳极发生氧化反应，水参与反应。生成0.050 mol二氧化锰时，失去电子的物质的量：0.050 mol20.100 mol；设还原产物中氯元素化合价为x，n(NaClO3)0.2 L0.1 molL10.02 mol。由电子守恒知，0.02 mol(5x)0.100 mol，x0，氯酸钾被还原后产物为氯气