无机综合应用(生产工艺为背景).doc

本文由zml20051223贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2011 年广东高考复习 无机综合应用（生产工艺为背景） 1（2008 年广州一模改）聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的 碱式氯化铝Al2（OH）nCl6-n。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制 备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%34%）、SiO2（40% 50%）、Fe2O3（05%30%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构， 化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式 氯化铝的实验流程如下： 高岭土 A酸 适量 CaCO3 煅烧 浸出 搅拌，调节溶液 pH 在 4.24.5，过滤 蒸发浓缩 90100 Al2(OH)nCl6-n 已知：Fe3 、Al3 以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH 分别为 3.2、5.2。 根据流程图回答下列问题： （1）“煅烧”的目的是。 （2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为。 （3）“浸出”选用的酸为。配制质量分数 15的 A 酸需要 200mL30的 A 酸 （密度约为 1.15g/cm3）和g 蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、 。 （4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有 （要求写出三条） 。 （5）“调节溶液 pH 在 4245”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用 品是；“蒸发浓缩”需保持温度在 90100，控制温度的实 验方法是。 （6） 实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为 2（2010 江苏改）废旧锂离子电池的正极材料（主要含有 LiCoO2 及少量 Al、Fe 等）可 用于回收钴、锂，实验方法如下： （1）在上述溶解过程中， S 2O3 被氧化成 SO4 ， LiCoO2 在溶解过程中反应的化学方 程式为 ，氧化剂是。 （2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是。 废渣的主要成分是。 （3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为、 。 （4）本工艺可回收的副产品是。 2? 2? 3CoCl26H2O 在饲料、医药工业上有广泛的用途。下列是以含钴废料（含少量 Fe、Al 等 杂质）为原料制取 CoCl26H2O 的一种新工艺流程： 已知： 钴与盐酸反应的化学方程式为：Co2HCl=CoCl2H2 CoCl26H2O 熔点 86，易溶于水；常温下稳定无毒，加热至 110120时，失去结 晶水变成有毒的无水氯化钴。 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表： 沉淀物 开始沉淀 完全沉淀 请回答下列问题： 加入碳酸钠调节 pH 至 a，a 的范围是 操作包含 3 个基本实验操作，它们是 制得的 CoCl26H2O 需减压烘干的原因是 。 和过滤。 。 Fe(OH)3 2.7 3.2 Fe(OH)2 7.5 9.7 Co(OH)2 7.6 9.2 Al(OH)3 3.8 5.2 为测定产品中 CoCl26H2O 含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量 的 AgNO3 溶液， 过滤， 并将沉淀烘干后称量其质量。 通过计算发现产品中 CoCl26H2O 的质量分数大于 100，其原因可能是 在实验室中，为了从上述产品中获得更纯净的 CoCl26H2O，方法是 。 。 在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其 主要优点为 点，其主要优点是 。 。原工艺较新工艺也有优 4以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含 Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO 等。现以硫 酸渣制备铁红(Fe2O3)，过程如下： 滤渣 A 滤液 B 酸溶过程中 Fe2O3 与稀硫酸反应的化学方程式是 3+ 2+ 2 。 还原过程中加入 FeS2 是将溶液中的 Fe 还原为 Fe ，而本身被氧化为 SO4 ，写出 有关的离子方程式： 。 氧化过程中通入空气和加入 NaOH 是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出， 写出有关的离子方程式： 。 生产过程中， 为了确保铁红的质量， 氧化过程需要调节溶液的 pH 的范围是。 （部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表） 沉淀物 开始沉淀 完全沉淀 Fe(OH)3 2.7 3.2 Al(OH)3 3.8 5.2 Fe(OH)2 7.5 9.7 Mg(OH)2 9.4 12.4 滤液 B 可以回收的物质有。 5某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料 来制备 NiSO4?7H2O。已知某化工厂的含镍催化剂主要含有 Ni，还含有 Al（31%）、Fe （1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。 碱液 含镍废 催化剂 酸液 H 2O 2 碱浸 操作 a 酸浸 操作 a 保温一段时间 溶液 NiSO4?7H2O 晶体 固体 操作 c 调 pH 为 2-3 操作 a 操作 b 固体 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的 pH 如下： 沉淀物 pH 回答下列问题： Al(OH)3 5.2 Fe(OH)3 3.2 Fe(OH)2 9.7 Ni(OH)2 9.2 操作 a、c 中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的 主要仪器为 “碱浸”过程中发生的离子方程式是 “酸浸”时所加入的酸是 。 。 （填化学式）。酸浸后，经操作 a 分离出固体 。 。 。 后，溶液中可能含有的金属离子是 操作 b 为调节溶液的 pH，你认为 pH 的最佳调控范围是 “调 pH 为 23”的目的是 产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO47H2O），其原因可能是 。 6实验室用共沉淀法制备纳米级 Fe3O4 的流程如下： 2 mL水 0.5191 g FeCl3 0.2028 g FeCl2 搅拌 稳定剂 6 mol/LNaOH 调至pH=6 搅拌 黑色 糊状物 水洗 烘干 纳米级 Fe3O4 该方法的关键为促进晶粒形成，并控制晶体生长。试回答下列问题： （1）该反应原理的离子方程式可表示为 （2）反应温度需控制在 50，其方法是 是 （3） 在搅拌的过程中还需加入 10 mL 正丙醇， 其作用是 （4）黑色糊状物转移至烧杯中，用倾析法洗涤，检验洗净的操作和现象是 。 （5）由上述分析可知，影响纳米级 Fe3O4 粒径大小的因素有（写出 2 条） 。 。 ，温度偏低造成产量低的可能 。 。 *7 （韶关模拟改）氟化钠是一种重要的氟盐，主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂。 实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H2SiF6）等物质为原料制取氟化钠，并得到副 产品氯化铵： NH4HCO3、H2O NaCl 液 NaF 母液 操作 I NH4Cl 操作 NH4Cl H2SiF6 分 、过 操作 滤 液 操作 NaF CO2 H2SiO3 操 作 有关物质在水中溶解度分别为： 氯化铵：10时 33.3 g、20时 37.2 g、30时 41.4g；氟化钠：20时 4 g；氟硅酸钠 微溶于水。 请回答下列问题： （1）上述流程中发生两步化学反应，第一步反应的化学方程式为： ； 第二步反应能进行是因为 （2）操作名称是 （3）操作 II 的作用是 （4）操作的具体过程是 （5）流程中 NH4HCO3 必须过量，其原因是 ，操作 II 名称是 。 。 。 。 。 【答案】 1（1）改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸。 （2）Al2O3+6H+ = 2Al3+3H2O （3）盐酸 230 量筒 Fe2O3+6H+ = 2Fe3+3H2O （4）加热或提高反应温度，将煅烧后的块状固体粉碎，适当增大盐酸浓度，充分搅拌， 延长反应时间（任答 3 条） （5）pH 计（或精密 pH 试纸） （6）2AlCl3 + n H2O 90-100 水浴加热 Al2（OH）nCl6-n + n HCl 2（1） 8 LiCoO 2 + Na 2S2 O 3 + 11H 2SO 4 = 4Li 2SO 4 + 8CoSO4 + Na 2SO 4 + 11H 2O LiCoO2 （2）将正二价铁元素氧化成正三价 （3）Co 2OH Co(OH)2 （4）Na2SO4 2 Al(OH)3 和 Fe(OH)3 2Li CO32 Li2CO3 35.27.6 蒸发浓缩、冷却结晶 降低烘干温度，防止产品分解 样品中含有 NaCl 杂质；烘干时失去了部分结晶水 重结晶 减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐 硝酸替代新工艺中的盐酸和过氧化氢，比新工艺流程少，节约成本 4Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4) 3 + 3H2O FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O = 15Fe2 + + 2SO42- + 16H+ 4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH = 4Fe(OH)3 或 Fe2+2OH-=Fe(OH)2, 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(每个 1 分) 3.23.8 Al2(SO4)3、MgSO4、Na2SO4 5 漏斗、蒸发皿 2Al+2OH +2H2O=2AlO2 +3H2、Al2O3+2OH =2AlO2 +3H2O H2SO4 3.29.2 防止在浓缩结晶过程中 Ni2+水解 H2O2 的用量不足（或 H2O2 失效）、保温时间不足导致 Fe2 未被完全氧化造成的 6（1）Fe2+2Fe3+8OH-=Fe3O4+4H2O （2）水浴加热 温度低时反应缓慢 Ni2+ 、Fe2+ （3）降低 Fe3O4 的溶解度（使其易达到饱和，促进晶粒形成） （4）取少量最后的倾出液于试管中，滴加几滴 KSCN 溶液，溶液不变血红色则已洗净（或 取少量最后的倾出液于试管中，滴加几滴经稀硝酸酸化的硝酸银溶液，不产生沉淀则已洗 净。）（合理即可） （5）反应温度、溶液的 pH、稳定剂用量、铁盐的比例（浓度）、搅拌速度、溶剂的配比等 7（1）H2SiF66NH4HCO36NH4FH2SiO36C