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1、第 8 頁 共 8 頁 專題專項(xiàng)訓(xùn)練（二） 無機(jī)化工流程 1．(2016·南通模擬)ZrO2常用作陶瓷材料，可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4，也可表示為ZrO2·SiO2，還含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))通過如下方法制取。 　已知：①ZrO2能與燒堿反應(yīng)生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3與酸反應(yīng)生成ZrO2＋。 ②部分金屬離子在實(shí)驗(yàn)條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如下表。 金屬離子 Fe3＋ Al3＋ ZrO2＋ 開始沉淀時(shí)pH 1.9 3.3 6.2 沉淀完全時(shí)pH 3.2 5.2 8.0 (1)熔融時(shí)ZrSiO4發(fā)生

2、反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________， 濾渣Ⅰ的化學(xué)式為________。 (2)為使濾液Ⅰ的雜質(zhì)離子沉淀完全，需用氨水調(diào)pH＝a，則a的范圍是________；繼續(xù)加氨水至pH＝b時(shí)，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________。 (3)向過濾Ⅲ所得濾液中加入CaCO3粉末并加熱，得到兩種氣體。該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________ __________

3、______________________________________________________________。 (4)為得到純凈的ZrO2，Zr(OH)4需要洗滌，檢驗(yàn)Zr(OH)4是否洗滌干凈的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)鋯英砂在NaOH熔融下，生成Na2ZrO3、Na2SiO3、NaAlO

4、2，F(xiàn)e2O3不溶，再加入HCl酸浸時(shí)，F(xiàn)e2O3溶解生成Fe3＋，Na2ZrO3轉(zhuǎn)化成ZrO2＋，Na2SiO3轉(zhuǎn)化成H2SiO3沉淀，NaAlO2轉(zhuǎn)化成Al3＋，ZrSiO4與NaOH反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)元素守恒可配平反應(yīng)。(2)加入氨水，使Fe3＋、Al3＋雜質(zhì)除去，但不可使ZrO2＋沉淀，所以pH的范圍為5.2～6.2。繼續(xù)加入氨水，使ZrO2＋轉(zhuǎn)化為Zr(OH)4沉淀，根據(jù)電荷守恒知，產(chǎn)物有2 mol NH生成，根據(jù)N守恒知，反應(yīng)物有2 mol NH3·H2O參加反應(yīng)，根據(jù)H、O元素守恒知，反應(yīng)物需要補(bǔ)充1 mol H2O。(3)NH水解顯酸性，加入CaCO3可生成CO2，同時(shí)

5、促進(jìn)了NH水解，生成NH3。(4)過濾Ⅲ處的濾液為NH4Cl，Zr(OH)4沉淀是否洗滌干凈，只要檢驗(yàn)濾液中是否含有Cl－即可。 答案：(1)ZrSiO4＋4NaOH高溫,Na2SiO3＋Na2ZrO3＋2H2O H2SiO3(或H4SiO4) (2)5.2～6.2　ZrO2＋＋2NH3·H2O＋H2O===Zr(OH)4↓＋2NH (3)2NH＋CaCO3Ca2＋＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O (4)取最后一次洗滌液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝酸銀溶液，若無沉淀生成，則Zr(OH)4洗滌干凈 2．(2015·安徽高考)硼氫化鈉(NaBH4)在化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，某研究小

6、組采用偏硼酸鈉(NaBO2)為主要原料制備NaBH4，其流程如下： 已知：NaBH4常溫下能與水反應(yīng)，可溶于異丙胺(沸點(diǎn)：33 ℃)。 (1)在第①步反應(yīng)加料之前，需要將反應(yīng)器加熱至100 ℃以上并通入氬氣，該操作的目的是______________________，原料中的金屬鈉通常保存在________中，實(shí)驗(yàn)室取用少量金屬鈉需要用到的實(shí)驗(yàn)用品有________、________、玻璃片和小刀等。 (2)請配平第①步反應(yīng)的化學(xué)方程式： NaBO2＋SiO2＋Na＋H2——NaBH4＋Na2SiO3 (3)第②步分離采用的方法是________；第③步分出NaBH4并回收溶

7、劑，采用的方法是________。 (4)NaBH4(s)與水(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和氫氣(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4 (s)放熱21.6 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________________ _______________________________________________________________________。 解析：(1)通入氬氣后排凈反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣，防止Na、NaBH4與水和空氣中的O2反應(yīng)；金屬鈉通常保存在煤油中；在取用鈉時(shí)，應(yīng)用鑷子將鈉從煤油中取出，并用濾紙

8、吸干表面的煤油。 (2)在該反應(yīng)中，金屬Na由0價(jià)升高到＋1價(jià)，而H2中的H由0價(jià)降低到－1價(jià)，其余元素的化合價(jià)都未改變，可設(shè)NaBH4的系數(shù)為1，根據(jù)H守恒可知H2的系數(shù)為2，根據(jù)電子守恒可知，Na的系數(shù)為4，根據(jù)B守恒可知NaBO2的系數(shù)為1，根據(jù)Na守恒可知Na2SiO3的系數(shù)為2，根據(jù)Si守恒可知SiO2的系數(shù)為2。 (3)經(jīng)過第②步后得到溶液和固體，故該操作為過濾；由于異丙胺的沸點(diǎn)較低，故第③步可以采用蒸餾的方法分離出NaBH4并回收溶劑。 (4)NaBH4與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑，3.8 g NaBH4的物質(zhì)的量為0.1 mol，故

9、1 mol NaBH4與水反應(yīng)時(shí)放出216.0 kJ熱量，由此可寫出熱化學(xué)方程式。 答案：(1)除去反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣　煤油　鑷子　濾紙　(2)1　2　4　2　1　2　(3)過濾　蒸餾 (4)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g)ΔH＝－216.0 kJ·mol－1 3．(2016·文登市二模)MnO2是重要化學(xué)物質(zhì)，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了將粗MnO2(含有較多的MnO、MnCO3和Fe2O3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實(shí)驗(yàn)，其流程如下： 按要求回答下列問題 (1)第②步操作中，氧化性強(qiáng)弱順序：ClO________MnO2(填“＞”或“＜”)，當(dāng)NaClO

10、3轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)，生成的氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。NaClO3在常溫下能夠與鹽酸反應(yīng)生成氯氣，該反應(yīng)的離子方程式為______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)第④步操作中，最終得到的固體除NaClO3外，還一定含有下列物質(zhì)中的________。 a．NaCl　　b．NaClO　 　c．NaClO4　 　d．NaOH (3)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料，則堿性鋅錳電池放電時(shí)，

11、正極的電極反應(yīng)式是_____________________________________________________________________。 (4)為得到純凈的MnO2，須將過濾后的MnO2合并后進(jìn)行洗滌，判斷是否洗滌干凈可選用的試劑是__________________________(填寫一組即可)。工業(yè)上可以以石墨為電極電解酸化的硫酸錳制取二氧化錳，該反應(yīng)的陽極反應(yīng)式為_____________________________。 解析：粗MnO2(含有較多的MnO、MnCO3和Fe2O3)樣品中加入過量的稀硫酸，由于MnO2不溶于硫酸，則樣品中的MnO和MnCO3分

12、別和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，過濾得濾液為硫酸錳溶液，加入NaClO3發(fā)生反應(yīng)為5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋，再過濾得到濾液和二氧化錳固體，而氯氣與熱的氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉方程式為3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O。 (1)已知5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2＋Cl2↑＋8H＋，ClO作氧化劑，MnO2作氧化產(chǎn)物，則氧化性：ClO＞MnO2；當(dāng)NaClO3轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)，消耗NaClO3為0.4 mol，則生成MnO2為1 mol；NaClO3在常溫下與鹽酸反應(yīng)生成氯氣，其反應(yīng)的離子方程式為ClO＋5C

13、l－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O。 (2)第④步操作中NaOH過量，發(fā)生的反應(yīng)為3Cl2＋6NaOH===NaClO3＋5NaCl＋3H2O，則最終得到的固體除NaClO3外，還有NaOH和NaCl。 (3)原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，因此堿性鋅錳電池放電時(shí)，正極是二氧化錳得到電子，則電極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－。 (4)若沉淀沒有洗滌干凈，則濾液中含有硫酸根離子，檢驗(yàn)硫酸根離子選用氯化鋇溶液；電解時(shí)，Mn2＋在陽極失電子生成MnO2，其電極方程式為Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋。 答案：(1)＞　1　ClO＋5Cl－＋6H

14、＋===3Cl2↑＋3H2O (2)ad　(3)MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ (4)氯化鋇溶液　Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋ 4．(2015·山東高考)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì))，實(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備BaCl2·2H2O的流程如下： 　(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是________________________。實(shí)驗(yàn)室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的________。 a．燒杯　　b．容量瓶　　c．玻璃棒　　d．滴定管 (2)加入NH3·H2O調(diào)pH＝8可除

15、去________(填離子符號)，濾渣Ⅱ中含________(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時(shí)應(yīng)避免過量，原因是__________________________________________。 Ca2＋ Mg2＋ Fe3＋ 開始沉淀時(shí)的pH 11.9 9.1 1.9 完全沉淀時(shí)的pH 13.9 11.1 3.2 已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9 (3)利用間接酸堿滴定法可測定Ba2＋的含量，實(shí)驗(yàn)分兩步進(jìn)行。 已知：2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O Ba2＋＋CrO===BaCrO4↓ 步驟Ⅰ：

16、移取x mL一定濃度的Na2CrO4溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用b mol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，測得滴加鹽酸的體積為V0 mL。 步驟Ⅱ：移取y mL BaCl2溶液于錐形瓶中，加入x mL與步驟Ⅰ相同濃度的Na2CrO4溶液，待Ba2＋完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，測得滴加鹽酸的體積為V1 mL。 滴加鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)應(yīng)使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的__________(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的濃度為________mol·L－1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時(shí)有少量待測液濺出，Ba2＋濃度測量值將________(填“偏

17、大”或“偏小”)。 解析：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大與鹽酸的接觸面積，加快反應(yīng)速率。實(shí)驗(yàn)室配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液時(shí)，需用到的儀器是量筒、燒杯和玻璃棒。(2)由流程圖和表中數(shù)據(jù)可知，pH＝8時(shí)，可除去Fe3＋；調(diào)節(jié)pH＝12.5時(shí)，Mg2＋完全沉淀，Ca2＋部分沉淀，故濾渣Ⅱ中含有Mg(OH)2和Ca(OH)2；加入H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的Ca2＋，使Ca2＋(aq)＋C2O(aq)===CaC2O4(s)，當(dāng)H2C2O4過量時(shí)，也可能使c(Ba2＋)·c(C2O)＞Ksp(BaC2O4)，而生成BaC2O4沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品BaCl2·2H2O的量減少。(3)由方

18、程式2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O知，步驟Ⅰ中加入的CrO的總物質(zhì)的量為b mol·L－1× L＝ mol。 步驟Ⅱ中，加入BaCl2充分反應(yīng)后，剩余的CrO的物質(zhì)的量為b mol·L－1× L＝ mol，與Ba2＋反應(yīng)的CrO的物質(zhì)的量為 mol－ mol＝ mol，由方程式Ba2＋＋CrO===BaCrO4↓得，n(Ba2＋)＝n(CrO)，所以BaCl2的濃度：c(BaCl2)＝＝ mol·L－1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時(shí)，有少量待測液濺出，造成V1的用量減小，所以的測量值將偏大。 答案：(1)增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快　a、c (2)Fe3＋　Mg(OH)2、Ca(OH)

19、2　H2C2O4過量會(huì)導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少 (3)上方　　偏大 5．氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)]的流程如下： 工業(yè)ZnO浸出液 濾液 濾液 濾餅ZnO 提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。 回答下列問題： (1)反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是________，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是________ _________________________________

20、______________________________。 (2)反應(yīng)③的反應(yīng)類型為________，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有______________。 (3)反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是__________________。 (4)反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于______。 解析：(1)經(jīng)反應(yīng)①所得浸出液中含有Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋。經(jīng)反應(yīng)②，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，進(jìn)而形成Fe(OH)3沉淀，Mn2＋被氧化為MnO2，發(fā)生反應(yīng)的離

21、子方程式分別為：MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。在加高錳酸鉀溶液前，若溶液的pH較低，鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)。 (2)反應(yīng)③為Zn＋Ni2＋===Zn2＋＋Ni，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有被置換出來的鎳。 (3)若該沉淀沒有洗滌干凈，則沉淀上一定附著有SO。具體的檢驗(yàn)方法是取少量最后濾出的水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。 (4)ZnCO3·xZn(OH)2 (1＋x)ZnO＋CO2↑＋x

22、H2O　Δm 81(1＋x)　　44　　　18x　　44＋18x 8．1 g　　　　　　　　　　　11.2 g－8.1 g＝3.1 g 則＝，解得x＝1。 答案(1)Fe2＋和Mn2＋　MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì) (2)置換反應(yīng)　鎳 (3)取少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈 (4)1 6．草酸鈷用途廣泛，可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鈷礦[主要成分為

23、Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工藝流程如下： 已知：①浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等； ②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8 (1)浸出過程中加入Na2SO3的目的是將____________還原(填離子符號)。 (2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，產(chǎn)物中

24、氯元素處于最低化合價(jià)。該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。 (3)請用平衡移動(dòng)原理分析加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。濾液Ⅱ中加入萃取劑

25、的作用是______；使用萃取劑適宜的pH是______。 A．接近2.0　　　　B．接近3.0　　　　C．接近4.0 (5)“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2＋與Mg2＋轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)＝7.35×10－11、Ksp(CaF2)＝1.05×10－10。當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝__________。 解析：(1)亞硫酸鈉溶液具有還原性，在浸出過程中加入Na2SO3的目的是將Fe3＋、Co3＋還原。(2)NaClO3的作用是將浸出液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，產(chǎn)物中氯元素處于最低化合價(jià)－1價(jià)，則根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守

26、恒，該反應(yīng)的離子方程式為ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。(3)加Na2CO3能使浸出液中Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀的原因是：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸鈉后，H＋與CO反應(yīng)，使水解平衡右移，從而產(chǎn)生沉淀。(4)根據(jù)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系。濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是除掉錳離子；使用萃取劑適宜的pH是接近3.0。(5)“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2＋與Mg2＋轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。當(dāng)加入過量NaF后，得到的是MgF2、CaF2的過飽和溶液，根據(jù)溶液中氟離子的濃度相等，則所得濾液c(Mg2＋)/c(Ca2＋)＝Ksp(MgF2)/Ksp(CaF2)＝7.35×10－11/1.05×10－10＝0.7。 答案：(1)Fe3＋、Co3＋ (2)ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O (3)溶液中存在平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加入碳酸鈉后，H＋與CO反應(yīng)，使水解平衡右移，從而產(chǎn)生沉淀 (4)除去Mn2＋　B (5)0.7