第題 無機化學工藝流程綜合題

1、第27題無機化學工藝流程綜合題題組一以陌生無機物分離、提純?yōu)檩d體的綜合考查 1.(15分)高純硝酸鍶Sr(NO3)2可用于制造信號燈、光學玻璃等。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質,提純流程如下:已知:“濾液1”的主要溶質是Ca(NO3)2;“濾渣1”的成分為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2;“濾渣2”的主要成分為BaCrO4;鉻酸(H2CrO4)為弱酸。(1)“酸浸”不能采用高溫的原因是 。 (2)相對于水洗,用濃硝酸洗滌的優(yōu)點是 。 (3)“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3+,同時放出無污染的氣體,寫出反應的離子方程式:。

2、0;(4)在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq),常溫下,Cr(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10-32,當c(Cr3+)降至1.0×10-5 mol/L,認為Cr3+已經完全沉淀?，F將還原后溶液的pH調至4,此時Cr3+是否沉淀完全?  (列式計算)。 (5)已知Cr(OH)3類似Al(OH)3,還原后溶液的pH不能大于8的原因是(結合離子方程式說明理由)。 (6)為了測定“濾渣2”中BaCrO4的含量,進行以下實驗:m g“濾渣2”溶液滴定終點時消耗V mL Na2S2O3溶液(已

3、知:I2+2S2O32-2I-+S4O62-)若加入的HI溶液過量,測定結果會(填“偏低”“偏高”或“無影響”)。 “濾渣2”中BaCrO4(摩爾質量為M g/mol)的質量分數為(用代數式表示)。 2.(15分).某化學興趣小組用FeCl2(用鐵粉與鹽酸反應制得)和NH4HCO3制備FeCO3的裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)C儀器的名稱是;FeCO3在中生成(填字母),該裝置中發(fā)生的主要反應的離子方程式為。 (2)實驗時首先打開活塞3,關閉活塞2,其目的是,然后關閉活塞3,打開活塞2,其目的是。 .乳酸亞鐵晶體(CH3CH(OH)COO2Fe

4、83;3H2O,Mr=288)是常用的補鐵劑。乳酸亞鐵可由乳酸與碳酸亞鐵反應制得。(3)將制得的FeCO3加入乳酸溶液中,再加入過量鐵粉,75 下攪拌使之充分反應。結束后,無需過濾,除去過量鐵粉的反應方程式為。 (4)從上述(3)所得溶液中獲得乳酸亞鐵晶體的方法是、洗滌、干燥。 (5)該興趣小組用KMnO4測定產品中亞鐵含量進而計算乳酸亞鐵晶體的質量分數。發(fā)現產品的質量分數總是大于100%,其原因可能是。 經查閱文獻后,該興趣小組改用鈰(Ce)量法測定產品中Fe2+的含量。取2.880 g產品配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,進行必要處理,用0.100

5、 0 mol·L-1的Ce(SO4)2標準溶液滴定至終點,平均消耗Ce(SO4)2標準溶液19.70 mL。滴定反應為Ce4+Fe2+ Ce3+Fe3+,則產品中乳酸亞鐵晶體的質量分數為。 題組二以化工流程為載體的綜合題專練 1.(15分)納米碳酸鈣是一種廣泛應用于塑料、食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)的重要無機填料。以磷石膏鈣渣為原料制取高品質納米碳酸鈣的工藝流程如下:已知某磷石膏鈣渣的主要成分及其含量如下表所示:CaOP2O5SO3Fe2O3Al2O3SiO2燒失量47.70%1.60%1.77%0.041%0.002 7%9.85%37.69%請回答下列問題:(1)對磷石膏鈣渣

6、進行酸溶的目的是獲得粗制CaCl2溶液,為了提高溶出率,可以采取的措施有。(回答兩條即可) (2)為了探究酸溶的工藝條件,稱取6份各50 g磷石膏鈣渣,分別用不同濃度鹽酸進行溶解,反應時間為30 min,測得濾液中鈣溶出率的結果如圖所示,最適宜的鹽酸濃度為。 (3)精制是向粗制CaCl2溶液中通入氨氣,控制溶液的pH,主要除去(填金屬陽離子)。 (4)碳化時,先將精制CaCl2溶液稀釋至一定體積,控制反應溫度以及NH3和CO2的通入量,此過程中,通入氣體有先后順序,應先通入氣體的化學式(填化學式);碳化時發(fā)生反應的化學方程式為。 (5)把CaCO3濁液滴

7、入1.0 mol·L-1的Na2SO3溶液中,能否產生CaSO3沉淀?。若不能,說明原因;若能,請從定量的角度簡述判斷依據:  。 已知:Ksp(CaSO3)=1.4×10-7,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9(6)試設計簡單的實驗方案,判斷所得碳酸鈣樣品顆粒是否為納米級: 。 2.(15分)硼鎂泥是硼鎂礦生產硼砂晶體(Na2B4O7·10H2O)時的廢渣,其主要成分是MgO,還含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等雜質。以硼鎂泥為原料制取MgSO4·7H2O的

8、工藝流程如下:回答下列問題:(1)Na2B4O7·10H2O中B的化合價為;Na2B4O7可制備強還原劑NaBH4,寫出NaBH4的電子式:。 (2)濾渣A中除含有H3BO3外,還含有;加入硫酸時Na2B4O7發(fā)生反應的化學方程式為。 (3)濾渣B中含有不溶于稀鹽酸,但加熱時能溶于濃鹽酸的黑色固體,寫出生成黑色固體的離子方程式:;加入MgO的目的是。 (4)堿性條件下,陰極上電解NaBO2溶液也可制得硼氫化鈉,其電極反應式為; “有效氫含量”(即:每克含氫還原劑的還原能力相當于多少克H2的還原能力)可用來衡量含氫還原劑的還原能力,則NaBH4的

9、有效氫含量為(保留2位有效數字)。 答案全解全析題組一以陌生無機物分離、提純?yōu)檩d體的綜合考查1.答案(1)避免HNO3揮發(fā)和分解,減少環(huán)境污染(2)減少硝酸鍶(或產品)溶解損失(3)4H2CrO4+3N2H4+12H+ 4Cr3+3N2+16H2O(4)當pH調到4時,c(OH-)=1.0×10-141.0×10-4 mol/L=1.0×10-10 mol/L,c(Cr3+)=1.0×10-32(1.0×10-10)3 mol/L=1.0×10-2 mol/L>1.0×10-5 mol/L,因此Cr3+沒有沉

10、淀完全(5)避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生反應Cr(OH)3+OH- CrO2-+2H2O而溶解(6)偏高cVM×10-33m×100%解析根據已知得到硝酸鈣可溶于濃硝酸,硝酸鋇和硝酸鍶不溶于濃硝酸,所以加入濃硝酸過濾將硝酸鈣溶解除去,濾渣1的成分是硝酸鍶和硝酸鋇。濾渣1經硝酸洗滌后加水溶解,加入鉻酸將鋇離子轉化為鉻酸鋇沉淀除去,濾渣2成分為鉻酸鋇,濾液2主要是硝酸鍶和硝酸、鉻酸,用N2H4將鉻酸轉化為Cr3+,再轉化為Cr(OH)3沉淀除去,最后制得硝酸鍶。(1)硝酸是揮發(fā)性酸且受熱易分解,所以“酸浸”不能采用高溫。(2)硝酸鍶在濃硝酸中難溶,在水中易溶,所以用濃硝酸

11、洗的主要目的是降低硝酸鍶的溶解度,避免在洗滌操作中造成硝酸鍶的損失。(3)H2CrO4被N2H4還原為Cr3+,N2H4被氧化為無污染的氣體,應該是氮氣,前面的步驟中硝酸過量,所以在反應物中可以添加氫離子,生成物應該有水,因此方程式為4H2CrO4+3N2H4+12H+ 4Cr3+3N2+16H2O。(4)pH=4的時候,可以得到c(OH-)=1×10-10 mol/L,所以此時c(Cr3+)=Kspc3(OH-) =1×10-32(1×10-10)3 mol/L=1×10-2 mol/L,所以Cr3+沒有沉淀完全。(5)Al(OH)3在堿性溶液中會反應

12、轉化為AlO2-,Cr(OH)3的性質與Al(OH)3相似,所以應該也可以在堿性溶液中溶解,轉化為CrO2-。由以上分析可知,還原后溶液的pH不能大于8的原因是避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生反應:Cr(OH)3+OH- CrO2-+2H2O而溶解。(6)如果加入的HI過多,過量的HI會被空氣中的氧氣氧化為單質碘,所以會消耗更多的硫代硫酸鈉溶液,使測定結果偏高。鉻酸鋇中的+6價Cr應該被碘離子還原為Cr3+,碘離子被氧化為碘單質(I2),根據得失電子守恒,得到2BaCrO43I2,再根據題目給的反應:I2+2S2O32- 2I-+S4O62-,得到2BaCrO43I26S2O32-。消耗的硫

13、代硫酸鈉為cV×10-3 mol,所以BaCrO4的物質的量為cV3×10-3 mol,質量為cV3×10-3×M g,所以質量分數為cVM×10-33m×100%。2.答案(1)三頸燒瓶(1分)C(1分)Fe2+2HCO3- FeCO3+CO2+H2O(2分)(2)排出裝置中的空氣,防止+2價鐵被氧化(2分)使B裝置中氣壓增大,將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中(2分)(3)2CH3CH(OH)COOH+Fe CH3CH(OH)COO2Fe+H2(1分)(4)冷卻結晶(1分)過濾(1分)(5)乳酸根離子中含有羥基,能被酸性高錳酸鉀溶液

14、氧化(2分)98.5%(2分)解析(1)由C儀器的結構特征可知C為三頸燒瓶。FeCO3在C中生成,FeCl2和NH4HCO3發(fā)生反應的離子方程式為Fe2+2HCO3- FeCO3+CO2+H2O。(2)實驗時首先打開活塞3,關閉活塞2,其目的是排出裝置中的空氣,防止+2價鐵被氧化;然后關閉活塞3,打開活塞2,其目的是使B裝置中氣壓增大,將B裝置中的氯化亞鐵溶液壓入C中。(3)除去過量的鐵粉可直接加入適量的乳酸,反應方程式為2CH3CH(OH)COOH+FeCH3CH(OH)COO2Fe+H2。(4)在75 下攪拌,充分反應制得乳酸亞鐵,從熱溶液中獲得乳酸亞鐵晶體,應經過冷卻結晶、過濾、洗滌、干

15、燥等操作。(5)乳酸根離子中含有羥基,可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化,導致消耗酸性高錳酸鉀溶液的量增多,故乳酸亞鐵晶體的質量分數總是大于100%;由Ce4+Fe2+ Ce3+Fe3+可得,20.00 mL溶液中n(Fe2+)=n(Ce4+)=0.100 0 mol·L-1×0.019 7 L=0.001 97 mol,故100 mL溶液中含有n(Fe2+)=0.001 97 mol×100 mL20.00 mL=0.009 85 mol,故產品中乳酸亞鐵晶體的質量分數為0.009 85mol×288 g·mol-12.88 g×100%=

16、98.5%。題組二以化工流程為載體的綜合題專練1.答案(1)粉碎磷石膏鈣渣,增大鹽酸濃度,適當升高溫度,延長酸溶時間等(答任寫兩條)(2)4.0 mol·L-1(填4.0 mol·L-1左右均可)(3)Fe3+、Al3+(4)NH3CaCl2+H2O+2NH3+CO2 CaCO3+2NH4Cl(5)能由Ksp(CaSO3)Ksp(CaCO3)=50可知,當CaSO3與CaCO3的混合液中c(SO32-)>50c(CO32-)時,即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉變(6)取少量樣品和水混合形成分散系,用一束光照射,若出現一條光亮的通路,則是納米級,否則不是解析(1)磷石

17、膏鈣渣進行酸溶時,為了提高溶出率,可以采取粉碎磷石膏鈣渣,增大鹽酸濃度,適當升高溫度,延長酸溶時間等方法。(2)根據圖像可知,鹽酸的濃度控制在4.0 mol·L-1時或4.0 mol·L-1左右,鈣溶出率較高。(3)磷石膏鈣渣進行酸溶時,溶液中存在鐵離子、鋁離子等雜質離子,因此,向粗制CaCl2溶液中通入氨氣,控制溶液的pH,把Fe3+、Al3+變?yōu)槌恋矶ァ?4)二氧化碳易與含有氨氣的堿性CaCl2溶液反應,有利于反應的順利進行,生成碳酸鈣沉淀和氯化銨,化學反應方程式為CaCl2+H2O+2NH3+CO2CaCO3+2NH4Cl,因此先通入的氣體為NH3。(5)由Ksp

18、(CaSO3)Ksp(CaCO3)=c(SO32-)c(CO32-)=1.4×10-72.8×10-9=50,c(SO32-)c(CO32-)=50,當CaSO3與CaCO3的混合液中c(SO32-)>50c(CO32-)時,即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉變。(6)碳酸鈣樣品顆粒為納米級時,其水溶液為膠體,可以用丁達爾效應進行檢驗。2.答案(1)+3Na+H··B··HH····H-(2)SiO2Na2B4O7+H2SO4+5H2O Na2SO4+4H3BO3(3)ClO-+Mn2+H2O MnO2+Cl-+2H+調節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀除去(4)BO2-+6H2O+8e- BH4-+8OH-0.21解析由題中信息可知,硼鎂泥經硫酸浸取后過濾除去濾渣A,濾渣A主要含H3BO3和SiO2,濾液中主要含硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸錳、