1、第27題無機化學(xué)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(xué)玻璃等。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)提純流程如下:誌進(jìn)|一過誌打一蹄2MiftMl燕錮水工業(yè)強已知:濾液1的主要溶質(zhì)是Ca(NO3)2；濾渣1的成分為Ba(NO3)2、Sr(NOJ2；濾渣2的主要成分為BaCrO4；鉻酸(H2CrO4)為弱酸。酸浸不能采用高溫的原因是O相對于水洗，用濃硝酸洗滌的優(yōu)點是O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(yīng)的離子方程式:。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)35+(aq)

2、+3OH-(aq),常溫下,Cr(OH)3的溶度積Ksp=1.0 x10-32,當(dāng)c(Cs)降至1.0 x10-5mol/L,認(rèn)為C已經(jīng)完全沉淀?，F(xiàn)將還原后溶液的pH調(diào)至4,此時C是否沉淀完全？(列式計算)。已知Cr(OH)3類似AI(0H)3,還原后溶液的pH不能大于8的原因是(結(jié)合離子方程式說明理由)。為了測定“濾渣2”中BaCrO4的含量，進(jìn)行以下實驗：mg“濾渣2”溶液滴定終點時消耗VmLNa2S2O3溶液(已知:I2+2S22I-+S4)若加入的HI溶液過量，測定結(jié)果會(填“偏低偏高”或無影響”)。“濾渣2”中BaCrO4(摩爾質(zhì)量為Mg/mol)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(用代數(shù)式表示)。回答下

3、列問題: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(yīng)的離子方程式TOC o 1-5 h z為。實驗時首先打開活塞3,關(guān)閉活塞2,其目的是，然后關(guān)閉活塞3,打開活塞2,其目的是。口乳酸亞鐵晶體(CH3CH(OH)COO2Fe3H2O,Mr=288)是常用的補鐵劑。乳酸亞鐵可由乳酸與碳酸亞鐵反應(yīng)制得。將制得的FeCO3加入乳酸溶液中，再加入過量鐵粉,75C下攪拌使之充分反應(yīng)。結(jié)束后，無需過濾，除去過量鐵粉的反應(yīng)方程式為。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。該興趣小組用KMnO4測定產(chǎn)品中亞鐵含量進(jìn)而計算乳酸亞鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總是大

4、于100%,其原因可能是。經(jīng)查閱文獻(xiàn)后，該興趣小組改用鈰(Ce)量法測定產(chǎn)品中Fe2+的含量。取2.880g產(chǎn)品配成100mL溶液,每次取20.00mL,進(jìn)行必要處理，用0.1000molL-i的Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，平均消耗Ce(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液19.70mL。滴定反應(yīng)為Ce4+Fe2+Ce3+Fe3+,則產(chǎn)品中乳酸亞鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。題組二以化工流程為載體的綜合題專練(15分)納米碳酸鈣是一種廣泛應(yīng)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(zhì)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:CaOP2O5SO3Fe2O

5、3Al2O3SiO2燒失量47.70%1.60%1.77%0.041%0.0027%9.85%37.69%請回答下列問題：對磷石膏鈣渣進(jìn)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)為了探究酸溶的工藝條件，稱取6份各50g磷石膏鈣渣，分別用不同濃度鹽酸進(jìn)行溶解，反應(yīng)時間為30min測得濾液中鈣溶出率的結(jié)果如圖所示,最適宜的鹽酸濃度為。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)。碳化時，先將精制CaCl2溶液稀釋至一定體積，控制反應(yīng)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(yīng)先通入氣體的化學(xué)式(填化

6、學(xué)式);碳化時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。把CaCO3濁液滴入1.0molL-i的Na2SO3溶液中，能否產(chǎn)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(jù):已知:Ksp(CaSO3)=1.4x1O-7,Ksp(CaCO3)=2.8x10-9試設(shè)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(chǎn)硼砂晶體(Na2B4O710H2O)時的廢渣,其主要成分是MgO,還含有Na2B4O7、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、SiO2等雜質(zhì)。以硼鎂泥為原料制取MgSO47H2O的工藝流程如下：gin過懣站尿-*Mg90t*THiO過謔回答下列問題:Na2

7、B4O710H2O中B的化合價為；Na2B4O7可制備強還原劑NaBH4,寫出NaBH4的電子TOC o 1-5 h z式:。濾渣A中除含有H3BO3外,還含有；加入硫酸時Na2B4O7發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。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(yīng)式為_；有效氫含量”(即:每克含氫還原劑的還原能力相當(dāng)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的有效氫含量為(保留2位有效數(shù)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

8、1.答案(1)避免hno3揮發(fā)和分解,減少環(huán)境污染減少硝酸鍶(或產(chǎn)品)溶解損失4H2CrO4+3N2H4+12H+4Cr3+3N2f+16巧0當(dāng)pH調(diào)到4時,c(OH-)=mol/L=1.0 x10_iomol/L,c(Cr3+)二mol/L=1.0 x10_2mol/L1.0 x-X-10-5mol/L,因此Cr3+沒有沉淀完全避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生反應(yīng)Cr(OH)3+OH-Cr-+2H2O而溶解(6)偏高x100%解析根據(jù)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(jīng)硝酸洗滌后加水溶解,加入鉻酸將鋇離

9、子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為Cr3+,再轉(zhuǎn)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。H2CrO4被N2H4還原為Cr3+,N2H4被氧化為無污染的氣體應(yīng)該是氮氣，前面的步驟中硝酸過量所以在反應(yīng)物中可以添加氫離子，生成物應(yīng)該有水,因此方程式為4H2CrO4+3N2H4+12H+4Cr3+3N2T+16H2Oo(4)pH=4的時候，可以得到c(OHJ=1

10、x10-10mol/L,所以此時c(Cr3+)=一mol/L=1x10_2mol/L所以Cr3+沒有沉淀完全。(5)AI(OH)3在堿性-X-溶液中會反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al-,Cr(OH)3的性質(zhì)與Al(OH)3相似，所以應(yīng)該也可以在堿性溶液中溶解,轉(zhuǎn)化為Cr-。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(yīng):Cr(OH)3+OH-Cr-+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(zhì)碗所以會消耗更多的硫代硫酸鈉溶液，使測定結(jié)果偏高。鉻酸鋇中的+6價Cr應(yīng)該被碘離子還原為Cr3+,碘離子被氧化為碘單質(zhì)(I2),根據(jù)得失電子守恒，

11、得到2BaCrO43I2,再根據(jù)題目合的反應(yīng):I2+2S22I-+S4，得到2BaCrO43I26S2。消耗的硫代硫酸鈉為cVx10-3mol,所以BaCrO4的物質(zhì)的量為X10-3mol質(zhì)量為x10wxMg,所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x100%o答案(1)三頸燒瓶(1分)C(1分)Fe2+2HC-FeCO3J+CO2f+H2O(2分)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)2CH3CH(OH)COOH+Fe一CH3CH(OH)COO2Fe+H2T(1分)冷卻結(jié)晶(1分)過濾(1分)乳酸根離子中含有羥基,能被酸性高錳酸鉀溶液氧化(2分)98.

12、5%(2分)解析(1)由C儀器的結(jié)構(gòu)特征可知C為三頸燒瓶。FeCO3在C中生成,FeCl2和NH4HCO3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2+2HCFeCO3l+CO2T+H2Oo實驗時首先打開活塞3,關(guān)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(guān)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(yīng)方程式為2CH3CH(OH)COOH+FejCH3CH(OH)COO2Fe+H2fo(4)在75C下攪拌，充分反應(yīng)制得乳酸亞鐵，從熱溶液中獲得乳酸亞鐵晶體，應(yīng)經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作。乳酸根離子中含有羥

13、基,可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化,導(dǎo)致消耗酸性高錳酸鉀溶液的量增多,故乳酸亞鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總是大于100%;由Ce4+Fe2+Ce3+Fe3+可得,20.00mL溶液中n(Fe2+)=n(Ce4+)=0.1000molLjx=0.00985mol,故產(chǎn)品中乳酸亞0.0197L=0.00197mol,故100mL溶液中含有n(Fe2+)=0.00197molx鐵晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x100%=98.5%。題組二以化工流程為載體的綜合題專練答案(1)粉碎磷石膏鈣渣,增大鹽酸濃度,適當(dāng)升高溫度,延長酸溶時間等(答任寫兩條)4.0molL-i(填4.0molL-i左右均可)Fe3+、Al3+NH3CaCl

14、2+H2O+2NH3+CO2CaCO3J+2NH4CI能由=50可知，當(dāng)CaSO3與CaCO3的混合液中c(S)50c(C)時，即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉(zhuǎn)變?nèi)∩倭繕悠泛退旌闲纬煞稚⑾?用一束光照射,若出現(xiàn)一條光亮的通路,則是納米級,否則不是解析(1)磷石膏鈣渣進(jìn)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(dāng)升高溫度,延長酸溶時間等方法。(2)根據(jù)圖像可知，鹽酸的濃度控制在4.0molL-i時或4.0molL-i左右，鈣溶出率較高。(3)磷石膏鈣渣進(jìn)行酸溶時，溶液中存在鐵離子、鋁離子等雜質(zhì)離子，因此，向粗制CaCI?溶液中通入氨氣，控制溶液的pH把Fe3+、Ab+

15、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(yīng)，有利于反應(yīng)的順利進(jìn)行,生成碳酸鈣沉淀和氯化銨,化學(xué)反應(yīng)方程式為CaCI2+H2O+2NH3+CO2CaCO3l+2NH4Cl,因此先通入的氣體為NH3。由=-=50,=50，當(dāng)CaSO3與CaCO3的混合液中c(S)50c(C)時，即發(fā)生由CaCO3向CaSO3的轉(zhuǎn)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(dá)爾效應(yīng)進(jìn)行檢驗。答案(i)+3Na+HH-SiO2Na2B4O7+H2SO4+5H2ONa2SO4+4H3BO3lClO-+Mn2+H2OMnO2“CL+2H+調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除

16、去B-+6H2O+8e-B-+8OH-0.21解析由題中信息可知,硼鎂泥經(jīng)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、硫酸鈣等;濾液中加入次氯酸鈉把亞鐵離子氧化為鐵離子、把錳離子氧化為二氧化錳,過濾除去濾渣B,濾渣B主要為二氧化猛濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，除去濾渣C,經(jīng)冷卻結(jié)晶、過濾，即得到MgSO47H2O。(1)Na2B4O710H2O中Na、H、O的化合價分別為+1、+1、-2,故B的化合價為+3;NaBH4為離子化合物，其由鈉離子和硼氫根離子組成，其電子式為Na+HH-。濾渣A中除含有H3BO3外,還含有SiO2;加入硫酸時Na2B4O7發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2B4O7+H2SO4+5H2Na2SO4+4H3