2019版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第二篇 理綜化學(xué)填空題突破 第8題 以工藝流程為主流的無機(jī)綜合題學(xué)案.doc
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第8題 以工藝流程為主流的無機(jī)綜合題 復(fù)習(xí)建議：4課時(shí)(題型突破2課時(shí) 習(xí)題2課時(shí)) 1．(2018課標(biāo)全國Ⅰ，27)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題： (1)生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式_______________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為： ①pH＝4.1時(shí)，Ⅰ中為________溶液(寫化學(xué)式)。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是___________________。 (3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為__________________。 電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。 (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí)，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.010 00 molL－1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________ _________________________________________________________， 該樣品中Na2S2O5 的殘留量為________gL－1(以SO2計(jì))。 解析 (1)NaHSO3結(jié)晶脫水生成Na2S2O5。(2)①向Na2CO3飽和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈堿性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。②審題時(shí)抓住“生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得”，則工藝中加入Na2CO3固體，并再次充入SO2的目的是得到NaHSO3過飽和溶液。(3)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)，陽極室H＋向a室遷移，a室中的Na2SO3轉(zhuǎn)化成NaHSO3。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室遷移，則b室中Na2SO3濃度增大。(4)I2作氧化劑，將S2O氧化成SO。計(jì)算樣品中Na2S2O5的殘留量時(shí)以SO2計(jì)，則n(I2)＝n(SO2)＝0.010 00 molL－10.01 L＝0.000 1 mol，m(SO2)＝0.006 4 g，則該樣品中Na2S2O5的殘留量為＝0.128 gL－1。 答案 (1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O (2)①NaHSO3?、诘玫絅aHSO3過飽和溶液 (3)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) a (4)S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋ 0.128 2．(2018課標(biāo)全國Ⅱ，26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示： 相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 molL－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下： 金屬離子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋ Cd2＋ 開始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列問題： (1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________ ____________________________________________________________。 (2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是______________________________________________________________________ ___________________________________________________________________， 若不通入氧氣，其后果是__________________________________ _________________________________________________________。 (3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________。 (4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為 ______________________________________________________________； 沉積鋅后的電解液可返回________工序繼續(xù)使用。 解析 (1)在焙燒過程中ZnS和O2反應(yīng)生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2＋與SO不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即濾渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除雜過程中O2能將溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能調(diào)節(jié)溶液的pH，促進(jìn)Fe3＋完全水解。由題表知Fe2＋、Zn2＋開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH非常接近，若不通入O2使Fe2＋氧化為Fe3＋，加入ZnO后無法除去Fe2＋，會(huì)影響Zn的純度。(3)根據(jù)題中信息可知還原除雜工序中涉及的離子反應(yīng)為Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。(4)結(jié)合圖示可知電解ZnSO4溶液時(shí)生成Zn，即電解時(shí)Zn2＋在陰極被還原，電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===Zn。沉積Zn后的電解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中繼續(xù)使用。 答案 (1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2 (2)PbSO4 調(diào)節(jié)溶液的pH 無法除去雜質(zhì)Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸 3．(2018課標(biāo)全國Ⅲ，27)KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑。回答下列問題： (1)KIO3的化學(xué)名稱是________。 (2)利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如圖所示： “酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“濾液”中的溶質(zhì)主要是________________?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。 ①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式________________________________________。 ②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為________________，其遷移方向是________。 ③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有 ___________________________________________________________(寫出一點(diǎn))。 解析 (1)KIO3的名稱為碘酸鉀。(2)Cl2是一種易揮發(fā)且溶解度不大的氣體，可通過加熱法去除溶液中溶解的Cl2。加入KOH溶液“調(diào)pH”使KH(IO3)2轉(zhuǎn)化為KIO3：KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O。(3)①電解法制備KIO3時(shí)，H2O在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑。②電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，即由電極a向電極b遷移，陽離子交換膜只允許陽離子通過，故主要是K＋通過陽離子交換膜。③根據(jù)工藝流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在調(diào)pH時(shí)加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中雜質(zhì)較多。 答案 (1)碘酸鉀 (2)加熱 KCl KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O) (3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑) ②K＋ 由a到b ③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等 4．(2017課標(biāo)全國Ⅰ，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備，工藝流程如下： 回答下列問題： (1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中，鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_______________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)“酸浸”后，鈦主要以TiOCl形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式___________________________________________________________________。 (3)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示： 溫度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃時(shí)TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_____________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________。 (4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為＋4，其中過氧鍵的數(shù)目為________________。 (5)若“濾液②”中c(Mg2＋)＝0.02 molL－1，加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.010－5 molL－1，此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？_____________________________________________ _______________________________________________________________ _________________________________________________(列式計(jì)算)。 FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.310－22、1.010－24 (6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式____________________________________________________________。 解析 (1)由圖示可知，當(dāng)鐵浸出率為70%時(shí)，可以采用100 ℃、2 h，也可采用90 ℃、5 h。(2)反應(yīng)物有FeTiO3，由生成物有TiOCl可知，反應(yīng)物中還含有Cl－，生成物中還有Fe2＋，注意酸性條件，用H＋平衡電荷，配平。(3)溫度低，轉(zhuǎn)化速率慢，單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化效率低，溫度過高，H2O2分解，NH3揮發(fā)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化速率慢。注意：取的是相同時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率。(4)由化合物中所有元素化合價(jià)代數(shù)和為0，有15個(gè)O原子共顯－22價(jià)，設(shè)－2價(jià)氧原子為x個(gè)，－1價(jià)氧原子則為(15－x)個(gè)，有－2x－(15－x)＝－22，x＝7，則－1價(jià)O原子共8個(gè)，即有4個(gè)過氧鍵。(6)反應(yīng)物為FePO4、Li2CO3、H2C2O4，生成物有LiFePO4，鐵元素的化合價(jià)降低，則H2C2O4中碳元素的化合價(jià)升高，產(chǎn)物為CO2，配平。 答案 (1)100 ℃、2 h或90 ℃、5 h (2)FeTiO3＋ 4H＋＋ 4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O (3)低于40 ℃，TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加；超過40 ℃，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 (4)4 (5)Fe3＋恰好沉淀完全時(shí)， c(PO)＝ molL－1＝1.310－17molL－1，c3(Mg2＋)c2(PO)值為0.013(1.310－17)2＝1.710－40下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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