高三化学二轮复习-专题限时集训9-突破点14.doc

专题限时集训(九)　突破点14
[建议用时：45分钟]
1．以海绵铜(主要成分为铜和氧化铜)为原料采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：
(1)溶解时硫酸浓度一般控制在0.25 mol·L－1。配制1 000 mL此硫酸，需要质量分数为98%、密度为1.84 g·cm－1的浓硫酸________mL(小数点后保留1位数字)。
(2)溶解时需要控制温度在60～70 ℃，原因是_________________。
(3)操作X的名称是________。
(4)还原、氯化过程的化学方程式是_____________________。
亚硫酸铵要适当过量，可能的原因是__________________________(答出一条即可)。
(5)随着氯化铵用量的增加，CuCl沉淀率增大，但增大到一定程度后，沉淀率反而减小，可能的原因是________________________(用化学方程式表示)。
[解析]　(1)浓硫酸的浓度c＝＝ mol·L－1＝18.4 mol·L－1。由c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)得：18.4 mol·L－1×V(浓)＝0.25 mol·L－1×1 000 mL，故V(浓)≈13.6 mL。(2)由流程可以看出，温度过低，铜的溶解速率慢；温度过高，铵盐会发生分解。(3)操作X是将不溶杂质除去，故为过滤。(4)本题的目的是制取CuCl，故还原、氯化过程是将Cu2＋还原为CuCl。亚硫酸铵适当过量，溶液中的离子浓度较大，可以提高反应速率，同时亚硫酸铵具有还原性，可以防止空气中的氧气将CuCl中＋1价的Cu氧化。(5)氯化铵用量增加到一定程度后，CuCl沉淀率反而减小，说明CuCl可能与氯化铵发生了反应。
[答案]　(1)13.6　(2)温度低，铜的溶解速率慢；温度高，铵盐会发生分解　(3)过滤　(4)2CuSO4＋(NH4)2SO3＋2NH4Cl＋H2O===2CuCl↓＋2(NH4)2SO4＋H2SO4　可以提高反应速率；防止生成的CuCl被空气氧化(答出一条即可)
(5)CuCl＋NH4Cl===NH4CuCl2
2．(2016·南京盐城二模)以硅孔雀石[主要成分为
CuCO3·Cu(OH)2、CuSiO3·2H2O，含SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质]为原料制备CuCl2的工艺流程如图：

已知：SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑
(1)“酸浸”时盐酸与CuCO3·Cu(OH)2反应的化学方程式为____________。
为提高“酸浸”时铜元素的浸出率，可以采取的措施有：①适当提高盐酸浓度；②适当提高反应温度；③_________________________________。
(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为__________________________。
(3)“滤渣2”的主要成分为________(填化学式)；“调pH”时，pH不能过高，其原因是____________________。
(4)“加热脱水”时，加入SOCl2的目的是_______________________。
[解析]　(1)酸浸时，CuCO3·Cu(OH)2与盐酸反应生成CuCl2、H2O、CO2，提高浸出率可以通过延长反应时间使反应充分，还可以从加快反应速率角度分析，如搅拌、粉碎等。(2)图中氯气主要与溶液中的Fe2＋反应，使其转化为Fe3＋然后通过调节pH除去Fe3＋。(3)调节pH使Fe3＋水解完全形成沉淀分离除去，所以滤渣2是氢氧化铁沉淀；pH不能过高，否则会使Cu2＋也形成沉淀。(4)“加热脱水”时，Cu2＋会水解变质，加入SOCl2与水反应生成HCl，会抑制Cu2＋的水解。
[答案]　(1)CuCO3·Cu(OH)2＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O　适当加快搅拌速率(或适当延长酸浸时间)
(2)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
(3)Fe(OH)3　防止Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀
(4)SOCl2与水反应生成的HCl抑制CuCl2的水解
3．某矿石含碳酸镁和石英，以此为原料制备高纯硅和硅胶的工艺流程如下：
【导学号：14942058】

(1)“硅胶”常用作________，也可以用作催化剂的载体。A的结构式为________。
(2)制备粗硅的化学反应方程式为___________________。
(3)操作Ⅰ的名称为________，操作Ⅱ的名称为________，实验室进行操作Ⅱ所用仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、________________等。
(4)操作Ⅲ需要在氯化氢气流中加热脱水的原因是_______________。
(5)溶液G用E酸化的化学反应方程式为_________________。
[解析]　(1)“硅胶”多孔，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。二氧化碳的结构式为O===C===O。(2)工业制取纯硅的工艺流程为：SiO2粗硅SiCl4纯硅，用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ的名称为过滤，操作Ⅱ的名称为蒸发浓缩、冷却结晶。蒸发浓缩、冷却结晶所用仪器有铁架台(带铁圈)、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等。(4)MgCl2·6H2O加热脱水制得MgCl2，要在氯化氢气流中进行，氯化氢氛围是为了抑制镁离子水解。(5)Na2SiO3与HCl反应，生成NaCl和H2SiO3胶体。
[答案]　(1)干燥剂　O===C===O
(2)SiO2＋2CSi＋2CO↑
(3)过滤　蒸发浓缩、冷却结晶　蒸发皿、玻璃棒
(4)抑制镁离子水解
(5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
4．(2016·西城区高三期末)富铁铝土矿(主要含有Al2O3、Fe2O3、FeO和SiO2)可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。研究发现，当a＝b时净水效果最好。工艺流程如下(部分操作和产物略)：

(1)Al2O3与H2SO4发生反应的离子方程式是_______________________。
(2)测得滤液中>1。加入FeSO4·7H2O和H2O2的作用是_______(结合化学用语说明)。
(3)将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁。装置如图所示(阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极)

①阴极室的电极反应式是___________________________。
②电解过程阳极室溶液pH的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理：______________。
[解析]　(1)Al2O3属于氧化物，不可拆写成离子形式。(2)根据题意可知当a＝b时净水效果最好，由于H2O2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，所以加入两种物质的目的是补充Fe3＋。(3)①阴极室是阳离子(H＋)放电：2H＋＋2e－===H2↑；②阳极室是阴离子(OH－)放电，所以随着不断放电，碱性逐渐减弱，即pH减小；③电解质溶液中通过离子的定向移动、选择通过阴、阳离子交换膜最终形成聚合硫酸铝铁。
[答案]　(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，补充Fe3＋
(3)①2H＋＋2e－===H2↑　②减小
③电解过程中反应室中的SO通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的OH－通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合硫酸铝铁
5．(2016·淄博市高三摸底)某铜矿石的主要成分是Cu2O，还含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如图所示(已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O)。

(1)滤液A中铁元素的存在形式为_____________________(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为_________________________________________，
检验滤液A中存在该离子的试剂为____________________(填试剂名称)。
(2)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为
_____________________________________________________________，
在实验室中完成此实验还需要的试剂是________。
a．KClO3　　　　　　 b．KCl
c．Mg d．MnO2
(3)为使固体混合物D在空气中灼烧完全分解，应________________________，直至连续两次测定的实验结果相同(或质量相差小于0.1 g)时为止；灼烧时必须用到的实验仪器是________。
(4)溶液G与固体混合物B反应的离子方程式为____________________。
(5)将Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中，得到氯化钠、二氧化碳和一种绿色的不溶于水的盐(不含结晶水)，该盐受热分解产生三种氧化物，则该盐的化学式是________________。
[解析]　(1)根据Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，且铜矿石的主要成分为Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知滤液A中铁元素的存在形式为Fe2＋。检验Fe2＋，可以用铁氰化钾溶液(或氯水和KSCN溶液、双氧水和KSCN溶液)。(2)E为Al，F中含有Fe2O3，Al与Fe2O3可以发生铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，该反应可用于焊接钢轨。实验室进行铝热反应，还需要Mg和KClO3。(3)灼烧固体混合物D需要的仪器为坩埚，为使其完全分解，应灼烧至质量不变，因此应灼烧、冷却至室温后称重，重复多次。(4)固体混合物B的主要成分为SiO2和Cu，溶解SiO2可用NaOH溶液。(5)结合题中信息知绿色的不溶于水的盐为Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]。
[答案]　(1)Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　铁氰化钾溶液(或氯水和KSCN溶液、双氧水和KSCN溶液等，合理即可)
(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　ac
(3)灼烧，冷却至室温后称重，重复多次　坩埚
(4)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(5)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]
6．(2016·合肥市第一次质量检测)高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。以工业级氧化锌(含Fe2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)为原料，用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下：

已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。
回答下列问题：
(1)浸出时，为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种)：__________。
(2)氧化时，加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn元素全部转化为MnO2)，请配平下列除去Fe2＋的离子方程式：
　MnO＋　Fe2＋＋　________===　MnO2↓＋　Fe(OH)3↓＋　H＋
(3)加入锌粉的目的是____________________________________。
(4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04 mg·L－1、c(Mn2＋)＝1.65 mg·L－1。
①加入KMnO4溶液反应一段时间后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mg·L－1，若溶液pH＝3，则此时Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。
②若要除尽1 m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________g KMnO4。
[解析]　(1)为了提高浸出效率，可以适当增大硫酸浓度、搅拌、将固体粉碎、提高浸出温度等。(2)Mn元素由＋7价降低到＋4价，而铁元素由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒、元素守恒和电荷守恒配平方程式。(3)加入锌粉的目的是消耗溶液中的H＋，调节溶液pH，促进溶液中的Cu2＋ 、Ni2＋、Cd2＋等生成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝＝1.0×10－5 mol·L－1，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－11 mol·L－1，c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－38<Ksp[Fe(OH)3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀。②加入KMnO4将Fe2＋和Mn2＋分别氧化为Fe3＋和MnO2，而KMnO4被还原为MnO2，根据得失电子守恒可知，加入KMnO4的质量为：

×158 g·mol－1＝7.9 g。
[答案]　(1)将工业级氧化锌粉碎、搅拌(其他合理答案均可)
(2)1　3　7　H2O　1　3　5
(3)调节溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等
(4)①不能　②7.9
7．(2016·福建调研)某铬盐厂净化含Cr(Ⅵ)废水并提取Cr2O3的一种工艺流程如图所示。

已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.3×10－31
Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39
Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10－17
(1)步骤Ⅰ中，发生的反应为：2H＋＋2CrOCr2O＋H2O，B中含铬元素的离子有______________________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅱ中，发生反应的离子方程式为__________________________。
(3)当清液中Cr3＋的浓度≤1.5 mg·L－1时，可认为已达铬的排放标准。若测得清液的pH＝5，则清液尚不符合铬的排放标准，因为此时Cr3＋的浓度＝________mg·L－1。
(4)所得产品中除Cr2O3外，还含有的主要杂质是__________________。
(5)步骤Ⅱ还可用其他物质代替NaHSO3作还原剂。
①若用FeSO4·7H2O作还原剂，步骤Ⅲ中参加反应的阳离子一定有_____(填离子符号)。
②若用铁屑作还原剂，当铁的投放量相同时，经计算，C溶液的pH与c(Cr2O)的对应关系如下表所示。
pH
3
4
5
6
c(Cr2O)/mol·L－1
7.02×10－21
7.02×10－7
1.25×10－3
2.12×10－34
有人认为pH＝6时，c(Cr2O)变小的原因是Cr2O基本上都已转化为Cr3＋。这种说法是否正确，为什么？
答：
______________________________________________________________。
③用铁屑作还原剂时，为使所得产品中含铁元素杂质的含量尽可能低，需要控制的条件有_____________________________________。
[解析]　(1)步骤Ⅰ的反应为可逆反应，故B中含有CrO、Cr2O。(2)步骤Ⅱ中Cr2O转化为Cr3＋，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式。(3)清液的pH＝5，则c(OH－)＝10－9 mol·L－1，c(Cr3＋)＝＝＝6.3×10－4 mol·L－1，Cr3＋的浓度为6.3×10－4 mol·L－1×52×103 mg·mol－1＝32.76 mg·L－1。(4)Cr2(SO4)3与石灰乳反应生成Cr(OH)3和CaSO4，因此产品中还含有杂质CaSO4。(5)①若用FeSO4·7H2O作还原剂，则C中的阳离子有Fe3＋、Cr3＋、H＋，步骤Ⅲ中参加反应的阳离子为Fe3＋、Cr3＋、H＋。②该说法不正确，c(H＋)减小，化学平衡2H＋＋2CrOCr2O＋H2O向逆反应方向移动，溶液中Cr(Ⅵ)主要以CrO形式存在。③需要控制的条件有：铁屑过量；将溶液的pH控制在使Cr3＋完全沉淀而Fe2＋不沉淀的范围内。
[答案]　(1)CrO、Cr2O
(2)5H＋＋Cr2O＋3HSO===2Cr3＋＋3SO＋4H2O
(3)32.76
(4)CaSO4
(5)①Cr3＋、Fe3＋、H＋
②不正确，c(H＋)减小，化学平衡2H＋＋2CrOCr2O＋H2O向逆反应方向移动，溶液中Cr(Ⅵ)主要以CrO形式存在
③铁屑过量；将溶液的pH控制在使Cr3＋完全沉淀而Fe2＋不沉淀的范围内