大题冲关滚练之一.doc

大题冲关滚动练之一——无机化工流程题
1．铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2＋8O26SO2＋Fe3O4，有3 mol FeS2参加反应，转移________ mol电子。
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为
____________________________________________________________；
从腐蚀废液回收得到金属铜，还需要的试剂是________。
(3)与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是_________________________________
__________________________________________________。
(4)钢铁的电化腐蚀原理如图所示，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在图中虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向。

解析　(1)反应中FeS2中的Fe和S失电子发生氧化反应，O2得电子，8 mol O2得到的电子物质的量为32 mol，即为该反应中转移的电子物质的量。(2)回收铜的过程中，Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，再利用铁将铜置换出来，为除去过量的铁粉可以加入适量稀盐酸或稀硫酸。(3)Fe3＋水解导致溶液呈酸性，在酸性废水中H＋抑制了Fe3＋的水解。(4)电化学防护，可以是原电池原理，也可以是电解原理，故使铁与外加电源的负极相连作阴极即可有效防止钢铁腐蚀。
答案　(1)32
(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　铁粉、稀盐酸(稀硫酸)
(3)酸性废水抑制Fe3＋的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3胶体
(4)

2．(2014·北京朝阳期中)有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2)氧化成硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下：

回答下列问题：
(1)已知

Fe2＋
Cu2＋
Fe3＋
开始转化成氢氧化物沉淀时的pH
7.6
4.7
2.7
完全转化成氢氧化物沉淀时的pH
9.6
6.7
3.7
加入CuO将溶液的pH调节到约为4，结合平衡移动原理解释该操作的原因____________________________________________________________。
(2)写出能实现反应Ⅲ的化学方程式_______________________________。
(3)试剂b为________。
(4)欲从滤液中获得绿矾晶体，操作Ⅰ应为浓缩、________、________。
(5)反应Ⅰ的化学方程式______________________________________。
答案　(1)Fe3＋在溶液中存在Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入CuO消耗溶液中的H＋，使c(H－)减小，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，不损耗
Cu2＋且不引入杂质。
(2)CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu或2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
(离子方程式不扣分)
(3)Fe
(4)结晶、过滤
(5)4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===2Fe(SO4)3＋4CuSO4＋2H2O
3．(2013·海南化学)BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定：
①称取1.222 g样品，置于小烧杯中，加入适量稀盐酸，加热溶解，边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全，静置；
② 过滤并洗涤沉淀；
③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧；转入高温炉中。反复灼烧到恒重，称得沉淀质量为1.165 g。
回答下列问题：
(1)在操作②中，需要先后用稀硫酸和________洗涤沉淀；检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是________________。
(2)计算BaCl2·xH2O中的x＝________(要求写出计算过程)。
(3)操作③中，如果空气不充足和温度过高，可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS，这使x的测定结果________(填“偏低”、“偏高”、或“不变”)
解析　(1)若沉淀洗涤后洗涤液中不含Cl－则已经洗净，这是沉淀洗涤的常用方法；(2)计算氯化钡和水的物质的量比，即求出x；(3)题中已经表明硫酸钡被还原为BaS，则沉淀质量减小，相对水的质量比提高，x数据将偏高。
答案　(1)蒸馏水　取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，若无白色浑浊出现，则表明Cl－已经洗净。
(2)样品中BaCl2的物质的量为n(BaCl2)＝＝5.000×10－3 mol
质量m(BaCl2)＝5.000×10－3 mol×208 g/mol＝1.040 g
n(H2O)∶n(BaCl2)＝∶(5.000×10－3 mol)＝2.02≈2
(3)偏高
4．(2013·广西理综)制备氮化镁的装置示意图如下：

回答下列问题：
(1)检查装置气密性的方法是__________________________________，a的名称是____________________，b的名称是________；
(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式__________________
_________________________________________；
(3)C的作用是______________________，D的作用是______________，是否可以把C和D的位置对调并说明理由_____________________________；
(4)写出E中发生反应的化学方程式________________________________；
(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成，并检验是否含有未反应的镁，写出实验操作及现象___________________________________________。
解析　此题考查物质制备实验。解决此类问题要明确实验目的、实验原理、实验仪器、实验试剂，结合题给装置图分析出各环节中要考虑的各反应物及产物的性质。
(1)该实验制备氮化镁，其原理为N2＋3MgMg3N2，该反应在装置E中进行，则由装置A中的药品可知A为氮气的制备装置，对于溶液反应的装置气密性检查一般采用微热法。
(2)制备氮气的反应其原理是2NaNO2和(NH4)2SO4中氮元素自身的归中氧化还原反应。
(3)所制得的氮气中常混有氧气(与镁反应生成氧化镁)、水蒸气(使氮化镁水解生成氢氧化镁)，因此C中用亚铁盐的还原性除去氧气，D中用浓硫酸的吸水性除去水蒸气。
(4)氮化镁及镁的检验可利用氮化镁的双水解和镁与盐酸的反应。
答案　(1)微热b，这时G中有气泡冒出，停止加热冷却，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，则气密性良好　分液漏斗　圆底烧瓶
(2)2NaNO2＋(NH4)2SO42N2↑＋Na2SO4＋4H2O
(3)除去氧气(及氮氧化物)　除去水蒸气　不能，对调后无法除去水蒸气　(4)N2＋3MgMg3N2
(5)取少量产物于试管中，加入少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性氨味(把湿润的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝)，证明产物中含有氮化镁；弃去上层清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁
5．(2014·泉州质检)硅孔雀石是一种含铜的矿石，含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。以硅孔雀石为原料直接制取硫酸铜产品的工艺流程如下图：

请回答下列问题：
(1)写出步骤①中在矿粉中加入30%稀硫酸时，CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式：_________________________________________________________。
(2)步骤①中加入双氧水的作用是___________________________________
___________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)步骤②中调节溶液pH约为4，可以达到除去Fe3＋而不损失CuSO4的目的，调节溶液pH可选用的最佳试剂是________。
A．Fe(OH)3　　　　　　　 B．NH3·H2O
C．CuO D．NaOH
(4)已知常温下，Ksp[Al(OH)3]＝3.2×10－34，测得滤液A中Al3＋的浓度为
1×10－2mol/L，则在滤渣B中________(填“有”或“没有”)Al(OH)3。
(5)为充分利用母液，某学生设计两种方案回收铜。

乙方案：按如图所示装置进行电解乙方案中，铜将在________(填“A”或“B”)极析出，为保持乙方案中电流恒定，B极应该使用________(填“铁”或“石墨”)作电极材料。该方案和甲方案相比较，最大的缺点是________。

解析　(1)CuSiO3·2H2O＋H2SO4===CuSO4＋H2SiO3＋2H2O。(2)观察矿粉中成分，能够与双氧水反应的只有二价铁离子，加入双氧水的目的就是把二价铁离子氧化成三价铁离子：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)调节溶液pH约为4，可以达到除去Fe3＋而不损失CuSO4的目的，而且不能引入新的杂质，所以CuO最合适。(4)Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3＋)·c3(OH－)＝3.2×10－34，已知滤液A中c(Al3＋)＝1×10－2mol/L，则当c3(OH－)＜3.2×10－32时，不会生成Al(OH)3沉淀，而调节pH＝4，c(OH－)＝1×10－10mol/L，则c3(OH－)＝1×10－30＞3.2×10－32，所以滤渣B中有Al(OH)3。(5)由电解装置图可知，铜在阴极即A极析出，为保持乙方案中电流恒定，B极应该使用铁作电极材料。比较甲方案和乙方案装置，乙方案最大的缺点就是消耗能源。
答案　(1)CuSiO3·2H2O＋H2SO4===CuSO4＋H2SiO3＋2H2O
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(3)C
(4)有
(5)A　铁　耗能
6．(2013·重庆理综)合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②Al－Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________，焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
①80.0 g Cu－Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶解调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有________。

解析　(1)①铝元素在周期表中第三周期第ⅢA族，铝土矿中的主要成分为Al2O3，先用NaOH溶液溶解Al2O3得NaAlO2溶液，在溶液中通入CO2可得Al(OH)3沉淀，然后将Al(OH)3分解为Al2O3，电解熔融的Al2O3即可制得Al。②Al2O3与NaOH反应的化学方程式为
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；
焊接过程中通常使用Ar作为保护气。
(2)①海水呈弱碱性，所以舰体在海水中主要发生吸氧腐蚀。
②炼铁过程中加入CaCO3或CaO可降低硅的含量。
(3)①由题意知，白色沉淀为Al(OH)3，则
n[Al(OH)3]＝＝0.5 mol，
m(Al)＝0.5 mol·27 g·mol－1＝13.5 g，则
m(Cu)＝80.0 g－13.5 g＝66.5 g
合金中Cu的质量分数为83.1%。
②pH＝3.4时开始出现沉淀，则一定是Al(OH)3沉淀；合金中一定含有Al；若将Cu溶解需选用氧化性酸且酸应过量，则溶液中不会出现Fe2＋，pH＝8.0时能过滤出沉淀，则说明有Ni(OH)2沉淀析出。所以合金中一定有Ni。
答案　(1)①第三周期第ⅢA族　CO2
②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答均可)
(2)①吸氧腐蚀　②CaCO3或CaO
(3)①83.1%　②Al、Ni