二轮专题复习限时练习：方法与技巧专题3 工艺流程题的深度整合_.docx

(时间：40分钟　满分：60分)
非选择题(共4小题，60分)
1．(12分)(2010·江苏)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10－11，若溶液中c(OH－)＝3.0×10－6 mol·L－1，则溶液中c(Mg2＋)＝________。
(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为________。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________(填“升高”“降低”或“不变”)。
解析　(1)常温下Mg(OH)2的Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝c(Mg2＋)×(3.0×10－6)2＝1.8×10－11，求得c(Mg2＋)＝2.0 mol·L－1。　
(2)主要流程中加NH3、NH4HCO3沉淀镁得到的主要物质为MgCO3和NH4Cl，滤液的主要成分为NH4Cl。
(3)设该碱式碳酸镁的化学式为Mgx(OH)y(CO3)z，高温煅烧后产物为MgO、CO2和H2O，其物质的量之比为n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶，由题中数据知生成气体CO2的物质的量n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol，得到的固体为MgO，其物质的量
n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol，
n(H2O)＝＝5.00×10－2 mol，n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶＝(5.00×10－2)∶(4.00×10－2)∶(5.00×10－2)＝5∶4∶5，所以求得该碱式碳酸镁的化学式为Mg5(OH)10(CO3)4，但该化学式化合价不守恒，推测可能含结晶水，故化学式应为Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，也可写为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。　
(4)将碱式碳酸镁的化学式分为两部分，分别是4MgCO3和Mg(OH)2·4H2O。MgCO3中镁的质量分数为×100%≈28.6%，Mg(OH)2·4H2O中镁的质量分数为24＋17×2＋18×4×100%≈18.5%，MgCO3增多，镁的质量分数升高。
答案　(1)2.0 mol·L－1　(2)NH4Cl
(3)n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol
n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol
n(H2O)＝
＝5.00×10－2 mol
n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝(5.00×10－2)∶(4.00×10－2)∶(5.00×10－2)＝5∶4∶5
碱式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O
(4)升高
2．(18分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：
(1)溶液A中的金属离子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为________(填代号)，检验溶液A中Fe3＋的最佳试剂为________(填代号)。
a．KMnO4 b．(NH4)2S c．H2O2 d．KSCN
(2)由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是________________________________________________________________________。
(3)制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入(或先加入)________(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列________装置回收(填代号)。

(4)欲测定溶液A中Fe2＋的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应____________________，直到____________________。用KMnO4标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
解析　(1)为使Fe2＋、Fe3＋一起沉淀，要加氧化剂将Fe2＋氧化而又不引入新杂质，故选H2O2；检验Fe3＋选择SCN－。(2)要从溶液中析出晶体，采用冷却结晶法；过滤时要用玻璃棒引流。(3)因NH3在水中的溶解度远远大于CO2在水中的溶解度，故应先通NH3使CaCl2溶液显碱性，再通CO2才利于CaCO3的生成。(4)配制一定物质的量浓度溶液时，定容时视线应与凹液面相切，且要平视；KMnO4具有强氧化性，只能用酸式滴定管。
答案　(1)c　d　(2)冷却结晶　引流
(3)NH3(或NH3·H2O)　b
(4)平视凹液面的最低点或刻度线　凹液面的最低点与刻度线相切　酸式
3．(16分)已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等和少量矿物杂质(与酸不反应)。某化学兴趣小组在实验室条件下用硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中的金属进行回收和含量测定。
(1)步骤一：电解精制
电解时，粗铜应与电源的________极相连。阴极上的电极反应式为________________________________________________________________________。
电解过程中，硫酸铜的浓度会________(填“变大”“不变”或“变小”)。
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

(2)阳极泥的综合利用
原子利用率是衡量绿色化学的重要依据之一，原子利用率＝×100%。
选硝酸溶解阳极泥，设计了两种方案：
方案1：用14 mol·L－1硝酸溶解银，制备硝酸银；
方案2：用2 mol·L－1硝酸溶解银，制备硝酸银。
①写出化学方程式：
方案1：______________________________________________________；
方案2：______________________________________________________。
②方案1原子利用率为________；方案2原子利用率为________(小数点后保留两位小数)。
你认为最接近绿色化学要求的方案是________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③残渣中含有极少量的金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：

序号
反　应
反应程度
1
Au＋6HNO3(浓)===Au(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
很难发生
2
Au3＋＋4Cl－[AuCl4]－
容易发生
从表中可知金很难与硝酸反应，却可溶于王水(浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3的混合物)，请你简要解释金能够溶于王水的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
步骤三：测定步骤二滤液中Cu2＋、Fe2＋等的含量。(已知：氢氧化锌溶于氢氧化钠溶液中)
(3)以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100 mL滤液中Cu2＋的浓度为________mol·L－1，Fe2＋的浓度为________mol·L－1。
解析　粗铜精炼原理是：在阳极粗铜中的铜失去电子，进入溶液中，铜离子在阴极得电子，从而在阴极沉积；粗铜中比铜活泼的杂质如锌、铁先失去电子进入溶液中。因为银、金没有铜活泼且含量较小，当铜完全溶解时，银和金才沉积于阳极泥中。在阴极，得电子能力：Cu2＋>Fe2＋>Zn2＋，所以精铜为阴极，铜优先附在精铜表面，Fe2＋、Zn2＋留在溶液中，这样就精炼了粗铜。
(1)在电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，所以粗铜作阳极，应与电源正极相连。精铜为阴极，Cu2＋在阴极发生还原反应。铁、锌比铜活泼，电解刚开始时阳极发生的反应为：Fe－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋；阴极发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu，所以硫酸铜溶液的浓度减小。
(2)14 mol·L－1的硝酸为浓硝酸，与银反应生成硝酸银、NO2和H2O；2 mol·L－1的硝酸为稀硝酸，与银反应生成硝酸银、NO和H2O。目标产物是硝酸银，方案1：Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O，原子利用率＝×100%≈72.65%；若制得3 mol AgNO3，就生成了3 mol NO2。方案2：3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，原子利用率＝×100%≈88.54%，若制得3 mol AgNO3，只生成1 mol NO。判断方案是否符合绿色化学的要求，可以从节省原料、原子利用率或环保等角度考虑。
由表格信息知，[AuCl4]－很稳定，由于王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3组成的混合物，含有大量浓盐酸，易形成稳定的四氯合金离子，促进反应向右移动。化学方程式为：
Au＋HNO3＋4HCl===HAuCl4＋NO↑＋2H2O。
(3)根据步骤二知，滤液中含有Cu2＋、Fe2＋、Zn2＋，加入过量铁粉，发生的反应为：Cu2＋＋Fe=== Cu＋Fe2＋；过滤得到的固体中含有铁和铜，滤液中含有Fe2＋、Zn2＋，已知氢氧化钠溶液能溶解氢氧化锌，所以最终灼烧得到的固体为氧化铁：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。n(Cu2＋)＝n(Cu)＝＝0.05 mol，n(Fe2＋)＝2n(Fe2O3)＝×2＝0.06 mol，因为铁置换铜时生成0.05 mol
Fe2＋，所以原100 mL滤液中含Fe2＋的物质的量为：n(Fe2＋)＝0.06 mol－0.05 mol＝0.01 mol，c(Cu2＋)＝＝0.5 mol·L－1，c(Fe2＋)＝＝0.1 mol·L－1。
答案　(1)正　Cu2＋＋2e－===Cu　变小
(2)①方案1：Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O
方案2：3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
②72.65%　88.54%　方案2　原子利用率高，生成等量硝酸银时生成氮的氧化物的物质的量较少
③王水中含有大量氯离子，Au3＋与氯离子形成稳定的[AuCl4]－，使Au3＋＋4Cl－[AuCl4]－向右移动，则金能溶于王水中
(3)0.5　0.1
4．(14分)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如下图所示。

1．惰性电极　2.直流电源　3.离子交换膜　4.冷却水
请回答下列问题：
(1)碘是________(填颜色)固体物质，实验室常用________方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：
3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。
电解时，阳极上发生反应的电极反应式为
______________________________________________
阴极上观察到的实验现象是
________________________________________________________________________。
(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I－。请设计一个检验电解液中是否有I－的实验方案，并按要求填写下表。
要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。
试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
实验方法
实验现象及结论

(4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：

步骤②的操作名称是________，步骤⑤的操作名称是________。步骤④洗涤晶体的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析　(1)考查物质的物理性质，较容易。(2)阳极发生氧化反应失电子：2I－－2e－===I2(或I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O)。阴极区加入氢氧化钾溶液，电解氢氧化钾实质是电解水。(3)考查I－的检验，此题借助于碘单质能使淀粉变蓝色这一特性，要设法将碘离子转化为碘单质。(4)考查实验的基本操作。要求考生对整个流程分析透彻。
答案　(1)紫黑色　升华
(2)2I－－2e－===I2(或I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O)　有气泡产生
(3)
实验方法
实验现象及结论
取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝
如果不变蓝，说明无I－(如果变蓝，说明有I－)
(4)冷却结晶　干燥　洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质