1、微题型十五 以工艺流程为载体的无机综合考察题型专练1七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：(1)煅粉主要含MgO和_，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液中c(Mg2)小于5106molL1，则溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp5 1012；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。(2)滤液中的阴离子有_(忽略杂质成分的影响)；若滤液中仅通入CO2，会生成_，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式
2、为_。(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为_。(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为_。解析(1) 白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。若溶液中c(Mg2)小于5106molL1，根据Kspc(Mg2)c2(OH)得：c(OH) molL11103 molL1，c(H)11011molL1，即pH11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物
3、，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。(2) 煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2和Ca(OH)2，故滤液中的主要阴离子为NO 和OH。由于滤液的pH大于11，溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2，若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OHAl2O3=2AlO H2O。(4) 电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式2Al6H2O2Al(OH)3
4、3H2。(5) 由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl 结合生成Al2Cl，其电极反应式为Al3e7AlCl =4Al2Cl。答案(1) CaO11 加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少(2) NO和OHCa(HCO3)2 (3) 2OHAl2O3=2AlO H2O(4)2Al6H2O 2Al(OH)33H2(5)Al3e7AlCl =4Al2Cl2硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：回答下列有关问题：(1)
5、硼砂中B的化合价为_，溶于热水后，常用H2SO4调pH至23制取H3BO3，反应的离子方程式为_。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，X与Mg反应制取粗硼的化学方程式为_。(2)MgCl27H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是_。若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为_。(3)镁H2O2酸性燃料电池的反应原理为MgH2O22H=Mg22H2O，则正极反应式为_。常温下，若起始时电解质溶液pH1，则pH2时溶液中Mg2的浓度为_；已知常温下，KspMg(OH)25.61012，当溶液pH6时，_(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出。(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加
6、热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30 molL1Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。盛装Na2S2O3溶液的仪器应为_滴定管(填“酸式”或“碱式”)。该粗硼样品的纯度_。(提示：I22S2O=2IS4O)解析(1)根据硼砂的化学式及化合物中各元素的化合价代数和为零，可知B的化合价为3价。酸性条件下，Na2B4O710H2O转化为H3BO3，各元素化合价不变，则反应的离子方程式为B4O2H5H2O=4H3BO3。H3BO3晶体加热脱水生成B2O3，B2O3被镁还原为硼，反应化学方程式为
7、3MgB2O32B3MgO。(2)在HCl氛围中加热MgCl27H2O是为了防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。用惰性电极电解MgCl2溶液的总反应式为MgCl22H2OCl2H2Mg(OH)2，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，阴极反应式为2H2OMg22e=H2Mg(OH)2。(3)原电池中正极得电子，所以正极反应式为H2O22H2e=2H2O。当溶液pH由1升至2时，c(H)0.1 molL10.01 molL10.09 molL1，对应产生的Mg2浓度为0.045 molL1。当pH6时，可认为溶液中H基本耗尽，即c(H)0.1 molL1，此时c(Mg2)0.05 molL1，c(O
8、H)1108molL1，c(Mg2)c2(OH)0.05(1108)25.01018KspMg(OH)2，没有沉淀析出。(4)Na2S2O3是强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，应选用碱式滴定管。根据元素守恒和已知离子方程式可知2B2BI33I26S2O，所以样品纯度为100%99%。答案(1)3B4O2H5H2O=4H3BO33MgB2O32B3MgO(2)防止MgCl2水解生成Mg(OH)22H2OMg22e=H2Mg(OH)2(3)H2O22H2e=2H2O0.045 molL1没有(4)碱式99%3高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂。下面是以铁屑为原料制备K2FeO4的工艺
9、流程图：请回答下列问题：(1)氯气与铁屑反应生成FeCl3的条件是_，其生成物氯化铁也可作净水剂，其净水原理为_。(2)流程图中的吸收剂X为_(选填字母代号)。aNaOH溶液 bFe粉cFeSO4溶液 dFeCl2溶液(3)氯气与NaOH溶液反应生成氧化剂Y的离子方程式为_。(4)反应的化学方程式为_，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(5)K2FeO4的净水原理是：4FeO10H2O4Fe(OH)38OH3O2，该反应生成具有吸附性的Fe(OH)3。用上述方法制备的粗K2FeO4需要提纯，可采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，洗涤剂可选用稀KOH溶液，原因是_。(6)测定制备的粗K2F
10、eO4的纯度可用滴定法，滴定时有关反应的离子方程式为：FeOCrO2H2O=CrOFe(OH)3OH2CrO2H=Cr2OH2OCr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O现称取1.98 g粗K2FeO4样品溶于适量KOH溶液中，加入稍过量的KCrO2，充分反应后过滤，滤液在250 mL容量瓶中定容。每次取25.00 mL加入稀硝酸酸化，用0.100 0 molL1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93 mL，则上述样品中K2FeO4的质量分数为_。解析(1)铁在氯气中燃烧生成FeCl3。氯化铁可用于净水是因为Fe3水解生成的Fe(OH)3胶
11、体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物质。(2)尾气为Cl2，与吸收剂FeCl2溶液反应生成FeCl3，以备后续操作使用。(3)NaOH溶液与Cl2反应生成NaCl、NaClO、H2O，氧化剂Y为NaClO。(4)反应的化学方程式为2FeCl33NaClO10NaOH=2Na2FeO49NaCl5H2O，其中氧化剂为NaClO，还原剂为FeCl3，二者的物质的量之比为32。(5)由题给的可逆反应可知，OH为生成物，故在碱性溶液中，该反应向逆反应方向进行，可减少洗涤时K2FeO4的损失。(6)根据反应，可得关系式：2FeO2CrOCr2O 6Fe2，即FeO3Fe2，则样品中K2FeO4的质量分数为0
12、.100 0 molL10.018 93 L198 gmol11.98 g100%63.1%。答案(1)点燃Fe3水解生成的Fe(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮杂质(2)d(3)Cl22OH=ClClOH2O(4)2FeCl33NaClO10NaOH=2Na2FeO49NaCl5H2O32(5)碱性溶液中，上述反应向逆反应方向进行，可减少洗涤时K2FeO4的损失(6)63.1%4毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2、Mg2、Fe3等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl22H2O的流程如下：(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需
13、使用下列仪器中的_。a烧杯 b容量瓶 c玻璃棒 d滴定管(2)Ca2Mg2Fe3开始沉淀时的pH11.99.11.9完全沉淀时的pH13.911.13.2加入NH3H2O调节pH8可除去_(填离子符号)，滤渣中含_(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量，原因是_。已知：Ksp(BaC2O4)1.6107，Ksp(CaC2O4)2.3109。(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2的含量，实验分两步进行。已知：2CrO2H=Cr2OH2OBa2CrO=BaCrO4步骤 移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0
14、 mL。步骤：移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中，加入x mL与步骤 相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b molL1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的_(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为_molL1，若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2浓度测量值将_(填“偏大”或“偏小”)。解析(1)充分研磨的目的是增大反应物的接触面积，从而使反应速率加快。配制一定质量分数的溶液，可以算出所需37%的盐酸及水的体积，然后在烧杯中稀释，为加速溶解，要用玻璃棒进行搅拌。(2)根据流
15、程图及表格中数据可知，加入NH3H2O调节pH8时，只有Fe3完全沉淀而除去。加入NaOH，调pH12.5，对比表格中数据可知，此时Mg2完全沉淀，Ca2部分沉淀，所以滤渣中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。根据Ksp(BaC2O4)1.6107，H2C2O4过量时Ba2会转化为BaC2O4沉淀，从而使BaCl22H2O的产量减少。(3)“0”刻度位于滴定管的上方。由题意可得关系式BaCl2CrOH，则有c(BaCl2)y103Lb molL1(V0V1)103 L，解得c(BaCl2) molL1。若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出，则V1变小，Ba2浓度测量值将偏大。答案(1)增大接触面积从而使反应速率加快ac(2)Fe3Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少(3)上方偏大对点回扣工艺流程题思路：1明确化工生产流程主线的特点 一个完整的物质制备化工生产流程如图所示：2熟悉常用的操作方法及其作用(1)对原料进行预处理的常用方法研磨。水浸。酸浸。灼烧。煅烧。(2)常用的控制反应条件的方法调节溶液的pH。控制温度。控制压强。使用正催化剂。趁热过滤。冰水洗涤。
