2019届二轮复习 无机化工流程 作业（全国通用） 练习

无机化工流程

1、铵明矾［NH4Al(SO4)2·12H2O］是分析化学常用的基准试剂，工业上常用铝土矿（主要成分为Al2O3）来生产铵明矾，其中Z的水溶液可用于伤口消毒，其工艺流程图如下：

（1）写出反应Ⅱ的离子方程式____________________。

（2）25℃时，将0.2 mol·L-1的氨水与0.1 mol·L-1的Y溶液等体积混合，所得溶液的pH=5，则该温度下氨水的电离常数Kb≈_____________（忽略混合时溶液体积的变化）。

（3）从反应Ⅳ的铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为_____________、____________、过滤、洗涤（填操作名称）。

（4）“电解”时，用惰性材料作电极，则阳极电极反应式为__________________________。

（5）反应Ⅵ的化学方程式为______________________。

（6）废水中含有Fe2＋、Mn2+等金属离子对自然环境有严重的破坏作用，，可用(NH4)2S2O8氧化除去。写出Mn2+被氧化生成MnO2的离子方程式为__________________________________。Z也有较强氧化性，在实际生产中不用Z氧化Mn2+的原因是_________________________________。

【答案】  AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-  1×10-5  蒸发浓缩  冷却结晶  2SO42-—2e－ ＝ S2O82-  (NH4)2S2O8＋2H2O ＝ 2NH4HSO4 ＋H2O2  S2O82－ + 2H2O + Mn 2＋＝4H＋ + 2SO42－ + MnO2↓  锰的化合物可催化H2O2的分解，使消耗的H2O2增多

【解析】（1）氧化铝与强碱溶液反应生成偏铝酸盐溶液，向溶液中通入足量二氧化碳气体生成氢氧化铝和碳酸氢盐，离子方程式AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-；正确答案：AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-。

（2）根据题意可知，设溶液的体积均为1L，氨水和硫酸恰好完全反应生成硫酸铵0.1mol，根据水解反应NH4++H2ONH3∙H2O+H+可知：所得溶液的pH=5，c(H+)=10-5mol/L, c(NH3∙H2O)= 10-5mol/L, 两溶液等体积混合，所以c(NH4+)=0.1 mol/L,根据水解平衡常数计算公式可得：Kh=KW/Kb= c(NH3∙H2O) ×c(H+)/ c(NH4+), KW=10-14,所以带入数值后得Kb≈1×10-5；正确答案：1×10-5。

（3）先把铵明矾水溶液进行蒸发浓缩 ，再降温结晶，过滤、洗涤，得到该物质的晶体，实验操作依次为蒸发浓缩 、冷却结晶；  正确答案：蒸发浓缩 、冷却结晶。

（4）有反应III可知，氢氧化铝溶于硫酸溶液生成硫酸铝，所以试剂Y为硫酸溶液，通过流程看出，溶液中的氢离子得电子变为氢气，那么只有硫酸根离子失电子变为S2O82-，则阳极电极反应式为2SO42-—2e－＝ S2O82-；正确答案：2SO42-—2e－＝ S2O82-。

（5）根据流程图看出，(NH4)2S2O8与水反应生成NH4HSO4，再根据原子守恒规律，得另外一种物质为H2O2，反应Ⅵ的化学方程式为(NH4)2S2O8＋2H2O ＝ 2NH4HSO4 ＋H2O2 ；正确答案：(NH4)2S2O8＋2H2O ＝ 2NH4HSO4 ＋H 2O2。

（6）根据氧化还原反应规律：Mn2+被氧化生成MnO2，S2O82－被还原为SO42－，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒写出离子方程式为S2O82－ + 2H2O + Mn 2＋＝4H＋ + 2SO42－ + MnO2↓；正确答案：S2O82－ + 2H2O + Mn 2＋＝4H＋ + 2SO42－ + MnO2↓。过氧化氢也有较强氧化性，但在实际生产中不用Z氧化Mn2+，原因是锰的化合物可催化H2O2的分解，使消耗的H2O2增多；正确答案：锰的化合物可催化H2O2的分解，使消耗的H2O2增多。

2、某研究小组用工业废料(主要含MgCO3、FeCO3和Al2O3等)回收镁的工艺流程如下:

（1）酸浸过程中采用粉碎原料、加热、搅拌、适当增大硫酸的浓度等措施的目的是______；用过氧化氢溶液氧化时，发生的反应离子方程式为_________。

（2）为了不影响产品的纯度，试剂a应选择______(填编号)。

A．CuO      B．Ca(OH)2     C．MgCO3        D．氨水

在用试剂a调节pH过程中，先生成的沉淀是______；当pH=5时，滤液1中Al3+和Fe3+的物质的量浓度之比为________(已知:298K时，Ksp[Al(OH)3]=3.0×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)。

（3）写出生成滤渣2的离子方程式____________。

（4）煅烧过程存在以下反应:

2MgSO4+C=2MgO+2SO2↑+CO2↑    MgSO4+C=MgO+SO2↑+CO↑  MgSO4+3C=MgO+SO2↑+3CO↑

为测定煅烧后产生的气体中各组分含量，进行如下实验:将气体冷却至标准状况后取22.4mL气体，经Ba(OH)2溶液充分吸收，剩余7mL气体(标准状况)；所得沉淀用足量硝酸溶解，再经过滤、洗涤、干燥、称量得沉淀0.1165g。则混合气体中SO2、CO2、CO体积比为_____(填最简整数比)。

【答案】  提高酸浸速率  H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O  C D  Fe(OH)3  7500或7500:1  2NH3·H2O+Mg2+=Mg (OH) 2↓+2NH4+  8:3:5

【解析】试题分析：由流程可知，废料经酸溶后，再加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，然后加入氧化镁或碳  酸镁调节溶液的pH至铁离子和铝离子完全沉淀，接着向滤液中加入氨水把镁离子完全沉淀，过滤后得的氢氧化镁经酸溶、蒸干得到硫酸镁，最后煅烧硫酸镁得到氧化镁。

 （1）酸浸过程中采用粉碎原料、加热、搅拌、适当增大硫酸的浓度等措施的目的是提高酸浸速率；用过氧化氢溶液氧化时，发生的反应离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。

（2）为了不影响产品的纯度，试剂a应选择氨水或MgCO3，选C D。由于Ksp[Fe(OH)3]小于Ksp[Al(OH)3]，所以，在用试剂a调节pH过程中，先生成的沉淀是Fe(OH)3；当pH=5时，c(OH-)=mol/L，滤液1中Al3+和Fe3+的物质的量浓度之比为:7500（或7500:1）。

（3）生成滤渣2的离子方程式为2NH3·H2O+Mg2+=Mg (OH) 2↓+2NH4+。

（4） 标准状况下22.4mL气体经Ba(OH)2溶液充分吸收后，剩余7mL气体(标准状况)，剩余气体为CO；所得沉淀用足量硝酸溶解，再经过滤、洗涤、干燥、称量得硫酸钡沉淀0.1165g，则n(SO2)=n(BaSO4)= , SO2体积为11.2mL，CO2的体积为22.4mL-7mL-11.2mL=4.2mL，所以，混合气体中SO2、CO2、CO体积比为8:3:5。

3、辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示：

（1）写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：________________________

（2）“矿渣”中除了S以外，还有____________(填化学式)；“回收S”过程中温度控制在50~60℃之间，不宜过高或过低的原因是____________________________________

（3）“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是____________________________________；“蒸发浓缩、冷却结品”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是____________

（4）气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为________________________；向“滤液M”中加入(或通入) ____________(填母代号)，可得到另一种流程中可循坏利用的物质。

A．铁   B．氯气   C．高锰酸钾

【答案】  Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S  SiO2  温度过高苯易挥发，温度过低矿渣中硫的溶解速率或溶解度小  调节溶液的pH，促进Fe3+水解平衡正向移动,生成Fe(OH)3 沉淀  抑制Cu2+的水解  4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3  B

【解析】（1）“浸取”过程中Cu2S溶解时Fe3+作氧化剂，Cu2S被氧化，离子方程式为Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；（2）“矿渣”中除了S以外，还含有不能与反应的SiO2；苯的沸点较低，温度过高苯易挥发，温度过低矿渣中硫的溶解溶解速率或溶解度小，故“回收S”过程中温度控制在50~60℃之间，不宜过高或过低；（3）Fe3+可发生水解反应Fe3++H2OFe(OH)3+3H+，“保温除铁”过程中，加入CuO，可调节溶液的pH，促进Fe3+水解平衡正向移动,生成Fe(OH)3 沉淀；“蒸发浓缩、冷却结品”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是抑制Cu2+的水解且不引入新的杂质；（4）NOx与作还原剂，根据质量守恒和得失电子守恒可写出反应的化学方程式为4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3；向“滤液M”中通入氯气，将氯化亚铁氧化成氯化铁，氯化铁溶液可循环使用，故答案选B。

4、硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。

（2）利用       的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是______（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_______。 然后再调节溶液的pH约为5，目的是________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是                            （填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为_______。

（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程___________。

【答案】（1） Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+2H3BO3；减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。

（2） Fe3O4； SiO2和CaSO4；

（3）将Fe2+氧化为Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去。

（4）（七水）硫酸镁

（5）

（6） 2H3BO3 B2O3+3HO  B2O3+3Mg 3MgO+2B

【考点定位】元素及其化合物知识；化学工艺常识；物质结构。本题是以化学工艺为素材，选材冷僻，试题难度为很难等级。

【名师点晴】我认为这道题是一道好题，层次分明，有区分度。本题有考查“双基”——提速措施；四氧化三铁的磁性；制单质硼的反应。也有考查知识综合运用能力——Mg2B2O5·H2O与硫酸反应；净化除杂两步实验操作的作用；两处成分的判断。甚至还有思维最近发展区的考查——硫酸镁的结晶水数目（如果将结晶水作为计分点的话）；硼氢化钠的电子式。考生都有可能得分，但完全闯过三关的考生应该不多。（2）问中四氧化三铁的考查，命题者做了一种很高级的处理——去理想化。中学化学里学到四氧化三铁（象铁丝在纯氧中燃烧所得的无定形产物）和酸可以反应，但是天然的四氧化三铁和酸是不反应的。命题者的这种处理不会影响大部分考生的得分，因为问题情景中只有四氧化三铁有磁性（。

5、某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：

（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol/L的溶液．在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是________。

（2）甲组同学取2mL  FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______。

（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和l滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是______。

（4）丙组同学取10 mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3 支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色；

②第二只试管中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀：

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是_____（填离子符号）；实验①和③说明：在I- 过量的情况下，溶液中仍含有______（填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为______。

（5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl3溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________；一段时间后．溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是______；生成沉淀的原因是______（用平衡移动原理解释）。

【答案】28.(1)防止Fe2+被氧化（2）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

（3）隔绝空气（排除氧气对实验的影响）

（4）Fe2+；Fe3+；可逆反应

(5)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，Fe3+催化H2O2分解产生O2；

H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动。

【解析】

（5）H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl3溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+= 2Fe3++ 2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后．溶液中有气泡出现，并放热。随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是H2O2分解放出氧气，而反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动。

【考点定位】考查铁离子和亚铁离子的性质，离子的检验，H2O2的性质，盐类的水解等知识。

【名师点睛】本题以常见的铁离子和亚铁离子的性质、H2O2的性质为基础，考查了探究实验方案的设计与评价，学生读题不会感到陌生，有利于考查学生的基础知识，涉及铁离子和亚铁离子的性质，离子的检验，H2O2的性质，盐类的水解等知识。①人们常用KSCN溶液检验Fe3+的存在，若向溶液中加入几滴KSCN溶液，溶液呈血红色，则该溶液中含义Fe3+；②人们常用K3[Fe(CN)6] 溶液检验Fe2+的存在，若向溶液中加入几滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀，则该溶液中含义Fe2+。