高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn)9 突破點(diǎn)14

專題限時集訓(xùn)(九)　突破點(diǎn)14 [建議用時：45分鐘] 1．以海綿銅(主要成分為銅和氧化銅)為原料采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)氯化亞銅的工藝流程如圖所示： 請回答下列問題： (1)溶解時硫酸濃度一般控制在0.25 molL－1。配制1 000 mL此硫酸，需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%、密度為1.84 gcm－1的濃硫酸________mL(小數(shù)點(diǎn)后保留1位數(shù)字)。 (2)溶解時需要控制溫度在60～70 ℃，原因是_________________。 (3)操作X的名稱是________。 (4)還原、氯化過程的化學(xué)方程式是_____________________。 亞硫酸銨要適當(dāng)過量，可能的原因是__________________________(答出一條即可)。 (5)隨著氯化銨用量的增加，CuCl沉淀率增大，但增大到一定程度后，沉淀率反而減小，可能的原因是________________________(用化學(xué)方程式表示)。 [解析]　(1)濃硫酸的濃度c＝＝ molL－1＝18.4 molL－1。由c(濃)V(濃)＝c(稀)V(稀)得：18.4 molL－1V(濃)＝0.25 molL－11 000 mL，故V(濃)≈13.6 mL。(2)由流程可以看出，溫度過低，銅的溶解速率慢；溫度過高，銨鹽會發(fā)生分解。(3)操作X是將不溶雜質(zhì)除去，故為過濾。(4)本題的目的是制取CuCl，故還原、氯化過程是將Cu2＋還原為CuCl。亞硫酸銨適當(dāng)過量，溶液中的離子濃度較大，可以提高反應(yīng)速率，同時亞硫酸銨具有還原性，可以防止空氣中的氧氣將CuCl中＋1價的Cu氧化。(5)氯化銨用量增加到一定程度后，CuCl沉淀率反而減小，說明CuCl可能與氯化銨發(fā)生了反應(yīng)。 [答案]　(1)13.6　(2)溫度低，銅的溶解速率慢；溫度高，銨鹽會發(fā)生分解　(3)過濾　(4)2CuSO4＋(NH4)2SO3＋2NH4Cl＋H2O===2CuCl↓＋2(NH4)2SO4＋H2SO4　可以提高反應(yīng)速率；防止生成的CuCl被空氣氧化(答出一條即可) (5)CuCl＋NH4Cl===NH4CuCl2 2．(2016南京鹽城二模)以硅孔雀石[主要成分為 CuCO3Cu(OH)2、CuSiO32H2O，含SiO2、FeCO3、Fe2O3等雜質(zhì)]為原料制備CuCl2的工藝流程如圖： 已知：SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑ (1)“酸浸”時鹽酸與CuCO3Cu(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。 為提高“酸浸”時銅元素的浸出率，可以采取的措施有：①適當(dāng)提高鹽酸濃度；②適當(dāng)提高反應(yīng)溫度；③_________________________________。 (2)“氧化”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。 (3)“濾渣2”的主要成分為________(填化學(xué)式)；“調(diào)pH”時，pH不能過高，其原因是____________________。 (4)“加熱脫水”時，加入SOCl2的目的是_______________________。 [解析]　(1)酸浸時，CuCO3Cu(OH)2與鹽酸反應(yīng)生成CuCl2、H2O、CO2，提高浸出率可以通過延長反應(yīng)時間使反應(yīng)充分，還可以從加快反應(yīng)速率角度分析，如攪拌、粉碎等。(2)圖中氯氣主要與溶液中的Fe2＋反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為Fe3＋然后通過調(diào)節(jié)pH除去Fe3＋。(3)調(diào)節(jié)pH使Fe3＋水解完全形成沉淀分離除去，所以濾渣2是氫氧化鐵沉淀；pH不能過高，否則會使Cu2＋也形成沉淀。(4)“加熱脫水”時，Cu2＋會水解變質(zhì)，加入SOCl2與水反應(yīng)生成HCl，會抑制Cu2＋的水解。 [答案]　(1)CuCO3Cu(OH)2＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O　適當(dāng)加快攪拌速率(或適當(dāng)延長酸浸時間) (2)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－ (3)Fe(OH)3　防止Cu2＋轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀 (4)SOCl2與水反應(yīng)生成的HCl抑制CuCl2的水解 3．某礦石含碳酸鎂和石英，以此為原料制備高純硅和硅膠的工藝流程如下： 【導(dǎo)學(xué)號：14942058】 (1)“硅膠”常用作________，也可以用作催化劑的載體。A的結(jié)構(gòu)式為________。 (2)制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________。 (3)操作Ⅰ的名稱為________，操作Ⅱ的名稱為________，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作Ⅱ所用儀器有鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、________________等。 (4)操作Ⅲ需要在氯化氫氣流中加熱脫水的原因是_______________。 (5)溶液G用E酸化的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________________。 [解析]　(1)“硅膠”多孔，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。二氧化碳的結(jié)構(gòu)式為O===C===O。(2)工業(yè)制取純硅的工藝流程為：SiO2粗硅SiCl4純硅，用焦炭還原SiO2，產(chǎn)物是CO而不是CO2。(3)操作Ⅰ的名稱為過濾，操作Ⅱ的名稱為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶所用儀器有鐵架臺(帶鐵圈)、蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等。(4)MgCl26H2O加熱脫水制得MgCl2，要在氯化氫氣流中進(jìn)行，氯化氫氛圍是為了抑制鎂離子水解。(5)Na2SiO3與HCl反應(yīng)，生成NaCl和H2SiO3膠體。 [答案]　(1)干燥劑　O===C===O (2)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)過濾　蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶　蒸發(fā)皿、玻璃棒 (4)抑制鎂離子水解 (5)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(膠體) 4．(2016西城區(qū)高三期末)富鐵鋁土礦(主要含有Al2O3、Fe2O3、FeO和SiO2)可制備新型凈水劑液體聚合硫酸鋁鐵[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)a＝b時凈水效果最好。工藝流程如下(部分操作和產(chǎn)物略)： (1)Al2O3與H2SO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______________________。 (2)測得濾液中>1。加入FeSO47H2O和H2O2的作用是_______(結(jié)合化學(xué)用語說明)。 (3)將溶液A電解得到液體聚合硫酸鋁鐵。裝置如圖所示(陰離子交換膜只允許陰離子通過，電極為惰性電極) ①陰極室的電極反應(yīng)式是___________________________。 ②電解過程陽極室溶液pH的變化是________(填“增大”“減小”或“不變”)。 ③簡述在反應(yīng)室中生成液體聚合硫酸鋁鐵的原理：______________。 [解析]　(1)Al2O3屬于氧化物，不可拆寫成離子形式。(2)根據(jù)題意可知當(dāng)a＝b時凈水效果最好，由于H2O2可將Fe2＋氧化為Fe3＋，所以加入兩種物質(zhì)的目的是補(bǔ)充Fe3＋。(3)①陰極室是陽離子(H＋)放電：2H＋＋2e－===H2↑；②陽極室是陰離子(OH－)放電，所以隨著不斷放電，堿性逐漸減弱，即pH減?。虎垭娊赓|(zhì)溶液中通過離子的定向移動、選擇通過陰、陽離子交換膜最終形成聚合硫酸鋁鐵。 [答案]　(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，補(bǔ)充Fe3＋ (3)①2H＋＋2e－===H2↑?、跍p小 ③電解過程中反應(yīng)室中的SO通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，陰極室中的OH－通過陰離子交換膜進(jìn)入反應(yīng)室，生成聚合硫酸鋁鐵 5．(2016淄博市高三摸底)某銅礦石的主要成分是Cu2O，還含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示(已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O)。 (1)濾液A中鐵元素的存在形式為_____________________(填離子符號)，生成該離子的離子方程式為_________________________________________， 檢驗(yàn)濾液A中存在該離子的試劑為____________________(填試劑名稱)。 (2)金屬E與固體F發(fā)生的某一反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _____________________________________________________________， 在實(shí)驗(yàn)室中完成此實(shí)驗(yàn)還需要的試劑是________。 a．KClO3　　　　　　 b．KCl c．Mg d．MnO2 (3)為使固體混合物D在空氣中灼燒完全分解，應(yīng)________________________，直至連續(xù)兩次測定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同(或質(zhì)量相差小于0.1 g)時為止；灼燒時必須用到的實(shí)驗(yàn)儀器是________。 (4)溶液G與固體混合物B反應(yīng)的離子方程式為____________________。 (5)將Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中，得到氯化鈉、二氧化碳和一種綠色的不溶于水的鹽(不含結(jié)晶水)，該鹽受熱分解產(chǎn)生三種氧化物，則該鹽的化學(xué)式是________________。 [解析]　(1)根據(jù)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，且銅礦石的主要成分為Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知濾液A中鐵元素的存在形式為Fe2＋。檢驗(yàn)Fe2＋，可以用鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液、雙氧水和KSCN溶液)。(2)E為Al，F(xiàn)中含有Fe2O3，Al與Fe2O3可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，該反應(yīng)可用于焊接鋼軌。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，還需要Mg和KClO3。(3)灼燒固體混合物D需要的儀器為坩堝，為使其完全分解，應(yīng)灼燒至質(zhì)量不變，因此應(yīng)灼燒、冷卻至室溫后稱重，重復(fù)多次。(4)固體混合物B的主要成分為SiO2和Cu，溶解SiO2可用NaOH溶液。(5)結(jié)合題中信息知綠色的不溶于水的鹽為Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2CuCO3]。 [答案]　(1)Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液、雙氧水和KSCN溶液等，合理即可) (2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　ac (3)灼燒，冷卻至室溫后稱重，重復(fù)多次　坩堝 (4)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (5)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2CuCO3] 6．(2016合肥市第一次質(zhì)量檢測)高純活性氧化鋅可用于光催化、光電極、彩色顯影等領(lǐng)域。以工業(yè)級氧化鋅(含F(xiàn)e2＋、Mn2＋、Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等)為原料，用硫酸浸出法生產(chǎn)高純活性氧化鋅的工藝流程如下： 已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.010－38。 回答下列問題： (1)浸出時，為了提高浸出效率可采取的措施有(寫兩種)：__________。 (2)氧化時，加入KMnO4溶液是為了除去浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(溶液中Mn元素全部轉(zhuǎn)化為MnO2)，請配平下列除去Fe2＋的離子方程式： 　MnO＋　Fe2＋＋　________===　MnO2↓＋　Fe(OH)3↓＋　H＋ (3)加入鋅粉的目的是____________________________________。 (4)已知H2SO4浸出液中，c(Fe2＋)＝5.04 mgL－1、c(Mn2＋)＝1.65 mgL－1。 ①加入KMnO4溶液反應(yīng)一段時間后，溶液中c(Fe3＋)＝0.56 mgL－1，若溶液pH＝3，則此時Fe3＋________(填“能”或“不能”)生成沉淀。 ②若要除盡1 m3上述浸出液中的Fe2＋和Mn2＋，需加入________g KMnO4。 [解析]　(1)為了提高浸出效率，可以適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、將固體粉碎、提高浸出溫度等。(2)Mn元素由＋7價降低到＋4價，而鐵元素由＋2價升高到＋3價，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒和電荷守恒配平方程式。(3)加入鋅粉的目的是消耗溶液中的H＋，調(diào)節(jié)溶液pH，促進(jìn)溶液中的Cu2＋ 、Ni2＋、Cd2＋等生成沉淀而除去。(4)①c(Fe3＋)＝＝1.010－5 molL－1，此時溶液中c(OH－)＝1.010－11 molL－1，c(Fe3＋)c3(OH－)＝1.010－38<Ksp[Fe(OH)3]，故不能生成Fe(OH)3沉淀。②加入KMnO4將Fe2＋和Mn2＋分別氧化為Fe3＋和MnO2，而KMnO4被還原為MnO2，根據(jù)得失電子守恒可知，加入KMnO4的質(zhì)量為： 158 gmol－1＝7.9 g。 [答案]　(1)將工業(yè)級氧化鋅粉碎、攪拌(其他合理答案均可) (2)1　3　7　H2O　1　3　5 (3)調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中的Cu2＋、Ni2＋、Cd2＋等 (4)①不能?、?.9 7．(2016福建調(diào)研)某鉻鹽廠凈化含Cr(Ⅵ)廢水并提取Cr2O3的一種工藝流程如圖所示。 已知：Ksp[Cr(OH)3]＝6.310－31 Ksp[Fe(OH)3]＝2.610－39 Ksp[Fe(OH)2]＝4.910－17 (1)步驟Ⅰ中，發(fā)生的反應(yīng)為：2H＋＋2CrOCr2O＋H2O，B中含鉻元素的離子有______________________(填離子符號)。 (2)步驟Ⅱ中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。 (3)當(dāng)清液中Cr3＋的濃度≤1.5 mgL－1時，可認(rèn)為已達(dá)鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)。若測得清液的pH＝5，則清液尚不符合鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榇藭rCr3＋的濃度＝________mgL－1。 (4)所得產(chǎn)品中除Cr2O3外，還含有的主要雜質(zhì)是__________________。 (5)步驟Ⅱ還可用其他物質(zhì)代替NaHSO3作還原劑。 ①若用FeSO47H2O作還原劑，步驟Ⅲ中參加反應(yīng)的陽離子一定有_____(填離子符號)。 ②若用鐵屑作還原劑，當(dāng)鐵的投放量相同時，經(jīng)計算，C溶液的pH與c(Cr2O)的對應(yīng)關(guān)系如下表所示。 pH 3 4 5 6 c(Cr2O)/molL－1 7.0210－21 7.0210－7 1.2510－3 2.1210－34 有人認(rèn)為pH＝6時，c(Cr2O)變小的原因是Cr2O基本上都已轉(zhuǎn)化為Cr3＋。這種說法是否正確，為什么？ 答： ______________________________________________________________。 ③用鐵屑作還原劑時，為使所得產(chǎn)品中含鐵元素雜質(zhì)的含量盡可能低，需要控制的條件有_____________________________________。 [解析]　(1)步驟Ⅰ的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故B中含有CrO、Cr2O。(2)步驟Ⅱ中Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式。(3)清液的pH＝5，則c(OH－)＝10－9 molL－1，c(Cr3＋)＝＝＝6.310－4 molL－1，Cr3＋的濃度為6.310－4 molL－152103 mgmol－1＝32.76 mgL－1。(4)Cr2(SO4)3與石灰乳反應(yīng)生成Cr(OH)3和CaSO4，因此產(chǎn)品中還含有雜質(zhì)CaSO4。(5)①若用FeSO47H2O作還原劑，則C中的陽離子有Fe3＋、Cr3＋、H＋，步驟Ⅲ中參加反應(yīng)的陽離子為Fe3＋、Cr3＋、H＋。②該說法不正確，c(H＋)減小，化學(xué)平衡2H＋＋2CrOCr2O＋H2O向逆反應(yīng)方向移動，溶液中Cr(Ⅵ)主要以CrO形式存在。③需要控制的條件有：鐵屑過量；將溶液的pH控制在使Cr3＋完全沉淀而Fe2＋不沉淀的范圍內(nèi)。 [答案]　(1)CrO、Cr2O (2)5H＋＋Cr2O＋3HSO===2Cr3＋＋3SO＋4H2O (3)32.76 (4)CaSO4 (5)①Cr3＋、Fe3＋、H＋ ②不正確，c(H＋)減小，化學(xué)平衡2H＋＋2CrOCr2O＋H2O向逆反應(yīng)方向移動，溶液中Cr(Ⅵ)主要以CrO形式存在 ③鐵屑過量；將溶液的pH控制在使Cr3＋完全沉淀而Fe2＋不沉淀的范圍內(nèi)