2020届一轮复习人教版解答题之工艺流程综合题学案

2020届一轮复习人教版解答题之工艺流程综合题学案

2020 届一轮复习人教版 解答题之 工艺流程综合题 学案 1．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS， 含有 SiO2 和少量 FeS、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示： 相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下： 金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋ Cd2＋ 开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题： (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________________ ___________________________________________________________________________ _________________________。 (2)滤渣 1 的主要成分除 SiO2外还有________；氧化除杂工序中 ZnO 的作用是________， 若不通入氧气，其后果是___________________________________________。 (3) 溶 液 中 的 Cd2 ＋ 可 用 锌 粉 除 去 ， 还 原 除 杂 工 序 中 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________；沉积锌后 的电解液可返回____工序继续使用。 [把脉考点] 第(1)问 考查陌生化学方程式的书写 第(2)问 考查反应过程中的除杂、反应条件的控制 第(3)问 考查离子方程式的书写 第(4)问 考查电极反应式的书写、原料的循环利用 解析：(1)闪锌矿的主要成分是 ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为 ZnS ＋3 2O2===== 焙烧 ZnO＋SO2。 (2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为 ZnO，还存在少量 SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀 H2SO4 后 ， 发 生 一 系 列 化 学 反 应 ： ZnO ＋ H2SO4===ZnSO4 ＋ H2O 、 Fe2O3 ＋ 3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋ H2O。其中 SiO2 和 PbSO4 不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣 1 的主要成分是 SiO2 和 PbSO4。氧化除杂工序中 ZnO 的作用是调节溶液的 pH 在 2.8～6.2，使 Fe3＋完全转变为 Fe(OH)3 沉淀；通入 O2 的目的是使溶液中的 Fe2＋转化为 Fe3＋，有利于除杂，若不通入 O2， 无法除去溶液中的杂质 Fe2＋。 (3)溶液中的 Cd2＋与加入的 Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为 Zn＋Cd2＋===Zn2 ＋＋Cd。 (4)电解 ZnSO4 溶液制备单质 Zn 时，阴极放电的是 Zn2＋，电极反应式是 Zn2＋＋2e－ ===Zn。沉积锌后的溶液应该是 ZnSO4 和稀 H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。 答案：(1)ZnS＋3 2O2===== 焙烧 ZnO＋SO2 (2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸 2．(2017·全国卷Ⅰ)Li4Ti5O12 和 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主 要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2 等杂质)来制备。工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%时， 所采用的实验条件为________。 (2)“ 酸 浸 ” 后 ， 钛 主 要 以 TiOCl 2－ 4 形 式 存 在 ， 写 出 相 应 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ________________________。 (3)TiO2·xH2O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O 转化率/% 92 95 97 93 88 分析 40 ℃时 TiO2·xH2O 转化率最高的原因_______________________________。 (4)Li2Ti5O15 中 Ti 的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。 (5)若“滤液②”中 c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1 倍)， 使 Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有 Mg3(PO4)2 沉淀生 成？______________________(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2 的 Ksp 分别为 1.3×10－22、 1.0×10－24。 (6)写出“高温煅烧②”中由 FePO4 制备 LiFePO4 的化学方程式：______________。 [把脉考点] 第(1)问 考查原料的处理与反应条件的控制 第(2)问 考查陌生离子方程式的书写 第(3)问 考查化工原理分析 第(4)问 考查化学键 第(5)问 考查 Ksp 的相关计算 第(6)问 考查陌生化学方程式的书写 解析：(1)从图像直接可以看出，当铁的浸出率为 70%时对应的温度、时间分别为 100 ℃、 2 h 和 90 ℃、5 h。(2)解答陌生离子方程式的书写，首先要根据题意判断反应前后元素化合 价的变化(反应前后 Ti、Fe、H、Cl 四种元素化合价没有变化)来推断离子反应类型(非氧化 还原反应)，再根据题意写反应前后的参与反应的物质：FeTiO3＋H ＋＋Cl －——Fe2＋＋ TiOCl2－ 4 ，再根据电荷守恒进行配平 FeTiO3＋4H＋＋4Cl－——Fe2＋＋TiOCl2－ 4 ，最后根据元 素守恒可知生成产物中有 H2O，则补水后可得 FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl2－ 4 ＋ 2H2O，即是要求的离子方程式。(3)联系化学反应速率、双氧水和氨水性质分析转化率。这 类问题要从两个角度分析，即低于 40 ℃时，随着温度的升高，反应速率加快；高于 40 ℃ 时，氨水挥发速率加快、双氧水分解速率加快，导致反应物浓度降低，结果转化率降低。(4) 锂元素在化合物中只有一种化合价(＋1)，过氧键中氧显－1 价，其余的氧为－2 价，由化合 物中元素化合价代数和等于 0，设 Li2Ti5O15 中－2 价、－1 价氧原子个数分别为 x、y，有： x＋y＝15， 2x＋y＝22 解得 x＝7，y＝8。所以，过氧键数目为8 2 ＝4。(5)分两步计算：①计算铁离子 完全沉淀时磷酸根离子浓度。c(Fe3＋)·c(PO3－ 4 )＝Ksp(FePO4)，c(PO3－ 4 )＝1.3×10－22 1.0×10－5 mol·L－1 ＝1.3×10－17mol·L－1。②混合后，溶液中镁离子浓度为 c(Mg2＋)＝0.01 mol·L－1，c3(Mg2 ＋)·c2(PO3－ 4 )＝0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40氧化产物；还原性：还原剂>还原产物。 在适宜的条件下，用氧化性(还原性)较强的物质可制备氧化性(还原性)较弱的物质，用 于比较物质的氧化性或还原性的强弱。 (3)优先律 ①多种氧化剂与一种还原剂相遇，氧化性强的首先得电子被还原。 ②多种还原剂与一种氧化剂相遇，还原性强的首先失电子被氧化。 (4)价态律 元素处于最高价，只有氧化性(如 KMnO4 中的 Mn)；元素处于最低价，只有还原性(如 S2－、I－)；元素处于中间价态，既有氧化性，又有还原性(如 Fe2＋、S、Cl2 等)。 (5)转化律 同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，高价态＋低价态―→中间价态；价态相邻 能共存、价态相间能归中，归中价态不交叉、价升价降只靠拢。 3．氧化还原反应方程式的配平流程 [基础小练] 2．配平下列方程式。 (1)____FeS2＋____O2===== 高温 ____Fe2O3＋____SO2 (2)______HCl(浓)＋______MnO2===== △ ______Cl2↑＋____MnCl2＋____H2O (3)______Cu＋______HNO3(稀)===____Cu(NO3)2＋____NO↑＋____H2O (4)______KI＋______KIO3＋____H2SO4===____I2＋____K2SO4＋____H2O (5)____MnO－ 4 ＋____H＋＋____Cl－===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O (6)____S＋____KOH===____K2S＋____K2SO4＋____H2O (7)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3 (8)____P＋____FeO＋____CaO===== 高温 ____Ca3(PO4)2＋____Fe 答案：(1)4 11 2 8 (2)4 1 1 1 2 (3)3 8 3 2 4 (4)5 1 3 3 3 3 (5)2 16 10 2 5 8 (6)4 8 3 1 4 (7)2 9 3 3 5 (8)2 5 3 1 5 3．(1)完成 NaClO3 氧化 FeCl2 的离子方程式： ClO－ 3 ＋ Fe2＋＋ __________=== Cl－＋ Fe3＋＋ ________ (2)完成以下氧化还原反应的离子方程式： MnO－ 4 ＋ C2O2－ 4 ＋__________=== Mn2＋＋ CO2↑＋________ (3)请配平下面反应的化学方程式： NaBO2＋ SiO2＋ Na＋ H2=== NaBH4＋ Na2SiO3 (4)将 NaBiO3 固体(黄色，微溶)加入 MnSO4 和 H2SO4 的混合溶液里，加热，溶液显紫 色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式： NaBiO3 ＋ Mn2 ＋ ＋ ________=== Na ＋ ＋ Bi3 ＋ ＋ ________＋ ________ 答案：(1)1 6 6H＋ 1 6 3H2O (2)2 5 16H＋ 2 10 8H2O (3)1 2 4 2 1 2 (4)5 2 14H＋ 5 5 2MnO－ 4 7H2O 4．填空。 (1)①Li2Ti5O15 中 Ti 的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。 ②写出“高温煅烧”中由 FePO4 与 Li2CO3、H2C2O4 反应制备 LiFePO4 的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)工业上常将含砷废渣(主要成分为 As2S3)制成浆状，通入 O2 氧化，生成 H3AsO4 和单 质硫。写出发生反应的化学方程式：____________________________________________ ______________________________________。 (3)工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH3 将 NOx 还原生成 N2，则 NH3 与 NO2 反应 的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (4)NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂，工业制取方法其中一步是将 SO2、H2SO4 加入到 NaClO3 中 生 成 ClO2 ， 同 时 回 收 NaHSO4 。 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 MnO2 和 H2SO4，即可 得到 I2，该反应的还原产物为____________。 (6)工业上可用 KClO3 与 Na2SO3 在 H2SO4 存在下制得 ClO2，该反应氧化剂与还原剂物 质的量之比为________。 答案：(1)①4 ②2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4===== 高温 2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O (2)2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S (3)8NH3＋6NO2===== 催化剂 7N2＋12H2O (4)2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2NaHSO4＋2ClO2 (5)MnSO4(或 Mn2＋) (6)2∶1 (三)掌握方程式的书写技巧 1．陌生化学方程式书写的思路 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素 化合价有无变化判断反应类型： (1)元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律。 (2)元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒 规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可。 2．陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤 [对点训练] 1．(2018·全国卷Ⅲ节选)KIO3 是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答 下列问题： (1)KIO3 的化学名称是________。 (2)利用“KClO3 氧化法”制备 KIO3 工艺流程如下图所示： “酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl2 和 KCl。“逐 Cl2”采用的方法是__________。 “ 滤 液 ” 中 的 溶 质 主 要 是 ________ 。 “ 调 pH” 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)KIO3 的化学名称为碘酸钾。 (2)Cl2 的溶解度随温度的升高而降低，所以可以用加热的方法来达到“逐 Cl2”的目的； KH(IO3)2 和 KCl 的分离可以根据溶解度的不同，采用结晶法分离，滤液中的溶质主要是 KCl，要使 KH(IO3)2 转化为 KIO3，可以加入 KOH 调节 pH。发生反应：KH(IO3)2＋ KOH===2KIO3＋H2O 或 HIO3＋KOH===KIO3＋H2O，从而避免引入新的杂质离子。 答 案 ： (1) 碘 酸 钾 (2)加 热 KCl KH(IO3)2 ＋ KOH===2KIO3 ＋ H2O( 或 HIO3 ＋ KOH===KIO3＋H2O) 2．(2018·惠州调研)三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池材料。工业 上利用含镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC2O4·2H2O)，再高温煅烧草酸镍 制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。工艺流程图如图所示： 请回答下列问题： (1) 加 入 H2O2 发 生 的 主 要 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ____________________________________ ______________________________________；加入碳酸钠溶液调 pH 至 4.0～5.0，其目的为 ________________________________________________________________________。 (2)草酸镍(NiC2O4·2H2O)在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧，可制得 Ni2O3，同时获 得混合气体，该混合气体的主要成分为(水除外)________________。 (3)工业上还可用电解法制取 Ni2O3，用 NaOH 溶液调 NiCl2 溶液的 pH 至 7.5，加入适 量 Na2SO4 后利用惰性电极电解。电解过程中产生的 Cl2 有 80%在弱碱性条件下生成 ClO－， 再 把 二 价 镍 氧 化 为 三 价 镍 。 ClO － 氧 化 Ni(OH)2 生 成 Ni2O3 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 a mol 二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为________mol。 (4)以 Al 和 NiO(OH)为电极，NaOH 溶液为电解液组成一种新型电池，放电时，NiO(OH) 转 化 为 Ni(OH)2 ， 该 电 池 总 反 应 的 化 学 方 程 式 是 _______________________________________ ___________________，其放电时正极电极反应式为___________________________________ ________________________________。 解析：(1)加入 H2O2 的目的是将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，发生反应的离子方程式为 2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，加入碳酸钠溶液调节 pH 至 4.0～5.0，可促使 Fe3＋水解，生成 Fe(OH)3 沉淀除去。(2)NiC2O4·2H2O 在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧可制得 Ni2O3，Ni 元素的化合价升高，则必有元素化合价降低，故生成 CO，又生成的是混合气体，必有 CO2 生成。(3)ClO－具有强氧化性，将 Ni(OH)2 氧化成 Ni2O3，自身被还原为 Cl－，发生反应的离 子方程式为 ClO－＋2Ni(OH)2===Cl－＋Ni2O3＋2H2O，由离子方程式可知，a mol 二价镍全 部转化为三价镍时，消耗 0.5a mol ClO－，再由 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 可知，电 解产生的 Cl2 的物质的量为0.5a mol 80% ＝0.625a mol，再由 2Cl－－2e－===Cl2↑可知，外电路中 转移电子的物质的量为 0.625a mol×2＝1.25a mol。(4)该电池放电时，NiO(OH)转化为 Ni(OH)2，Ni 由＋3 价变为＋2 价，故正极的电极反应式为 NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2 ＋OH－，负极的电极反应式为 Al－3e－＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O，该电池总反应的化学方程 式为 Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===3Ni(OH)2＋NaAlO2。 答案：(1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 促进 Fe3＋水解沉淀完全 (2)CO、CO2 (3)ClO－＋2Ni(OH)2===Cl－＋Ni2O3＋2H2O 1.25a (4)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=== 3Ni(OH)2＋NaAlO2 NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ 3．工业上“中温焙烧——钠化氧化法”回收电镀污泥中的铬已获技术上的突破。其工 艺流程如下： [查阅资料] ①电镀污泥中含有 Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO 等物质；水浸后溶液中含有 Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2 等物质； ②Na2SO4、Na2Cr2O7、Na2CrO4 在不同温度下的溶解度如下表： 温度化学式 20 ℃ 60 ℃ 100 ℃ Na2SO4 19.5 45.3 42.5 Na2Cr2O7 183 269 415 Na2CrO4 84 115 126 请回答： (1)操作①的名称是______， “水浸”后的溶液呈______性。 (2)“ 焙 烧 氧 化 ” 过 程 中 Cr(OH)3 转 化 成 Na2CrO4 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3) 滤 渣 Ⅱ 的 主 要 成 分 有 Zn(OH)2 和 X ， 生 成 X 的 离 子 反 应 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (4)“酸化浓缩”时，需继续加入 H2SO4，使 Na2CrO4 转化成 Na2Cr2O7，反应离子的方 程式为________________________________________________________________________ ________________。 解析：(1)操作①是从溶液中分离出滤渣，操作①的名称是过滤；水浸后溶液中存在 Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2 等都为强碱弱酸盐，水解后呈碱性。(2)焙烧氧化过程中有氧 气 参 加 反 应 ， 可 知 还 应 生 成 水 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 4Cr(OH)3 ＋ 4Na2CO3 ＋ 3O2===4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O。(3)水浸后溶液中存在 Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2 等物 质，加入硫酸调节溶液的 pH 可得到 Zn(OH)2、Al(OH)3 沉淀，NaAlO2 加入酸生成 Al(OH)3 沉淀的离子方程式为 AlO－ 2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。(4)Na2CrO4 转化成 Na2Cr2O7 的离子 方程式为 2CrO2－ 4 ＋2H＋===Cr2O2－ 7 ＋H2O。 答 案 ： (1) 过 滤 碱 (2)4Cr(OH)3 ＋ 4Na2CO3 ＋ 3O2===4Na2CrO4 ＋ 4CO2 ＋ 6H2O (3)AlO－ 2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (4)2CrO2－ 4 ＋2H＋===Cr2O2－ 7 ＋H2O 命题点四 化学工艺流程题中物质的分离与提纯 (一)物质分离、提纯的六种物理方法 (二)分离提纯中的各种答题规范 1．判断沉淀剂过量的答题规范 沉淀剂过量的目的是使杂质离子沉淀完全。判断沉淀剂已过量的一般操作规范是把反 应后的混合物静置一段时间，吸取少量上层清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉 淀剂，若没有沉淀生成，则证明沉淀剂已过量。 2．洗涤沉淀时的答题规范 由于沉淀生成时，表面吸附一定量的离子，因此，过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤规 范是向过滤得到的沉淀上慢慢注入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下， 重复以上操作 2～3 次，直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。 3．检验沉淀洗涤干净的答题规范 检验沉淀是否洗涤干净，主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子。一般 的检验规范是取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂， 若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。 4．溶液结晶答题规范 从溶液中得到带结晶水的晶体的规范是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 5．除杂答题规范 在书写某一步骤是为了除杂时，应该规范回答，“是为了除去××杂质”，“除杂” 等一类万能式的回答是不能得分的。 [对点训练] 1．(2017·全国卷Ⅲ节选)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿 的主要成分为 FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题： (1)步骤①的主要反应为 FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3――→高温 Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋ NaNO2。滤渣 1 中含量最多的金属元素是________，滤渣 2 的主要成分是________及含硅 杂质。 (2)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液 3”中加入适量 KCl，蒸发浓缩，冷却结晶， 过滤得到 K2Cr2O7 固体。冷却到________(填标号)得到的 K2Cr2O7 固体产品最多。 a．80 ℃ b．60 ℃ c．40 ℃ d．10 ℃ 步骤⑤的反应类型是________。 解析：(1)步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣 1，所以滤渣 1 中含量最多的金 属元素是 Fe。结合流程图可知，滤渣 2 的主要成分是 Al(OH)3 及含硅杂质。(2)根据题图， 可知温度越低，K2Cr2O7 的溶解度越小，析出的重铬酸钾固体越多，即在 10 ℃左右时得到 的 K2Cr2O7 固体最多，故 d 项正确。步骤⑤中发生的反应为 Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7 ＋2NaCl，其属于复分解反应。 答案：(1)Fe Al(OH)3 (2)d 复分解反应 2．SO2 是硫酸工业尾气的主要成分。以硫酸工业的尾气为原料制备硫酸钾和硫酸锰晶 体(MnSO4·H2O)的工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)如图所示是几种盐的溶解度曲线。反应Ⅲ中，向(NH4)2SO4 溶液中加入 KCl 溶液后， 进行蒸发浓缩、________、洗涤、干燥等操作即得 K2SO4 产品。 (2)检验硫酸钾样品中是否含有氯化物杂质的实验操作是____________________。 (3)已知室温下 Mn(OH)2 的 Ksp＝4.5×10－13，向 MnSO4 溶液中滴加氨水使溶液的 pH＝ 10，请列式计算，判断此时溶液中 Mn2＋是否沉淀完全：___________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)在相同温度下，K2SO4 的溶解度最小，反应Ⅲ中，向(NH4)2SO4 溶液中加入 KCl 溶液，进行蒸发浓缩后，K＋和 SO 2－ 4 以 K2SO4 的形式结晶析出，此时趁热过滤，可得 到 K2SO4 晶体，同时也可防止其他盐结晶析出。(2)因为 Ag2SO4 是微溶于水的白色固体， 所以用 HNO3 酸化的 AgNO3 溶液检验 Cl－时，应先加入过量 Ba(NO3)2 溶液使 SO 2－ 4 完全沉 淀。(3)溶液的 pH＝10 时，c(OH－)＝1×10－4 mol·L－1，c(Mn2＋)＝ Ksp c2OH－ ＝4.5×10－5 mol·L －1＞1×10－5 mol·L－1，所以此时溶液中的 Mn2＋没有沉淀完全。 答案：(1)趁热过滤 (2)取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量 Ba(NO3)2 溶液，取上 层清液滴加 HNO3 酸化的 AgNO3 溶液 (3)c(Mn2＋)＝ Ksp c2OH－ ＝4.5×10－5 mol·L－1＞1×10－5 mol·L－1，Mn2＋没有沉淀完全 3．(2018·石家庄质检)磷酸铁锂电池被广泛应用于各种电动汽车，其正极是通过将磷酸 铁锂(LiFePO4)、导电剂、黏结剂和乙炔黑等按比例混合，再涂于铝箔上制成。一种从废旧 磷酸铁锂电池正极材料中回收某些金属资源的工艺流程如下： 已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]＝10－39； ②Li2CO3 的溶解度：0 ℃为 1.54 g；100 ℃为 0.72 g。 请回答： (1)“沉铁”时，溶液的 pH 与金属元素的沉淀百分率(w)的关系如表： pH 3.5 5 6.5 8 10 12 w(Fe)/% 66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1 w(Li)/% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0 则该过程应调节 pH＝________，其原因为______________________________________ ________________________________________________________________________； 假设该过程在常温下进行，则此时溶液中 c(Fe3＋)＝__________________________。 (2)“沉锂”时，所得 Li2CO3 应选择________(填“冷水”或“热水”)进行洗涤，判断 Li2CO3 已洗涤干净的操作和现象为__________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由题表可知， pH＝8 时，Fe 元素的沉淀百分率较大且 Li 元素的损失较小， 故应调节 pH＝8；Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝c(Fe3＋)×(10－6)3＝10－39，则 c(Fe3＋)＝ 10－21 mol·L－1。(2)由不同温度下碳酸锂的溶解度数据可知，应选择热水进行洗涤；取最后 一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，则证明已洗涤干净。 答案：(1)8 Fe 元素的沉淀百分率较大且 Li 元素的损失较小 10－21 mol·L－1 (2)热水 取最后一次洗涤液少许，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，无沉淀生成，则证明已洗涤 干净 4．(2018·太原模拟)高氯酸铵 NH4ClO4 是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下 列反应制取。 (1)氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为____________________ ____________________________________________________。 (2)反应得到的混合溶液中 NH4ClO4 和 NaCl 的质量分数分别为 0.30 和 0.15，从混合溶 液中获得较多 NH4ClO4 晶体的实验操作依次为(填操作名称)________、________、________、 冰水洗涤、干燥。用冰水洗涤的目的是______________________________。 若氯化铵溶液用氨气和浓盐酸代替，则该反应不需要加热就能进行，其原因是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)根据题中信息可知 NaClO3 发生歧化反应生成 NaClO4 和 NaCl，根据 Cl 元素 化合价变化可写出该反应的化学方程式：4NaClO3===== 高温 NaCl＋3NaClO4。(2)由溶解度曲线 可知 NH4ClO4 的溶解度随温度升高而明显增大，而 NaCl 的溶解度随温度变化不明显，故 混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤和干燥可获得较多 NH4ClO4 晶体。用冰 水洗涤能降低 NH4ClO4 的溶解度，减少洗涤过程中 NH4ClO4 晶体的损失。若 NH4Cl 溶液 用氨气和浓盐酸代替，则反应不需要加热就能进行，说明氨气与浓盐酸的反应为放热反应， 放出的热量可促使反应器中的反应发生。 答案：(1)4NaClO3===== 高温 NaCl＋3NaClO4 (2)蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 减少洗涤过程中 NH4ClO4 晶体的损失 氨气与浓盐酸 反应放出热量 命题点五 化学工艺流程题中的化学计算 化工流程题中涉及的计算主要有：样品的质量分数或纯度的计算，物质的转化率或产 率、物质的量浓度、物质的质量的计算。 1．计算公式 (1) n＝m M ，n＝ V Vm ，n＝cV(aq) (2) 物质的质量分数 或纯度 ＝ 该物质的质量 混合物的总质量 ×100% (3)产品产率＝产品实际产量 产品理论产量 ×100% (4)物质的转化率＝参加反应的原料量 加入原料的总量 ×100% 2．计算方法——关系式法 关系式法常应用于一步反应或分多步进行的连续反应中，利用该法可以节省不必要的 中间运算过程，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。一步反应中可以直接找出反应 物与目标产物的关系；在多步反应中，若第一步反应的产物是下一步反应的反应物，可以 根据化学方程式将某中间物质作为“中介”，找出已知物质和所求物质之间量的关系。 如水中溶氧量(DO)的测定： 碱性条件下，O2 将 Mn2＋氧化为 MnO(OH)2： ①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2↓ 酸性条件下，MnO(OH)2 将 I－氧化为 I2： ②MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O 用 Na2S2O3 标准溶液滴定生成的 I2： ③2S2O2－ 3 ＋I2===S4O2－ 6 ＋2I－ 可得关系式： O2～2Mn2＋～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3 [对点训练] 1．(2017·全国卷Ⅲ节选)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿 的主要成分为 FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题： (1)步骤①的主要反应为： FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3――→高温 Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2 上述反应配平后 FeO·Cr2O3 与 NaNO3 的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器， 原因是______________________________________________________。 (2)某工厂用 m1 kg 铬铁矿粉(含 Cr2O3 40%)制备 K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率 为________。 解析：(1)1 mol FeO·Cr2O3 参与反应共失去 7 mol 电子，而 1 mol NaNO3 参与反应得到 2 mol 电子，根据得失电子守恒，二者的系数比为 2∶7。由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二 氧化硅发生反应，所以该步骤不能使用陶瓷容器。(2)该铬铁矿粉中 Cr2O3 的物质的量为 m1×103 g×40% 152 g·mol－1 ，根据 Cr 原子守恒可求得 K2Cr2O7 的理论质量 m0＝m1×103 g×40% 152 g·mol－1 ×294 g·mol－1×10－3 kg·g－1＝147m1 190 kg，所以产品的产率为m2 m0 ×100%＝190m2 147m1 ×100%。 答案：(1)2∶7 陶瓷在高温下会与 Na2CO3 反应 (2)190m2 147m1 ×100% 2．黄铜矿(CuFeS2)可用来冶炼铜及制备铁氧化物，常含有微量金、银等。以黄铜矿为 主要原料生产铁红(氧化铁)颜料、胆矾的工艺流程如图所示： 用滴定法测定所得产品中 CuSO4·5H2O 的含量，称取 a g 样品配成 100 mL 溶液，取出 20.00 mL，用 c mol·L－1 EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定至终点(EDTA 不与杂质反应)， 消耗 EDTA 标准溶液的体积为 b mL。滴定反应为 Cu2 ＋ ＋H2Y2 － ===CuY2 － ＋2H ＋ 。则 CuSO4·5H2O 的质量分数为________。滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准溶液，则会导 致测定结果偏____(填“大”或“小”)。 解析：根据滴定反应可知，20.00 mL 溶液中 n(Cu2＋)＝n(H2Y2－)＝c mol·L－1×b×10－3 L ＝bc×10 － 3 mol，则 a g 样品中 CuSO4·5H2O 的物质 的量为 5bc×10 － 3 mol ，样品中 CuSO4·5H2O 的质量分数为5bc×10－3 mol×250 g·mol－1 a g ×100%＝125bc a %。滴定管用蒸馏 水洗涤后，直接注入标准溶液，则标准溶液被稀释，浓度偏小，导致消耗标准溶液的体积 偏大，使测定结果偏大。 答案：125bc a % 大 3．(2018·洛阳统考)醋酸镍[(CH3COO)2Ni]是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含 NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下： 相关离子生成氢氧化物的 pH 和相关物质的溶解性如表： 金属离子 开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pH 物质 20 ℃时溶解性(H2O) Fe3＋ 1.1 3.2 CaSO4 微溶 Fe2＋ 5.8 8.8 NiF2 可溶 Al3＋ 3.0 5.0 CaF2 难溶 Ni2＋ 6.7 9.5 NiCO3 Ksp＝9.60×10－6 (1)沉镍过程中，若 c(Ni2＋)＝2.0 mol·L－1，欲使 100 mL 该滤液中的 Ni2＋沉淀完全[c(Ni2 ＋)≤10－5 mol·L－1]，则需要加入 Na2CO3 固体的质量最少为__________g。(保留小数点后 1 位有效数字) (2)保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图 所示。酸浸的最佳温度与时间分别为________。 解 析 ： (1) 根 据 NiCO3 的 Ksp ， 当 Ni2 ＋ 沉 淀 完 全 时 ， 溶 液 中 c(CO 2－ 3 ) ＝ KspNiCO3 cNi2＋ ≥9.60×10－6 10－5 mol·L－1＝0.96 mol·L－1，此时溶液中 n(Na2CO3)＝0.96 mol·L－1×0.1 L＝0.096 mol，故需要加入 Na2CO3 固体的质量最少为(2.0 mol·L－1×0.1 L＋0.096 mol)×106 g·mol－1≈31.4 g。(2)根据题图，酸浸的温度与时间分别为 70 ℃、120 min 时，镍浸出率已 较高，再升高温度，延长时间，镍浸出率变化不大，故酸浸的最佳温度与时间分别为 70 ℃、 120 min。 答案：(1)31.4 (2)70 ℃、120 min 4．(2018·武汉调研)高纯硝酸锶 Sr(NO3)2 可用于制造信号灯、光学玻璃等。工业级硝酸 锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质，提纯流程如下： 已知：①“滤渣 1”的成分为 Ba(NO3)2、Sr(NO3)2； ②铬酸(H2CrO4)为弱酸。 为了测定“滤渣 2”中 BaCrO4 的含量，进行以下实验： m g“滤渣 2”―――――――→稍过量 HI 溶液 适量盐酸 溶液―――――――――――――→c mol·L－1 Na2S2O3 溶液 ,滴定终点时消耗 V mL Na2S2O3 溶液 (已知：I2＋2S2O2－ 3 ===2I－＋S4O2－ 6 ) (1)“滤渣 2”中 BaCrO4(摩尔质量为 M g·mol－1)的质量分数为________(用代数式表 示)。 (2)若加入的 HI 溶液过量太多，测定结果会__________(填“偏高”“偏低”或“无影 响”)。 解析：(1)酸性条件下 BaCrO4 与 HI 反应的离子方程式为 2BaCrO4＋6I－＋16H＋===2Cr3 ＋＋3I2＋8H2O＋2Ba2＋，结合反应 I2＋2S2O2－ 3 ===2I－＋S4O2－ 6 ，设“滤渣 2”中 BaCrO4 的质 量分数为 w，则有： 2BaCrO4～3I2～6S2O2－ 3 2M g 6 mol m g×w cV×10－3 mol 则 w＝cV×10－3×2M 6m ×100%＝cVM×10－3 3m ×100%。(2)若加入的 HI 溶液过量太多， 部分 HI 被空气氧化，使测定结果偏高。 答案：(1)cVM×10－3 3m ×100% (2)偏高 [专题过关检测] A 卷——基础保分练 1．绿水青山就是金山银山，某工厂为了实现节能减排，建设美丽中国的目标，将烟道 气中的一种常见气体 SOx 和含 Ca(OH)2、NaOH 的废碱液作用，经过一系列化学变化，最 终得到石膏(CaSO4·2H2O)和过二硫酸钠(Na2S2O8)。设计简要流程如图 1 所示： (1)SOx 中 x＝________，操作 a 的名称是_____________________________________。 废碱液经操作 a 得到的固体为________(填化学式)。 (2)向溶液Ⅰ中通入足量空气发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (3)已知用惰性电极电解饱和 Na2SO4 溶液可生成 S2O2－ 8 ，其电解装置如图 2 所示。下列 说法不正确的是________(填字母)。 A．阳极的电极反应式有 2SO2－ 4 －2e－===S2O2－ 8 、4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解一段时间后，阴极附近溶液的 pH 减小 C．电解过程中，阳极产生微量能使湿润的淀粉KI 试纸变蓝的有色单质气体，该气体 可能是 O3 D．若制取 1 mol Na2S2O8 且阳极有 11.2 L O2(标准状况)生成时，阴极产生 H2 在标准状 况下的体积为 44.8 L (4)一定条件下，S8(s)、O2(g)和 NaOH(s)反应过程中的能量变化关系如图 3 所示(图 3 中 a、b 均大于 0)，请写出 1 mol S8(s)完全燃烧的热化学方程式：_______________________ ________________。 解析：由图 1 可知，经操作 a 后得到固体Ⅰ和溶液Ⅰ，所以操作 a 为过滤，固体Ⅰ与 空气和 H2O 反应得到石膏，固体为 CaSO3，则 SOx 中 x＝2。(2)溶液Ⅰ中溶质主要为 Na2SO3， 通入足量空气发生反应 2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。(3)由图 2 可知，阳极失去电子，电极反 应式有 2SO2－ 4 －2e－===S2O2－ 8 、4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A 项正确；阴极是 H＋得到电子 生成 H2，故电解一段时间后，阴极附近溶液的 pH 增大，B 项错误；能使湿润的淀粉KI 试纸变蓝的气体具有氧化性，且该气体为有色单质，可能是 O3，C 项正确；生成 1 mol Na2S2O8 失去 2 mol 电子，生成标准状况下 11.2 L O2 失去 2 mol 电子，则 H＋共得到 4 mol 电子生成 2 mol 氢气，其在标准状况下的体积为 44.8 L，D 项正确。(4)由图 3 可得 1 mol S8(s)完全燃 烧的热化学方程式为 S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g) ΔH＝8(a－b)kJ·mol－1。 答案：(1)2 过滤 CaSO3 (2)2Na2SO3＋O2===2Na2SO4 (3)B (4)S8(s)＋8O2(g)===8SO2(g) ΔH＝8(a－b)kJ·mol－1 2．镍及其化合物在化工生产中有广泛应用。某实验室用工业废弃的 NiO 催化剂(含有 Fe2O3、CaO、CuO、BaO 等杂质)为原料制备 Ni2O3 的实验流程如下： 已知：常温时 Ksp(CaF2)＝2.7×10－11，Ksp(CuS)＝1.0×10－36；Fe3＋不能氧化 Ni2＋。 有关氢氧化物开始沉淀的 pH 和完全沉淀的 pH 如下表所示： 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2 开始沉淀的 pH 1.5 6.5 7.7 完全沉淀的 pH 3.7 9.7 9.2 (1)调节 pH 最低值为________。 (2)加入 H2O2 的目的是_______________________________________________________ (用离子方程式表示)。 (3)“电解”制备 NiOOH 时阳极的电极反应式为_________________________________ ________________。 (4)加入 NaF 的目的是除去 Ca2＋，当 c(F－)＝0.001 mol·L－1 时，c(Ca2＋)＝________ mol·L －1。 (5)为了探究操作 A 中发生的反应，设计如下实验： ①写出 B 中反应的离子方程式：_______________________________________________。 ②为了检验 B 中生成了 FeCl2，取少量 B 中溶液于试管，滴加下列试剂________(填字 母)。 A．酸化的双氧水 B．酸性高锰酸钾溶液 C．K3[Fe(CN)6]溶液 D．加入氯水、KSCN 溶液 ③有人认为用燃烧法处理尾气，你是否同意？答：____(填“同意”或“不同意”)，简 述理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④如果 C 中盛装 100 mL 0.05 mol·L－1CuSO4 溶液，通入 H2S 恰好完全反应，产生黑色 沉淀。过滤，得到滤液的 pH 为________(不考虑体积变化)。 解析：(1)调节 pH 使 Fe3＋完全沉淀而不能使 Ni2＋沉淀，所以 pH 最低值为 3.7。(2)加入 H2O2 将 Fe2＋氧化为 Fe3＋。(3)阳极上镍离子被氧化，OH－参与反应生成 NiOOH 和 H2O。 (4)c(Ca2＋)＝KspCaF2 c2F－ ＝ 2.7×10－11 1.0×10－32 mol·L－1＝2.7×10－5mol·L－1。(5)①硫化氢是强还原剂， 会还原 Fe3＋。②在 Cl－存在下，用铁氰化钾检验 Fe2＋，因为氯离子可能还原高锰酸钾，干 扰 Fe2＋的检验；溶液中可能有未反应的 Fe3＋，不能选 A、D 项。③如果用燃烧法处理硫化 氢，会造成二次污染。④H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋，所得溶液中 c(H＋)＝0.1 mol·L－1，pH ＝－lg c(H＋)＝－lg 0.1＝1。 答案：(1)3.7 (2)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O (3)Ni2＋－e－＋3OH－===NiOOH＋H2O (4)2.7×10－5 (5)①2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋ ②C ③不同意 H2S 燃烧产生污染物 SO2 ④1 3．(2018·福州质检)目前世界上新建的金矿中约有 80%都采用氰化法提金。某工厂利用 锌冶炼渣回收金、银等贵金属的流程如图所示： 已知：HCN 有剧毒，Ka(HCN)＝5×10－10； Au＋＋2CN－ [Au(CN)2]－，平衡常数 Kβ＝1×1038。 (1)磨矿细度对浸出率的影响如图所示，依据浸出率应选择磨矿细度________为宜。 (2)生产中用生石灰调节矿泥 pH＞11.5，其目的之一是阻止溶液中的氰化物转化为 HCN 而挥发，其作用原理是______________________________________________________(用离 子方程式表示)。 (3)“氰化”环节，是以 NaCN 溶液浸取调节 pH 的矿泥，敞口放置，将 Au 转化为 Na[Au(CN)2]。 ①其化学方程式为________________________________________________________。 ②“氰化”环节中，金的溶解速率在 80 ℃时达到最大值，但生产中控制反应液的温度 在 10～20 ℃，原因是________________________________________________________ ________(答一点即可)。 ③已知 2H＋＋[Au(CN)2]－ Au＋＋2HCN，该反应的 K＝________。 (4)用锌还原 Na[Au(CN)2]生成金，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为________。 (5)氰化物有剧毒，经合理处理就可以基本消除对环境的负面影响。H2O2 可消除水中的 氰化物(如 NaCN)，经以下反应实现：NaCN＋H2O2＋H2O===A＋NH3↑。 ①生成物 A 的化学式为______________________________________________。 ②某废水用 H2O2 处理 40 min 后，测得剩余总氰为 0.16 mg·L－1，除氰率达 80%，计算 0～40 min 时间段反应速率 v(CN－)＝________mg·L－1·min－1。(结果保留两位有效数字) 解析：(1)根据图示，选择磨矿细度 87%为宜。(2)用生石灰调节矿泥 pH＞11.5，溶液呈 碱性，能抑制氰化物中的 CN－水解。(3)①“氰化”环节，Au 转化为 Na[Au(CN)2]，Au 被 氧化，显然有 O2 参与反应，其化学方程式为 4Au＋8NaCN＋O2＋2H2O===4Na[Au(CN)2] ＋4NaOH。②“氰化”环节，有 O2 参与反应，温度升高，O2 的溶解度减小；同时温度升 高，促进了氰化物的水解，增加了 HCN 的挥发速度；随温度的升高，Ca(OH)2 的溶解度反 而下降，部分碱从溶液中析出。③根据 HCN H＋＋CN－、Au＋＋2CN－ [Au(CN)2]－， 由第二个反应＋第一个反应×2，可得 Au＋＋2HCN 2H＋＋[Au(CN)2]－，此反应的 K＝ K 2a (HCN)·Kβ ， 则 2H ＋ ＋ [Au(CN)2] － Au ＋ ＋ 2HCN 的 K ＝ 1 K2aHCN·Kβ ＝ 1 5×10－102×1×1038 ＝4×10－20。(4)用锌还原 Na[Au(CN)2]生成金，根据 Zn――→失 2e－ Zn2＋、 [Au(CN)2]－――→得 e－ Au 及得失电子守恒知，消耗的锌与生成的金的物质的量之比为 1∶2。 (5)①根据原子守恒，可推知生成物 A 的化学式为 NaHCO3。②0～40 min 时间段，除氰率 达 80%，则除去的 CN－为剩余的 CN－的 4 倍，除去的 CN－为 0.16 mg·L－1×4＝0.64 mg·L－ 1，则 v(CN－)＝0.64 mg·L－1 40 min ＝0.016 mg·L－1·min－1。 答案：(1)87% (2)CN－＋H2O HCN＋OH－ (3)①4Au＋8NaCN＋O2＋2H2O===4Na[Au(CN)2]＋4NaOH ②氧气在溶液中的溶解 度随着温度的升高而下降；温度的升高，促进了氰化物的水解，增加了 HCN 的挥发速度； 随温度的升高，Ca(OH)2 的溶解度反而下降，部分碱从溶液中析出 ③4×10－20 (4)1∶2 (5)①NaHCO3 ②0.016 4．PFS 是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备 PFS 的一种工艺 流程。 (1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是______________________________________； PFS 中铁元素的化合价为________；在酸浸槽中，为了提高浸出率，可以采取的措施 有________________________________________________________________________(写两 条)。 (2)若废铁屑中含有较多铁锈(Fe2O3·xH2O)，则酸浸时反应的化学方程式有___________ ________________________________________________________________________。 (3)如果反应釜中用 H2O2 作氧化剂，则反应的离子方程式为________________________ ___________________________________；生产过程中，发现反应釜中产生了大量的气体， 且 温 度 明 显 升 高 ， 其 原 因 可 能 是 ___________________________________________________。 (4)聚合釜中溶液的 pH 必须控制在一定的范围内。如果溶液酸性过强，造成的后果是 ________________________________________________________________________。 如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中 Fe3＋的浓度为 1 mol·L－1， 当 Fe3＋开始沉淀时，溶液的 pH 约为________。[已知 Fe(OH)3 的 Ksp≈1.0×10－39]。 解析：(1)PFS 是硫酸盐，制备时不能引入杂质，要用硫酸酸浸；根据[Fe2(OH)x(SO4)3 －x/2]y 中各元素正、负化合价的代数和为 0，得铁的化合价为＋3。(2)Fe2O3·xH2O 和 Fe 均与 硫酸反应，且氧化性：Fe3＋＞H＋。(4)PFS 中含有 OH－，若酸性过强，c(OH－)降低，影响 Fe3＋ 与 OH－ 结合形成 PFS；若溶液中 Fe3＋ 的浓度为 1 mol·L － 1，当 Fe3＋ 开始沉淀时， Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，则 1.0×10－39＝1 mol·L－1×c3(OH－)，解得 c(OH－)＝10－13 mol·L－1，则 c(H＋)＝0.1 mol·L－1，所以 pH＝1。 答案：(1)H2SO4 ＋3 加热、搅拌、多次浸取等 (2)Fe2O3·xH2O＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋(3＋x)H2O、Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4、Fe＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑ (3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O H2O2 与 Fe2＋的反应为放 热反应，加入的 H2O2 过多，且生成的 Fe3＋能作 H2O2 分解的催化剂，H2O2 发生分解反应， 生成了 O2 (4)影响 Fe3＋与 OH－的结合(合理答案均可) 1 5．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼(Mo)的常见化合价为＋6、＋5、＋4。 由钼精矿(主要成分是 MoS2)可制备单质钼和钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)，部分流程如图 1 所示： 已知：钼酸微溶于水，可溶于液碱和氨水。 回答下列问题： (1)钼精矿焙烧时，每有 1 mol MoS2 反应，转移电子的物质的量为________。 (2)钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是___________________________ ________________ ， 请 你 提 出 一 种 实 验 室 除 去 该 尾 气 的 方 法 ________________________ _______________________________________________。 (3)操作 2 的名称为________。由钼酸得到 MoO3 所用到的硅酸盐材料仪器的名称是 ________。 (4)操作 1 中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中 c(MoO2－ 4 )＝0.80 mol·L－1，c(SO2－ 4 ) ＝0.04 mol·L－1，在结晶前需加入 Ba(OH)2 固体以除去溶液中的 SO2－ 4 。当 BaMoO4 开始沉 淀时，SO 2－ 4 的去除率是________。[Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaMoO4)＝4.0×10－8， 溶液体积变化可忽略不计] (5)焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉，图 2 为各炉层固体物料的物质的量的百分数 (φ)。 ①x＝________。 ②焙烧炉中也会发生 MoS2 与 MoO3 反应生成 MoO2 和 SO2 的反应，若该反应转移 6 mol 电子，则消耗的氧化剂的化学式及物质的量分别为________、________。 解析：(2)由流程图可知，钼精矿焙烧产生的二氧化硫为大气污染物，其对环境的主要 危害是形成酸雨，实验室可用氨水或氢氧化钠溶液吸收 SO2。(3)灼烧用到的硅酸盐材料仪 器为坩埚。(4)根据 Ksp(BaMoO4)及 c(MoO2－ 4 )可计算出 MoO 2－ 4 开始沉淀时溶液中 c(Ba2＋)， 再根据 c(Ba2＋)和 Ksp(BaSO4)计算出此时溶液中 c(SO2－ 4 )，进而可求出 SO 2－ 4 的去除率。(5) ①根据题图 2 可知，在炉层序号为 6 时，MoS2 和 MoO3 的物质的量的百分数均为 18%，则 MoO2 的 物 质 的 量 的 百 分 数 为 100% － 18%×2 ＝ 64% 。 ② 根 据 反 应 MoS2 ＋ 6MoO3===== 高温 7MoO2＋2SO2↑，则消耗的氧化剂的化学式为 MoO3，反应转移 6 mol 电子时， 消耗 MoO3 的物质的量为 3 mol。 答案：(1)14 mol (2)形成酸雨 可用氨水或氢氧化钠溶液吸收(其他合理答案均可) (3) 过滤 坩埚 (4)94.5% (5)①64 ②MoO3 3 mol 6．(2018·唐山质检)二硫化钨(WS2，其中 W 的化合价为＋4)可用作润滑剂，还可以在 石油化工领域中用作催化剂。由钨铁矿(其主要成分是 FeWO4，还含少量 Al2O3)制备二硫化 钨的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)FeWO4 中铁元素的化合价为________。 (2)FeWO4 在“熔融”过程中发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ； “熔融”过程中为了提高 熔融速率，可采取的措施有____________________________________________ (写出一条即可)。 (3) 过 量 CO2 通 入 粗 钨 酸 钠 溶 液 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _________________________ ________________________________________， 操作Ⅰ中用作引流的玻璃仪器是________。 (4)生成二硫化钨的化学方程式为 2(NH4)2WS4＋3O2===== 高温 2WS2＋4NH3＋2S＋2SO2＋ 2H2O，若反应中转移 8 mol 电子，则生成 WS2 的质量是________g。 解析：(1)FeWO4 中 O、W 分别为－2 价和＋6 价，根据化合物中各元素化合价的代数 和为 0 可求出铁元素的化合价为＋2。(2)结合题给流程图可知钨铁矿在熔融时与 NaOH、 O2 反应生成 Fe2O3 和钨酸钠，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式为 4FeWO4＋O2＋8NaOH===== 高温 2Fe2O3＋4Na2WO4＋4H2O。“熔融”时为了提高熔融速率， 可采取的措施有将钨铁矿粉碎或搅拌等。(3)粗钨酸钠溶液中含有少量的 NaAlO2，通入过量 CO2 时，NaAlO2 与 CO2、H2O 反应生成 Al(OH)3 和 NaHCO3。操作Ⅰ为过滤操作，实验中 需要用到引流的玻璃仪器是玻璃棒。(4)结合题给流程图可知(NH4)2WS4 中 W 和 S 分别为＋ 6 价和－2 价，根据化合价变化可知，每生成 2 mol WS2 时转移 16 mol 电子，则反应中转移 8 mol 电子时，生成 1 mol WS2，其质量为(184＋32×2)g·mol－1×1 mol＝248 g。 答案：(1)＋2 (2)4FeWO4＋O2＋8NaOH===== 高温 2Fe2O3＋4Na2WO4＋4H2O 粉碎矿石(或搅拌等) (3)AlO－ 2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 玻璃棒 (4)248 B 卷——重点增分练 1．镧系金属元素铈(Ce)常见有＋3、＋4 两种价态，铈的合金耐高温，可以用来制造喷 气推进器零件。 请回答下列问题： (1)雾霾中含有的污染物 NO 可以被含 Ce4＋的溶液吸收，生成 NO－ 2 、NO－ 3 ，若生成的 NO － 2 、 NO － 3 物 质 的 量 之 比 为 1 ∶ 1 ， 试 写 出 该 反 应 的 离 子 方 程 式 ： _______________________________ ___________________________________________________________________________ _ ________________________________________________________________________。 (2)用电解的方法可将上述吸收液中的 NO － 2 转化为稳定的无毒气体，同时再生成 Ce4＋， 其原理如图所示。 ①无毒气体从电解槽的________(填字母)口逸出。 ②每生成标准状况下 22.4 L 无毒气体，同时可再生成 Ce4＋________mol。 (3)铈元素在自然界中主要以氟碳铈矿形式存在，其主要化学成分为 CeFCO3。工业上 利用氟碳铈矿提取 CeCl3 的一种工艺流程如下： ①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。 ②假设参与酸浸反应的 CeO2 和 CeF4 的物质的量之比为 3∶1，试写出相应的化学方程 式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③向 Ce(BF4)3 中加入 KCl 溶液的目的是________________________________________ __________________________________________。 ④常温下，当溶液中的某离子浓度≤1.0×10－5 mol·L－1 时，可认为该离子沉淀完全。据 此，在生成 Ce(OH)3 的反应中，加入 NaOH 溶液至 pH 至少达到________时，即可视为 Ce3 ＋已完全沉淀。(Ksp[Ce(OH)3]＝1.0×10－20) ⑤加热 CeCl3·6H2O 和 NH4Cl 的固体混合物可得固体无水 CeCl3，其中 NH4Cl 的作用 是________________________________________________________________________。 解析：(1)由于 NO－ 2 、NO － 3 物质的量之比为 1∶1，每生成 NO－ 2 、NO － 3 各 1 mol 时转移 电子 4 mol，据此可写出反应的离子方程式。(2)无毒气体应为 N2，由 2NO－ 2 ＋8H＋＋6e－ ===N2↑＋4H2O 知，N2 在阴极区产生，每生成 1 mol N2，转移 6 mol 电子，在阳极可生成 6 mol Ce4＋。(3)①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂分别为 O2 和 CeFCO3，通 过分析化合价变化可知，O2 和 CeFCO3 的物质的量之比为 1∶4。②酸浸过程中 Ce 的化合 价从＋4 变为＋3，则必有元素被氧化，分析知，只能是－1 价 Cl 被氧化生成 Cl2，据此可 写出反应的化学方程式。④常温下，若要使 c(Ce3＋)≤1.0×10－5 mol·L－1，则需使 c(OH －)≥1.0×10－5 mol·L－1，c(H＋)≤1.0×10－9 mol·L－1，所以 pH 至少达到 9 时，可视为 Ce3＋ 已完全沉淀。⑤利用 NH4Cl 固体分解产生的 HCl 来抑制 CeCl3 的水解，从而得到无水 CeCl3。 答案：(1)4Ce4＋＋2NO＋3H2O===4Ce3＋＋NO－ 2 ＋NO－ 3 ＋6H＋ (2)①c ②6 (3)①1∶4 ②9CeO2 ＋3CeF4 ＋45HCl＋3H3BO3===Ce(BF4)3↓＋11CeCl3 ＋6Cl2↑＋ 27H2O ③避免 Ce3＋以 Ce(BF4)3 形式沉淀而损失(或将 Ce3＋全部转化为 CeCl3，提高产率) ④9 ⑤NH4Cl 固体分解产生的 HCl 可抑制 CeCl3 的水解 2．金属钴是一种非常稀缺的战略资源。工业上通过电解法从废旧硬质合金刀具[含碳 化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁]中回收钴。工艺流程简图如下： 已知： 金属离子 开始沉淀 pH 沉淀完全 pH Co2＋ 5.6 9.5 Fe2＋ 7.6 9.7 Fe3＋ 2.7 3.7 请回答下列问题： (1)电解时，废旧刀具接电源________(填电极名称)。 (2)净化过程加双氧水的目的是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)通氨气的目的是调节溶液的 pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择的 pH 最大范围是____________________________________________________________。 (4)加入 NH4HCO3 溶液发生反应的离子方程式是______________________________ ________________________________________________________________________。 (5)实验室洗涤过滤得到 CoCO3 沉淀的操作是___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)CoCO3 焙烧的化学方程式为____________________________________________。 解析：(1)根据工艺流程简图可知，电解时，废旧刀具中 Co、Fe 分别转化为 Co2＋、Fe2 ＋，故废旧刀具接电源正极。(2)净化过程加双氧水的目的是将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，便于除去 铁元素。(3)根据题表中数据可知，控制 pH 范围为 3.7～5.6，可以使 Fe3＋沉淀完全，而 Co2 ＋不沉淀。(4)根据工艺流程简图可知，加入 NH4HCO3 溶液，Co2＋转化为 CoCO3，离子方程 式为 2HCO－ 3 ＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O。(5)实验室洗涤过滤得到 CoCO3 沉淀的操 作为：向过滤器中注入蒸馏水，没过沉淀，待液体滤出，重复操作 2～3 次。(6)CoCO3 焙烧 时转化为 Co2O3，化学方程式为 4CoCO3＋O2===== 焙烧 2Co2O3＋4CO2。 答案：(1)正极 (2)将 Fe2＋氧化成 Fe3＋ (3)3.7～5.6 (4)2HCO－ 3 ＋Co2＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O (5)向过滤器中注入蒸馏水，没过沉淀，待液体滤出后，重复操作 2～3 次 (6)4CoCO3＋O2===== 焙烧 2Co2O3＋4CO2 3．电解精炼铜的阳极泥中主要含 Ag、Au 等贵重金属。以下是从精炼铜的阳极泥中回 收银、金的流程图： (1)氯金酸(HAuCl4)中 Au 的化合价为________。 (2)铜阳极泥氧化时，采用低温焙烧而不采用高温焙烧的原因是_____________________ _______________________________________________。 (3)“焙烧渣”在“①酸浸”时发生反应的离子方程式为_______________________ ________________________________________________________________________。 (4)“②浸金”反应中，H2SO4 的作用为________，该步骤的分离操作中，需要对所得 的 AgCl 进 行 水 洗 。 简 述 如 何 判 断 AgCl 已 经 洗 涤 干 净 ？ ___________________________________ _______________________________________________。 (5)氯金酸(HAuCl4)在 pH 为 2～3 的条件下被草酸还原为 Au，同时放出二氧化碳气体， 则该反应的化学方程式为_________________________________________________________ ______________。 (6)甲醛还原法沉积银，通常在搅拌下于室温及弱碱性条件下进行，甲醛被氧化为碳酸 氢 根 离 子 ， 则 该 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _________________________________________________ __________________________。 电解法精炼银，用 10 A 的电流电解 30 min，若电解效率(通过一定电量时阴极上实际沉 积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比)为 80%，此时可得到银单质 的质量为________(保留 1 位小数，法拉第常数为 96 485 C·mol－1)。 解析：(1)HAuCl4 中 H 为＋1 价，Cl 为－1 价，根据化合物中正负化合价的代数和为 0， 可推知 Au 为＋3 价。(2)根据工艺流程图可知，铜阳极泥焙烧时，只有 Ag 与氧气反应，而 Au 与氧气不反应，故焙烧的目的是将 Ag 转化为氧化物，而高温焙烧时生成的 Ag2O 又分 解为 Ag 和 O2。(3)“焙烧渣”的主要成分为 Ag2O、Au，在“①酸浸”时 Ag2O 与 H2SO4、 NaCl 反应转化为 AgCl，故离子方程式为 Ag2O＋2H＋＋2Cl－===2AgCl＋H2O。(4)“②浸金” 时 Au 转化为 HAuCl4，Au 被氧化，作还原剂，显然作氧化剂的为 NaClO3，硫酸的作用是 提供 H＋，增强 NaClO3 的氧化性。“②浸金”时硫酸提供酸性环境，SO 2－ 4 不参与离子反应， 故检验 AgCl 是否洗涤干净，可以检查最后一次洗涤液中是否含有 SO2－ 4 ，其实验操作为取 最后一次洗涤液少许于试管中，滴入 Ba(NO3)2 溶液，若没有白色沉淀产生，则证明已经洗 涤干净，反之，则需要继续洗涤。(5)先根据化合价升降总数相等，可知 HAuCl4、H2C2O4 的化学计量数之比为 2∶3，再根据原子守恒，确定其他物质及其化学计量数。(6)根据化合 价升降总数相等，可知 Ag(SO3)3－ 2 、HCHO 的化学计量数之比为 4∶1，再根据电荷守恒和 原子守恒配平离子方程式为 4Ag(SO3) 3－ 2 ＋HCHO＋5OH － ===4Ag↓＋8SO 2－ 3 ＋3H2O＋ HCO－ 3 。电解 30 min，输出电量为 10 A×30×60 s＝18 000 C，则实际转移电子的物质的量 为 18 000 C×80%÷96 485 C·mol－1≈0.149 mol，根据 Ag＋＋e－===Ag，则阴极上析出 0.149 mol Ag，其质量为 0.149 mol×108 g·mol－1＝16.1 g。 答案：(1)＋3 (2)高温焙烧时，生成的 Ag2O 又分解为 Ag 和 O2(或 2Ag2O===== 高温 4Ag＋ O2↑) (3)Ag2O＋2H＋＋2Cl－===2AgCl＋H2O (4)提供 H＋，增强 NaClO3 的氧化性 取最 后一次洗涤液少许于试管中，滴入 Ba(NO3)2 溶液，若没有白色沉淀产生，则证明已经洗涤 干 净 ， 反 之 ， 则 需 要 继 续 洗 涤 (5)2HAuCl4 ＋ 3H2C2O4===2Au↓ ＋ 8HCl ＋ 6CO2↑ (6)4Ag(SO3)3－ 2 ＋HCHO＋5OH－===4Ag↓＋8SO2－ 3 ＋3H2O＋HCO－ 3 16.1 g 4．(2018·合肥质检)高铁酸钾(K2FeO4)是新型多功能水处理剂。其生产工艺如图 1 所示： 回答下列问题： (1)反应①应在温度较低的情况下进行，因温度较高时 NaOH 与 Cl2 反应生成 NaClO3， 写出温度较高时反应的离子方程式：______________________________________________ _______________________________。 (2)在溶液Ⅰ中加入 NaOH 固体的目的是__________(填字母)。 A．与溶液Ⅰ中过量的 Cl2 继续反应，生成更多的 NaClO B．NaOH 固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 C．为下一步反应提供碱性的环境 D．使 NaClO3 转化为 NaClO (3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。图 2 为不同的温度下， 不同质量浓度的 Fe(NO3)3 对 K2FeO4 生成率的影响；图 3 为一定温度下，Fe(NO3)3 质量浓 度最佳时，NaClO 浓度对 K2FeO4 的生成率的影响。 工业生产中最佳温度为________，Fe(NO3)3 与 NaClO 两种溶液的最佳质量浓度之比为 ________。 (4)反应③的离子方程式为___________________________________________________ _______________________________； 往溶液Ⅱ中加入饱和 KOH 溶液得到湿产品的原因是 ________________________________________________________________________。 (5)高铁酸钾作为水处理剂是能与水反应的，其离子反应是： 4FeO2－ 4 ＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8OH－ 则其作为水处理剂的原理是： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 解析：(1)温度较高时，NaOH 与 Cl2 发生歧化反应，生成 NaClO3、NaCl，根据化合价 升降总数相等、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式：3Cl2＋6OH－===== △ 5Cl－＋ClO－ 3 ＋ 3H2O。(2)NaOH 和 Cl2 反应生成 NaClO，可除去溶液Ⅰ中未反应的 Cl2，且只有在碱性条 件下，Fe3＋才能和 ClO－发生氧化还原反应生成 FeO2－ 4 ，所以加入 NaOH 固体的目的是除去 Cl2 且使溶液为碱性。(3)根据图 2 和图 3 知，工业生产中最佳温度为 26 ℃，Fe(NO3)3、NaClO 的最佳质量浓度分别为 330 g·L－1、275 g·L－1，故 Fe(NO3)3、NaClO 两种溶液的最佳质量浓 度之比为 330∶275＝6∶5。(4)反应③为 Fe3＋在碱性条件下被 ClO－氧化为 FeO2－ 4 ，ClO－被 Fe3＋还原为 Cl－，配平离子方程式为 2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－ 4 ＋3Cl－＋5H2O。溶 液Ⅱ中含有 Na2FeO4，往溶液Ⅱ中加入饱和 KOH 溶液，得到 K2FeO4，发生反应：Na2FeO4 ＋2KOH===K2FeO4↓＋2NaOH，故得到湿产品的原因是高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶 解度小。(5)高铁酸钾能作为水处理剂，是因为 K2FeO4 中铁元素为＋6 价，具有强氧化性， 能起到杀菌消毒的作用，其对应还原产物为 Fe3＋，Fe3＋水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附 性，可除去水中的悬浮物质，从而起到净化水的作用。 答案：(1)6OH－＋3Cl2===== △ ClO－ 3 ＋5Cl－＋3H2O (2)AC (3)26 ℃ 6∶5(或 1.2∶1) (4)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－ 4 ＋3Cl－＋5H2O 高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠 的溶解度小 (5)①高铁酸钾中的铁为＋6 价，具有强氧化性，能杀菌消毒 ②还原产物 Fe3＋水解产 生的氢氧化铁胶体具有吸附作用而净水 5．石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含有 SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、 Fe2O3(3.1%)和 MgO(0.5%)等杂质。为了提纯和综合利用初级石墨，设计工艺流程如图所示： (注：SiCl4 的沸点是 57.6 ℃，题中金属氯化物的沸点均高于 150 ℃) (1)已知 1 mol 石墨完全转化为金刚石需要吸收 1.9 kJ 的能量。请写出石墨转化为金刚 石 的 热 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________ ______________________________________。 (2)向反应器中通入 Cl2 前，需通一段时间的 N2。高温反应后，石墨中的氧化物杂质均 转变为相应的氯化物。80 ℃冷凝的目的是___________________________________________ _____________________________________。 由活性炭得到气体Ⅱ反应的化学方程式为____________________________________ ________________________________________________________________。 (3)加入过量 NaOH 溶液得到溶液Ⅳ的反应的离子方程式为________________________ ______________________________________________。 (4) 用 化 学 反 应 原 理 解 释 得 到 沉 淀 Ⅴ 的 过 程 中 加 入 乙 酸 乙 酯 和 加 热 的 作 用 ： ________________________________________________________________________。 1 kg 初级石墨最多可获得沉淀Ⅴ的质量为________kg。 解析：(1)书写热化学方程式时，除要注明状态外，还要分别注明“石墨”、“金刚石” 字样。(2)通入 Cl2 进行高温反应后，石墨中的 Al2O3、Fe2O3 和 MgO 等金属氧化物均转变为 相应的氯化物。活性炭与 SiO2 在高温下反应生成 Si 和 CO，Si 与 Cl2 在高温下反应生成 SiCl4， SiCl4 的沸点是 57.6 ℃，题中金属氯化物的沸点均高于 150 ℃，在 80 ℃冷凝可将 MgCl2、 FeCl3、AlCl3 等金属氯化物冷凝为固体，从而与气态 SiCl4 分离。气体Ⅱ是 SiCl4 和 CO 的 混合物。(3)固体Ⅲ中含 MgCl2、FeCl3、AlCl3，加入过量 NaOH 溶液后，Mg2＋、Fe3＋转化 为氢氧化物沉淀，Al3＋转化为 AlO － 2 进入溶液Ⅳ中。(4)溶液Ⅳ中含有 AlO－ 2 ，沉淀Ⅴ是 Al(OH)3。溶液Ⅳ中的 NaAlO2 水解使溶液显碱性，乙酸乙酯在碱性条件下能彻底水解，可 消耗 NaAlO2 水解生成的 NaOH，促进 NaAlO2 水解生成 Al(OH)3；水解过程吸热，加热可 促进水解，同时也可加快反应速率。初级石墨中含 5.1%的 Al2O3,1 kg 初级石墨中，n(Al2O3) ＝1 000 g×5.1%÷102 g·mol－1＝0.5 mol，不考虑转化过程中 Al 元素的损失，则最多可生成 1 mol Al(OH)3 沉淀，其质量为 0.078 kg。 答案：(1)C(s，石墨)===C(s，金刚石) ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1 (2)将 MgCl2、FeCl3、AlCl3 等金属氯化物冷凝为固体，从而与 SiCl4 分离 2C＋SiO2 ＋2Cl2===== 高温 SiCl4＋2CO(或 2C＋SiO2===== 高温 Si＋2CO↑、Si＋2Cl2===== 高温 SiCl4) (3)Al3＋ ＋4OH－ ===AlO － 2 ＋2H2O (4)溶液Ⅳ中 NaAlO2 水解显碱性，乙酸乙酯消耗 NaAlO2 水解生成的 NaOH，促进 NaAlO2 水解生成 Al(OH)3；加热促进水解，加快反应速 率 0.078 6．硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]广泛应用于电子、催化工业，其合成路线如下： CeNO33·6H2O 六水合硝酸铈Ⅲ ――→Ⅰ CeOH4 氢氧化铈Ⅳ ――→Ⅱ H2CeNO36 硝酸铈Ⅳ溶液 ――→Ⅲ NH42CeNO36 硝酸铈铵Ⅳ晶体 回答下列问题： (1)(NH4)2Ce(NO3)6 中铈(Ce)的化合价为________。 (2)加热(NH4)2Ce(NO3)6 发生反应：(NH4)2Ce(NO3)6===== △ CeO2·8OH＋8M↑；CeO2·8OH ===== △ CeO2＋4H2O＋2O2↑。M 的化学式为________；在空气中加热硝酸铈铵晶体除固体 颜色发生变化外，还可能观察到的现象是________________________。 (3)步骤Ⅰ的过程为将 Ce(NO3)3·6H2O 溶于水配成溶液，用氨水调 pH 在 5～6，以 H2O2 使铈完全氧化沉淀出 Ce(OH)4。写出制备氢氧化铈的总反应的离子方程式： ________________________________________________________________________。 (4)(NH4)2Ce(NO3)6 在水中的溶解度与温度、硝酸浓度的关系如图所示。下列说法正确 的是________(填标号)。 A．硝酸浓度相同时，硝酸铈铵晶体的溶解度随温度降低而减小 B．温度相同时，硝酸浓度越大，硝酸铈铵晶体的溶解度越大 C．硝酸浓度越大，温度对硝酸铈铵晶体的溶解度影响越小 (5)298 K 时，Ksp[Ce(OH)4]＝1×10－29。在步骤Ⅰ中，为了使 c(Ce4＋)≤1×10－5 mol·L －1，需控制溶液 pH 不低于________。 (6)氢氧化铈溶于硫酸得到硫酸铈，标准硫酸铈溶液常作 Fe2＋的滴定剂。为了测定 KMnO4 溶液浓度，进行如下实验： 取 x mL KMnO4 溶液于锥形瓶中，加入 V1 mL c1 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2 溶液(过量)， 充分反应后，用 c2 mol·L－1 标准 Ce(SO4)2 溶液滴定 Fe2＋至终点，消耗 V2 mL 标准 Ce(SO4)2 溶液(滴定反应：Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋)。c(KMnO4)＝________mol·L－1(用代数式表示)； 若盛装标准硫酸铈溶液的滴定管没有用待装液润洗，则测得的结果________(填“偏 高”“偏低”或“无影响”)。 解析：(2)根据原子守恒知，M 为 NO，在空气中 NO 迅速转化成 NO2。(3)双氧水作氧 化剂，氨水作沉淀剂，根据原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒写出离子方程式。(4)从题 图看出，硝酸浓度相同时，随着温度升高，硝酸铈铵晶体的溶解度增大，A 项正确；温度 相同时，硝酸铈铵晶体的溶解度随硝酸浓度的增大而减小，B 项错误；从题图看出，硝酸 浓度越小，曲线斜率越大，所以，硝酸浓度越小，温度对硝酸铈铵晶体的溶解度影响越大， C 项正确。(5)c(OH－)＝4 Ksp[CeOH4] cCe4＋ ≥ 4 1×10－29 1×10－5 mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1，c(H＋) ＝ KW cOH－ ≤1×10－8 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)≥8。(6)根据得失电子守恒有：c(KMnO4)·x×10 －3 L×5＋c2V2×10－3 mol＝c1V1×10－3 mol，c(KMnO4)＝c1V1－c2V2 5x mol·L－1。若滴定管未 用待装液润洗，则 V2 偏大，测得的结果偏低。 答案：(1)＋4 (2)NO 产生红棕色气体 (3)2Ce3＋＋H2O2＋6NH3·H2O===2Ce(OH)4↓＋6NH＋ 4 (4)AC (5)8 (6)c1V1－c2V2 5x 偏低