1、1第 8题 以工艺流程为主流的无机综合题复习建议：4 课时(题型突破 2课时 习题 2课时)1(2018课标全国，27)焦亚硫酸钠(Na 2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产 Na2S2O5，通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。(2)利用烟道气中的 SO2生产 Na2S2O5的工艺为：pH4.1 时，中为_溶液(写化学式)。工艺中加入 Na2CO3固体、并再次充入 SO2的目的是_。(3)制备 Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式
2、为_。电解后，_室的 NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中 Na2S2O5残留量时，取 50.00 mL葡萄酒样品，用 0.010 00 molL1 的碘标准液滴定至终点，消耗 10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中 Na2S2O5 的残留量为_gL 1 (以 SO2计)。解析 (1)NaHSO 3结晶脱水生成 Na2S2O5。(2)向 Na2CO3饱和溶液中通入 SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO 3，因 Na2SO3溶液呈碱性，中溶液呈弱酸性，所以生成的是 NaHSO3。审2题时
3、抓住“生产 Na2S2O5，通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得” ，则工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入 SO2的目的是得到 NaHSO3过饱和溶液。(3)阳极发生氧化反应：2H2O4e =4H O 2(或 4OH 4e =2H2OO 2)，阳极室 H 向 a室迁移，a 室中的Na2SO3转化成 NaHSO3。阴极发生还原反应，析出 H2，OH 增多，Na 由 a室向 b室迁移，则b室中 Na2SO3浓度增大。(4)I 2作氧化剂，将 S2O 氧化成 SO 。计算样品中 Na2S2O5的25 24残留量时以 SO2计，则 n(I2) n(SO2)0.010 00 molL 1
4、0.01 L0.000 1 mol， m(SO2)0.006 4 g，则该样品中 Na2S2O5的残留量为 0.128 gL 1 。0.006 4 g0.05 L答案 (1)2NaHSO 3=Na2S2O5H 2O(2)NaHSO 3 得到 NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O4e =4H O 2(或 4OH 4e =2H2OO 2) a(4)S2O 2I 23H 2O=2SO 4I 6H 0.12825 242(2018课标全国，26)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
5、 c0(Mn )0.1 molL 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3_。(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。解析 (1)在焙烧过程中 ZnS和 O2反应生成 ZnO和
6、SO2。(2)溶液中的 Pb2 与 SO 不能共24存生成 PbSO4沉淀，SiO 2不溶于 H2SO4，即滤渣 1中含 SiO2和 PbSO4。氧化除杂过程中 O2能将溶液中 Fe2 氧化生成 Fe3 ，加入 ZnO能调节溶液的 pH，促进 Fe3 完全水解。由题表知Fe2 、Zn 2 开始沉淀和沉淀完全时的 pH非常接近，若不通入 O2使 Fe2 氧化为 Fe3 ，加入ZnO后无法除去 Fe2 ，会影响 Zn的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为 Cd2 Zn= =CdZn 2 。(4)结合图示可知电解 ZnSO4溶液时生成 Zn，即电解时Zn2 在阴极被还原，电极反
7、应式为 Zn2 2e =Zn。沉积 Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。答案 (1)2ZnS3O 2 2ZnO2SO 2= = = = =焙 烧 (2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2(3)Cd2 Zn= =CdZn 2(4)Zn2 2e =Zn 溶浸3(2018课标全国，27)KIO 3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“KClO 3氧化法”制备 KIO3工艺流程如图所示：“酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl 2和 KCl。 “逐 Cl2”采用的方法是_。 “滤液”中的溶质
8、主要是_。 “调 pH”中发生反应的化学方程式为_。(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。4写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。与“电解法”相比， “KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。解析 (1)KIO 3的名称为碘酸钾。(2)Cl 2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的 Cl2。加入 KOH溶液“调 pH”使 KH(IO3)2转化为 KIO3：KH(IO 3)2KOH= =2KIO3H 2O。(3)电解法制备 KIO3时，H 2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O2e =2OH H
9、2或 2H 2e =H2。电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极 b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是 K 通过阳离子交换膜。根据工艺流程分析，KClO 3氧化法生成的 Cl2有毒，且在调 pH时加入 KOH的量不易控制，另外，生成的 KIO3中杂质较多。答案 (1)碘酸钾(2)加热 KCl KH(IO 3)2KOH= =2KIO3H 2O(或 HIO3KOH= =KIO3H 2O)(3)2H 2O2e =2OH H 2(或 2H 2e =H2)K 由 a到 b产生 Cl2易污染环境等4(2017课标全国，27)Li 4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利
10、用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO 2等杂质)来制备，工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为 70%时，所采用的实验条件为_。5(2)“酸浸”后，钛主要以 TiOCl 形式存在，写出相应反应的离子方程式24_。(3)TiO2xH2O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 50TiO2xH2O转化率 /% 92 95 97 93 88分析 40 时 TiO2xH2O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
11、)若“滤液”中 c(Mg2 )0.02 molL 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 )1.010 5 molL1 ，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成？_(列式计算)。FePO4、Mg 3(PO4)2的 Ksp分别为 1.31022 、1.010 24(6)写出“高温煅烧”中由 FePO4制备 LiFePO4的化学方程式_。解析 (1)由图示可知，当铁浸出率为 70%时，可以采用 100 、2 h，也可采用 90 、5 h。(2)反应物有 FeTiO3，由生成物有 TiOCl 可知，反应物中还含有 Cl ，生成物中还有24Fe2
12、，注意酸性条件，用 H 平衡电荷，配平。(3)温度低，转化速率慢，单位时间内转化效率低，温度过高，H 2O2分解，NH 3挥发，导致转化速率慢。注意：取的是相同时间内的转化率。(4)由化合物中所有元素化合价代数和为 0，有 15个 O原子共显22 价，设2 价氧原子为 x个，1 价氧原子则为(15 x)个，有2 x(15 x)22， x7，则1 价 O原子共 8个，即有 4个过氧键。(6)反应物为 FePO4、Li 2CO3、H 2C2O4，生成物有 LiFePO4，铁元素的化合价降低，则 H2C2O4中碳元素的化合价升高，产物为 CO2，配平。6答案 (1)100 、2 h 或 90 、5
13、h(2)FeTiO3 4H 4Cl =Fe2 TiOCl 2H 2O24(3)低于 40 ，TiO 2xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过 40 ，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3 恰好沉淀完全时， c(PO ) 341.310 221.010 5molL1 1.310 17 molL1 ， c3(Mg2 )c2(PO )值为 0.013(1.31017 )3421.710 40 Na2CO3，溶液的 pH减2 23小。(3)电解 Al2O3，阳极 O2 放电生成 O2，石墨(C)电极会被 O2氧化。(4)阳极水中的 OH放电生成 O2(图示
14、)及 H (2H2O4e =O24H )，H 与 CO 结合生成23HCO (CO H =HCO ，由图可知阳极区 Na2CO3转化为 NaHCO3)，写出总反应：3 23 34CO 2H 2O4e =4HCO O 2。阴极，水中的 H 放电生成 H2。(5)NH 4Cl加热时分解23 3生成 HCl和 NH3，HCl 可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。答案 (1)Al 2O32OH =2AlO H 2O2(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的 O2氧化(4)4CO 2H 2O4e =4HCO O 2 H 223 3(5)NH4Cl分解产生的 HCl能够破坏 Al表面的 Al2O3薄膜题
15、型训练 2 (2018江苏化学，16)以高硫铝土矿(主要成分为 Al2O3、Fe 2O3、SiO 2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得 Fe3O4的部分工艺流程如下：(1)焙烧过程均会产生 SO2，用 NaOH溶液吸收过量 SO2的离子方程式为_。(2)添加 1%CaO和不添加 CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。17已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于 600 硫去除率 100%(1焙 烧 后 矿 粉 中 硫 元 素 总 质 量焙 烧 前 矿 粉 中 硫 元 素 总 质 量 )不添加 CaO的矿粉在低于 500 焙烧时，去除的硫元素主要来源于_。700 焙烧
16、时，添加 1%CaO的矿粉硫去除率比不添加 CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO2，铝元素存在的形式由_(填化学式)转化为_(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的 Fe2O3。Fe 2O3与 FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和 SO2，理论上完全反应消耗的 n(FeS2) n(Fe2O3)_。解析 (1)二氧化硫是酸性氧化物，少量二氧化硫与 NaOH溶液反应生成正盐 Na2SO3，过量二氧化硫与 NaOH溶液反应生成 NaHSO3。(2)根据高硫铝土矿的成分中含 FeS2和金属硫酸盐，而已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于 60
17、0 ，如果不添加 CaO在低于 500 焙烧，则去除的硫元素主要来源于 FeS2，具体的反应原理为4FeS211O 2 2Fe2O38SO 2。添加的 CaO吸收 SO2生成 CaSO3，CaSO 3易被= = = = =焙 烧 空气中的氧气氧化为 CaSO4。根据题目所给“多数金属硫酸盐的分解温度都高于 600 ” ，可知 700 时，CaSO 4可能未分解或未完全分解而留在矿粉中，从而导致添加 1%CaO的矿粉硫去除率比不添加 CaO的矿粉硫去除率低。(3)高硫铝土矿中的氧化铝溶于 NaOH生成NaAlO2：Al 2O32NaOH= =2NaAlO2H 2O；向 NaAlO2溶液中通入过量
18、的二氧化碳，生成氢氧化铝：CO 2(过量)2H 2ONaAlO 2=Al(OH)3NaHCO 3。(4)根据得失电子守恒可知 FeS2与Fe2O3的物质的量之比为 116。答案 (1)OH SO 2=HSO3(2)FeS 2 硫元素转化为 CaSO4而留在矿粉中(3)NaAlO2 Al(OH) 318(4)116典例演示 2 高铁酸钾(K 2FeO4)是一种易溶于水，高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠，然后在一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入 KOH至饱和，从而使高铁酸钾析出。(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为_，推测其具有的化学性质是_。(2)高铁酸钾与水反应生成 O2、Fe(OH)
19、 3(胶体)和 KOH。该反应的离子方程式为_。高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是_。(3)在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4 aNa2O2=2Na2FeO4 bX2Na 2SO4 cO2，该反应中物质 X的化学式为_， b与 c的关系是_。一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入 KOH至饱和可析出高铁酸钾，原因是_。(4)在碱性条件下，由氯化铁、氯气可制备出高铁酸钾，写出该反应的离子方程式：_。(5)某同学配制了一瓶 K2FeO4溶液，但标签丢失了，测定该瓶溶液物质的量浓度的实验步骤如下：步骤 1：准确量取 V mL溶液加入锥形瓶中；步骤 2：在强碱溶液中，用过量 CrO 与 FeO
20、反应生成 Fe(OH)3和 CrO ；2 24 24步骤 3：加足量稀硫酸，使 CrO 转化为 Cr2O ，CrO 转化为 Cr3 ，Fe(OH) 3转化为24 7 2Fe3 ；步骤 4：加入二苯胺磺酸钠作指示剂，用 c molL1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗(NH 4)2Fe(SO4)2标准溶液 V1 mL。滴定时发生反应的离子方程式为_。原溶液中 K2FeO4的物质的量浓度为_(用含字母的代数式表示)。19解析 (1)根据化合物中各元素化合价的代数和为零，可得铁元素的化合价为6；高铁酸钾中铁元素处于最高价态，则高铁酸钾具有强氧化性。(2)高铁酸钾与水反应生成 O2
21、，同时它本身被还原生成 Fe(OH)3，反应的离子方程式为 4FeO 10H 2O=4Fe(OH)3(胶体)248OH 3O 2。高铁酸钾具有强氧化性，作为水处理剂能起到杀菌消毒的作用，同时其还原产物为 Fe(OH)3胶体，又能起到净水的作用。(3)根据元素守恒可知，X 应是 Na2O，根据钠元素守恒，有 2a82 b，根据氧元素守恒有 2a8 b2 c，两式联立，可得b2 c。一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入 KOH至饱和可析出高铁酸钾，原因是该条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。(4)用氯气在碱性条件下氧化氯化铁可制备高铁酸钾，根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒，反应的离子方程式
22、为2Fe3 3Cl 216OH =2FeO 6Cl 8H 2O。(5)根据题意，步骤 2中发生反应24FeO CrO 2H 2O=Fe(OH)3CrO OH ，步骤 3中 CrO 在稀硫酸作用下发生24 2 24 24反应 2CrO 2H Cr2O H 2O，步骤 4滴定时发生反应24 27Cr2O 6Fe 2 14H =6Fe3 2Cr 3 7H 2O，故可得关系式 FeO 3Fe 2 。原溶液中27 24K2FeO4的物质的量浓度为 molL1 。cV13V答案 (1)6 强氧化性 (2)4FeO 10H 2O=4Fe(OH)3(胶体)8OH 3O 2 杀24菌消毒、净水(3)Na 2O
23、b2 c 相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度(4)2Fe3 3Cl 216OH =2FeO 6Cl 8H 2O24(5)Cr 2O 6Fe 2 14H =6Fe3 2Cr 3 7H 2O molL127cV13V题型训练 3 (2018天津理综，7)下图中反应是制备 SiH4的一种方法，其副产物MgCl26NH3是优质的镁资源。回答下列问题：(1)MgCl26NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H 除外)：_，Mg在元素周期表中的位置：_，20Mg(OH)2的电子式：_。(2)A2B的化学式为_。反应的必备条件是_。上图中可以循环使用的物质有_。(3)在一定条件下，由 Si
24、H4和 CH4反应生成 H2和一种固体耐磨材料_(写化学式)。(4)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状 Mg(OH)2，使燃烧产生的 SO2转化为稳定的 Mg化合物，写出该反应的化学方程式：_。(5)用 Mg制成的格氏试剂(RMgBr)常用于有机合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：(R：烃基，R：烃基或 H)依据上述信息，写出制备 所需醛的可能结构简式：_。解析 (1)MgCl 26NH3所含元素的简单离子有 Mg2 、Cl 、N 3 、H ，Cl 有 3个电子层，四者中离子半径最大，Mg 2 、N 3 有 2个电子层，且具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，则 N3 的半径大于
25、Mg2 的半径，故离子半径由小到大的顺序为 r(H )”或“S，得电子能力 PS，非金属性 PS(3)2Ca5(PO4)3F10H 2SO45H 2O 10CaSO40.5 H2O6H 3PO42HF= = = = = (4)80 后，H 2O2分解速率大，浓度显著降低(5)CaSO4微溶 BaCO 3SO 2H 3PO4=BaSO4CO 2H 2O2H 2PO24 4(6)0.049bca2用金属钴板(含少量 Fe、Ni)制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如图所示：28注：钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。有关钴、镍和铁的化合物的性质如表：化学式沉淀完全时的 pH相关反应Co
26、(OH)2 9.4Fe(OH)2 9.6Fe(OH)3 3.7 Co2HCl= =CoCl2H 2Co2 2NH 3H2O=Co(OH)22NH 4Co2 2H 2O Co(OH)22H Ni2HCl= =NiCl2H 2Ni2 6NH 3H2O=Ni(NH3)62 6H 2O(1)“除镍”步骤中，氨水用量对反应收率的影响如表：加氨水调 pH 收率/% Ni2 含量/%9 98.1 0.089.5 98 0.0510 97.6 0.00510.3 94 0.005从表中数据可知，当 pH调节至 x_时，除镍效果最好。(2)“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分 Co(OH)
27、2转化为Co(OH)3，此反应的化学方程式为_。(3)“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是_。(4)“除铁”步骤中加入的纯碱的作用是_。(5)在“调 pH”步骤中，加盐酸的作用是_。29(6)已知 25 时， KspFe(OH)34.010 38 ，则该温度下反应 Fe3 3H 2O Fe(OH)33H 的平衡常数为_。解析 (1)由题表可知，当 pH10 时，收率为 97.6%，Ni 2 含量已经达到最低，继续增大pH时，Ni 2 含量不变，故 x10。(2)Co(OH) 2转化为 Co(OH)3，类似 Fe(OH)2转化为 Fe(OH)3，发生反应的化学方程式为 4Co(OH)2
28、O 22H 2O=4Co(OH)3。(3)加入双氧水的目的是将Fe2 氧化成 Fe3 ，发生反应的离子方程式为 2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O。(4)“除铁”步骤中加入 Na2CO3的作用是促进 Fe3 水解生成 Fe(OH)3沉淀而除去。(5)由 Co2 2H 2OCo(OH)22H 可知，加入盐酸可抑制 Co2 水解。(6) KspFe(OH)3 c(Fe3 )c3(OH )4.010 38 ， K (10 14 )c3（ H ）c（ Fe3 ） c3（ H ） c3（ OH ）c（ Fe3 ） c3（ OH ）3/4.01038 2.510 5 。答案 (1)10(2)
29、4Co(OH)2O 22H 2O=4Co(OH)3(3)2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O(4)使 Fe3 转化为 Fe(OH)3沉淀而除去或 2Fe3 3CO 3H 2O=2Fe(OH)33CO 223(5)防止 Co2 水解(6)2.51053用某含镍电镀废渣(含 Cu、Zn、Fe、Cr 等杂质)制取 NiCO3的过程如图所示：回答下列问题：(1)加入适量 Na2S时除获得沉淀外，还生成一种有臭鸡蛋气味的气体，产生该气体的离子方程式为_。(2)“氧化”时需保持滤液在 40 左右，用 6%的 H2O2溶液氧化。控制温度不超过 40 的原因是_；Fe2 被氧化的离子方程式为_30
30、_。Fe2 也可以用 NaClO3氧化，生成的 Fe3 在较小 pH条件下水解，最终形成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀而被除去，如图是 pH温度关系图，图中阴影部分为黄钠铁矾稳定存在的区域，下列说法正确的是_(填字母)。aFeOOH 中铁为2 价bpH 过低或过高均不利于生成黄钠铁矾，其原因不同c氯酸钠在氧化 Fe2 时，1 mol NaClO 3失去的电子数为 5NAd工业生产中温度常保持在 8595 ，加入 Na2SO4后生成黄钠铁矾，此时溶液的 pH约为 1.21.8(3)加入 Na2CO3溶液时，确认 Ni2 已经完全沉淀的实验方法是_。(4)某实验小组利用 NiCO
31、3制取镍氢电池的正极材料碱式氧化镍(NiOOH)，过程如图所示：已知 KspNi(OH)2210 15 ，欲使 NiSO4溶液中残留的 c(Ni2 )210 5 molL1 ，调节 pH的范围_。写出在空气中加热 Ni(OH)2制取 NiOOH的化学方程式_。解析 (1)电镀废渣经过量酸处理后得到的溶液中含有大量 H ，加入 Na2S后发生反应：S2 2H =H2S，生成具有臭鸡蛋气味的 H2S气体。(2)氧化阶段温度过高会造成过氧化氢的分解，导致过氧化氢损失；氧化阶段发生反应：2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O。FeOOH 中铁为3 价；pH 过低会将生成的黄钠铁矾溶解，pH过高则不会生成黄钠铁矾；氯酸钠在氧化 Fe2 时，1 mol NaClO3得到的电子数为 6NA；工业生产中温度常保持在 8595 ，加入 Na2SO4后生成黄钠铁矾，结合题图可知此时溶液的 pH约为 1.21.8，故本题选 bd。(4)欲使 NiSO4溶液中残留的 c(Ni2 )210 5
