【名师一号】2021高考化学(苏教版)一轮复习课时训练:10-4实验方案的设计与评价-无机化工流程.docx
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1、第四单元试验方案的设计与评价无机化工流程(计时:45分钟满分:100分)1(12分)(2021大纲)铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:回答下列问题:(1)写出反应1的化学方程式_。(2)滤液中加入CaO生成的沉淀是_,反应2的离子方程式为_。(3)E可作为建筑材料,化合物C是_,写出由D制备冰晶石的化学方程式_。(4)电解制铝的化学方程式是_。以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是_。解析(1)由于铝土矿的主要成
2、分为二氧化硅、氧化铝,前者与NaOH反应生成硅酸钠,后者与NaOH反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)。(2)CaO加入水溶液中先生成氢氧化钙,氢氧化钙电离出的Ca2与SiO反应生成CaSiO3;反应2为偏铝酸钠与CO2反应生成氢氧化铝。(3)浓硫酸与萤石反应生成HF气体和硫酸钙,故C为浓硫酸,D为HF,E为硫酸钙;结合制备冰晶石的反应物HF、碳酸钠和氢氧化铝及生成物Na3AlF6,由元素守恒可知该反应的生成物中还有二氧化碳和水。(4)工业上利用熔融的氧化铝,通过电解可制得单质铝,并有氧气生成;阳极生成物氧气可与石墨反应,生成碳的氧化物。答案(1)2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O、2NaO
3、HAl2O3=2NaAlO2H2O(2)CaSiO32AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO(3)浓H2SO412HF3Na2CO32Al(OH)3=2Na3AlF63CO29H2O(4)2Al2O34Al3O2O2、CO2(CO)2(14分)(2021北京)用含有Al2O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)318H2O,工艺流程如下(部分操作和条件略):.向铝灰中加入过量稀H2SO4,过滤;.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调整溶液的pH约为3;.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色;.加入MnSO4至紫红色消逝,过滤;.浓缩、结晶、分别,得到产品。(
4、1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是_。(2)将MnO氧化Fe2的离子方程式补充完整:MnOFe2_=Mn2Fe3_(3)已知:生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开头沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注:金属离子的起始浓度为0.1 molL1依据表中数据解释步骤的目的:_。(4)已知:肯定条件下,MnO可与Mn2反应生成MnO2。向的沉淀中加入浓HCl并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是_。中加入MnSO4的目的是_。解析由题给条件,加入过量稀硫酸,发生反应:Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O,FeOxFe2O3(3x1
5、)H2SO4=FeSO4xFe2(SO4)3(3x1)H2O,过滤后得到的滤液为Al2(SO4)3、FeSO4、Fe2(SO4)3和硫酸的混合溶液,滤渣为SiO2;向滤液中加入过量的高锰酸钾溶液,目的是将Fe2全部氧化为Fe3,然后调整pH约为3,由题给表格(生成氢氧化物沉淀的pH)信息知,此时Fe3全部转化为氢氧化铁沉淀,上层溶液为KMnO4和硫酸铝,依据题给信息,肯定条件下,MnO可与Mn2反应生成MnO2,从而把上层溶液中的MnO除去,最终浓缩、结晶、分别,得到产品。(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是Al2O36H=2Al33H2O。(2)由题意,在酸性条件下高锰酸钾把Fe2氧
6、化成Fe3,所以反应物中添上H,生成物中添上H2O,配平得:MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O。(3)步骤的目的是将Fe2全部氧化为Fe3,然后调整pH约为3,使Fe3全部转化为Fe(OH)3沉淀。(4)依据反应:MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O可知,有黄绿色气体产生时说明沉淀中有MnO2;加入MnSO4可除去过量的MnO。答案(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)58H54H2O(3)pH约为3时,Fe2和Al3不能形成沉淀,将Fe2氧化为Fe3,可使铁完全沉淀(4)生成黄绿色气体除去过量的MnO3(14分)(2021广东)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回
7、收银并制备铜化工产品的工艺如下:(注:Al(OH)3和Cu(OH)2开头分解的温度分别为450 和80 )(1)电解精炼银时,阴极反应式为_;滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中快速变为红棕色,该气体变色的化学反应方程式为_。(2)固体混合物B的组成为_;在生成固体B的过程中,需把握NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为_。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:_CuO_Al2O3_CuAlO2_。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为_mol CuAlO2,至少需要1.0 molL1的Al2(SO4)3溶液_
8、L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是_、过滤、洗涤和干燥。解析(1)电解精炼银时,阴极反应式为Age=Ag;气体变色是由于发生反应:2NOO2=2NO2。(2)结合工艺流程及Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度知固体混合物B含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量,则Al(OH)3会转化为NaAlO2。(3)该反应为氧化还原反应,依据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质并配平方程式。(4)生成CuAlO2的物质的量为50(mol),至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25 mol,即至少需要1.0 molL1的Al2(SO4)3溶液25 L。(5)由CuSO4溶液制备胆
9、矾需要的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。答案(1)Age=Ag2NOO2=2NO2(2)CuO、Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸发浓缩、冷却结晶4(14分)(2021江苏)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探究。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的试验流程如下: (1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_。(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为_。(3)滤渣2的成分是_(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应:2MgSO4C2MgO2SO2CO
10、2MgSO4CMgOSO2COMgSO43CMgOS3CO利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸取或收集。D中收集的气体是_(填化学式)。B中盛放的溶液可以是_(填选项字母)。aNaOH溶液 bNa2CO3溶液c稀硝酸 dKMnO4溶液A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为4,写出该反应的离子方程式:_。解析(1)MgCO3与稀硫酸发生复分解反应。(2)加入H2O2将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3。(3)加入NH3H2O调整pH4是为了沉淀Fe3,因此滤渣2的成分为Fe(OH)3。(4)煅烧产生的气体为SO2、CO2、CO,B为吸取SO2,C为吸取CO2(由于
11、假如先吸取CO2,则SO2同时被吸取),则D中收集的气体为CO。依据SO2具有还原性,吸取SO2可以选用KMnO4溶液。淡黄色固体为S,与NaOH发生氧化还原反应,生成Na2SO3,依据得失电子守恒可配平化学方程式。答案(1)MgCO32H=Mg2CO2H2O(2)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O(3)Fe(OH)3(4)COd3S6OH2S2SO3H2O5(14分)(2021重庆)某争辩小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。(1)MgCO3的分解产物为_。(2)装置C的作用是_,处理尾气的方法为_。(3)将争辩小组分为两组,按如图装置进行
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