2019版高考化学二轮复习 第二篇 理综化学填空题突破 第8题 以工艺流程为主流的无机综合题学案.doc
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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Ⅰ，27)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)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： ①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。 ②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 molL－1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)NaHSO3结晶脱水生成Na2S2O5。(2)①向Na2CO3饱和溶液中通入SO2，可能生成Na2SO3、NaHSO3，因Na2SO3溶液呈碱性，Ⅰ中溶液呈弱酸性，所以生成的是NaHSO3。②审题时抓住“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：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)，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)I2作氧化剂，将S2O氧化成SO。计算样品中Na2S2O5的残留量时以SO2计，则n(I2)＝n(SO2)＝0.010 00 molL－10.01 L＝0.000 1 mol，m(SO2)＝0.006 4 g，则该样品中Na2S2O5的残留量为＝0.128 gL－1。 答案 (1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O (2)①NaHSO3 ②得到NaHSO3过饱和溶液 (3)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) a (4)S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋ 0.128 2．(2018课标全国Ⅱ，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[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_______________________________________________________________。 (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SO2。(2)溶液中的Pb2＋与SO不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2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＋、Zn2＋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===Cd＋Zn2＋。(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)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2 (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 3．(2018课标全国Ⅲ，27)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_____________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式________________________________________。 ②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________。 ③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)KIO3的名称为碘酸钾。(2)Cl2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(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O。(3)①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑。②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。③根据工艺流程分析，KClO3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(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O) (3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑) ②K＋ 由a到b ③产生Cl2易污染环境等 4．(2017课标全国Ⅰ，27)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_______________________________________________ ______________________________________________________________。 (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___________________________________________________________________。 (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 50 TiO2xH2O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)若“滤液②”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 molL－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1.310－22、1.010－24 (6)写出“高温煅烧②”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Fe2＋，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，H2O2分解，NH3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－2x－(15－x)＝－22，x＝7，则－1价O原子共8个，即有4个过氧键。(6)反应物为FePO4、Li2CO3、H2C2O4，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。 答案 (1)100 ℃、2 h或90 ℃、5 h (2)FeTiO3＋ 4H＋＋ 4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O (3)低于40 ℃，TiO2xH2O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)＝ molL－1＝1.310－17molL－1，c3(Mg2＋)c2(PO)值为0.013(1.310－17)2＝1.710－40
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