无机化学综合应用

1无机化学综合应用题组一以陌生无机物为载体的综合考查[答案及评分标准]（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4＝2H3BO3＋2MgSO4（2分）提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径（2分）（2）Fe3O4（1分）SiO2和CaSO4（2分）（3）将Fe2＋氧化成Fe3＋（1分）使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去（1分）（4）(七水)硫酸镁（1分）（5）Na＋（2分）（6）2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO（2分）[阅卷人的忠告]（1）元素符号错、不规范、看不清的不得分，方程式不写“△”扣分。（2）SiO2和CaSO4少写，或错写其他杂质均不得分。（3）名称写成化学式不得分。（4）电子式漏掉离子符号或不写“[]”均不得分。2[典例]1．工业上利用氟碳铈矿(主要成分CeCO3F)提取CeCl3的一种工艺流程如下：请回答下列问题：（1）CeCO3F中，Ce元素的化合价为________。（2）酸浸过程中用稀硫酸和H2O2替换HCl不会造成环境污染。写出稀硫酸、H2O2与CeO2反应的离子方程式：______________________________________________________。（3）向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_____________________________________________。（4）溶液中的c(Ce3＋)等于1×10－5mol·L－1可认为Ce3＋沉淀完全，此时溶液的pH为______________。(已知Ksp[Ce(OH)3]＝1.0×10－20)（5）加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，其中NH4Cl的作用是______________。（6）准确称取0.7500gCeCl3样品置于锥形瓶中，加入适量过硫酸铵溶液将Ce3＋氧化为Ce4＋，然后用0.1000mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗25.00mL标准溶液。(已知：Fe2＋＋Ce4＋＝Ce3＋＋Fe3＋)①该样品中CeCl3的质量分数为________(保留两位小数)。②若使用久置(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液进行滴定，测得该CeCl3样品的质量分数________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。【答案】（1）＋3（2）H2O2＋2CeO2＋6H＋＝2Ce3＋＋4H2O＋O2↑（3）避免三价铈以Ce(BF4)3沉淀的形式损失或除去BF或提高CeCl3的产率（4）9（5）NH4Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl3水解（6）①82.17%②偏大【解析】（1）根据化合价的代数和等于零计算，C为＋4价、O为－2价、F为－1价。（2）HCl被CeO2氧化的产物为氯气；H2O2被氧化为O2，CeO2的还原产物为Ce3＋，根据电子守恒、电荷守恒即可配平方程式。（3）从流程可知KBF4为沉淀，该步骤为除去BF（4）溶液中的c(Ce3+)等于1×10－5mol•L－1，可认为Ce3+沉淀完全，根据KSP[Ce(OH)3]＝c(Ce3+)•c3(OH－)＝1×10－20可知，c(OH－)＝3520101101－－mol•L－1＝1×10－5mol•L－1，此时溶液的pH为9（5）从Ce(OH)3的溶度积可知CeCl3易水解，氯化铵分解产生的HCl可抑制CeCl3的水解。（6）①由反应信息可得关系式：CeCl3～(NH4)2Fe(SO4)2，再根据硫酸亚铁铵的物质的量和关系式即可计算n(CeCl3)。②久置的(NH4)2Fe(SO4)2中Fe2＋已部分被氧化，必然消耗(NH4)2Fe(SO4)2的量增多，因而测定结果偏大。2．磷及其化合物在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题：（1）直链聚磷酸是由n个磷酸分子通过分子间脱水形成的，常用于制取阻燃剂聚磷酸铵。①写出磷酸主要的电离方程式：_______________________________。②n越大，直链聚磷酸铵的水溶性越________(填“大”或“小”)。3（2）在碱性条件下，次磷酸盐可用于化学镀银，完成其反应的离子方程式。___H2PO2－＋___Ag＋＋________＝___PO23－＋___Ag＋________（3）由工业白磷(含少量砷、铁、镁等)制备高纯白磷(熔点44℃，沸点280℃)，主要生产流程如下：①除砷过程在75℃时进行，其合理的原因是______________(填字母)。a．使白磷熔化，提高反应活性b．降低白磷的毒性c．温度不宜过高，防止硝酸分解d．适当提高温度，增大反应速率②生产过程在高纯氮气保护下进行，其目的是_______________________________________。③硝酸氧化除砷时被还原为NO，写出砷转化为砷酸的化学方程式：_______________________________。氧化相同质量的砷，当转化为亚砷酸的量越多时，消耗硝酸的量越________(填“多”或“少”)。④某条件下，用一定量的硝酸处理一定量的工业白磷，砷的脱除率及磷的产率随硝酸质量分数的变化如图所示，砷的脱除率从a点到b点降低的原因是________________________________________。【答案】（1）①H3PO4H＋＋H2PO4－②小（2）146OH－144H2O（3）①acd②防止白磷被空气中氧气氧化③3As＋5HNO3＋2H2O＝3H3AsO4＋5NO↑少④硝酸浓度变大，氧化性增强，有较多的硝酸用于氧化白磷，脱砷率降低3．过二硫酸(结构如图)是一种白色晶体，其酸及盐均为强氧化剂。（1）(NH4)2S2O8在水溶液中的电离方程式为_____________________________________________________________________________________________________________。（2）在Ag＋及加热的条件下，S2O可将溶液中的Mn2＋氧化为MnO，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________，观察到的现象是_______________________________________________________。（3）由氯碘酸(ClSO3H)与过氧化氢作用可得固态的过二硫酸，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。（4）工业上制备过二硫酸溶液的流程之一如下：电解时阳极的电极反应式为____________________________________________________，阳极材料能否用铜丝代替铂丝？________(填“能”或“不能”)，说明理由：________________________________________________________________________。4【答案】（1）(NH4)2S2O8＝2NH4++S2O82－（2）2Mn2++5S2O82－+8H2OAg+△2MnO4－+10SO42－+16H+溶液颜色变为紫色（3）2ClSO3H+H2O2＝H2S2O8+2HCl；（4）2SO42－－2e－＝S2O82－不能铜是活性电极，铜作阳极时本身会失去电子【解析】（2）由过二硫酸结构可知，分子中S元素处于最高价＋6价，其中的－1价O具有强氧化性，则离子方程式：5S2O＋2Mn2＋＋8H2O＝2MnO4－＋10SO＋16H＋，由于生成MnO，溶液会变为紫色。（4）电解产物中的H2一定在阴极生成，则阳极产物为S2O，电极反应式为2SO－2e－＝S2O，阳极用铜时，铜失电子，不能生成S2O。4．Na2S、H2O2在从含镍电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)中提取含镍化合物时有重要作用。提取过程如下：①电镀废渣先用过量酸进行酸化处理，得到溶液；②向溶液中滴入适量的Na2S溶液，除去Cu2＋、Zn2＋，过滤；③保持滤液在40℃左右，用6%的H2O2溶液氧化Fe2＋，再在95℃时加入NaOH溶液调节pH，过滤除去铁和铬；④在滤液中加入足量Na2CO3溶液，搅拌，得NiCO3沉淀；⑤……（1）步骤②中除可观察到黑色沉淀外，还可嗅到臭鸡蛋气味，用离子方程式说明气体的产生：_________________________________________________。（2）步骤③中在Fe2＋氧化阶段，需要控制温度不超过40℃，其目的是__________________________；该阶段发生反应的离子方程式为___________________________________。（3）Fe2＋也可以用NaClO3氧化，Fe2＋被氧化并在较小pH条件下水解，最终形成黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀而被除去；如图是pH－温度关系图，图中阴影部分为黄铁矾钠稳定存在区域[已知25℃时，Fe(OH)3的Ksp＝2.64×10－39]，下列说法正确的是________(填字母)。a．FeOOH中铁为＋2价b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2＋，再在pH＝4时除去铁，此时溶液中c(Fe3＋)＝2.64×10－29mol·L－1c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2＋的离子方程式为6Fe2＋＋ClO－＋6H＋＝6Fe3＋＋Cl－＋3H2Od．工业生产中温度常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时溶液的pH约为1.2～1.8（4）无水NiCl2在有机合成中有着极为重要的作用，工业上常用含镍原料所制得的NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水制得，已知SOCl2能与水反应生成SO2和HCl。写出NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水制无水NiCl2的化学方程式_________________________________________________，NiCl2·6H2O需在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水的原因是__________________________________。【答案】（1）S2－＋2H＋＝H2S↑（2）减少过氧化氢的分解2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O（3）cd（4）NiCl2·6H2O＋6SOCl2NiCl2＋6SO2↑＋12HClNiCl2在加热过程中会因发生水解而得不到无水NiCl2，当NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水时，反应过程中产生的HCl能抑制NiCl2的水解【解析】（1）经过量酸处理得到的溶液中含有大量的H＋，当加入Na2S后会发生反应：S2－＋2H＋＝H2S↑，生成具有臭鸡蛋气味的H2S。（2）Fe2＋氧化阶段需要加入氧化剂过氧化氢，温度过高会造成过氧化氢的分解，导致过氧化氢损失，氧化阶段的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O。（3）FeOOH中铁为＋3价；当pH＝4时，c(H＋)＝10－4mol·L－1，c(OH－)＝10－10mol·L－1，则c(Fe3＋)＝mol·L－1＝2.64×10－9mol·L－1。（4）加热过程中发生的反应为5NiCl2·6H2O＋6SOCl2NiCl2＋6SO2↑＋12HCl；若单独加热NiCl2·6H2O，则在加热过程中NiCl2会发生水解而得不到无水NiCl2，当NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水时，反应过程中产生的HCl能抑制NiCl2的水解。题组二以化工流程为载体的综合题专练[解题指导]化工流程题审题方略1．粗读题干，挖掘图图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。如制备类无机化工题，可粗