专题无机综合题.docx

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专题无机综合题

专题：

无机综合题

热点题型一　以化工流程为载体的综合题

1．有关化工工艺流程题的考查特点

（1）围绕核心反应推断陌生物质。

（2）围绕核心反应或副反应考查物质变化及定量关系，陌生方程式与计算是化工流程题的重要组成部分。

（3）围绕产品纯度考查物质的分离提纯（调pH、结晶、过滤、洗涤）。

（4）围绕原料的预处理考查影响速率的因素。

（5）围绕经济原则考查循环利用。

2．解答工业流程题的一般思路

（1）读题干，找信息和目的。

找出题干中的“制备”或“提纯”等关键词，明确化工生产的原料、产品和杂质。

（2）看问题，根据具体的问题，找出流程中需重点分析的步骤或环节，重点抓住物质流向（进入与流出），操作方法等。

（3）局部隔离分析，分析加入什么物质，得到什么物质，发生什么反应（或起到什么作用）。

（4）特别提醒：

每个题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答。

3．常考化工术语

关键词

释义

研磨、雾化

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分

灼烧（煅烧）

使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。

如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿

浸取

向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等

酸浸

在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程

过滤

固体与液体的分离

滴定

定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定

蒸发结晶

蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出

蒸发浓缩

蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度

水洗

用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等

酸作用

溶解、去氧化物（膜）、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用

去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解（沉淀）

4.常考条件控制

（1）控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）。

②“酸作用”还可除去氧化物（膜）。

③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等。

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）。

（2）温度控制：

主要从物质性质（热稳定、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发、胶体聚沉等）和反应原理（反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应）两个角度去思考。

题组一　无机物转化型

1．（2018·全国卷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＋）＝0.1mol·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。

答案　

（1）2ZnS＋3O2

2ZnO＋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

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2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2。

（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＋和H＋。

因为溶液中的Zn2＋浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn2＋＋2e－===Zn，阳极放电的是OH－，电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

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。

2．含锰化合物在化学工业中有十分重要的用途。

某含锰矿石的主要成分是MnO2，还含CaO、Al2O3、FeS等杂质，由此矿石生产MnCO3的工艺流程如图所示：

相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示：

物质

开始沉淀

沉淀完全

Fe（OH）3

2.7

3.7

Ca（OH）2

12

—

Al（OH）3

3.8

4.7

回答下列问题：

（1）酸溶时，是否能将稀硫酸换成浓盐酸________（填“是”或“否”），原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）取滤液Ⅰ加入KSCN溶液，溶液呈红色，试写出酸溶过程中FeS发生反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

（3）调节滤液Ⅰ的pH时所用的物质X最好为__________________________________。

（4）滤渣Ⅰ中除了Al（OH）3、Fe（OH）3外，还含有______________，滤渣Ⅱ为

________________________________________________________________________。

（5）沉锰的化学方程式为_____________________________________________________。

答案　

（1）否　MnO2高温时可以氧化浓盐酸生成氯气，污染环境　

（2）2FeS＋12H＋＋3MnO2

2Fe3＋＋2S＋3Mn2＋＋6H2O　（3）MnCO3　（4）CaSO4　CaF2

（5）MnSO4＋2NaHCO3===MnCO3↓＋Na2SO4＋H2O＋CO2↑

解析　该含锰矿石的主要成分是MnO2，还含有CaO、Al2O3、FeS等杂质，加入稀硫酸高温酸溶，二氧化锰和硫化亚铁反应得到硫单质、铁离子、锰离子，同时氧化钙和氧化铝分别转化成钙离子、铝离子，通过过滤得到单质S和含有锰离子、铁离子、钙离子、铝离子的滤液Ⅰ；通过调节滤液Ⅰ的pH，将铝离子、铁离子分别转化成Al（OH）3、Fe（OH）3，过滤分离出Al（OH）3、Fe（OH）3，滤液Ⅱ中含有钙离子和锰离子，加入适量NaF将钙离子转化成CaF2沉淀，过滤后得到滤渣Ⅱ（CaF2沉淀）和滤液Ⅲ（主要含有硫酸锰），再加入碳酸氢钠，发生反应：

MnSO4＋2NaHCO3===MnCO3↓＋Na2SO4＋H2O＋CO2↑，从而获得MnCO3。

解答物质转化型化工流程题的注意事项

（1）阅读流程时，要尽量弄懂流程图，但不必过度纠结每个框中发生的反应及原因，问题中可能未涉及相关问题。

（2）要看清所问问题，不能答非所问，要特别注意语言表达的科学性，即用学科语言表达。

题组二　侧重考查实验能力的化工流程图

3．（2018·江苏，19）以Cl2、NaOH、（NH2）2CO（尿素）和SO2为原料可制备N2H4·H2O（水合肼）和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：

已知：

①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。

②N2H4·H2O沸点约118℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。

（1）步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为__________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是________。

（2）步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。

NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110℃继续反应。

实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是________；使用冷凝管的目的是____________________________。

（3）步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3（水溶液中H2SO3、HSO

、SO

随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示）。

①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。

实验中确定何时停止通SO2的实验操作为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：

_____________________，

用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。

答案　

（1）3Cl2＋6OH－

5Cl－＋ClO

＋3H2O　缓慢通入Cl2

（2）NaClO碱性溶液　减少水合肼的挥发

（3）①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2

②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34℃条件下趁热过滤

解析　

（1）由题意知，该反应的反应物为氯气和氢氧化钠，部分生成物为氯酸钠和氯化钠，根据氧化还原反应方程式的书写要求和步骤，可写出该反应的离子方程式为3Cl2＋6OH－

5Cl－＋ClO

＋3H2O。

由题给信息①可知，该反应是放热反应，为防止温度过高，除用冰水浴外，还可采取缓慢通入氯气的措施，以使放出的热量能够充分散失。

（2）由题给信息②可知，水合肼有强还原性，而次氯酸钠有强氧化性，因此次氯酸钠与尿素反应时，为防止生成的水合肼被次氯酸钠氧化，应保持尿素在反应过程中过量，则应用滴液漏斗滴加次氯酸钠。

该反应的温度控制在110℃，而水合肼的沸点为118℃，为了减少水合肼的挥发，可使用冷凝管进行冷凝回流。

（3）①由题给图2可知，当完全生成亚硫酸氢钠时，溶液的pH约为4，因此当溶液的pH约为4时，即可停止向溶液中通入二氧化硫。

②首先加入氢氧化钠溶液，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，由题给图2可知，当完全生成亚硫酸钠时，溶液的pH约为10，当溶液的pH约为10时，停止滴加氢氧化钠溶液；然后加热、浓缩，当有大量晶体析出时，由题给图3可知，可在高于34℃条件下趁热过滤。

4．（2018·东北三省三校联考）某化学实验室以一种工业上的废渣（废渣主要含有MgCO3、MgSiO3和少量Fe、Al的氧化物）为原料，制备MgCO3·3H2O。

实验流程如下图所示：

（1）为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法有____________________（任写一点），酸溶时废渣中主要成分发生反应的离子方程式为_______________________________________。

（2）加入30%H2O2的目的是_________________________________________________。

（3）用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3＋

①加入30%H2O2后，检验溶液中是否含有Fe2＋的最佳试剂是

________________________________________________________________________。

②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe3＋的最佳试剂是

________________________________________________________________________。

（4）室温下，除去MgSO4溶液中的Al3＋（使Al3＋浓度小于1×10－6mol·L－1）而不引入其他杂质，应加入的试剂X为____________，应调节pH的范围为_________________________。

已知：

①Ksp[Al（OH）3]＝1.0×10－33；②pH＝8.5时，Mg（OH）2开始沉淀

（5）向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤，确认沉淀洗净的操作及现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等（合理即可）

MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋H2O＋CO2↑、MgSiO3＋2H＋===Mg2＋＋H2SiO3

（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除铁

（3）①K3[Fe（CN）6]溶液　②KSCN溶液

（4）MgO、Mg（OH）2、MgCO3或Mg2（OH）2·CO3（写出一个即可）　5.0＜pH＜8.5

（5）取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净

解析　

（1）为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法有升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等，酸溶时废渣中主要是碳酸镁和硅酸镁与硫酸的反应，碳酸镁和硅酸镁都要保留化学式。

（2）由流程信息可知下一步是“萃取分液”除去溶液中的Fe3＋，而溶液中可能含有亚铁离子，因而用双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，便于除去。

（3）①检验溶液中是否含有Fe2＋的最佳试剂是K3[Fe（CN）6]溶液。

②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe3＋的最佳试剂是KSCN溶液。

（4）MgO、Mg（OH）2、MgCO3或Mg2（OH）2·CO3均能消耗溶液中的氢离子且不引入新的杂质。

根据氢氧化铝的溶度积常数可知当铝离子浓度小于1×10－6mol·L－1可计算氢氧根的浓度：

c（OH－）＞

＝

＝1.0×10－9mol·L－1，即pH应大于5.0，又因为pH＝8.5时，Mg（OH）2开始沉淀，所以应调节pH的范围为5.0＜pH<8.5。

（5）沉淀表面含有硫酸根离子，可以通过检验硫酸根离子判断沉淀是否洗涤干净。

无机化工流程中的常见分离方法总结

（1）洗涤（冰水、热水）：

洗去晶体表面的杂质离子。

（2）过滤（热滤或抽滤）：

分离难溶物和易溶物。

（3）萃取和分液：

利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质。

（4）蒸发结晶：

提取溶解度随温度变化不大的溶质。

（5）冷却结晶：

提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物。

（6）蒸馏或分馏：

分离沸点不同且互溶的液体混合物。

（7）冷却法：

利用气体易液化的特点分离气体。

题组三　侧重考查基本理论和基本计算的化工流程题

5．（2018·全国卷Ⅰ，27）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方向应用广泛。

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50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。

滴定反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________，该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L－1（以SO2计）。

答案　

（1）2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O

（2）①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液

（3）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a　（4）S2O

＋2I2＋3H2O===2SO

＋4I－＋6H＋　0.128

解析　

（1）根据题给信息，将NaHSO3过饱和溶液结晶脱水可得到Na2S2O5，则化学方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。

（2）①酸性条件下，SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3。

②工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。

（3）阳极上阴离子OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解过程中H＋透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加。

（4）根据电子、电荷及质量守恒，可写出反应的离子方程式为S2O

＋2I2＋3H2O===2SO

＋4I－＋6H＋，n（S2O

）＝

×n（I2）＝

×0.01000mol·L－1×10.00×10－3L＝5×10－5mol，该样品中S2O

的残留量（以SO2计）为5×10－5mol×2×64g·mol－1×

＝0.128g·L－1。

6．钴是周期表第四周期Ⅷ族元素，其化合物用途广泛，利用一种含钴矿石[主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O的工艺流程如下：

已知：

①浸出液含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：

沉淀物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Co（OH）2

Al（OH）3

Mn（OH）2

完全沉淀的pH

3.7

9.6

9.2

5.2

9.8

（1）浸出过程中加入NaClO3的目的是__________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）请用平衡移动原理说明加Na2CO3调pH到5.2生成沉淀的原因：

________________________________________________________________________。

（3）滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是____________________________________________。

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2＋与Mg2＋转化为MgF2、CaF2沉淀。

已知某温度下，Ksp（MgF2）＝7.35×10－11，Ksp（CaF2）＝1.05×10－10。

当加入过量NaF后，所得滤液中

＝________________________________________________________________________。

（5）已知水钴矿中Co2O3的质量分数为83%，若取1kg该矿石按照上述流程，理论上最多能制得CoC2O4的质量为____________g。

答案　

（1）将Fe2＋氧化为Fe3＋，利于从混合液中除去

（2）因Fe3＋和Al3＋（用M3＋代替）在水溶液中存在平衡M3＋＋3H2OM（OH）3＋3H＋，CO

在溶液中存在平衡CO

＋H2OHCO

＋OH－，两者相互促进，最终生成沉淀和CO2气体

（3）除去Mn2＋

（4）0.7

（5）1470

解析　

（1）使Fe2＋完全沉淀的pH＝9.6，使Co2＋完全沉淀的pH＝9.2，如直接除掉Fe2＋，溶液中的Co2＋也沉淀下来。

Fe3＋完全沉淀的pH＝3.7，所以加NaClO3将浸出液中Fe2＋氧化为Fe3＋，利于从混合液中除去。

（2）加Na2CO3调pH＝5.2能使Fe3＋、Al3＋转化成氢氧化物沉淀，原因是Fe3＋和Al3＋（用M3＋代替）在水溶液中存在平衡M3＋＋3H2OM（OH）3＋3H＋，CO

在溶液中存在平衡CO

＋H2OOH－＋HCO

，两者相互促进，最终生成沉淀和CO2气体。

（3）由工艺流程可知溶液中的锰离子还未除去，最终得到草酸钴，说明滤液中加入萃取剂的作用是除去锰离子。

（4）由溶度积可知，滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2＋与Mg2＋转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积可知

＝

＝

＝0.7。

（5）水钴矿中Co元素的物质的量＝

×2＝10mol，m（CoC2O4）＝10mol×147g·mol－1＝1470g。

热点题型二　陌生无机物性质的综合考查

1．题型特点

以元素化合物知识为载体，从素材情境中提取化学问题，将不同知识板块的内容整合和关联进行命题。

包括：

物质及其变化的规范表达，物质变化时的定量关系、分析解释、说明理由、概括结论、物质的氧化性和还原性与电化学原理相关联、溶液中的粒子成分与平衡常数相关联等。

2．认识陌生物质的性质的一般思路

特别提醒　认识陌生物质时要特别注意以下三点：

（1）物质变化是复杂的、有条件的，但是可认识的，有规律的。

（2）概念、原理是严谨的，但不能僵化机械地套用。

（3）要善于多角度、系统、辨