大题训练.docx

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[题型训练1]（2017·江苏化学，16）铝是应用广泛的金属。

以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：

SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为______________________________

___________________________________________________________。

（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。

阳极的电极反应式为__________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。

（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是___________________________。

解析　

（1）“碱溶”时，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O，注意离子方程式。

（2）“过滤I”所得滤液为NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液，说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3，发生反应AlO

＋HCO

＋H2O===Al（OH）3↓＋CO

，说明AlO

结合H＋能力强于CO

，即其水解能力强，说明碱性NaAlO2>Na2CO3，溶液的pH减小。

（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）及H＋（2H2O－4e－===O2↑＋4H＋），H＋与CO

结合生成HCO

（CO

＋H＋===HCO

，由图可知阳极区Na2CO3转化为NaHCO3），写出总反应：

4CO

＋2H2O－4e－===4HCO

＋O2↑。

阴极，水中的H＋放电生成H2。

（5）NH4Cl加热时分解生成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）Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

（2）减小

（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化

（4）4CO

＋2H2O－4e－===4HCO

＋O2↑　H2

（5）NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜

[题型训练2]（2018·江苏化学，16）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，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。

已知：

多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃

硫去除率＝

×100%

①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________。

②700℃焙烧时，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。

Fe2O3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）①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600℃，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4FeS2＋11O2

2Fe2O3＋8SO2。

②添加的CaO吸收SO2生成CaSO3，CaSO3易被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，CaSO4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：

Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；向NaAlO2溶液中通入过量的二氧化碳，生成氢氧化铝：

CO2（过量）＋2H2O＋NaAlO2===Al（OH）3↓＋NaHCO3。

（4）根据得失电子守恒可知FeS2与Fe2O3的物质的量之比为1∶16。

答案　

（1）OH－＋SO2===HSO

（2）①FeS2　②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中

（3）NaAlO2　Al（OH）3

（4）1∶16

2．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：

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（OH）2

9.4

Co＋2HCl===CoCl2＋H2↑

Co2＋＋2NH3·H2O===Co（OH）2↓＋2NH

Co2＋＋2H2O

Co（OH）2＋2H＋

Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑

Ni2＋＋6NH3·H2O===

[Ni（NH3）6]2＋＋6H2O

Fe（OH）2

9.6

Fe（OH）3

3.7　

（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

0.08

9.5

98

0.05

10

97.6

0.005

10.3

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）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______________________________

______________________________________________________________。

（6）已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，则该温度下反应Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3＋3H＋的平衡常数为_______________________________。

解析　

（1）由题表可知，当pH＝10时，收率为97.6%，Ni2＋含量已经达到最低，继续增大pH时，Ni2＋含量不变，故x＝10。

（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＋O2＋2H2O===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＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

（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＋＋2H2O

Co（OH）2＋2H＋可知，加入盐酸可抑制Co2＋水解。

（6）Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝4.0×10－38，K＝

＝

＝

＝（10－14）3/4.0×10－38＝2.5×10－5。

答案　

（1）10

（2）4Co（OH）2＋O2＋2H2O===4Co（OH）3

（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

（4）使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去[或2Fe3＋＋3CO

＋3H2O===2Fe（OH）3↓＋3CO2↑]

（5）防止Co2＋水解

（6）2.5×10－5

3．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________________________________________

____________________________________________________________。

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）。

a．FeOOH中铁为＋2价

b．pH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，1molNaClO3失去的电子数为5NA

d．工业生产中温度常保持在85～95℃，加入Na2SO4后生成黄钠铁矾，此时溶液的pH约为1.2～1.8

（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NiCO3制取镍氢电池的正极材料碱式氧化镍（NiOOH），过程如图所示：

①已知Ksp[Ni（OH）2]＝2×10－15，欲使NiSO4溶液中残留的c（Ni2＋）≤2×10－5mol·L－1，调节pH的范围________________________________。

②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＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

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，1molNaClO3得到的电子数为6NA；工业生产中温度常保持在85～95℃，加入Na2SO4后生成黄钠铁矾，结合题图可知此时溶液的pH约为1.2～1.8，故本题选bd。

（4）①欲使NiSO4溶液中残留的c（Ni2＋）≤2×10－5mol·L－1，根据Ksp[Ni（OH）2]＝c（Ni2＋）·c2（OH－）＝2×10－15，则需使c（OH－）≥

mol·L－1＝10－5mol·L－1，故调节pH的范围是pH≥9。

②在空气中加热Ni（OH）2生成NiOOH，发生反应的化学方程式为4Ni（OH）2＋O2

4NiOOH＋2H2O。

答案　

（1）S2－＋2H＋===H2S↑

（2）减少过氧化氢的分解　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　bd

（3）静置，取少量上层清液继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成

（4）①pH≥9　②4Ni（OH）2＋O2

4NiOOH＋2H2O

4．硫酸铁铵[aFe2（SO4）3·b（NH4）2SO4·cH2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化等。

某化工厂以硫酸亚铁（含少量硝酸钙）和硫酸铵为原料，设计如图工艺流程制取硫酸铁铵。

请回答下列问题：

（1）硫酸亚铁溶液加硫酸酸化的主要目的是_____________________。

（2）下列物质中最适合的氧化剂B是________。

a．NaClOb．H2O2

c．KMnO4d．K2Cr2O7

（3）操作甲的名称是________。

（4）上述流程中，氧化之后和加热蒸发之前，需加入少量________（填化学式），检验Fe2＋是否已全部被氧化的方法为______________________________________。

（5）称取14.00g所得产品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份溶液中加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入含0.05molBa（NO3）2的溶液，恰好完全反应，则该硫酸铁铵的化学式为________。

解析　

（1）硫酸亚铁溶液加硫酸酸化，可增大溶液中SO

的浓度，将Ca2＋转化为沉淀，同时可以抑制Fe2＋的水解。

（2）氧化剂B的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，H2O2的还原产物是水，不会引入新的杂质，而题给其他试剂都会引入新的杂质，故氧化剂B选H2O2。

（3）根据流程图可知，操作甲的名称为冷却结晶。

（4）氧化之后和加热蒸发之前，为了抑制Fe3＋水解，需要加入少量硫酸。

由于溶液中含有Fe3＋，故不能用KSCN溶液和氯水检验Fe2＋是否已全部被氧化，应用K3[Fe（CN）6]溶液。

（5）得到的2.14g沉淀为Fe（OH）3，则其中一份溶液中n（Fe3＋）＝2.14g÷107g·mol－1＝0.02mol，另一份溶液与0.05molBa（NO3）2恰好完全反应，则该溶液中n（SO

）＝0.05mol，故7.00g产品中n[Fe2（SO4）3]＝0.01mol，n[（NH4）2SO4]＝0.05mol－0.01mol×3＝0.02mol，n（H2O）＝（7.00g－400g·mol－1×0.01mol－132g·mol－1×0.02mol）÷18g·mol－1＝0.02mol，该硫酸铁铵中Fe2（SO4）3、（NH4）2SO4、H2O的物质的量之比为1∶2∶2，其化学式为Fe2（SO4）3·2（NH4）2SO4·2H2O。

答案　

（1）增大溶液中SO

的浓度，将Ca2＋转化为沉淀，同时抑制Fe2＋水解

（2）b

（3）冷却结晶

（4）H2SO4　加入K3[Fe（CN）6]溶液，若生成蓝色沉淀，则说明亚铁离子未全部被氧化

（5）Fe2（SO4）3·2（NH4）2SO4·2H2O

5．石墨在材料领域有重要应用。

某初级石墨中含有SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质。

为了提纯和综合利用初级石墨，设计工艺流程如图所示：

（注：

SiCl4的沸点是57.6℃，题中金属氯化物的沸点均高于150℃）

（1）已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量。

请写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：

___________________________________________

_______________________________________________________。

（2）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间的N2。

高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。

80℃冷凝的目的是_________________________。

由活性炭得到气体Ⅱ的反应的化学方程式为_________________

_______________________________________________________。

（3）加入过量NaOH溶液得到溶液Ⅳ的反应的离子方程式为_______________。

（4）用化学反应原理解释得到沉淀V的过程中加入乙酸乙酯和加热的作用：

_______________________________________________。

1kg初级石墨最多可获得沉淀V的质量为________kg。

解析　

（1）书写热化学方程式时，要注意热化学方程式中化学计量数的含义、物质的聚集状态、焓变的正负及单位。

（2）通入Cl2进行高温反应后，石墨中的Al2O3、Fe2O3和MgO等金属氧化物均转变为相应的氯化物。

活性炭与SiO2在高温下反应生成Si和CO，Si与Cl2在高温下反应生成SiCl4，SiCl4的沸点是57.6℃，题中金属氯化物的沸点均高于150℃，在80℃冷凝可将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与气态SiCl4分离。

气体Ⅱ是SiCl4和CO的混合物。

（3）固体Ⅲ中含MgCl2、FeCl3、AlCl3，加入过量NaOH溶液后，Mg2＋、Fe3＋转化为氢氧化物沉淀，Al3＋转化为AlO

进入溶液Ⅳ中。

（4）溶液Ⅳ中含有AlO

，沉淀Ⅴ是Al（OH）3。

溶液Ⅳ中的NaAlO2水解使溶液显碱性，乙酸乙酯在碱性条件下能彻底水解，可消耗NaAlO2水解生成的NaOH，促进NaAlO2水解生成Al（OH）3；水解过程吸热，加热可促进水解，同时也可加快反应速率。

初级石墨中含5.1%的Al2O3，1kg初级石墨中，n（Al2O3）＝1000g×5.1%÷102g·mol－1＝0.5mol，不考虑转化过程中Al元素的损失，则最多可生成1molAl（OH）3沉淀，其质量为0.078kg。

答案　

（1）C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH＝＋1.9kJ·mol－1

（2）将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体，从而与SiCl4分离　2C＋SiO2＋2Cl2

SiCl4＋2CO（或2C＋SiO2

Si＋2CO↑、Si＋2Cl2

SiCl4）

（3）Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O

（4）溶液Ⅳ中NaAlO2水解显碱性，乙酸乙酯消耗NaAlO2水解生成的NaOH，促进NaAlO2水解生成Al（OH）3；加热促进水解，加快反应速率　0.078

6．黄铜矿（CuFeS2）可用来冶炼铜及制备铁氧化物，常含有微量金、银等。

以黄铜矿为主要原料生产铁红（氧化铁）颜料、胆矾的工艺流程如图所示：

（1）反应Ⅰ的离子方程式为_____________________________________，

该反应的还原产物是________。

（2）CuCl可与Cl－反应生成可溶于水的[CuCl2]－，在反应Ⅰ～Ⅴ中，属于非氧化还原反应的是反应_______________________________。

（3）已知反应Ⅴ中＋1价的Cu元素发生歧化反应，由此可推知溶液A中的溶质为________（填化学式）。

（4）在酸性、有氧条件下，一种叫做Thibacillusferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程中发生反应的离子方程式为____________________。

（5）用滴定法测定所得产品中CuSO4·5H2O的含量，称取ag样品配成100mL溶液，取出20.00mL，用cmol·L－1EDTA（Na2H2Y·2H2O）标准溶液滴定至终点（EDTA不与杂质反应），消耗EDTA标准溶液的体积为bmL。

滴定反应为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋。

则CuSO4·5H2O的质量分数为________。

滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准溶液，则会导致测定结果偏________（填“大”或“小”）。

解析　

（1）FeCl3溶液中的Fe3＋具有氧化性，能氧化CuFeS2中－2价的S元素，自身被还原为Fe2＋，根据反应的产物可知反应Ⅰ的离子方程式为CuFeS2＋3Fe3＋＋Cl－===4Fe2＋＋CuCl＋2S，该反应中Cu元素由＋2价降低到＋1价，Fe3＋被还原为Fe2＋，则还原产物是FeCl2和CuCl。

（2）反应Ⅰ过滤得到的滤液中含有Fe2＋，向滤液中加入Na2CO3发生反应ⅡFe2＋＋CO

===FeCO3↓；在空气中灼烧FeCO3得到Fe2O3，4FeCO3＋O2

2Fe2O3＋4CO2向CuCl、S的混合物中加入NaCl溶液，发生反应ⅣCl－＋CuCl===[CuCl2]－，过滤得到Na[CuCl2]溶液，向其中加入水，发生反应V，＋1价的Cu元素发生自身氧化还原反应，歧化为Cu2＋和Cu，则反应Ⅱ和Ⅳ为非氧化还原反应。

（3）溶液A中的溶质为CuCl2和NaCl。

（4）氧气为氧化剂，CuFeS2为还原剂，＋2价Fe元素被氧化为＋3价Fe元素，反应的离子方程式为4CuFeS2＋4H＋＋17O2

4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO

＋2H2O。

（5）根据滴定反应可知20.00mL溶液中n（Cu2＋）＝n（H2Y2－）＝cmol·L－1×b×10－3L＝bc×10－3mol，则ag样品中CuSO4·5H2O的物质的量为5bc×10－3mol，样品中CuSO4·5H2O的质量为5bc×10－3mol×250g·mol－1＝1.25bcg，所以w＝

×100%＝

%，滴定管要用所盛装溶液润洗，否则会稀释标准液，导致标准液使用偏多，结果偏大。

答案　

（1）CuFeS2＋3Fe3＋＋Cl－===4Fe2＋＋CuCl＋2S　Fe2＋和CuCl

（2）Ⅱ和Ⅳ

（3）CuCl2和NaCl

（4）4CuFeS2＋4H＋＋17O2

4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO

＋2H2O

（5）

%　大