1、- 1 -专题 03 实验条件的控制和目的专练1 “分子筛”是一种具有多孔结构的铝硅酸盐(NaAlSiO 4nH2O)，其中有许多笼状孔穴和通道，能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故此得名。利用铝灰(主要成分为 Al、Al 2O3、AlN、FeO 等)制备“分子筛”的一种工艺流程如下：（1） “分子筛”的化学式用氧化物形式可表示为_。（2）铝灰水解产生的气体为_(填化学式)；“水解”在加热条件下而不在室温下进行的原因是_。（3） “酸溶”时，发生氧化还原反应的离子方程式为_。（4）该工艺中滤渣的颜色为_。（5）某学习小组设计实验模拟从浓缩海水(含 Ca2+、Mg 2+、SO 42
2、-)中提取试剂级 NaCl：实验中若向浓缩海水中加入的是 Na2CO3浓溶液，则有难溶的 Mg2(OH)2CO3生成，同时有气体逸出。该反应的离子方程式为_。该学习小组发现上述实验即使 BaCl2用量不足，第步沉淀中依然含有少量 BaCO3。从平衡角度分析其原因：_。【答案】Na 2OAl2O32SiO22nH2O NH3加快 AlN 水解反应速率，降低 NH3在水中的溶解度，促使 NH3逸出 2Al+6H+=2Al3+3H2红褐色 2CO32-+2Mg2+H2O=Mg2(OH)2CO3+CO 2加入的 CO32-使 BaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动，从而形成 BaCO3- 2 -2明矾
3、KAl(SO 4)212H2O 在生产、生活中有广泛用途：饮用水的净化；造纸工业上作施胶剂；食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料铝灰(含 Al、 Al2O3及少量 SiO2和 FeO xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下：回答下列问题：（1）明矾净水的原理是_(用离子方程式表示)。（2）操作是_，操作是蒸发浓缩、_、过滤、_、干燥。（3）检验滤液 A 中是否存在 Fe2 的试剂是_(只用一种试剂)。（4）将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体的化学方程式是_，在滤液 A 中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为(该条件下 MnO4转化为 Mn2 )：_。（5）已知：在 pH3、加热条件下，MnO 可与
4、 Mn2 反应生成 MnO2。加入 MnSO4发生反应的离子方程式为：_。滤渣 2 含有的物质是_。【答案】Al 3 3H 2O Al(OH)3(胶体)3H 过滤冷却结晶洗涤酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液)2Al2NaOH2H 2O= 2NaAlO23H 25Fe 2 MnO 4 8H =5Fe3 Mn 2 4H 2O3Mn2 2MnO 4 2H 2O=5MnO24H MnO2、Fe(OH) 3- 3 -3铬元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。以某铬矿石(主要成分是 Cr2O3，含Fe2O3、SiO 2等杂质)为原料生产 Cr2O3的流程如下：已知：2Cr 2O3+4Na2CO3+3
5、O2 4Na2CrO4+4CO2，焙烧时 SiO2也参与反应。（1）Cr(OH) 3和 Al(OH)3性质类似，则 Cr(OH)3与 KOH 反应的离子方程式为_；（2）沉淀 2 的化学式为_；（3）步骤中 CrO42-转化成 Cr2O72- ，写出其离子方程式_，硫酸能否换成盐酸并说明其理由_；- 4 -（4）滤液 3 中的主要溶质是两种盐，其化学式为_；（5）CrO 3的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图所示，则 B点时铬的氧化物化学式为_。【答案】Cr(OH) 3+OH-=2H2O+CrO2-H2SiO32CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O 不能，HCl
6、 可能被 CrO42-氧化成氯气 Na2SO4 (NH4)2SO4Cr2O3- 5 -4某含锰矿石的主要成分是 MnO2，还含 CaO、Al 2O3、FeS 杂质，由此矿石生产 MnCO3 的工艺流 程如图所示：- 6 -已知：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 3.7Al(OH)3 3.8 4.7Mn(OH)2 8.8 10.4Ca(OH)2 12 常温下，Ksp（CaF 2）=3.9510 -11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” ） ；操作 I 的名称 为_。（2）取溶液加入 KSCN
7、 溶液，溶液呈血红色，试写出酸溶过程中 MnO2 与 FeS 发生反应的离子方程 式：_。（3）调节溶液的 pH 时，pH 的范围为_；所用的物质 X 最好是_（填字母） 。A盐酸 BNaOH 溶液 C氨水 DMnCO 3 固体（4）滤渣为_，滤渣为_。 （填化学式）（5）沉锰的化学方程式为_。（6）沉锰后过滤得到固体 MnCO 3，设计实验方案验证 MnCO 3 固体是否洗涤干净：_。【答案】否 过滤 2FeS + 12H + 3MnO2 = 2Fe3 + 2S + 3Mn2 + 6H2O 4.7pH8.8 D Fe(OH)3、Al(OH) 3 CaF2 MnSO4 + 2NaHCO3 =
8、MnCO3 + Na2SO4 + H2O + CO2 取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀产生，则说明已经洗涤干净。 - 7 -5工业上设计将 VOSO4中的 K2SO4、SiO 2杂质除去并回收得到 V2O5的流程如图所示：回答下列问题：（1）步骤所得废渣与强碱反应得离子方程式_，操作的名称是_。（2）步骤、的变化过程表示为（下式 R 表示 VO2+，HA 表示有机萃取剂）：R 2(SO4)n（水层）+2nHA（有机层） 2RAn（有机层）+nH 2SO4（水层，X 试剂为_（写化学式） 。（3）按要求完成下列方程式。的离子方程式为_，其中氧化剂与氧化- 8 -产
9、物的物质的量之比为_，若有 245gKClO3参与反应时，转移的电子数目为_。加氨水调节 pH 过程中涉及的离子方程式为：_。（4）该工艺流程中可以循环利用的物质有_和_。【答案】SiO 2+2OH-=SiO32-+H2O 萃取、分液H2SO46VO2+ClO3-+9H2O=6VO3-+Cl-+18H+1:612NANH3H2O+H+=NH4+H2O NH4+VO3-=NH4VO3（填1 个即算正确）氨气（或氨水或 NH3或 NH3H2O）有机萃取剂（HA 或有机溶剂或萃取后的有机层也给分）6金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属” 。以钛
10、铁矿（主要成分钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。请回答下列问题。（1）钛酸亚铁（用 R 表示）与碳在高温下反应的化学方程式为 2R+C2Fe+2TiO 2+CO2，钛酸亚铁的化学式为_；钛酸亚铁和浓 H2SO4反应的产物之一是 TiOSO4，反应中- 9 -无气体生成，该反应的化学方程式为_。（2）上述生产流程中溶液中含有 Fe2+、TiO 2+和少量 Mg2+等阳离子。常温下，其对应氢氧化物的 Ksp如下表所示。氢氧化物 Fe(OH)2 TiO(OH)2 Mg(OH)2Ksp 8.010-16 1.010-29 1.810-11常温下，若所得溶液中 Mg2+的
11、物质的量浓度为 0.0018mol/L，当溶液的 pH 等于_时，Mg(OH)2开始沉淀。若将含有 Fe2+、TiO 2+和 Mg2+的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为_。（3）中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取 TiCl4的方程式为_。Mg还原 TiCl4过程中必须在 1070K 的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是_。【答案】FeTiO 3 FeTiO3+2H2SO4TiOSO 4+FeSO4+2H2O10 TiO2+2H2OTiO（OH） 2（或H2TiO3）+2H +TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO 隔绝空气7CoCl 26H2O 是一
12、种饲料营养强化剂。可由水钴矿主要成分为 Co2O3、Co（OH） 3，还含有- 10 -少量 Fe2O3、Al 2O3、MnO 等制取，其工艺流程如下：已知：浸出液中含有的阳离子主要有 H+、Co 2+、Fe 2+、Mn 2+、Al 3+等。流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表。沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8CoCl 26H2O 熔点为 86，加热至 110120时，失去结晶水生成 CoCl2。回答下列问题：（1）浸出水钴矿
13、过程中，Fe 2O3发生反应的化学方程式为_。（2）向浸出液中加入适量 NaClO3目的是_。（3） “加 Na2CO3调 pH 至 a”，a 的范围是_；过滤所得沉淀的化学式为_。（4）萃取剂对金属离子的萃取与溶液 pH 的关系如下图所示，向“滤液”中加入该萃取剂的目的是_，使用该萃取剂的最佳 pH 范围是_（填选项字母，pH-萃取率见下）A5.05.5 B4.04.5 C3.03.5 D2.02.5【答案】Fe 2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O 将 Fe2+氧化为 Fe3+，易于除去铁元素 5.2-7.6Fe(OH)3、Al(OH) 3除去溶液中的 Mn
14、2+C- 11 -8二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料，工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为 MnO2，还含有 Si（16.27%） 、Fe（5.86%） 、Al（3.42%） 、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，其处理流程图如下：化合物 Al（OH） 3 Fe（OH） 2 Fe（OH） 3Ksp 近似值 10-35 10-6 10-38（1）硫酸亚铁在酸性条件下将 MnO2还原为 MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为_。（2） “氨水、搅拌” ，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能_ ；滤渣 A 的成分是 Fe（OH） 3、Al （OH） 3，
15、加入氨水需调节 pH 至少达到_，恰好能使Fe3+、A1 3+沉淀完全。（3）滤渣 B 的成分是_。（4） MnO2也可在 MnSO4-H2SO4-H2O 为体系的电解液中电解获得，其阳极电极反应式为_。（5）工业上采用间接氧化还原滴定法测定 MnO2纯度，其操作过程如下：准确称量 0.9200g该样品，与足量酸性 KI 溶液充分反应后，配制成 100mL 溶液。取其中 20.00mL，恰好与- 12 -25.00mL 0.0800molL-1Na2S2O3溶液反应（I 2+2S2O32-=2I-+S4O62-） 。计算可得该样品纯度_%。【答案】 MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnS
16、O4+Fe2（SO 4） 3+2H2O 充分氧化过量的 Fe2+4CuS、ZnSMn 2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+47.3=0.005mol 87g/mol=0.435g，该样品纯度为 100%=47.3%。9工业上由黄铜矿（主要成分 CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：（1）气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。- 13 -a浓 H2SO4 b稀 HNO3cNaOH 溶液 d氨水（2）用稀 H2SO4浸泡熔渣 B，取少量所得溶液，滴加 KSCN 溶液后呈红色，说明溶液中存在（填离子符号）_，检验溶液中还存在 Fe2+的方法是_（注明试剂、现象） 。（3）由泡铜冶炼粗铜
17、的化学反应方程式为_。（4）以 CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中 Cu2+向阳极移动d利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au 等金属e.阴极增重的质量等于阳极减少的质量f.溶液中铜离子浓度不变（5）利用反应 2Cu+O2+2H2SO42CuSO 4+2H2O 可制备 CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。【答案】cdFe 3+取少量溶液，滴加 KMnO4溶液，KMnO 4溶液紫色褪去3Cu2O+2Al Al2O3+6Cubd4H+O2+4e =2H2O = = =【解析】（1）.由流程图转化可知，气体 A 中的大气污染物主要是二氧化硫，选择试剂吸收二氧化硫，不能产生新的污染气体，a浓 H2SO4不能吸收二氧化硫，错误；b稀 HNO3可以吸收二氧化硫，但生成的 NO 污染大气，错误；cNaOH 溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠，正确；d氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，正- 14 -
