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1、2020届高三备考化学专题能力提升练-化学工艺流程A组一、选择题(本题包括1小题,共6分)1.纳米铁可用作特殊的催化剂,以FeSO4饱和溶液为原料制取纳米铁的实验流程如下:已知:主反应在80 左右条件下进行,直至得到黄色(FeC2O42H2O)沉淀。下列判断正确的是() A.进行“主反应”时,搅拌不利于沉淀的生成B.进行“过滤”时,搅拌能加快过滤速度C.可用高锰酸钾溶液检验“滤液”中是否含有Fe2+ D.N2氛围有效减少产品被氧气、水蒸气氧化的机会【解析】选D。搅拌可加快沉淀的生成,A项错误;过滤时不可搅拌,以免捣破滤纸,B项错误;主反应是复分解反应,滤液显酸性,Fe2+和过量的草酸均能使酸性
2、高锰酸钾溶液褪色,C项错误;N2氛围有效减少产品被氧气、水蒸气氧化的机会,D项正确。【互动探究】若洗涤后所得晶体未进行干燥,则最终得到的纳米铁中含有的杂质为_。提示:四氧化三铁。高温下铁和水蒸气反应产生四氧化三铁和氢气。二、非选择题(本题包括2小题,共44分)2.(22分) 黄血盐K4Fe(CN)6,亚铁氰化钾是一种淡黄色粉末,可溶于水,不溶于乙醇。工业上用含有NaCN的电镀废液和FeSO4、CaCl2在7080 下反应先生成亚铁氰化钠,具体制备流程如下:回答下列问题:(1)在实验室中配制NaCN溶液的方法为_,常温下将0.1 molL-1的NaOH溶液和0.2 molL-1 HCN的溶液等体
3、积混合,混合溶液呈碱性,试从化学平衡常数的角度通过计算进行解释_。(已知常温下, Ka(HCN)=6.210-10)(2)反应器中发生反应的化学方程式为_。(3)加入KCl能发生复分解反应生成K4Fe(CN)6的原因为_。(4)在实验室中进行操作1所需的玻璃仪器为_,系列操作2具体是指_。(5)反应器的反应温度必须控制在80 以下,如此控制反应温度的原因为_。(6)如图是一种光电电池的反应原理示意图,其中Fe(CN所在电极的电极反应式为_。【解析】由流程图可知,在NaCN废液中加入FeSO4和CaCl2,发生反应:6NaCN+FeSO4+CaCl2Na4Fe(CN)6+CaSO4+2NaCl,
4、然后加入Na2CO3溶液可除去过量的Ca2+,在过滤后的滤液中加入KCl可使Na4Fe(CN)6转化生成K4Fe(CN)6,说明K4Fe(CN)6的溶解度较小。(1)根据HCN的电离常数Ka=6.210-10可知,HCN为弱酸,NaCN溶液能够水解显碱性,实验室配制一定浓度的NaCN溶液时,将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中,可以抑制CN-水解;根据Kh=可知, Kh=1.610-56.210-10,即水解平衡常数大于电离平衡常数,所以溶液呈碱性。(2)由题目信息和流程可知,向NaCN废液中加入FeSO4和CaCl2,发生反应:6NaCN+FeSO4+CaCl2Na4Fe(CN)6+Ca
5、SO4+2NaCl。(3)相同温度下K4Fe(CN)6的溶解度小于Na4Fe(CN)6的,因此可以发生复分解反应生成K4Fe(CN)6。(4)观察流程图可知操作1为过滤,在实验室中需要的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒;从K4Fe(CN)6溶液中得到K4Fe(CN)6,可以通过过滤、洗涤、干燥获得。(5)NaCN极易水解,水解反应为吸热过程,为了防止NaCN水解,要控制反应温度不能太高。(6)由题给图象可知,电子从负极流向正极,则a为负极,b为正极,负极发生氧化反应,则a上的电极反应式为Fe(CN-e-Fe(CN。答案:(1)将NaCN溶解于一定浓度的NaOH溶液中,然后加水稀释至指定浓度Kh=1
6、.610-56.210-10,即水解平衡常数大于电离平衡常数所以溶液呈碱性(2)6NaCN+FeSO4+CaCl2Na4Fe(CN)6+CaSO4+2NaCl(3)相同温度下K4Fe(CN)6的溶解度小于Na4Fe(CN)6的(4)烧杯、漏斗、玻璃棒过滤、洗涤、干燥(5)减少NaCN的水解(6)Fe(CN-e-Fe(CN【方法规律】反应温度控制1.控制反应温度方法水浴、油浴、冰水浴等。2.控制反应温度的目的如何快速思考?有序思考?(1)控制(加快)反应速率;(2)平衡移动促进水解、溶解、平衡移动,控制反应方向;(3)考虑物质性质控制固体的溶解与结晶(如热过滤可以防止某些固体析出);(4)升温,
7、促进溶液中气体的逸出,或者使某些物质达到沸点挥发;(5)升温副反应是否增多,是否使催化剂活性降低;(6)降温分离提纯应用,趁热过滤,减少因降温而析出的溶质的量;(7)降温,防止物质高温分解或者挥发,降温或者减压可以减少能源成本,降低对设备的要求。3.(22分)碳酸锶主要用于制造彩电阴极射线管、电磁铁、锶铁氧体、烟火、荧光玻璃和信号弹等,是重要的化工基础原料,由工业级硝酸锶(含有Ba2+、Ca2+、Mg2+等杂质)制备分析纯碳酸锶的工艺流程如下:已知:BaCrO4不溶于水,在水溶液中Cr2与Ba2+不能结合。常温下,各物质的溶度积常数如下表所示:化合物Ca(OH)2CaC2O4Mg(OH)2Mg
8、C2O4Ksp5.010-62.210-95.610-124.810-6Cr(OH)3是两性氢氧化物。Cr2与Cr2在溶液中可相互转化。(1)“除钡”过程中Cr在不同pH时的利用率随时间变化曲线如下图所示,根据图象分析“除钡”过程中需要调节pH=7.5的原因为_。(2) “还原”过程中,应先调节pH=1,再加入草酸,加入草酸时发生反应的离子方程式为_。(3)“滤渣”的主要成分为_。(4)“除Ca2+、Mg2+”操作中,不能用(NH4)2CO3代替氨水和(NH4)2C2O4混合液的原因为_。(5)“中和、沉淀”和“除Ca2+、Mg2+”两步操作不能简化合并成一步完成的原因为_。(6)“除Ca2+
9、、Mg2+”后得到的滤液中除含有Sr(NO3)2外还含有过量的NH3H2O,则“成盐”过程中发生反应的离子方程式为_。(7)“粗品SrCO3”烘干过程中除去的主要杂质为_。【解析】(1)pH过低Cr的利用率低,pH=7.5和pH=10时Cr的利用率相当,但后期需要将pH调回1,导致浪费药品,因此应选用pH=7.5。(2)酸性条件下,草酸还原重铬酸根的离子方程式为8H+Cr2+3H2C2O46CO2+2Cr3+7H2O。(3)根据溶度积常数表得出沉淀为CaC2O4和Mg(OH)2。(4)加入(NH4)2CO3在除杂的同时会形成SrCO3沉淀,降低原料的利用率。(5)“中和、沉淀”时若调节pH过高
10、会导致部分Cr(OH)3溶解,导致产品不纯。(6)Sr(NO3)2和NH3H2O混合液与NH4HCO3反应的离子方程式为NH3H2O+HC+Sr2+SrCO3+N+H2O。(7)由于对产品的纯度要求是分析纯,而在成盐过程中生成的SrCO3经过滤和洗涤后,仍会含微量NH4NO3,因此需要在200 时烘干使铵盐分解。答案:(1)pH过低Cr的利用率低,pH=7.5和pH=10时Cr的利用率相当,但后期需要将pH调回1,导致浪费药品,因此应选用pH=7.5(2)8H+Cr2+3H2C2O46CO2+2Cr3+7H2O(3)CaC2O4和Mg(OH)2(4)加入(NH4)2CO3在除杂的同时会形成Sr
11、CO3沉淀,降低原料的利用率(5)“中和、沉淀”时若调节pH过高会导致部分Cr(OH)3溶解,导致产品不纯(6)NH3H2O+HC+Sr2+SrCO3+N+H2O(7)NH4NO3(多写NH4HCO3、(NH4)2CO3亦可)【加固训练】1.CuCl是一种白色粉末,在空气中易被氧化成绿色,见光则分解,变成褐色,是应用广泛的有机合成催化剂,它可采取多种方法制取。方法:铜粉还原CuSO4溶液。已知:CuCl微溶于水,难溶于乙醇,在水溶液中存在平衡:CuCl+2Cl-CuCl32-(无色溶液)。(1)将废铜板浸入热的H2SO4溶液中,并通入空气,可以生成CuSO4。该反应的离子方程式为_。(2)中观
12、察到_现象时,即表明反应已经完全;中加入大量水的目的是_(请用平衡移动原理解释)。(3)上述流程中,“洗涤”操作所用洗涤剂应选用_(填所用试剂名称)以减少滤渣的溶解损失;“真空干燥”的原因是_。方法:铜电极电解饱和食盐水。往U形管中注入饱和食盐水,将两边的铜丝分别与电源的正、负极相连,实验装置如图。(4)运用电解法制备CuCl的电极反应式为_。(5)产品分析:准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于足量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a molL-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中Cr2被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数
13、为_。【解析】(1)将废铜板浸入热的硫酸溶液中,并通入空气,可以生成硫酸铜的离子方程式为2Cu+O2+4H+2Cu2+2H2O。(2)反应完全时,溶液中所有的Cu2+都被还原,所以溶液的蓝色褪去。即中观察到溶液由蓝色变为无色的现象时,即表明反应已经完全。中加入大量水的目的是使CuCl+2Cl-CuCl32-的平衡向逆反应方向移动,以便使CuCl转化为沉淀析出。(3)因为CuCl微溶于水,用水洗涤会有一部分CuCl溶于水而损失产品,所以用乙醇洗(CuCl在乙醇中不溶),这样可以减少产品损失;CuCl在空气中易被氧化,所以应该用真空干燥,以避免CuCl被氧化。(4)CuCl只能在阳极生成,阳极材料为Cu,阳极反应为铜失电子,生成物一定是CuCl,所以阳极的电极反应式为Cu-e-+Cl-CuCl。
