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1、微专题强化突破5 无机化学工艺流程题1高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝：根据上述流程图填空：(1)“除杂”操作是先加入过氧化氢充分反应后，再用氨水调节溶液的pH，使硫酸铵溶液中的少量Fe2氧化为Fe3并进一步转化为Fe(OH)3从而除去Fe2，则Fe2酸性条件下氧化为Fe3的离子方程式为_。(2)配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是_。(3)“分离”操作的名称是_(填字母代号)。A蒸馏B分液C过滤(4)铵明矾晶体的化学式为NH4Al(SO4)212H2O，铵明矾属于_(填“纯净物”或“混合物”)，在0.1 mol/L铵明矾的水溶液中，浓度最大的离子是_。(
2、5)热分解中发生如下反应：6NH4Al(SO4)23Al2O32NH3 2N2 6SO2 6SO3 9H2O，当生成1 mol Al2O3时转移电子的物质的量为_mol。解析：(1)H2O2溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(2)由于铝离子在溶液中能发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制铝离子的水解。(3)把晶体从混合物中“分离”操作的名称是过滤。(4)铵明矾晶体的化学式为NH4Al(SO4)212H2O，铵明矾有固定的组成，属于纯净物；在0.1 mol/L铵明矾的水溶液中，未水解前，c(Al3)c(NH)0.1 mo
3、l/L，由于铵根和铝离子均水解，水解结合水电离出的氢氧根，水解后浓度均小于0.1 mol/L，c(SO)0.2 mol/L，所以在0.1 mol/L铵明矾的水溶液中，浓度最大的离子是SO。(5)该反应中N元素化合价由3价变为0价、S元素化合价由6价变为4价，6NH4Al(SO4)23Al2O32NH32N26SO26SO39H2O，转移12e，所以当生成1 mol Al2O3时转移电子的物质的量为4 mol。答案：(1)2Fe2H2O22H = 2Fe32H2O(2)抑制Al3水解(3)C(4)纯净物SO(5)42铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含Fe2O3、FeO，也含有A
4、l2O3、MnO2、CuO等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下：已知部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2pH5.23.29.76.7(1)步骤中用pH试纸测定溶液pH的操作是_。步骤滤液b中含有的金属阳离子是_，步骤中碾碎的目的是_。(2)将第步过滤所得的MnO2与KClO3、KOH溶液共热，可得到K2MnO4，此反应的化学方程式是_。(3)步骤灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、_。(4)若步骤是利用电弧加热使金属熔融蒸发成蒸气，使大量颗粒状烟灰尘与周围X气体原子激烈碰撞进行充分的能量交换和电荷交换生成Fe，X气体可以为_。
5、aO2bN2cHe dH2(5)“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，写出该反应的化学方程式：_。解析：(1)Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO与稀硫酸反应，滤液a中金属阳离子为Cu2、Al3、Fe2、Fe3，加双氧水将Fe2氧化为Fe3。根据阳离子沉淀时pH数据，可知控制pH4时，铁离子已全部变成Fe(OH)3沉淀，滤液b中金属阳离子主要为Cu2、Al3。(2)MnO2与KClO3、KOH溶液共热，MnO2作还原剂生成K2MnO4，KClO3作氧化剂生成KCl。(3)灼烧需酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳。答案：(1)将一小块pH试纸放在洁净的表面皿上，用玻璃
6、棒蘸取少量待测液，点在pH试纸中央，再与标准比色卡对照Cu2、Al3增大接触面积，加快反应速率(2)3MnO26KOHKClO33K2MnO4KCl3H2O(3)泥三角、坩埚、坩埚钳(4)c(5)3Fe2O2Fe3O43铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体a的化学式为_，中通入足量CO2气体生成沉淀的离子方程式为_。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为_，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实
7、验操作依次为_(填操作名称)、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度为1.84 gcm3)_L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为11，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_。解析：(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。AlCl3与过量烧碱反应生成NaAlO2溶液，向其中通入足量CO2生成Al(OH)3 沉淀。(2)Al(OH)3分
8、解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸反应后通入NH3生成铵明矾溶液。(3)m(Al2O3)1 000 kg36%360 kg，m(H2SO4)398 gmol11 037.6 kg，需消耗质量分数98%的硫酸(密度为1.84 gcm3)的体积为575.4103 mL575.4 L。(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)212H2O的物质的量都是1 mol，则Al3共3 mol，SO共5 mol，根据铝元素和SO守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为5310。答案：(1)SiO2AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2N
9、H4Al(SO4)23H2O蒸发浓缩(3)575.4(4)3104硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2是一种重要的工业原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工业制法如下。请回答：(1)步骤中碱液洗涤的目的是_。若将碱液换为酸液，可能产生的问题是_。(2)步骤中B可以是_(填字母)，加入少量B的目的是_。aCuCl2 bCuOcCu(NO3)2 dCuSO4 (3)步骤中要用到少量乙醇洗涤，其目的是_。(4)用硫酸亚铁铵晶体配制溶液时，需加入一定量硫酸，目的是_。工业上常用酸性KMnO4溶液通过滴定的方法测定硫酸亚铁铵样品的纯度，反应的离子方程式为_。准确量取硫酸亚铁铵溶液时，硫酸亚铁铵溶液应盛放于_
10、(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。(5)硫酸亚铁铵晶体的样品中可能含有的杂质离子是_，实验室的检验方法是_。 解析：(1)油脂在碱性条件下会发生水解反应，产生可溶性的物质，而且Zn可以与强碱溶液发生反应，实验步骤中碱液洗涤的目的是除去油污和锌层；若将碱液换为酸液，油脂在酸性条件下水解程度小，Zn、Fe都会发生反应，实验可能产生的问题是导致铁部分损失及油污未除净。(2)带油污的镀锌铁片被NaOH溶液洗涤后得到纯净的Fe，Fe与稀硫酸会发生置换反应产生FeSO4和H2，若向其中加入少量的CuO，CuO与稀硫酸反应产生CuSO4，Fe与CuSO4发生置换反应产生的Cu单质与铁及稀硫酸就会构成原电池，
11、使反应速率加快，加入CuSO4也可以直接与Fe发生置换反应产生Cu，然后与Fe及稀硫酸构成原电池，加快反应速率，而CuCl2会引入杂质Cl，使物质不纯；Cu(NO3)2在酸性条件下具有强氧化性，不能得到FeSO4，也就不能达到实验目的，故正确选项是bd；加入少量B的目的是加快铁与稀硫酸的反应速率。(3)从溶液中获得的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2表面有一定量的水，为了尽快去除水分，同时避免硫酸亚铁铵晶体因溶解而损失，在步骤中要用到少量乙醇洗涤，加快水的挥发。(4)硫酸亚铁铵是强酸弱碱盐，容易发生水解反应，为了抑制盐的水解，根据盐的水解规律，在用硫酸亚铁铵晶体配制溶液时，需加入一定量硫酸
12、；酸性KMnO4溶液具有强氧化性，会把Fe2氧化为Fe3，MnO被还原为Mn2，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式：MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O；硫酸亚铁铵是强酸弱碱盐，容易发生水解反应使溶液显酸性，所以准确量取硫酸亚铁铵溶液时，硫酸亚铁铵溶液应盛放于酸式滴定管中。(5)Fe2具有还原性，容易被氧化产生Fe3，所以在制取得到的硫酸亚铁铵晶体的样品中可能含有的杂质离子是Fe3，实验室的检验方法是取少许样品加入到KSCN溶液中，观察溶液是否变红，若有红色产生，就证明含有Fe3，否则不含Fe3。答案：(1)除去油污和锌层铁部分损失及油污未除净(2)bd加快铁与稀硫酸的反应速率(3)除去少量水并避免硫酸亚铁铵晶体因溶解而损失(4)避免样品水解MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O酸式(5)Fe3(或铁离子)取少许样品加入到KSCN溶液中，观察溶液是否变红
