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2017年重庆高考化学:无机化工流程

中华考试网  2017-04-14  【

1.无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。

(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为____________________________________________________________

(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:

已知:

物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/℃ 57.6 180(升华) 300(升华) 1 023 ①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是________(只要求写出一种)。

②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________。

③已知:

Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g)

ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1

2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g)

ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1

由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为

________________________________________________________________________。

④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为____________。

⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是____________________________________。

答案:(1)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+

(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率

②铁或Fe

③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJ·mol-1

④NaCl、NaClO、Na2CO3

⑤除去FeCl3,提高AlCl3纯度

2.七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料。用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:

(1)煅粉主要含MgO和____________,用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶;若滤液Ⅰ中c(Mg2+)小于5×10-6 mol·L-1,则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp=5×10-12];该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是

_________________。

(2)滤液Ⅰ中的阴离子有________(忽略杂质成分的影响);若滤液Ⅰ中仅通入CO2,会生成_________________,从而导致CaCO3产率降低。

(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为____________。

(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为____________。

(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应,放电时负极Al的电极反应式为__________________________________。

解析:(1)碳酸钙和碳酸镁受热均易分解,生成氧化镁和氧化钙,因此另一种物质为氧化钙;根据溶度积常数可计算出氢氧根离子浓度为1×10-3mol/L,因此氢离子浓度为1×10-11mol/L,所以pH应大于11;如果用硫酸铵代替硝酸铵,钙离子与硫酸根离子能形成硫酸钙沉淀。

(2)滤液Ⅰ中的阴离子包括加入硝酸铵引入的硝酸根离子,水电离生成的氢氧根离子。如果只通入二氧化碳,可能会生成碳酸氢钙,从而导致碳酸钙的产率降低。

(3)氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为:Al2O3+2OH-===2AlO+H2O。

(4)阳极上为铝失电子生成铝离子,阴极上为氢离子得电子生成氢气,其电解总反应方程式为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑。

(5)因为没有其他离子放电,因此负极反应式为Al-3e-+7AlCl===4Al2Cl。

答案:(1)CaO 11 易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低

(2)NO、OH- Ca(HCO3)2

(3)Al2O3+2OH-===2AlO+H2O

(4)2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑

(5)Al-3e-+7AlCl===4Al2Cl

3.工厂中用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中,除了含有大量硫酸外,还含有少量NH、Fe3+、AsO、Cl-。为除去杂质离子,部分操作流程如下:

请回答问题:

(1)用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中,硫酸的浓度为4.9 g·L-1,则该溶液中的pH约为________________________________________________________________________。

(2)NH在用稀硫酸浸泡某矿石后的溶液中以(NH4)2SO4和NH4Cl形式存在。现有一份(NH4)2SO4溶液,一份NH4Cl溶液,(NH4)2SO4溶液中c(NH)恰好是NH4Cl溶液中c(NH)的2倍,则c[(NH4)2SO4]__________c(NH4Cl)(填“<”“=”或“>”)。

(3)随着向废液中投入生石灰(忽略溶液温度的变化),溶液中__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)投入生石灰调节pH到2~3时,大量沉淀主要成分为CaSO4·2H2O[含有少量Fe(OH)3],提纯CaSO4·2H2O的主要操作步骤:向沉淀中加入过量________,充分反应后,过滤、洗涤、________________________________________________________________________。

(5)25 ℃,H3AsO4电离常数为K1=5.6×10-3,K2=1.7×10-7,K3=4.0×10-12。当溶液中pH调节到8~9时,沉淀主要成分为Ca3(AsO4)2。

①pH调节到8左右Ca3(AsO4)2才开始沉淀的原因是______________________________________。

②Na3AsO4第一步水解的平衡常数数值为_________________________________。

③已知:AsO+2I-+2H+===AsO+I2+H2O,SO2+I2+2H2O===SO+2I-+4H+。上述两个反应中还原性最强的微粒是__________。

(2)如c[(NH4)2SO4]=c(NH4Cl),则(NH4)2SO4溶液中c(NH)较大,因c(NH)越大,NH水解程度越小,则(NH4)2SO4溶液中c(NH)小于NH4Cl溶液中c(NH)的2倍,如等于2倍,则c(NH4Cl)应较大。

(3)随着向废液中投入生石灰,c(OH-)增大,c(NH3·H2O)减小,则溶液中减小。

(4)提纯CaSO4·2H2O,可加入稀硫酸溶解Fe(OH)3,且防止CaSO4·2H2O的溶解,过滤后洗涤、干燥。

(5)①H3AsO4是弱酸电离出来的AsO较少,所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀,当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀。②Na3AsO4的第一步水解的离子方程式为AsO+H2O??HAsO+OH-,该步水解的平衡常数Kh=====2.5×10-3。

③已知:AsO+2I-+2H+===AsO+I2+H2O,SO2+I2+2H2O===SO+2I-+4H+。还原剂还原性大于还原产物的还原性,则还原性SO2>I->AsO,两个反应中还原性最强的微粒是SO2。

答案:(1)1

(2)<

(3)减小

(4)稀硫酸 晾干或干燥

(5)①H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右,c(AsO)增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀

②2.5×10-3

③SO2

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