无机工业流程

1．（13分）利用工业炼铜后的炉渣（含Fe 2O 3、FeO 、SiO 2、Al 2O 3），制备无机高分子絮
凝剂聚合氯化铝和净水剂高铁酸钠(Na 2FeO 4)。

其工艺流程如下（部分操作和条件略）： Ⅰ.用稀盐酸浸取炉渣，过滤；
Ⅱ.向滤液中加入过量NaClO 溶液，调pH 约为3，过滤； Ⅲ.溶液进行减压蒸发等操作,甩干后送入
聚合炉中进行高温聚合，……得到聚合氯化铝。

Ⅳ.将Ⅱ中得到沉淀洗涤、干燥,再与NaClO 和NaOH 反应，生成高铁酸钠。

（1）稀盐酸溶解Fe 2O 3的离子方程式是 。

（2）验证炉渣中含有FeO 必要的化学试剂为 。

（3）已知： 生成氢氧化物沉淀的pH
① 步骤Ⅱ中加入过量NaClO ，反应的离子方程式是 。

② 根据表中数据解释步骤Ⅱ中，调pH 约为3的目的是 。

（4）该工业流程存在缺点，在步骤Ⅱ伴随着有氯气产生，此反应方程式是 。

（5）步骤Ⅲ中在减压蒸发与甩干操作之间，还需进行的操作是 。

（6）在步骤Ⅳ中，若该反应生成166 g Na 2FeO 4转移3 mol 电子，则参加反应的还原剂 和氧化剂的物质的量之比是 。

2．（18分）（2014•朝阳区一模）某碳素钢锅炉内水垢的主要成分是碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、铁锈、二氧化硅等．水垢会形成安全隐患，需及时清洗除去．清洗流程如下： Ⅰ．加入NaOH 和Na 2CO 3混合液，加热，浸泡数小时；
Ⅱ．放出洗涤废液，清水冲洗锅炉，加入稀盐酸和少量NaF 溶液，浸泡； Ⅲ．向洗液中加入Na 2SO 3溶液；
Ⅳ．清洗达标，用NaNO 2溶液钝化锅炉．
（1）用NaOH 溶解二氧化硅的化学方程式是 ．
根据数据，结合化学平衡原理解释清洗CaSO 4的过程 ． （3）在步骤Ⅱ中：
①被除掉的水垢除铁锈外，还有 ．
②清洗过程中，溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，用离子方程式解释其原因 ． （4）步骤Ⅲ中，加入Na 2SO
3的目的是 ．
（5）步骤Ⅳ中，钝化后的锅炉表面会覆盖一层致密的Fe2O3保护膜．
①完成并配平其反应的离子方程式：□Fe+□NO2﹣+□H2O═□N2↑+□
+□；
②下面检测钝化效果的方法合理的是．
a．在炉面上滴加浓H2SO4，观察溶液出现棕黄色的时间
b．在炉面上滴加酸性CuSO4溶液，观察蓝色消失的时间
c．在炉面上滴加酸性K3溶液，观察出现蓝色沉淀的时间
d．在炉面上滴加浓HNO3，观察出现红棕色气体的时间．
3.．（13分）
利用某含铬废液［含较低浓度的Na2Cr2O7、Fe2(SO4)3］制备K2Cr2O7。

流程如下：
Ⅰ．用NaOH溶液调pH至3.6，产生红褐色沉淀，过滤；
Ⅱ．向滤液中加入Na2SO3，一定操作后分离出Na2SO4；
Ⅲ．将分离出Na2SO4后的溶液调pH约为5，得到Cr(OH)3沉淀；
Ⅳ．在KOH存在条件下，向Cr(OH)3中加入足量H2O2溶液，得到黄色溶液；
Ⅴ．向黄色溶液中加入物质A后，溶液变为橙红色，一定操作后得到K2Cr2O7固体；
Ⅵ．测定K2Cr2O7固体的纯度。

已知：Cr2O72－（橙红色）＋H242－（黄色）＋2H+
（1）步骤Ⅰ中红褐色沉淀的化学式是。

（2）步骤Ⅱ中加入Na2SO3的目的是。

（3）步骤Ⅳ中反应的离子方程式是。

（4）步骤Ⅴ中加入的物质A可以是。

（填序号）
a．KOH b．K2CO3c．H2SO4d．SO2
（5）步骤Ⅵ的操作是：取0.45 g K2Cr2O7产品配成溶液，酸化后滴入18.00 mL
0.50 mol/L的FeSO4溶液，恰好使Cr2O72－完全转化为Cr3+。

产品中K2Cr2O7的纯
度是。

（注：K2Cr2O7的摩尔质量为294 g/mol）
（6）向橙红色的K2Cr2O7溶液中，滴加Ba(NO3)2溶液，产生黄色沉淀
．．。

．．减小
．．．．，溶液
．．pH 试推测黄色沉淀是，溶液pH变小的原因是。

4．（13分）重铬酸钠俗称红矾钠（Na2Cr2O7·2H2O）是重要的化工产品和强氧化剂。

工业制备的流程如下：
请回答：
（1）已知Fe（CrO2）2中铬元素是+3价，则Fe（CrO2）2中铁元素是____价。

（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3可写成Na2O·SiO2，则Fe（CrO2）2可写成____。

（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe（CrO2）2生成可溶于水的Na2CrO4，反应化学方程式如下：
为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是____。

（4）已知CrO42—在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是____。

②混合溶液乙中溶质的化学式是____。

（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O72—必须除去。

工业上可用电解法来处理含Cr2O72—的废水，下图为电解装暨示意图（电极材料分别为铁和石墨）。

通电后，Cr2O72—在b极附近转变为Cr3+，一段时间后Cr3+最终可在a极附近变成Cr（OH）3沉淀而被除去。

a电极的电极反应式是，
b电极附近反应的离子方程式是。

5．（13分）（2013•石景山区一模）海水中含有丰富的镁资源．工业上常用海水晒盐后的苦卤水提取Mg，流程如图1所示：
（1）工业制取镁的方法是法．
（2）试剂Ⅰ一般选用（填化学式）．
（3）如图2是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）．①由图可知Mg与卤素单质的反应均为（填“放热”或“吸热”）反应；推测化合物的热稳定性顺序为MgI2MgF2（填“＞”、“=”或“＜”）．
②依图数据写出MgBr2（s）与Cl2（g）反应的热化学方程式．
（4）金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体生成．写出CH3MgCl水解的化学方程式：．
（5）向Mg（OH）2中加入NH4Cl溶液，可使沉淀溶解，请结合平衡原理和必要的文字解释原因．
6．（11分）肼（N2H4）是一种重要的工业产品。

资料表明，氨和次氯酸钠溶液反应能生成肼。

相关物质的物理性质如下：
某学生对NH3与NaClO的反应进行实验探究：
（1）NaClO溶液呈碱性的原因是（用离子方程式表示）。

（2）肼是一种二元弱碱。

①向肼的溶液中滴加石蕊试剂，溶液变蓝，其原因是（用化学用语表示）________。

②向水中持续通入NH3，未观察到白雾。

推测现象中的白雾由N2H4小液滴形成，进行实验：用湿润的红色石蕊试纸检验白雾，试纸变蓝。

该实验不能判断白雾中含有N2H4，理由是。

（3）进一步实验确认了A 中生成了N 2H 4。

步骤II 中反应的化学方程式是（N 2不参与反应） 。

（4）继续进行如下实验：
a. 向A 中加入过量稀硫酸，得到沉淀。

过滤、洗涤，得到N 2H 6SO 4固体。

b. 将N 2H 6SO 4固体溶于KOH 溶液，________，得到高纯度、高浓度的N 2H 4溶液。

① 通过检验Cl －
来判断沉淀是否洗涤干净。

检验Cl －
操作是_________。

② 提纯含有NaCl 的N 2H 6SO 4固体的实验方法可以是________。

③ 实验b 中省略的实验操作是________。

（5）常见无机酸与N 2H 4反应的能力顺序如下：H 3PO 4 < H 2SO 4 < HClO 4 。

原因是________，元素的非金属性逐渐增强，非金属最高价含氧酸与N 2H 4的反应能力逐渐增强。

7．（18分）某小组同学为比较酸性条件下NO 3－
、SO 42－
、Fe 3+的氧化性强弱，设计如下实验（夹持仪器已略去，装置的气密性已检验）。

请回答下列问题：
（1）保存Fe(NO 3)2溶液时，常加入铁粉，目的是（用化学方程式表示）________。

（2）实验I 中，发生反应的离子方程式是________。

（3）资料表明，Fe 2+能与NO 结合形成深棕色物质[Fe(NO)]2+：
Fe 2+2+
用平衡移动原理解释实验I 中溶液由深棕色变为黄色的原因是________。

（4）分析实验现象，同学们得出了结论。

则：
① 实验IV 的后续操作是________，观察到的现象是________。

空气
Na 2SO 3溶液 Fe(NO 3)2溶液 硫酸
稀硝酸
NaOH 溶液
②由实验得出的结论是_______。

（5）实验反思
①实验操作V的目的是_______。

②实验操作III，开始时B中溶液的颜色并无明显变化，此时溶液中发生反应的离子方程式是________。

③有同学认为装置中的空气会干扰实验结论的得出，应在实验前通一段时间的氮气。

你是否同意该看法，理由是________。

8．（15分）
（1）热的浓硝酸与红热的木炭接触会发生多个化学反应。

①碳与浓硝酸的反应，说明浓硝酸具有性。

②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解，产生红棕色气体、一种无色无味的
单质气体X和水，气体X的化学式是。

（2）实验现象中液面上木炭迅速燃烧，发出光亮。

同学甲认为可能是木炭与气体X反应产生的现象；同学乙猜测NO2可能具有助燃性，木炭能在NO2中燃烧。

他们设
计了以下实验。

Ⅰ.制取NO2气体。

①在虚线框内画出用铜与浓硝酸制取和收集NO2的装置简图(夹持仪器略)。

②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2，该反应生成两种物质的量相等的
正盐，写出反应的化学方程式。

Ⅱ.探究实验。

实验操作：在空气中引燃木炭，使其燃烧并带有火焰，将带火焰的木炭伸入盛
有NO2气体的集气瓶中。

实验现象：木炭在NO2气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，集气瓶中气体颜色变
浅直至无色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，且遇空气不变色。

①根据实验现象写出碳与NO2气体反应的化学方程式。

②试分析是否需要增加带火焰的木炭与纯净的X气体反应的实验。

③通过实验探究，你认为甲、乙同学的预测是否合理，请简述理由。

1.答案：（1）Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O ……………………………………………… （2分）（2）稀硫酸、KMnO4溶液(或稀盐酸、K3[Fe(CN)6]溶液）……………… （2分）（3）①2Fe2+ + ClO- + 2H+ = 2Fe3+ +Cl- + H2O …………………………… （2分）
②pH约为3时，Fe2+不能形成沉淀，将Fe2+氧化为Fe3+，可使铁完全沉淀。

…………………………………………………………………… （2分）（4）ClO- + Cl- + 2H+ = Cl2 + H2O…………………………………………… （2分）（5）浓缩至饱和,冷却结晶……………………………………………… （2分）（6）2 : 3 …………………………………………………………………… （1分）
3．（13分）
（1）Fe(OH)3 （1分）
（2）将+6价的Cr还原为+3价（2分）
（3）2Cr(OH)3＋3H2O2＋4OH-＝2CrO42-＋8H2O （2分）
（4）c （
2分）；
（5）98% （2分）
（6）BaCrO4 （2分）；
K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72－（橙红色）+H2O2CrO42－（黄色）+2H+，加
入Ba(NO3)2溶液后，产生BaCrO4沉淀，c (CrO42－)降低，平衡正向移动，c (H+)增
大。

（2分）
4、（1）+2 （2）FeO•Cr2O3；
（3）粉碎矿石、升高温度；（4）Na2Cr2O7和Na2SO4；
（5）2H++2e-=H2↑，Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O．
5．（13分）（2013•石景山区一模）海水中含有丰富的镁资源．工业上常用海水晒盐后的苦卤水提取Mg，流程如图1所示：
（1）工业制取镁的方法是电解法．
（2）试剂Ⅰ一般选用Ca（OH）2（填化学式）．
（3）如图2是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）．
①由图可知Mg与卤素单质的反应均为放热（填“放热”或“吸热”）反应；推测化合物的热稳定性顺序为MgI2＜MgF2（填“＞”、“=”或“＜”）．
②依图数据写出MgBr2（s）与Cl2（g）反应的热化学方程式MgBr2（s）+Cl2（g）═MgCl2（s）+Br2（l）△H=﹣117KJ•mol﹣1．
（4）金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体生成．写出CH3MgCl水解的化学方程式：CH3MgCl+H2O═CH4↑+Mg（OH）Cl↓或2CH3MgCl+2H2O═2CH4↑+Mg（OH）2↓+MgCl2．（5）向Mg（OH）2中加入NH4Cl溶液，可使沉淀溶解，请结合平衡原理和必要的文字解释原因Mg（OH）2（s）⇌Mg2+（aq）+2OH﹣（aq），铵根离子结合氢氧根离子生成一水合氨，降低了氢氧根离子浓度，使氢氧化镁沉淀的溶解平衡向右移动，沉淀溶解．
6.（11分，除特殊说明外，每空1分）
O HClO + OH－
（1）ClO－+ H
（2）①N
H4 + H2O N2H5+ + OH－
H4·H2O N2H5+ + OH－等，合理给分）
（或：N
②白雾中混有NH3，NH3也可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝
（3）2NH3 + NaClO == N2H4 + NaCl + H2O （2分）
（4）①取少量洗涤后的滤液放入试管中，加入足量
．．．．Ba(NO
．．．．，静置后，在上层清
．．．．．3．)．2．溶液振荡
液中继续加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则沉淀洗涤干净。

（2分）
②重结晶③蒸馏
（5）P、S、Cl都是第三周期元素。

同一周期的元素，从左到右，核电荷数逐渐增大，原子半径减小，得电子能力逐渐增强（2分）
7.（18分，每空2分）
（1）2Fe(NO3)3 + Fe == 3Fe(NO3)2
（2）3Fe2+ + NO3－+ 4H+ == 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
（3）Fe2+被稀硝酸氧化为Fe3+，使溶液中c(Fe2+)逐渐下降（同时NO的逐渐逸出，也使溶液中c(NO)逐渐下降），平衡Fe2+2+左移，溶液棕色褪去，显示出Fe3+
的黄色。

（4）①加入K3[Fe(CN)6]溶液；生成蓝色沉淀
②氧化性：NO3－﹥Fe3+﹥SO42－
（5）①将装置中的SO2、NO、NO2等气体排进NaOH溶液中吸收，防止污染大气
②3SO2 + 2NO3－+ 2H2O == 3SO42－+ 2NO↑+ 4H+
③不同意，
a.实验I中溶液变棕色，有NO生成，说明硝酸氧化Fe2+：氧化性NO3－﹥Fe3+；
b.实验IV中溶液中检出Fe2+，说明二氧化硫还原了Fe3+：氧化性Fe3+﹥SO42－；
与装置中是否有氧气无关。

8.答案：（15分，画图3分，其他每空2分）
（1）①强氧化性②O
（2）Ⅰ①
两处导气管进出长短对各1分，漏斗对1分）
②2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O（物质1分，配平1分）
Ⅱ① 2NO2 + 2C 点燃N2 + 2CO2（物质1分，配平1分）
②当木炭燃烧时，体系中氧气浓度低于空气中氧气浓度，所以不用补充木炭在纯氧
中燃烧的实验。

（按要求给分）
③主要是和NO2的燃烧反应，也会发生与氧气的燃烧反应，因为两种气体均存在。

（按要求给分）。