高中化学 无机化工流程题

专练三无机化工流程题

题型狂练

1．(2013·浙江温州二模，26)铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾(其中铁的化合价为＋6)是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：

请回答下列问题：

(1)若A为H2O(g)，可以得到Fe3O4，写出H2O的电子式：________________。

(2)若B为NaClO3与稀硫酸，写出其氧化Fe2＋的离子方程式(还原产物为

Cl－)________________。

(3)若C为KNO3和KOH的混合物，写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸钾

的化学方程式，并配平：

(4)为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00 mL溶液

Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH＜3，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用0.1 000 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00 mL。

已知：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6。

①写出滴定选用的指示剂________，滴定终点观察到的现象_____________。

②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为________g·L－1。若滴定前溶液中H2O2没有除

尽，所测定的铁元素的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

(5)设计实验方案，检验溶液Ⅰ中的Fe 2＋______________________________。 解析 (4)②若滴定前溶液中H 2O 2没有除尽，过量的H 2O 2氧化KI 得到I 2，根据关系式2Fe 3＋～I 2，I 2的量增大使所测定的铁元素的含量偏高。(5)可利用Fe 2＋的还原性，让其与高锰酸钾反应来检验；也可以利用铁氰化钾溶液与Fe 2＋反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀检验，离子方程式为：3Fe 2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe 3[Fe(CN)6]2↓。

答案 (1)H ··O ····

··H (2)6Fe 2＋＋ClO －3＋6H ＋===6Fe 3＋＋Cl －＋3H 2O

(3)1 3 4 2 K 2FeO 4 3 2 H 2O

(4)①淀粉 溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色 ②5.6 偏高

(5)取溶液Ⅰ少量于试管中，加入硫酸酸化，再加入高锰酸钾溶液，溶液颜色从深紫色变成黄色或变浅，则含有Fe 2＋(或取溶液Ⅰ少量于试管中，加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则含有Fe 2＋)

2．(2013·北京西城二模，26)钛铁矿的主要成分为FeTiO 3(可表示为FeO·TiO 2)，含有少量MgO 、CaO 、SiO 2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li 4Ti 5O 12和磷酸亚铁锂LiFePO 4)的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO 3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO 3＋4H ＋＋4Cl －===Fe 2＋＋

TiOCl 2－4＋2H 2O 。

(1)化合物FeTiO 3中铁元素的化合价是________。

(2)滤渣A 的成分是________。

(3)滤液B 中TiOCl 2－4转化生成TiO 2的离子方程式是____________________。

(4)反应②中固体TiO 2转化成(NH 4)2Ti 5O 15溶液时，Ti 元素的浸出率与反应温

度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti 元素浸出率下降的原因是________________。

(5)反应③的化学方程式是________________________________________。

(6)由滤液D 制备LiFePO 4的过程中，所需17%双氧水与H 2C 2O 4的质量比是________。

(7)若采用钛酸锂(Li 4Ti 5O 12)和磷酸亚铁锂(LiFePO 4)作电极组成电池，其工作原理为：

Li 4Ti 5O 12＋3LiFePO 4

充电

放电

Li 7Ti 5O 12＋3FePO 4

该电池充电时阳极反应式是__________________。

解析 (1)FeTiO 3可表示为FeO·TiO 2，由此可知铁元素的化合价是＋2。

(2)FeTiO 3、MgO 、CaO 均可以溶于盐酸，故滤渣中只有SiO 2。

(6)滤液D 中含有Fe 2＋，由滤液D 制备LiFePO 4的过程中，Fe 2＋先被H 2O 2氧化，后又被H 2C 2O 4还原成Fe 2＋。H 2O 2作氧化剂时1 mol H 2O 2得到2 mol 电子；H 2C 2O 4作还原剂时，1 mol H 2C 2O 4转化为CO 2失去2 mol 电子，由于两个过程转移的电子数相同，所以H 2O 2与H 2C 2O 4的物质的量之比为1∶1，则

所需17%双氧水与H 2C 2O 4的质量比是3417%∶90＝20∶9。

(7)阳极发生氧化反应，应是LiFePO 4转化为FePO 4。

答案 (1)＋2 (2)SiO 2

(3)TiOCl 2－4＋H 2O=====△

TiO 2↓＋2H ＋＋4Cl －

(4)温度过高时，反应物氨水(或双氧水)会受热分解

(5)(NH 4)2Ti 5O 15＋2LiOH===Li 2Ti 5O 15↓＋2NH 3·H 2O(或2NH 3＋2H 2O)

(6)20∶9

(7)LiFePO 4－e －===FePO 4＋Li ＋

3．(2013·北京海淀二模，28)硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。

(1)氮化硅膜与二氧化硅膜相比较具有表面化学性能稳定等优点，故氮化硅膜可用于半导体工业。可以用NH 3和SiH 4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 T 的加热基板上生成氮化硅膜：

3SiH 4＋4NH 3=====一定条件

Si 3N 4＋12H 2

以硅化镁为原料制备硅烷的反应和工业流程如下：

反应原理：4NH 4Cl ＋Mg 2Si=====常温

常压

4NH 3↑＋SiH 4↑＋2MgCl 2(ΔH ＜0)

①NH 4Cl 中的化学键类型有____________，SiH 4的电子式为________________。

②上述生产硅烷的过程中液氨的作用是______________________________。 ③氨气是重要的工业原料，写出氨气发生催化氧化反应生成NO 的化学方程式________________________，实验室可利用如下图所示装置完成该反应。

在实验过程中，除观察到锥形瓶中产生红棕色气体外，还可观察到有白烟生成，白烟的主要成分是________。

(2)三硅酸镁(Mg 2Si 3O 8·n H 2O)难溶于水，在医药上可做抗酸剂。它除了可以中