1、题型层级练9化工流程综合分析题 (A级)1下图中反应是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl26NH3是优质的镁资源。回答下列问题：(1)MgCl26NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H除外)：_，Mg在元素周期表中的位置：_，Mg(OH)2的电子式：_。(2)A2B的化学式为_。反应的必备条件是_。上图中可以循环使用的物质有_。(3)在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料_(写化学式)。(4)为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：_。(5)用Mg制成的格氏试剂(RMgBr)常用于有机
2、合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：依据上述信息，写出制备所需醛的可能结构简式：_。解析：(1)MgCl26NH3所含元素的简单离子有Mg2、Cl、N3、H，Cl有3个电子层，四者中离子半径最大，Mg2、N3有2个电子层，且具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，则N3的半径大于Mg2的半径，故离子半径由小到大的顺序为r(H)r(Mg2)r(N3)r(Cl)。根据镁的原子结构示意图，可推知镁位于元素周期表的第三周期A族。Mg(OH)2为离子化合物，其电子式为HMg2H。(2)根据反应，由原子守恒可推知A2B为Mg2Si。可通过电解熔融的MgCl2获得Mg。由题图可知，由MgCl2
3、6NH3得到的NH3、NH4Cl可以循环用于反应。(3)由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，显然该耐磨材料为原子晶体SiC。(4)煤燃烧产生的SO2与Mg(OH)2反应生成MgSO3，MgSO3具有还原性，易被空气中的氧气氧化为MgSO4，反应的化学方程式为2Mg(OH)22SO2O2=2MgSO42H2O。(5)根据格氏试剂与醛反应合成醇的反应原理，可由CH3MgBr与CH3CH2CHO反应制得，也可由CH3CH2MgBr与CH3CHO反应制得，故所需醛的可能结构简式为CH3CH2CHO、CH3CHO。答案：(1)r(H)r(Mg2)r(N3)Na2CO3，溶液的pH减小。(3
4、)电解Al2O3，阳极O2放电生成O2，石墨(C)电极会被O2氧化。(4)阳极溶液中的阴离子即水中的OH放电生成O2(图示)及H(2H2O4e=O24H)，H与CO结合生成HCO(COH=HCO，由图阳极区Na2CO3转化为NaHCO3)，写出总反应：4CO2H2O4e=4HCOO2。阴极，水中的H放电生成H2。(5)NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。答案：(1)Al2O32OH=2AlOH2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO2H2O4e=4HCOO2H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄
5、膜(B级)4用金属钴板(含少量Fe、Ni)制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如图所示：注：钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。有关钴、镍和铁的化合物的性质如表：化学式沉淀完全时的pH相关反应Co(OH)29.4Co2HCl=CoCl2H2Co22NH3H2O=Co(OH)22NHCo22H2OCo(OH)22HNi2HCl=NiCl2H2Ni26NH3H2O=Ni(NH3)626H2OFe(OH)29.6Fe(OH)33.7(1)“除镍”步骤中，氨水用量对反应收率的影响如表：加氨水调pH收率/%Ni2含量/%998.10.089.5980.051097.60.00510.3940
6、.005从表中数据可知，当pH调节至x_时，除镍效果最好。(2)“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分Co(OH)2转化为Co(OH)3，此反应的化学方程式为_。(3)“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是_。(4)“除铁”步骤中加入的纯碱的作用是_。(5)在“调pH”步骤中，加盐酸的作用是_。(6)已知25时，KspFe(OH)34.01038，则该温度下反应Fe33H2OFe(OH)33H的平衡常数为_。解析：(1)由题表可知，当pH10时，收率为97.6%，Ni2含量已经达到最低，继续增大pH时，Ni2含量不变，故x10。(2)Co(OH)2转化为Co(OH)
7、3，类似Fe(OH)2转化为Fe(OH)3，发生反应的化学方程式为4Co(OH)2O22H2O=4Co(OH)3。(3)加入双氧水的目的是将Fe2氧化成Fe3，发生反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(4)“除铁”步骤中加入Na2CO3的作用是促进Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀而除去。(5)由Co22H2OCo(OH)22H可知，加入盐酸可抑制Co2水解。(6)KspFe(OH)3c(Fe3)c3(OH)4.01038，K(1014)3/(4.01038)2.5105。答案：(1)10(2)4Co(OH)2O22H2O=4Co(OH)3(3)2Fe2H2O22H=2Fe
8、32H2O(4)使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去或2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2(5)防止Co2水解(6)2.51055多硫的化合物有多硫化钠(Na2Sx)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、过二硫酸钠(Na2S2O8)和连二亚硫酸钠(Na2S2O4)等，在印染、造纸和医学等方面起着重要作用。(1)连二亚硫酸钠具有强还原性，工业制备工艺流程如下：配平：NaHSO3NaBH4Na2S2O4NaBO2_在搅拌反应中加入乙醇并不参与反应，则加入乙醇的目的是_。制得的连二亚硫酸钠成品中常含有少量亚硫酸盐，影响产品纯度的测定，若选择铁氰化钾K3Fe(CN)6滴定连二亚硫酸钠时却不受其
9、影响，与其他氧化剂比较，铁氰化钾具有优良的选择性，在碱性条件下铁氰化钾氧化性弱，还原产物为亚铁氰化钾K4Fe(CN)6，请写出滴定时发生反应的离子方程式：_。连二亚硫酸钠可用于处理工业产生的某类废水，0.1 mol连二亚硫酸钠理论上可除去酸性废水中Cr2O的物质的量为_ mol。(2)过二硫酸钠中硫元素的化合价为_，其具有强氧化性，在酸性条件下将Mn2氧化成紫红色的MnO，写出该反应的离子方程式：_。(3)工业上可采用电解的方法，同时制备连二亚硫酸钠与过二硫酸钠，简易装置如下：关于上述电解装置，下列说法不正确的是_(填字母)。A装置中a电极是阳极，b电极是阴极B装置中应选择阳离子交换膜，钠离子
10、从右池向左池移动C理论上，电解产生的连二亚硫酸钠比过二硫酸钠的物质的量多D若电解后拆去电路上的电源，则该装置可以向外提供电能写出a电极上主要的电极反应式：_。解析：(1)该反应中，S元素由4价降低为3价，则NaBH4中H元素由1价升高到1价，故产物中还有H2O，根据得失电子守恒和原子守恒配平可得：8NaHSO3NaBH4=4Na2S2O4NaBO26H2O。连二亚硫酸钠(Na2S2O4)易溶于水，搅拌反应中加入乙醇，可降低连二亚硫酸钠的溶解度，便于产品结晶析出，从而提高产品的产率。在碱性条件下铁氰化钾K3Fe(CN)6滴定连二亚硫酸钠(Na2S2O4)的还原产物为亚铁氰化钾K4Fe(CN)6，
11、S2O则被氧化成SO，据守恒规律可得离子方程式为2S2O4Fe(CN)638OH4SO4Fe(CN)644H2O。Cr2O具有强氧化性，用连二亚硫酸钠(Na2S2O4)除去酸性废水中的Cr2O，S2O被氧化为SO，则Cr2O被还原为Cr3。0.1 mol Na2S2O4失去电子的物质的量为0.6 mol，则除去Cr2O的物质的量为0.1 mol。(2)过二硫酸钠(Na2S2O8)中存在一个过氧键(OO)，Na元素显1价，过氧键中O元素显1价，其余O元素显2价，则S元素显6价。Na2S2O8具有强氧化性，在酸性条件下可将Mn2氧化成紫红色的MnO，而S2O则被还原为稳定性较强的SO，离子方程式为
12、2Mn25S2O8H2O=2MnO10SO16H。(3)由电解装置可知，a电极与电源的正极相连，b电极与负极相连，则a是阳极，b是阴极，A正确；电解过程中，阳离子(Na)由左池经离子交换膜向右池移动，B错误；电解过程中阳极上SO放电生成过二硫酸钠(Na2S2O8)，阴极上HSO放电生成连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，根据得失电子守恒可知，n(Na2S2O8)n(Na2S2O4)，C错误；若电解后拆去电路上的电源，则该装置为原电池，可向外提供电能，D正确。a电极为阳极，电解过程中SO发生氧化反应生成S2O，电极反应式为2SO2e=S2O。答案：(1)81416H2O降低连二亚硫酸钠的溶解度，使产
13、品充分结晶析出，提高产品的产率2S2O4Fe(CN)638OH=4SO4Fe(CN)644H2O0.1(2)62Mn25S2O8H2O=2MnO10SO16H(3)BC2SO2e=S2O6用某含镍电镀废渣(含Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)制取NiCO3的过程如图所示：回答下列问题：(1)加入适量Na2S时除获得沉淀外，还生成一种有臭鸡蛋气味的气体，产生该气体的离子方程式为_。(2)“氧化”时需保持滤液在40 左右，用6%的H2O2溶液氧化。控制温度不超过40 的原因是_；Fe2被氧化的离子方程式为_。Fe2也可以用NaClO3氧化，生成的Fe3在较小pH条件下水解，最终形成黄钠铁矾Na2Fe6
14、(SO4)4(OH)12沉淀而被除去，如图是pH温度关系图，图中阴影部分为黄钠铁矾稳定存在的区域，下列说法正确的是_(填字母)。aFeOOH中铁为2价bpH过低或过高均不利于生成黄钠铁矾，其原因不同c氯酸钠在氧化Fe2时，1 mol NaClO3失去的电子数为5NAd工业生产中温度常保持在8595 ，加入Na2SO4后生成黄钠铁矾，此时溶液的pH约为1.21.8(3)加入Na2CO3溶液时，确认Ni2已经完全沉淀的实验方法是_。(4)某实验小组利用NiCO3制取镍氢电池的正极材料碱式氧化镍(NiOOH)，过程如图所示：已知KspNi(OH)221015，欲使NiSO4溶液中残留的c(Ni2)2
15、105 molL1，调节pH的范围_。写出在空气中加热Ni(OH)2制取NiOOH的化学方程式_。解析：(1)电镀废渣经过量酸处理后得到的溶液中含有大量H，加入Na2S后发生反应：S22H=H2S，生成具有臭鸡蛋味的H2S气体。(2)氧化阶段温度过高会造成过氧化氢的分解，导致过氧化氢损失；氧化阶段发生反应：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。FeOOH中铁为3价；pH过低会将生成的黄钠铁矾溶解，pH过高则不会生成黄钠铁矾；氯酸钠在氧化Fe2时，1 mol NaClO3得到的电子数为6NA；工业生产中温度常保持在8595 ，加入Na2SO4后生成黄钠铁矾，结合题图可知此时溶液的pH约为1.21.8，故本题选bd。(4)欲使NiSO4溶液中残留的c(Ni2)2105 molL1，根据KspNi(OH)2c(Ni2)c2(OH)21015，则需使c(OH) molL1105 molL1，故调节pH的范围是pH9。在空气中加热Ni(OH)2生成NiOOH，发生反应的化学方程式为4Ni(OH)2O24NiOOH2H2O。答案：(1)S22H=H2S(2)减少过氧化氢的分解2Fe2H2O22H=2Fe32H2Obd(3)静置，取少量上层清液于一小试管中继续滴加12滴Na2CO3溶液，无沉淀生成(4)pH94Ni(OH)2O24NiOOH2H2O7
