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
和胃液中多余酸之外，生成的H 2SiO 3还可覆盖在有溃疡的胃表面，保护其不再受刺激。

三硅酸镁与盐酸反应的化学方程式为_____________________。

将0.184 g 三硅酸镁加入到50 mL 0.1 mol/L 盐酸中，充分反应后，滤去沉淀，用0.1 mol/L NaOH 溶液滴定剩余的盐酸，消耗NaOH 溶液30 mL ，则Mg 2Si 3O 8·n H 2O 中的n 值为________。

(注：Mg 2Si 3O 8的摩尔质量为260 g/mol) 解析 (1)②液氨的作用是制冷、吸收热量，保证反应在常温下进行，并不参与反应。

(2)书写Mg 2Si 3O 8·n H 2O 与HCl 反应的化学方程式时，Mg 2Si 3O 8·n H 2O 要以整体形式出现。

Mg 2Si 3O 8·n H 2O ＋4HCl===3H 2SiO 3＋2MgCl 2＋(n －1)H 2O
1 mol 4 mol
0.050 L ×0.1 mol/L －0.1 mol/L ×0.030 L
x mol ＝0.002 mol
x ＝0.000 5
0．000 5×(260＋18n )＝0.184，n ＝6。

答案 (1)①极性键(或共价键)、离子键 H ··Si ···· H H ··H ②吸收热量，保证反应在常温下进行(答“制冷”或“降温”均可)
③4NH 3＋5O 2=====催化剂
△
4NO ＋6H 2O NH 4NO 3(或硝酸铵)
(2)Mg 2Si 3O 8·n H 2O ＋4HCl===3H 2SiO 3＋2MgCl 2＋(n －1)H 2O 6。