- 塑料、纤维和橡胶
- 共4297题
（共12分）钛是21世纪金属。下面是利用钛白粉（TiO2）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：
已知：① Mg(s)＋Cl2 (g)＝MgCl2 (s) △H＝－641 kJ·mol－1
② Cl2(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl4 (l) △H＝－385 kJ·mol－1
（1）钛白粉是利用TiO2＋发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，再煅烧沉淀制得的。
TiO2＋发生水解的离子方程式为 。
（2）反应I在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为 ；
反应II的热化学方程式为 。
（3）该工艺流程中，可以循环使用的物质有 （填化学式）。
（4）在800℃～1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛，装置如右图所示。图中b是电源的 极，阴极的电极反应式为 。
正确答案
（共12分）每空2分（1）TiO2＋＋2H2O＝H2TiO3↓＋2H＋（2分）
（2）TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO（2分）
2Mg(s)＋TiCl4(l)＝2MgCl2(s)＋Ti(s) △H＝－512 kJ·mol－1（2分，状态不写0分）
（3）Mg、Cl2（每空1分，共2分）
（4）正（2分） TiO2＋4e－＝Ti＋2O2－（2分）
试题分析：（1）TiO2＋发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，说明水解程度很大，所以TiO2＋发生水解的离子方程式为TiO2＋＋2H2O＝H2TiO3↓＋2H＋。
（2）根据元素的组成可知，可燃性无色气体应该是CO，所以该反应的化学方程式是TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO。根据盖斯定律可知，（①－②）×2即得到2Mg(s)＋TiCl4(l)＝2MgCl2(s)＋Ti(s)，所以该反应的反应热△H＝（－641kJ/mol＋385 kJ/mol）×2＝－512 kJ/mol。
（3）根据转化图可知，最后氯化镁电解又生成镁和氯气，二者可以循环使用。
（4）根据装置图可知，氧离子向b电极移动，所以与b相连的电极是阳极，因此b是电源的正极。电解池中阴极是得到电子的，所以阴极电极反应式是TiO2＋4e－＝Ti＋2O2－。
点评：本题难度不是很大，考查的知识点较多、综合性较强，考查同学们新信息获取、处理及灵活运用所学知识（化学方程式、电极反应式的书写、盖斯定律以及电源正负极的判断等）进行分析问题、解决问题的能力。重点考查学生对化学知识的熟练掌握程度，以及灵活运用知识解决实际问题的能力。
（12分）高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
湿法：强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法：Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如下图所示：
①反应I的化学方程式为 。
②反应II的离子方程式为 。
③加入饱和KOH溶液的目的是 。
（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为 ； ______ ____。
（3）干法制备K2FeO4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
正确答案
（1）①2NaOH + Cl2＝NaCl + NaClO + H2O
②3ClO－+ 10OH－+ 2Fe3+＝2FeO42－+ 3Cl－+ 5H2O
③增大K+ 浓度，促进K2FeO4晶体析出
（2）高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，产生的Fe(OH)3胶体有吸附性，可将杂质一起凝聚而沉降 （3）3∶1
（1）①氯气溶解在氢氧化钠溶液中，生成氯化钠和次氯酸钠，反应式为2NaOH + Cl2＝NaCl + NaClO + H2O。
②次氯酸钠具有氧化性，能把硝酸铁氧化生成高铁酸盐，而次氯酸钠被还原生成氯化钠，反应式为3ClO－+ 10OH－+ 2Fe3+＝2FeO42－+ 3Cl－+ 5H2O。
③加入饱和氢氧化钾溶液，能增大钾离子浓度，促使K2FeO4晶体析出。
（2）高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，还原产物是铁离子。而铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，吸附溶液中的杂质形成沉淀而析出。
（3）1mol氯气在反应中只能得到1mol电子，生成次氯酸钠。而1mol硝酸铁能失去3mol电子，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是3︰1。
（12分）碱式碳酸镁密度小，是橡胶制品的优良填料。可用复盐MgCO3·(NH4)2CO3·H2O作原料制备。取一定量的含镁复盐放入三颈烧瓶中，并将三颈烧瓶放在恒温水浴锅中加热（如图所示），按一定的液固比加入蒸馏水，开启搅拌器同时加入预定的氨水，待温度到达 40℃时开始热解，此时滴加卤水（氯化镁溶液）并继续滴入氨水，保持10分钟，一段时间后过滤洗涤，滤出的固体在 120℃干燥得到碱式碳酸镁产品。
（1）①搅拌的目的是 ，②选择水浴加热方式，其优点是： 。
（2） 40℃复盐开始热解生成MgCO3·3H2O，该反应的化学方程式为： 。
（3）40℃时，开始滴加卤水的目的是
（4）碱式碳酸镁产品中镁的质量分数（ω(Mg)%）越高，产品质量越好，氯的质量分数越高，产品质量越差。分析Cl－含量采用滴定法，先精确称取一定量产品用适量硝酸溶解，经稀释等步骤最终配得一定体积的溶液。
测定实验中除用到天平、烧杯、玻璃棒、锥形瓶、滴定管外，还用到的玻璃仪器有： 。
（5）若已知制得的碱式碳酸镁的质量ag，要确定其组成（不考虑微量杂质），还必需的数据有: 。
①充分灼烧后，剩余固体的质量 ②灼烧时，测算得的二氧化碳的体积（已换算成标准状况） ③灼烧时的温度和时间 ④碱式碳酸镁的密度
正确答案
（1）使反应物充分混合接触，提高反应速率。 反应物均匀受热
（2）MgCO3·(NH4)2CO3·H2O+H2O
（3）吸收复盐热解放出的NH3和部分CO2。
（4）容量瓶（一定规格）、胶头滴管
（5）①②
（1）搅拌可以使反应物充分混合接触，提高反应速率。水浴加热能使反应物受热均匀。
（2）铵盐不稳定，受热易分解，方程式为MgCO3·(NH4)2CO3·H2O+H2O
（3）由于复盐分解产生氨气和CO2气体，所以加入卤水，可以吸收复盐热解放出的NH3和部分CO2，以便生成沉淀。
（4）准确配制一定物质的量浓度除了以上仪器外，还需要一定规格的容量瓶和胶头滴管（定容需要）。
（5）若要确定其组成，则需要化合物中碳元素的含量和氢元素的含量。碱式碳酸镁分解生成氧化镁、CO2和水。所以①②是必须的，③④不需要。
自洁面料就是在普通的面料纤维中加入一层薄薄的纳米二氧化钛。含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制取纳米级TiO2的流程如下：
（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中的第________周期，第______族。
（2）步骤①加铁的目的是_________________；步骤②冷却的目的是_______________。
（3）上述制备二氧化钛的过程中，可以利用的副产物是______________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。
（4）由金红石制备单质钛，涉及到的步骤为：
TiO2
已知：①C(s)+O2(g)＝＝CO2(g) △H＝ -393.5kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)＝＝2CO2(g) △H＝ -5665kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)＝＝TiCl4(s)+O2(g) △H＝ +41kJ·mol-1
则TiO2(s)+ 2Cl2(g)+C(s)＝＝TiCl4(s)+2CO(g)的△H＝____________。
反应TiCl4+2Mg ＝＝ 2MgCl2+Ti 在氩气氛中进行的理由是________________________。
正确答案
（1）4；IVB
（2）将Fe3+还原为Fe2+；析出（或分离、或得到）FeSO4·7H2O
（3）FeSO4·7H2O；石灰（或碳酸钙、废碱）
（4）－80kJ·mol-1；防止高温下镁和钛与空气中氧气（或二氧化碳、或氮气）作用
用框图形式给出工业生产流程，让考生面对自己观察框图，获取所需信息解决问题，这类试题体现了新课程改革的方向。试题有一定难度，考查吸收信息、处理信息等综合分析能力。
（1）可以根据钙元素的位置推断钛元素的位置，该元素位于周期表第四周期IIA主族，故钛位于IVB；
（2）观察题给流程图可知，所得产品有FeSO4·7H2O和TiO2两种。由于加浓硫酸后所得溶液含有Fe3+，所以步骤①中加入铁是为了将Fe3+转化成Fe2+。步骤②冷却是为了降低硫酸亚铁的溶解度，使硫酸亚铁结晶析出；
（3）该流程的主要目的是制取二氧化钛，故其是主要产品，则FeSO4·7H2O是副产品。废液处理时，根据流程分析废液可能会剩余部分酸，故可以考虑加入石灰或其它废碱，以将酸中和掉；
（4）运用盖期定律可计算出反应热。由于高温条件下金属镁易跟氧气、二氧化碳等气体发生反应，所以应充入氩气来保护镁。
（12分）菱锰矿的主要成分是碳酸锰，还含 Fe2O3、FeO、CaO、MgO 等成分。某化工厂用废盐酸（质量分数约20%）与菱锰矿制备MnCl2·4H2O（106℃时失去一分子结晶水，198℃时失去全部结晶水而成无水物），部分工艺流程如下：
（1）废盐酸与菱镁矿中碳酸锰反应的化学方程式为：_______________________________。
（2）酸浸时，浸出时间对锰浸出率的影响如右图，工业采用的是浸取60min，其可能原因是：____________________________________________________。
（3）图中“净化剂X”可能是________________________。
（4）过滤4获得的盐Y，其主要成分是__________________________。
（5）浓缩结晶时，必须一出现晶膜立刻停止加热，其原因是：_______________________。
正确答案
（1）MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O（3分）
（2）60min后，再延长浸出时，增大生产成本，而浸出的增量不明显。（3分）
（3）MnCO3（2分）
（4）硫酸镁（MgSO4·7H2O）（2分）
（5）水份很少时，最终得到的可能是失去部分结晶水的氯化锰。（2分）
（1）碳酸锰和盐酸反应的生成物氯化锰、水和CO2，化学方程式为
MnCO3+2HCl=MnCl2+CO2↑+H2O。
（2）根据图像可知）60min后，再延长浸出时，浸出的增量不明显，而且还会增大生产成本。
（3）因为不能引入新的杂质，所以“净化剂X”是MnCO3。
（4）根据转化图可知，此时留在溶液中的阳离子除了锰离子外，主要就是镁离子，所以Y是硫酸镁。
（5）MnCl2·4H2O在加热时容易失去结晶水，导致产品不纯。
（10分）某科研小组设计出利用工业废酸（10%H2SO4）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案，实现废物综合利用，方案如下图所示。
已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。
请回答下列问题：
⑴氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp(CuS) Ksp(ZnS)（选填“＞”“＜”或“＝”）(Ksp 沉淀离子浓度积)。
⑵物质A可使用下列物质中的 。
A．KMnO4 B．O2 C．H2O2 D．Cl2
⑶除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在 范围之间。
⑷物质B可直接用作氮肥，则B的化学式是 。
正确答案
⑴＜ ⑵BC ⑶3.2~6.2 ⑷(NH4)2SO4
（1）在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，说明硫化铜更难溶，因此溶度积常数小于硫化锌的。
（2）A是氧化溶液中的亚铁离子的，由于不能引入杂质，所以应该选择臭氧和双氧水，答案选BC。
（3）关键表中数据可知，铁离子完全沉淀的pH是3.2，而锌离子开始沉淀的pH是6.2，所以pH的范围是3.2~6.2。
（4）物质B可直接用作氮肥，则B是铵盐，因此是(NH4)2SO4。
(14分）在氯化银的表面负载银纳米颗粒后将具有优秀的光催化性能，可用于光催化降解污水中的有机污染物。某课题组利用如下流程制备这种光催化剂，并同时获取新型净水剂高铁酸钠。
(1)写出①反应的离子方程式______________
(2) 过滤得到氯化银纳米线须洗涤干净后再进行光照。检验氯化银纳米线是否洗净的操作方法是____________________________
(3) 反应②的离子方程式是
(4) 由21.60g银纳米线得到了25.15g最终产物，则产物中银纳米粒子的质量分数是_______。（计算结果保留两位小数）
正确答案
（1）Fe3+ + Ag + Cl- ="==AgCl+" Fe2+（3分）
（2）取最后少量洗涤液，滴加KSCN溶液（或检验Cl-，其它合理答案均给分）。（3分）
（3）1 Fe2O3 + 3 NO3- + 4OH- ="==" 2 FeO42- + 3 NO2- + 2H2O （4分）
（4）43％或0.43（4分）
（1）从工艺流程图中可以分析出反应①为Fe3+氧化Ag，则离子方程式为
Fe3+ + Ag + Cl- ="==AgCl" + Fe2+
（2）考查沉淀是否洗净的标志，关键是找出可能附着的可溶性离子。本题可以检验最后一次洗涤液中有无Fe3+或Cl-。
（3）本题涉及氧化还原反应缺项配平，依据流程图找出所缺的物质，再进行配平即可。
（4）可以用差量法找出增加的质量为氯元素的质量，依据氯元素的质量求出AgCl的质量。即可求出产物中银纳米粒子的质量分数。
(14分)锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业，锆(Zr)元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆(ZrO2)可以制造耐高温纳米陶瓷。我国有丰富的锆英石(ZrSiO4)，含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，生产锆流程之一如下：
试回答下列问题：
(1)写出上述流程中高温气化的反应方程式(碳转化成CO)：_______________________________________________。
(2)写出ZrOCl2·8H2O在900 ℃生成ZrO2的反应方程式： ______________ ______________________________________________。
(3)关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是________(单选)。
爆炸引起的
(4)一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的二氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。在熔融电解质中，O2－向________(填“正”或“负”)极移动。电池正极电极反应为__________________，负极电极反应为________________________________。
正确答案
(1)4C＋4Cl2＋ZrSiO4
(2)ZrOCl2·8H2O
(3)B
(4)负 O2＋4e－=2O2－ C4H10－26e－＋13O2－=4CO2＋5H2O
(1)根据流程图中“高温气化”前后的物质可判断反应物为ZrSiO4、Cl2、C，生成物为SiCl4、ZrCl4和CO，故该反应的化学方程式为ZrSiO4＋4Cl2＋4C
铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的过程如下图所示。
已知：① NaFeO2遇水强烈水解。 ② Cr2O72－+ H2O 
生成滤渣1中红褐色物质反应的化学方程式是 。
滤液1的成分除Na2CrO4、Na2SiO3外，还含有（填化学式） 。
利用滤渣2，可制得两种氧化物，其中一种氧化物经电解冶炼可获得金属，该电解反应的化学方程式是 。
由滤液2转化为Na2Cr2O7溶液应采取的措施是 。
向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体，获得K2Cr2O7晶体的操作依次是：加热浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。
煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反应的化学方程式是 。
正确答案
+6 （1分） ；NaFeO2+2H2O→Fe(OH)3↓+NaOH； NaOH、NaAlO2
2Al2O3(熔融) 
4FeO·Cr2O3 + 7O2 + 20NaOH
试题分析：（1）根据化合物化合价的代数和为0可知，K2Cr2O7中Cr元素的化合价是＋（2×7－1×2）÷2＝＋6价。
（2）由于NaFeO2遇水强烈水解，则生成滤渣1中红褐色物质反应的化学方程式是NaFeO2+2H2O→Fe(OH)3↓+NaOH。由于矿石中还含有氧化铝，且氢氧化钠是过量的，则滤液1的成分除Na2CrO4、Na2SiO3外，还含有NaOH、NaAlO2。
（3）由于滤液中含有偏铝酸钠，则可以制备氧化铝，电解熔融的氧化铝可以制备金属铝，反应的化学方程式是2Al2O3(熔融) 
（4）根据方程式Cr2O72－+ H2O
（5）根据原子守恒可知，煅烧铬铁矿生成Na2CrO4和NaFeO2反应的化学方程式是4FeO·Cr2O3 + 7O2 + 20NaOH
点评：该题是高考中的常见题型，难度大，综合性强，对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计能力以及评价能力。该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。
（16分）NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得。操作步骤如下：
(1)加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质，请写出除去Cu2+的离子方程式__________ __________
(2) 加6%的H2O2时，温度不能过高，其目的是： _____ ________ 。
(3) 除铁方法：用H2O2充分氧化后，再用NaOH控制pH值2～4范围内生成氢氧化铁沉淀。在上述方法中，氧化剂可用NaClO3代替，请写出用氯酸钠氧化Fe2+的离子方程式为：______________________________________________________
(4)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是： 。
(5)操作Ⅰ包括以下过程：过滤，用 （填试剂化学式）溶解，蒸发浓缩，冷却结晶，洗涤获得产品。
正确答案
（1）S2－+Cu2+= CuS↓(3分) （2）减少过氧化氢的分解(3分)
（3）6Fe2++ClO3－+6H+=6Fe3++Cl－+3H2O(3分)
（4）Na2SO4 NiSO4 (4分，漏选得1分，错选不给分) （5）H2SO4(3分)
（1）硫化铜是难溶于水的沉淀，反应原理是复分解反应，方程式为S2－+Cu2+= CuS↓。
（2）双氧水不稳定，受热易分解，所以温度不能太高的原因是减少过氧化氢的分解。
（3）氧化剂氯酸钠的还原产物是氯化钠，转移6个电子，所以根据电子得失守恒可知，方程式为6Fe2++ClO3－+6H+=6Fe3++Cl－+3H2O。
（4）由于经过前面的除杂，Cu、Zn、Fe、Cr等杂质均以沉淀的形式而被过滤出来，所以滤液中的主要成分是Na2SO4、NiSO4。
（5）为了减少NiSO4的溶解，洗涤时应该用硫酸。
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