2018届高三化学大题化工专题2

高三化学大题化工专题2

1．硼氢化钠(NaBH4)具有优良的还原性，在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。利用硼精矿(主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等)制取NaBH4的流程如下：

NaOH 硼精矿 CaO MgH2 溶解 操作1 除硅铝 操作2 反应1 NaBH4

滤渣

Na2O?3CaO?Al2O3?nSiO2

已知：偏硼酸钠(NaBO2)易溶于水，不溶于醇，在碱性条件下稳定存在 回答下列问题：

(1)写出加快硼精矿溶解速率的措施(写一种)。 (2)操作1为，滤渣主要成分为。

(3)除硅铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有：①能将硅、铝以沉淀除去；②。 (4) 氢化镁(MgH2)中H元素的化合价为；MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1，其化学方程式为：。

(5)在碱性条件下，在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠，写出阴极室的电极反应式。

(6)硼氢化钠是一种强还原剂，碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜，从而变废为宝，写出该反应的离子方程式。

Ti Ti

化工流程考察内容主要有：

1）、原料预处理

2）、反应条件的控制（温度、压强、催化剂、原料配比、PH调节、溶剂选择）

3）、反应原理（离子反应、氧化还原反应、化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解原理、

物质的分离与提纯）

4）、绿色化学（物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用） 5）、化工安全（防爆、防污染、防中毒）等。 原料的预处理

①溶解通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等 ②灼烧如从海带中提取碘

③煅烧如煅烧高岭土改变结构，使一些物质能溶解。并使一些杂质高温下氧化、分解 ④研磨适用于有机物的提取如苹果中维生素C的测定等。

控制反应条件的方法

①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ---- pH值的控制。 例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表所示 物质 开始沉淀 沉淀完全

1

阳离子交换膜 NaBO2溶液

Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 ＋＋2.7 7.6 8.3 3.7 9.6 9.8 问题：若要除去Mn2溶液中含有的Fe2，应该怎样做？

调节pH所需的物质一般应满足两点：

i、能与H○

＋

反应，使溶液pH值增大；○ii、不引入新杂质。

＋

＋

例如：若要除去Cu2溶液中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质

来调节溶液的pH值

②蒸发、反应时的气体氛围

③加热的目的加快反应速率或促进平衡向某个方向移动

④降温反应的目的防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动 ⑤趁热过滤防止某物质降温时会析出

⑥冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗

解题技能 化工流程题中表述性词汇的作用

化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语，这些表述性词语就是隐性信息，它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有：

(1)“控制较低温度”——常考虑物质的挥发，物质的不稳定性和物质的转化等。 (2)“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、产率等。

(3)“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。

(4)“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。

(5)“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。

(6)“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。

(7)“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。

(8)“用某些有机试剂清洗”——常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。

2．（14分）硼镁泥是硼镁矿生产硼砂晶体（Na2B4O7·10H2O）时的废渣，其主要成分是MgO， 还含有CaO、Fe2O3 、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质。以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁

2

在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）Na2B4O7·10H2O中B的化合价为。

（2）滤渣B中含有不溶于稀盐酸但能溶于浓盐酸的黑色固体，写出生成黑色固体的离子方程式，该反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，还原产物是。

（3）加入MgO的目的是该过程除了加入MgO外，还能选择加入下列物质中的（填编号）

①碳酸镁 ②氨水 ③氢氧化镁 ④氢氧化钠

（4）因B2O3溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(H3BO3)，硼酸与NaOH溶液

反应可制得硼砂晶体，写出生成硼砂晶体的化学方式。

（5）Na2B4O7·10H2O失去全部结晶水后的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”（该过程B的化合价不变）。“有效氢含量”可用来衡量含氢还原剂的还原能力，其定义是：每克含氢还原剂的还原能力相当于多少克H2的还原能力。NaBH4的有效氢含量为 （计算结果保留两位小数）。

3.硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为

3

回答下列有关问题：

(1)硼砂中B的化合价为________价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至2～3制取H3BO3，该反应的离子方程式为_________________________________________________________。 X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为________________________。

(2)MgCl2·7H2O在HCl氛围中加热的原因是________________________________________。 若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为

________________________________________________________________________。 (3)镁—H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg＋H2O2＋2H===Mg2＋2H2O，则其正极反应式

＋

＋

为________________________________________________________________________。 常温下，若起始电解质溶液pH＝1，则pH＝2时，溶液中Mg2的浓度为

＋

____________________________。已知Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10________(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出。

－12

，当溶液pH＝6时，

(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30 mol·L1Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，

－

消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。滴定时用到的指示剂是________________。该粗硼样品的纯度

2为________。(提示：I2＋2S2O23===2I＋S4O6)

－

－

－

4.七水硫酸镁（MgSO4?7H2O）在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣-硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有其他杂质（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。

4

表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 沉淀 pH Al(OH)3 5.2 Fe(OH)3 3.2 Fe(OH)2 9.7 Mg(OH)2 11.2 表2 两种盐的溶解度（单位为g/100g水） 温度 CaSO4 MgSO4·7H2O

10℃ 0.19 30.9 30℃ 0.21 35.5 40℃ 0.21 40.8 50℃ 0.20 45.6 60℃ 0.19 -- 硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：

（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH=5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn氧化成MnO，反应的离子反应方程式为 ．加热煮沸的

2+

2

主要目的是 ．

（2）沉淀B中除MnO、SiO外还含有 （填化学式）等物质．

2

2

（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe的实验方是 ；

3+

（4）沉淀C的化学式是 ．过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是 ．

5

28．（15分）

(1)将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等合理答案 （2分） (2)过滤（2分）； Fe(OH)3（2分） (3)抑制NaBO2水解（2分）

(4) -1（1分）；2MgH2＋NaBO2=NaBH4+2MgO（2分） (5)BO2-+6H2O+8e-= BH4-+8OH-（2分） (6)4Cu2++BH4-+8OH- =4Cu+BO2-+6H2O（2分） 28．（14分）（1）+3（1分）

（2）ClO+Mn+H2O=MnO2+Cl+2H（2分），1:1（2分），Cl（或HCl）（1分） （3）调节溶液的pH值，使Fe转化为氢氧化铁沉淀除去（2分），①③（2分） （4）4H3BO3+2NaOH+3H2O= Na2B4O7·10H2O（2分） （5）0.21（2分）

2.(1)＋3 B4O27＋2H＋5H2O===4H3BO3 3Mg＋B2O3高温,2B＋3MgO (2)防止MgCl2水

－

＋

3+

－

2+

－

+

－

解 2H2O＋Mg2＋2e===H2↑＋Mg(OH)2↓

＋

－

(3)H2O2＋2H＋2e===2H2O 0.045 mol·L1 没有 (4)淀粉 99%

＋

－

－

6

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