时间:2017-08-22 16:42:14
1、选择题 下列化工生产原理错误的是（?）
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁③用电冶铝时，原料是氯化铝④湿法炼铜是用锌和硫酸铜溶液反应置换出铜
A．②③
B．①③
C．①②③
D．②③④
参考答案：D
本题解析：钠、镁、铝均属于活泼的金属，需要通过电解法冶炼，分别电解的是熔融的氯化钠、氯化镁和氧化铝。氯化铝熔融时不能导电。湿法炼铜用的是铁，所以②③④错误。答案选D。
本题难度：一般
2、选择题 在冶金工业中，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是（?）
A．Na、Mg、Al
B．Na、K、Zn、Fe
C．Zn、Fe、Cu、Ag
D．Mg、Al、Zn、Fe
参考答案：A
本题解析：金属的活泼性不同，冶炼方法也不同，活泼金属K～Al用电解法；较活泼金属Zn～Cu用还原剂（如H2、焦炭、CO等）还原法；不活泼金属如Hg和Ag用加热法。
本题难度：一般
3、填空题 磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl（SiO3）2（含少量Ca2+、Mg2+的盐）、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下：
已知：2LiAl（SiO3）2 + H2SO4(浓) 
?Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓
| 温度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
| 溶解度(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
| 溶解度(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.7 |
LiFePO4，电池中的固体电解质可传导Li＋。试写出该电池放电时的正极反应：?。若用该电池电解饱和食盐水（电解池电极均为惰性电极），当电解池两极共有4480mL气体（标准状况）产生时，该电池消耗锂的质量为?。参考答案：（1）Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+?（2分）
（2）Mg(OH)2、CaCO3（共4分，对一个得2分，答错不得分，但不倒扣分）
（3）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失（2分）
（4）2FePO4+ Li2CO3+2C 
?2LiFePO4+3CO↑（2分）
（5）FePO4+Li++e-=LiFePO4（2分）；1.4g（2分）
本题解析：（1）由已知化学方程式可知，滤渣Ⅰ的主要成分是Al2O3·4SiO2·H2O，要通过灼烧沉淀生成氧化铝，故沉淀为氢氧化铝，则必须加入过量的弱碱，如氨水；（2）锂辉石LiAl（SiO3）2（含少量Ca2+、Mg2+的盐），故用氢氧化钠先中和过量的浓硫酸，再调高pH值，使镁离子变成氢氧化镁沉淀析出，钙离子则通过加入碳酸钠，生成碳酸钙沉淀析出，故滤渣Ⅱ的主要成分是Mg(OH)2、CaCO3；（3）由表中数据可知，Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，故通过热水洗涤可减少碳酸锂的损失；（4）因加入过量碳粉，故碳粉必定不能完全反应，因此生成一氧化碳，而非二氧化碳，根据得失电子守恒进行配平；（5）电池放电时，正极发生还原反应，电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4；当电解饱和食盐水时，阳极为氯离子在放电，产生氯气，阴极为氢离子在放电，产生氢气，当两极共有4480mL气体产生，即0.1mol氯气和0.1mol氢气，转移0.2mol电子，相当于消耗0.2mol的锂，质量为1.4g。
点评：化工生产跟人类的生活息息相关，它是化学在现实生活中的最有用的应用，近年来化工生产在高考中的分量逐渐增大，考生在备考过程中应注意联系实际，学以致用。难度较大。
本题难度：困难
4、填空题 钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：?
已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3＋4H+＋4Cl-＝Fe2+＋TiOCl42-＋2H2O
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是?。
（2）滤渣A的成分是?。
（3）滤液B中TiOCl42- 转化生成TiO2的离子方程式是?。
（4）反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15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LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是?。
（7）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：Li4Ti5O12＋3LiFePO4
Li7Ti5O12＋3FePO4
该电池充电时阳极反应式是?。
参考答案：（12分，每空2分）
（1）+2
（2）SiO2
（3）TiOCl42-＋H2O 
TiO2↓＋2H+＋4Cl-
（4）温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解
（5） (NH4)2Ti5O15＋2LiOH＝Li2Ti5O15↓＋2NH3·H2O（或2NH3＋2H2O）
（6）20/9（1分）
（7）LiFePO4 – e-＝FePO4＋Li+（1分）
本题解析：（1）根据题目所给信息：可表示为FeO·TiO2，可知Fe的化合价为：+2。
（2）FeTiO3、MgO、CaO与HCl反应，剩下的固体只有SiO2。
（3）过滤后未加其他反应物，所以TiOCl42-与H2O反应，生成TiO2，同时生成H+、Cl?。
（4）TiOCl42- 转化为TiO2时，需要加入反应物双氧水、氨水，这两种物质受热易分解。
（5）(NH4)2Ti5O15为铵盐，LiOH为强碱，发生复分解反应，根据反应规律，即可写出化学方程式。
（6）分析反应流程，H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，H2C2O4把Fe3+还原为Fe2+，H2O2中O由-1价变为-2价，H2C2O4由+3价变为+4价，根据电子转移总数相等得：m(H2O2)×17÷200g/mol×2=m(H2C2O4)÷90g/mol×2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9。
（7）电池充电时阳极反应为失电子反应，LiFePO4中Fe失去1个电子，由+2价变为+3价，生成FePO4，同时得到Li+。
本题难度：困难
5、填空题 （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。
参考答案：（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)
本题解析：（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。
本题难度：一般