人教版高中化学大题优练4 物质制备类工艺流程 教师版.docx

物质制备类工艺流程
大题优练4
优选例题
例1：过硼酸钠(NaBO3·4H2O)是一种用途广泛的无机过氧化物，可用作织物的漂白、染色，医药上可作为消毒剂和杀菌剂。一种由硼镁矿(Mg2B2O5·H2O)制取过硼酸钠的工艺流程图如下：
已知：过硼酸钠为白色晶状颗粒，熔点63℃，能溶于酸、碱，微溶于水，难溶于乙醇。在上述转化过程中硼元素的化合价始终未发生变化。回答下列问题：
(1)为加快“溶解”步骤的的速率可采取的措施_________________(写一种即可)。
(2)“浸出液”中c(Mg2+)=2×10−3mol/L，当Mg2+开始沉淀时，溶液中c(F−)=___mol/L。[忽略溶液体积变化，已知Ksp(MgF2)=2×10−11]
(3)过硼酸钠(NaBO3·4H2O)中硼元素的化合价为_____。
(4)写出“反应结晶”步骤中发生的化学反应方程式___________________。
(5)“反应结晶”步骤在冰水浴中进行的原因_____________________________。
(6)过硼酸钠的水溶液不稳定，极易生成偏硼酸钠(NaBO2)并放出氧气，写出该反应的化学反应方程式__________________________。
(7)过硼酸钠晶体(NaBO3·4H2O)可用作洗衣业的无***漂白剂、清洗材料和牙齿增白剂，在70℃以上加热会逐步失去结晶水。实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示，则T2℃时所得晶体的化学式为________。
【答案】（1）将硼镁矿矿石粉碎(或适当增大NaHCO3溶液的浓度、适当升高反应温度等)
（2）1×10−4
+3
Na2B4O7·10H2O+4H2O2+2NaOH+H2O=4NaBO3·4H2O
防止H2O2分解
2NaBO3=2NaBO2+O2↑
NaBO3·3H2O
【解析】根据流程图，硼镁矿在NaHCO3溶液中溶解，浸出液中加入NaF溶液生成MgF2沉淀除去Mg2+，再经过一系列操作得到Na2B4O7·10H2O，然后Na2B4O7·10H2O与过氧化氢(H2O2)在氢氧化钠溶液中反应生成NaBO3·4H2O，经过洗涤、干燥得到NaBO3·4H2O晶体。(1)根据影响化学反应速率的因素可知，加快“溶解”步骤的的速率可采取的措施有将硼镁矿矿石粉碎、适当增大NaHCO3溶液的浓度、适当升高反应温度等；(2)Ksp(MgF2)=2×10−11=c(Mg2+)·c2(F−)=2×10−3×c2(F−)，解得：c(F−)=1×10−4mol/L；(3)过硼酸钠(NaBO3·4H2O)中存在过氧根，Na为+1价，O为-2和-1价，则硼元素的化合价为+(2+1×2-1)=+3，与题意“在上述转化过程中硼元素的化合价始终未发生变化”相符，故答案为：+3；(4)“反应结晶”过程中，Na2B4O7·10H2O与过氧化氢(H2O2)在氢氧化钠溶液中反应生成NaBO3·4H2O，反应的化学反应方程式为Na2B4O7·10H2O+4H2O2+2NaOH+H2O=4NaBO3·4H2O；(5)过氧化氢受热容易分解，“反应结晶”步骤在冰水浴中进行，可以防止过氧化氢分解，故答案为：防止H2O2分解；(6)过硼酸钠的水溶液不稳定，极易生成偏硼酸钠(NaBO2)并放出氧气，反应的化学反应方程式为2NaBO3=2NaBO2+O2↑，故答案为：2NaBO3=2NaBO2+O2↑；(7)过硼酸钠晶体(NaBO3·4H2O)的物质的量==0.2mol，T2℃质量变为27.20g，质量差为30.8g-27.20g=3.6g，减少水的物质的量==0.2mol，则1mol NaBO3·4H2O失去水1mol，则T2℃时所得晶体的化学式为NaBO3·3H2O，故答案为：NaBO3·3H2O。
模拟优练
1．硫酸铅(PbSO4)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS，含有FeS2等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)制备PbSO4的工艺流程如图：
已知：i．PbCl2难溶于冷水，易溶于热水
ii．PbCl2(s)+2Cl−(aq)PbCl(aq) ΔH>0
iii．Ksp(PbSO4)=1.08×10−8，Ksp(PbCl2)=1.6×10−5
(1)“浸取”过程中盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S的化学方程式为_____________，加入NaCl的目的是______________