【化学】培优易错难题化学反应与能量辅导专题训练附答案一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）1．碳酸锰是制取其他含锰化合物的原料，也可用作脱硫的催化剂等。

一种焙烧氯化铵和菱锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图所示已知①菱锰矿粉的主要成分是MnCO3，还有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素②常温下，相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围如表金属离子Al3+Fe3+Fe2+Ca2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH 3.8 1.5 6.310.68.89.6沉淀完全的pH 5.2 2.88.312.610.811.6回答下列问题：(1)“混合研磨”的作用为_______________________(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________________(3)分析图1、图2，焙烧氯化铵、菱锰矿粉的最佳条件是_____________________________(4)净化除杂流程如下①已知几种物质氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8＞KMnO4＞MnO2＞Fe3+，则氧化剂X宜选择__________A．(NH4)2S2O8 B．MnO2 C．KMnO4②调节pH时，pH可取的范围为_________________(5)“碳化结晶”过程中不能用碳酸铵代替碳酸氢铵，可能的原因是__________________【答案】加快反应速率 MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O 温度为500℃，且m(MnCO3)：m(NH4Cl)=1.10 B 5.2≤pH<8.8 CO32-水解程度大于HCO3-，易生成氢氧化物沉淀【解析】【分析】菱锰矿的主要成分为MnCO3，加入氯化铵焙烧发生MnCO3+2NH4Cl MnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O↑，气体为二氧化碳和氨气、水蒸气，浸出液中含MnCl2、FeCl2、CaCl2、MgCl2、AlCl3等，结合表中离子的沉淀pH及信息可知，浸取液净化除杂时加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子，加氨水调pH，生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铝，加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+，净化液加入碳酸氢铵碳化结晶过滤得到碳酸锰，据此分析解题。

【详解】(1)“混合研磨”可增大反应物的接触面积，加快反应速率；(2) 根据流程，菱镁矿粉与氯化铵混合研磨后焙烧得到氨气、二氧化碳和Mn2+，主要化学反应方程式为：MnCO3+2NH4Cl MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O；(3) 由图可知，锰的浸出率随着焙烧温度、氯化铵与菱镁矿粉的质量之比增大而提高，到500℃、1.10达到最高，再增大锰的浸出率变化不明显，故氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是焙烧温度500℃，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为1.10；(4) 净化过程：加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子，加氨水调pH，生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铝，加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+；①最合适的试剂为MnO2，氧化亚铁离子，反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，且不引入新杂质，故答案为B；②调节溶液pH使Fe3+，A13+沉淀完全，同时不使Mn2+沉淀，根据表中数据可知调节溶液pH范围5.2≤pH＜8.8；(5) 碳化结晶中生成MnCO3的离子方程式为Mn2++HCO3-+NH3═MnCO3↓+NH4+，不用碳酸铵溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是碳酸铵溶液中的c(OH-)较大，会产生Mn(OH)2沉淀。

【点睛】考查物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，结合题目信息对流程的分析是本题的解题关键，需要学生有扎实的基础知识的同时，还要有处理信息应用的能力，注意对化学平衡常数的灵活运用，综合性强。

2．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是______________________________；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是____________(填化学式)。

(2)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。

若排放的尾气中NO含量升高，则NO和NO2物质的量之比______；若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高，则NO和NO2物质的量之比_______。

（填写序号）①＝1∶1 ②＞1∶1 ③＜1∶1 ④无法判断(3)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，据此信息，某同学所写的反应离子方程式为2NO2－＋2H＋=NO2＋NO↑＋H2O，你同意吗？_________（填“同意”或“不同意“），如不同意，请说明你的理由________________________________________________。

【答案】使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2②③不同意二氧化氮能与水会发生反应，产物中不可能生成二氧化氮【解析】【分析】由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，碱性溶液中尾气处理较好；(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触；滤渣的主要成分是Ca(OH)2；(2)若n(NO)：n(NO2)＞1：1，则一氧化氮过量，若＜1：1，则二氧化氮过量；(3)二氧化氮能与水会发生反应，据此分析解答。

【详解】由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触，NO、NO2被充分吸收，滤渣主要成分是Ca(OH)2；(2)若n(NO)：n(NO2)＞1：1，则一氧化氮过量，排放气体中NO含量升高，若n(NO)：n(NO2)＜1：1，则二氧化氮过量，二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2，产品中Ca(NO3)2含量升高；(3)若离子方程式为2NO2－＋2H＋=NO2＋NO↑＋H2O，二氧化氮能与水会发生反应，产物中不可能生成二氧化氮，则不同意该同学书写的离子反应方程式。

3．某含镍()NiO 废料中有FeO 、23Al O 、MgO 、2SiO 等杂质，用此废料提取4NiSO 的工艺流程如图1：已知：①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH 如图．②25℃时，32NH H O ⋅的电离常数5b K 1.810.HF -=⨯的电离常数4a K 7.210-=⨯，sp K ()112MgF 7.410-=⨯．(1)加23Na CO 调节溶液的pH 至5，得到废渣2的主要成分是______(填化学式)． (2)Mg 能与饱和4NH Cl 溶液反应产生3NH ，请用化学平衡移动原理解释(用必要的文字和离子方程式回答)______．(3)25℃时，11mol L -⋅的NaF 溶液中()c OH-=______ 1mol L(-⋅列出计算式即可4).NH F溶液呈______(填“酸性”、“碱性”或“中性”)． (4)已知沉淀前溶液中()231c Mg1.8510mol L +--=⨯⋅，当除镁率达到99%时，溶液中()c F -=______ 1mol L -⋅．(5)在NaOH 溶液中用NaClO 与4NiSO 反应可得()NiO OH ，化学方程式为____________；()NiO OH 与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH 溶液)，工作原理为：()5652LaNi H 6NiO OH LaNi 6NiO 6H O +++ƒ放电充电，负极的电极反应式：______．【答案】3Al(OH)、3Fe(OH) 氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，4232NH H O NH H O H +++⋅+ƒ，镁和氢离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨气，2432Mg 2NH Mg 2NH H +++=+↑+↑酸性 32.010-⨯()42422NiSO NaClO 4NaOH 2Na SO NaCl 2NiO OH H O ++=+++5652LaNi H 6OH 6e LaNi 6H O --+-=+【解析】 【分析】某NiO 的废料中有FeO 、23Al O 、MgO 、2SiO 等杂质，加入稀硫酸溶解后过滤得到滤渣1为2SiO ，滤液为4NiSO 、4FeSO 、243Al (SO )、4MgSO ，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，再加入碳酸钠溶液调节溶液pH ，使铁离子，铝离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液中加入4NH F 沉淀2Mg+，生成沉淀滤渣3为2MgF ，过滤得到的滤液，滤液中获得42NiSO 6H O ⋅晶体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体，失去结晶水得到硫酸镍，据此分析。

【详解】某NiO 的废料中有FeO 、23Al O 、MgO 、2SiO 等杂质，加入稀硫酸溶解后过滤得到滤渣1为2SiO ，滤液为4NiSO 、4FeSO 、243Al (SO )、4MgSO ，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，再加入碳酸钠溶液调节溶液pH ，使铁离子，铝离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液中加入4NH F 沉淀2Mg+，生成沉淀滤渣3为2MgF ，过滤得到的滤液，滤液中获得42NiSO 6H O ⋅晶体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体，失去结晶水得到硫酸镍，()1加入碳酸钠溶液调节溶液pH ，使铁离子，铝离子全部沉淀生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，得到废渣2的主要成分是3Al(OH)、3Fe(OH)， 故答案为：3Al(OH)、3Fe(OH)；()2Mg 能与饱和4NH Cl 溶液反应产生3NH ，氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，4232NH H O NH H O H +++⋅+ƒ，镁和氢离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨气，2432Mg 2NH Mg 2NH H +++=+↑+↑， 故答案为：氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，4232NH H O NH H O H +++⋅+ƒ，镁和氢离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨气，2432Mg 2NH Mg 2NH H +++=+↑+↑；()325℃时，11mol L -⋅的NaF 溶液中()c F 1mol /L -=，结合电离平衡常数4a K 7.210-=⨯，()()()h w a c HF c OH K K /K c F --⨯==，水解平衡时F -近似取1mol /L ，()()c HF c OH-=，则()14410c OH mol /L 7.210---=⨯，一水合氨电离平衡常数5b K 1.810-=⨯。