高考化学二轮复习 专题跟踪检测 化工流程.docx
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高考化学二轮复习专题跟踪检测化工流程
专题跟踪检测化工流程综合题
1．（2018·武汉模拟）硒（Se）及其化合物在工农业生产中有许多用途，以铜阳极泥（主要成分为Ag2Se、Cu2Se和银、金、铂等）为原料制备纯硒的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）“焙烧”时的硫酸浓度最好为________（填标号）。
A．浓硫酸 B．20%硫酸 C．50%硫酸
（2）“焙烧”过程中Cu2Se参与反应时，该反应的氧化产物是______________________。
（3）“水吸收”所发生反应的化学方程式为____________________________________。
（4）“过滤”所得粗硒可采用真空蒸馏的方法进行提纯，获得纯硒。
真空蒸馏的挥发物中硒含量与温度的关系如图所示：
蒸馏操作中控制的最佳温度是________（填标号）。
A．455℃ B．462℃
C．475℃D．515℃
（5）“水浸出”中的炉渣需粉碎，且加入温水进行浸泡，目的是______________________，“浸渣”中含有的金属单质是______________。
（6）若“浸出液”中c（Ag＋）＝3.0×10－2mol·L－1，则溶液中c（SO
）最大为____________________。
[已知：
Ksp（Ag2SO4）＝1.4×10－5，计算结果保留2位有效数字]
解析：
（1）根据铜阳极泥的主要成分知，加硫酸并焙烧的产物有SeO2、SO2、CuSO4、Ag2SO4等，Se元素由－2价升为＋4价，S元素由＋6价变为＋4价，说明焙烧时发生氧化还原反应，硫酸除了作酸外，还作氧化剂，因此选用浓硫酸。
（2）Cu2Se与浓硫酸反应生成CuSO4、SeO2、SO2与H2O，该反应中Cu、Se元素化合价升高，因此该反应的氧化产物是CuSO4、SeO2。
（3）“水吸收”时，SeO2转化为Se，Se元素的化合价降低，则S元素的化合价升高，SO2转化为H2SO4，配平该化学方程式为SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓。
（4）由题图可知，在475℃时，真空蒸馏的挥发物中硒含量最大，故最好选择475℃。
（5）“水浸出”中的炉渣需粉碎，且加入温水进行浸泡，目的是加快浸出速率，“浸渣”中含有与浓硫酸不反应的Au、Pt。
（6）根据Ksp（Ag2SO4）＝c2（Ag＋）×c（SO
），“浸出液”中c（SO
）≤
＝
mol·L－1≈1.6×10－2mol·L－1。
答案：
（1）A
（2）CuSO4、SeO2
（3）SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓
（4）C （5）加快浸出速率 金、铂（或Au、Pt）
（6）1.6×10－2mol·L－1
2．某煤矿筛选煤后的废弃煤矸石中主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3，利用该煤矸石可生产金属Al及红色颜料Fe2O3。
其生产工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）将煤矸石进行粉碎，使粉末状的煤矸石在盐酸中酸浸，煤矸石粉碎操作的目的是______________，“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中阳离子除H＋外，还有____________。
（2）残渣主要成分的化学式为____________，写出该物质的一种用途：
__________________________。
（3）“转化ⅰ”操作加入NH3的作用是_______________________________________
________________________________________________________________________。
（4）“碱溶”操作中发生化学反应的离子方程式为___________________________
________________________________________________________________________。
（5）“转化ⅱ”操作通入了过量的气体X，X的化学式为________________。
（6）电解氧化铝的阳极反应式为____________________，若该煤矸石中含Al2O3为25%，且“酸浸”“转化ⅰ”“碱溶”“转化ⅱ”Al损失均为2%，则处理1.00t该煤矸石，最后电解转移的电子为________mol。
解析：
（1）将块状固体粉碎，增大反应物之间的接触面积，可提高浸出速率。
加入盐酸酸浸时，煤矸石中的Al2O3、Fe2O3分别生成Al3＋、Fe3＋。
（2）SiO2与盐酸不反应，过滤时以残渣的形式被过滤出来，SiO2可用来制光导纤维。
（3）通入的氨气可中和“酸浸”时加入的过量盐酸，使Al3＋、Fe3＋分别转化为沉淀Al（OH）3和Fe（OH）3。
（4）Al（OH）3是两性氢氧化物，能溶解在氢氧化钠溶液中生成NaAlO2。
（5）转化ⅱ需要加入酸，加入的过量酸，只能是弱酸，故X为CO2。
（6）电解Al2O3时，阳极O2－失电子生成O2。
该工艺流程中，1.00t煤矸石制得Al2O3的质量为1×106g×25%×（1－2%）4≈2.31×105g，电解时转移的电子为
×6≈1.36×104mol。
答案：
（1）提高浸出速率（或提高反应速率） Al3＋、Fe3＋
（2）SiO2 制光导纤维
（3）中和酸浸时过量的盐酸，使Al3＋、Fe3＋转化为沉淀
（4）Al（OH）3＋OH－===AlO
＋2H2O
（5）CO2
（6）2O2－－4e－===O2↑ 1.36×104
3．湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉（Cd）、铜、铁、钴（Co）等金属单质。
利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O等，其生产流程如图：
如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol·L－1计算）：
氢氧化物
Fe（OH）3
Fe（OH）2
Cd（OH）2
Zn（OH）2
开始沉淀的pH
1.9
7.0
7.2
5.4
沉淀完全的pH
3.2
9.0
9.5
8.2
请回答下列问题：
（1）提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有__________________________（写出1条即可）。
（2）Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”________（填“能”或“不能”）用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是______________________。
（3）“除铁”操作中加入H2O2的目的是______________________________，加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为_________，“除铁”操作中的沉淀成分是__________（写化学式）。
（4）“电解”操作中，Cd2＋在________极放电得到金属Cd，电极反应式是____________________。
（5）“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO4·7H2O的方法是______________________。
（6）“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：
元素
Co
Zn
Cu
Fe
含量/%
59.00
0.52
0.20
13.16
则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化合物的化学式是________。
解析：
（1）升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。
（2）因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。
除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。
（3）H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。
根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.2～5.4，此时Fe3＋完全转化成Fe（OH）3沉淀。
（4）电解操作中Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。
（5）从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
（6）由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m（O）＝100g－59.00g－81g·mol－1×
－80g·mol－1×
－160g·mol－1×
＝21.302g，则钴氧化物中n（O）＝
≈1.33mol，n（Co）＝
＝1.00mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。
答案：
（1）适当升高浸取液温度（或将铜镉渣磨制成粉末等）
（2）能 Fe＋Co2＋===Fe2＋＋Co
（3）将Fe2＋氧化成Fe3＋ 3.2～5.4 Fe（OH）3
（4）阴 Cd2＋＋2e－===Cd
（5）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 （6）Co3O4
4．（2015·全国卷Ⅰ）硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：
____________________________。
为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有__________（写出两条）。
（2）利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是________（写化学式）。
（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是__________________________。
然后再调节溶液的pH约为5，目的是______________________________________________________。
（4）“粗硼酸”中的主要杂质是______________（填名称）。
（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为____________________。
（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________________________。
解析：
（1）盐跟酸反应生成新盐和新酸，据此可写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：
Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4
2MgSO4＋2H3BO3。
可采取升高温度、将矿石粉碎增大接触面积或搅拌等措施，以提高浸出速率。
（2）Fe3O4具有磁性。
“浸渣”中除含Fe3O4外，还含有与H2SO4不反应的SiO2，以及CaO与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4。
（3）硫酸浸出后的滤液中，含有的主要物质有MgSO4、Fe2（SO4）3、FeSO4、Al2（SO4）3、H3BO3等，H2O2具有氧化性，因此加入H2O2溶液可将其中的Fe2＋氧化为Fe3＋。
由工艺流程图可知，最后过滤得到含镁盐母液，因此调节溶液的pH约为5，可使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀、Al3＋转化为Al（OH）3沉淀。
（4）由（3）分析及最后过滤得到含镁盐母液，可知粗硼酸中的主要杂质应为硫酸镁。
（5）NaBH4是一种离子化合物，由Na＋与[BH4]－构成，其电子式为
。
（6）以H3BO3与Mg为原料可制备单质B，根据反应物的性质结合质量守恒定律可知，其制备过程中反应的化学方程式为2H3BO3
B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg
3MgO＋2B。
答案：
（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4
2H3BO3＋2MgSO4 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径
（2）Fe3O4 SiO2和CaSO4
（3）将Fe2＋氧化成Fe3＋ 使Fe3＋与Al3＋形成氢氧化物沉淀而除去 （4）（七水）硫酸镁 （5）
（6）2H3BO3
B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg
2B＋3MgO
5．高氯酸可用于生产高氯酸盐、人造金刚石提纯、电影胶片制造、医药工业等方面。
工业上用以下工艺流程生产高氯酸，同时得到副产物亚氯酸钠（NaClO2）粗品。
已知：
①NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。
②高氯酸是迄今为止已知酸中的最强酸，沸点为90℃。
③NaClO2固体受热易分解。
请回答下列问题：
（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为________________________________________
________________________________________________________________________，
冷却过滤的目的是_______________________________，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）反应器Ⅱ中通入SO2的目的是__________________。
（3）从反应器Ⅱ中获得NaClO2粗品的实验操作依次是______（填字母，下同），进一步提纯的操作为________。
a．过滤 b．重结晶 c．蒸馏 d．蒸发浓缩 e．蒸干灼烧
f．冷却结晶 g．萃取分液
（4）现提供0.1mol·L－1的NaHSO4溶液，请设计实验方案判断HSO
在溶液中是否完全电离：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）分析流程图可以看出，反应器Ⅰ中的反应物是NaClO3和浓H2SO4，反应产物是NaHSO4、ClO2、HClO4和H2O，据此可写出化学方程式。
因为NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大，冷却过滤可降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体。
因为高氯酸的沸点为90℃，与H2O的沸点相差10℃，所以可通过蒸馏法使之从溶液中逸出。
（2）反应器Ⅱ中，NaOH、ClO2与通入的SO2反应生成NaClO2，显然SO2是作为还原剂把ClO2还原为NaClO2。
（3）从溶液中得到晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的过程，进一步提纯的操作为重结晶。
（4）若HSO
完全电离，则0.1mol·L－1的NaHSO4溶液中，c（H＋）＝0.1mol·L－1，其pH＝1，因此通过测定溶液的pH可达到实验目的。
答案：
（1）3NaClO3＋3H2SO4（浓）===HClO4＋2ClO2↑＋3NaHSO4＋H2O 降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体 高氯酸的沸点比较低，与溶剂H2O的沸点相差10℃，容易从溶液中逸出
（2）SO2作为还原剂把ClO2还原为NaClO2
（3）dfa b
（4）用精密pH试纸或pH计测定0.1mol·L－1的NaHSO4溶液的pH，如果pH＝1，则HSO
在溶液中完全电离；若pH>1，则HSO
在溶液中不完全电离
6．五氧化二钒（V2O5）是重要的催化剂，可用某钒矿石（含有V2O3、Fe、Al2O3等）制备，工艺流程如图：
请回答下列问题：
（1）钒矿石“粉碎”的目的是__________________________________________。
（2）“滤渣1”中除含有Al2O3、Fe（VO3）2、Fe（VO3）3外，还含有________（填化学式）。
（3）“酸浸”时，若用硝酸代替双氧水和盐酸，弊端为____________________________。
（4）“滤渣2”的主要成分为MgCO3、Fe（OH）3和Al（OH）3，其中生成Al（OH）3的离子方程式为________________________________________________________。
（5）若“净化Ⅰ”时直接加入过量的（NH4）2CO3，可能导致的后果为______________________________________。
（6）已知滤液1中VO
的浓度为0.1mol·L－1，为使沉钒效率达到90%，应调节NH
的最低浓度为________[25℃时Ksp（NH4VO3）＝1.6×10－3，溶液体积变化忽略不计]。
从绿色化学角度分析，要进一步提高沉钒效率，可采取的措施是____________________。
（7）某兴趣小组利用氧化还原滴定法测定V2O5的纯度，其原理为2VO
＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。
该兴趣小组同学准确称取V2O5产品2.0g，加入足量的稀硫酸使其完全生成（VO2）2SO4，并配成250mL溶液。
取25.00mL该溶液用0.1000mol·L－1的H2C2O4溶液滴定，消耗H2C2O4溶液10.00mL。
则V2O5产品的纯度为________。
解析：
（1）钒矿石粉碎是为了增大接触面积，加快焙烧速率，使焙烧更充分。
（2）滤渣1酸浸得到含Mg2＋、Fe3＋、VO
、Al3＋的溶液，结合题意及流程图知，滤渣1中含有Al2O3、Fe（VO3）2、Fe（VO3）3、MgO。
（3）“酸浸”时，若用硝酸代替双氧水和盐酸，则其还原产物NO或NO2有毒，会污染环境。
（4）由流程图知，Al3＋和CO
发生相互促进的水解反应得到Al（OH）3：
2Al3＋＋3CO
＋3H2O===2Al（OH）3↓＋3CO2↑。
（6）25℃时Ksp（NH4VO3）＝c（NH
）·c（VO
）＝1.6×10－3，所以为使沉钒效率达到90%，应调节NH
的最低浓度为
＝0.16mol·L－1，从绿色化学角度分析，要进一步提高沉钒效率，可以采用将母液循环利用的方法。
（7）根据2VO
＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O，则250mL溶液中n（VO
）＝2×0.01L×0.1000mol·L－1×
＝0.02mol,2.0gV2O5产品中n（V2O5）＝0.01mol，m（V2O5）＝0.01mol×182g·mol－1＝1.82g，所以产品的纯度为
×100%＝91%。
答案：
（1）增大钒矿石的比表面积，加快焙烧速率，使焙烧更充分
（2）MgO （3）生成氮的氧化物，污染环境
（4）2Al3＋＋3CO
＋3H2O===2Al（OH）3↓＋3CO2↑
（5）生成NH4VO3沉淀，使钒的利用率降低
（6）0.16mol·L－1 将母液循环利用 （7）91%
7．锰的用途非常广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90%的锰消耗于钢铁工业，10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。
以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如图：
已知25℃，部分物质的溶度积常数如表所示：
物质
Mn（OH）2
Co（OH）2
Ni（OH）2
MnS
CoS
NiS
Ksp
2.1×10－13
3.0×10－16
5.0×10－16
1.0×10－11
5.0×10－22
1.0×10－22
（1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是______________________________
________________________________________________________________________。
（2）步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：
①使矿物中的物质充分反应；②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境；③______________________________________。
（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式是______________________________；加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，以除去Fe3＋。
（4）步骤Ⅲ中，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还有________；滤渣2的主要成分是________________________________________________________________________。
（5）电解后的废水中还含有Mn2＋，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn（OH）2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降。
欲使溶液中c（Mn2＋）≤1.0×10－5mol·L－1，则应保持溶液中c（S2－）≥_____mol·L－1。
解析：
向碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）中加入硫酸，可以发生反应生成硫酸盐，其中具有氧化性的MnO2可以将Fe2＋氧化为Fe3＋，调节pH可以将Fe（OH）3沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，可以将镍离子、钴离子形成硫化物沉淀下来，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰。
（1）加稀硫酸时MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水，反应的化学方程式为MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O。
（2）Mn2＋易水解，加入过量硫酸，还可以抑制Mn2＋的水解。
（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式是MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。
（4）过滤时的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗，故还需烧杯；滤渣2的主要成分是CoS和NiS。
（5）MnS的Ksp＝c（Mn2＋）·c（S2－）＝1.0×10－11，为了将Mn2＋降到1.0×10－5mol·L－1，则c（S2－）＝
＝
＝1.0×10－6mol·L－1，即硫化钠的浓度大于或等于1.0×10－6mol·L－1。
答案：
（1）MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋CO2↑＋H2O
（2）抑制Mn2＋的水解
（3）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
（4）烧杯 CoS和NiS （5）1×10－6
8．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。
钼（Mo）的常见化合价为＋6、＋5、＋4。
由钼精矿（主要成分是MoS2）可制备单质钼和钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O），部分流程如图所示：
已知：
钼酸微溶于水，可溶于液碱和氨水。
回答下列问题：
（1）钼精矿焙烧时，每有1molMoS2反应，转移电子的物质的量为________。
（2）钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是____________，请你提出一种实验室除去该尾气的方法__________________________。
（3）操作2的名称为________。
由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是________。
（4）操作1中，加入碳酸钠溶液充分反应后，碱浸液中c（MoO
）＝0.80mol·L－1，c（SO
）＝0.04mol·L－1，在结晶前需加入Ba（OH）2固体以除去溶液中的SO
。
当BaMoO4开始沉淀时，SO
的去除率是________。
[Ksp（BaSO4）＝1.1×10－10、Ksp（BaMoO4）＝4.0×10－8，溶液体积
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