届高三化学一轮复习化学工艺流程题解析Word文档下载推荐.docx

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＋6VO2＋＋3H2O===Cl－＋6VO

＋6H＋。

（5）由题目分析知V2O5和氢碘酸反应V2O5→VO＋、I－→I2，故反应的离子方程式为：

V2O5＋4I－＋6H＋===2I2＋2VO＋＋3H2O。

（6）萃取率为80%，则剩余（1－80%），故萃取4次后剩余浓度为（1－80%）4×

amol·

L－1＝1.6×

10－3amol·

L－1

答案　

（1）V2O5＋K2SO3＋2H2SO4===K2SO4＋2VOSO4＋2H2O　SiO2

（2）使平衡右移，提高萃取率

（3）6VO2＋＋ClO

＋3H2O===Cl－＋6VO

＋6H＋

（4）

（5）V2O5＋4I－＋6H＋===2VO＋＋2I2＋3H2O

（6）1.6a×

10－3

2．（2020·

河南驻马店高三期末）某研究小组在实验室以废铜屑（主要成分是Cu、CuO，含有少量的Fe、Fe2O3）为原料制备碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，具体流程如下：

Cu2（OH）2CO3为绿色固体，难溶于冷水和乙醇，水温越高越易分解。

（1）为加快废铜屑在稀硫酸中的溶解速率，可采取的措施为________（任写一种）。

（2）“操作Ⅱ”中铜发生反应的离子方程式为_______________。

（3）“调节pH”操作中加入的试剂为______________（填化学式）。

（4）洗涤Cu2（OH）2CO3沉淀的操作为____________________。

（5）“操作Ⅲ”中温度选择55～60℃的原因是________________________；

该步骤生成Cu2（OH）2CO3的同时产生CO2，请写出该反应的化学方程式______________________________。

（6）某同学为测定制得的产品中Cu2（OH）2CO3的质量分数，进行了如下操作：

称取m1g产品，灼烧至固体质量恒重时，得到黑色固体（假设杂质不参与反应），冷却后，称得该黑色固体质量为m2g，则样品中Cu2（OH）2CO3的纯度为________（用含m1、m2的代数式表示）。

解析　废铜屑（主要成分是Cu、CuO，含有少量的Fe、Fe2O3），加入稀硫酸浸取，CuO、Fe、Fe2O3与稀硫酸反应，形成含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋的溶液，铜单质不与硫酸反应，再加入双氧水将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时铜单质与双氧水在酸性条件下反应生成铜离子，再调节溶液pH值，将Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去，过滤后得到主要含有硫酸铜的滤液，将溶液温度控制在55～60℃左右，加入碳酸钠，滤液中产生Cu2（OH）2CO3晶体，再经过过滤、冷水洗涤，干燥，最终得到Cu2（OH）2CO3。

（1）为加快废铜屑在稀硫酸中的溶解速率，可进行搅拌、加热、增大硫酸浓度等方法；

（2）“操作Ⅱ”中，铜单质与双氧水在酸性条件下反应生成铜离子，离子方程式为H2O2＋2H＋＋Cu===Cu2＋＋2H2O；

（3）“调节pH”操作目的是将溶液中的Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去，由于废铜屑使用酸浸溶解，需要加入碱性物质中和多余的酸，在不引入新的杂质的情况下，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）2或Cu（OH）2CO3等合理答案即可；

（4）洗涤Cu2（OH）2CO3沉淀的合理操作为：

加入洗涤剂至浸没沉淀且液面低于滤纸边缘，待液体自然流下后，重复2～3次；

（5）根据题目已知：

Cu2（OH）2CO3难溶于冷水和乙醇，水温越高越易分解。

“操作Ⅲ”中温度选择55～60℃的既可以加快反应速率同时也可防止制得的Cu2（OH）2CO3被分解，该步骤中向含有硫酸铜的滤液中加入碳酸钠生成Cu2（OH）2CO3的同时产生CO2，该反应的化学方程式：

2CuSO4＋2Na2CO3＋H2O===Cu2（OH）2CO3↓＋2Na2SO4＋CO2↑；

（6）m1g产品，灼烧至固体质量恒重时，得到黑色固体（假设杂质不参与反应），发生的反应为：

Cu2（OH）2CO3

2CuO＋CO2↑＋H2O，灼烧至固体质量恒重时剩余固体为氧化铜和杂质，根据反应方程式计算：

设样品中Cu2（OH）2CO3的质量为xg。

2CuO＋CO2↑＋H2O　　Δm

222　　　　　　　　　　　　　　　　　　62

x　　　　　　　　　　　　　　　　　　m1－m2

＝

，

解得：

x＝

，则样品中Cu2（OH）2CO3的纯度为

100%＝

100%。

答案　

（1）搅拌（或适当升温等合理答案即可）

（2）H2O2＋2H＋＋Cu===Cu2＋＋2H2O

（3）CuO或Cu（OH）2或Cu（OH）2CO3等合理答案即可

（4）加入洗涤剂至浸没沉淀且液面低于滤纸边缘，待液体自然流下后，重复2～3次

（5）温度过低，反应速率太慢，温度过高，Cu2（OH）2CO3易分解

2CuSO4＋2Na2CO3＋H2O===Cu2（OH）2CO3↓＋2Na2SO4＋CO2↑

（6）

100%

3..（2019·

昆明重点中学调研）铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。

利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：

实验室中可用FeSO4（用铁粉和稀硫酸反应制得）和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。

（1）装置A的名称是________，装置B中盛放的试剂是________，NH4HCO3盛放在装置________中。

（2）实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_________________________________________________________

发生主要反应的离子方程式为_______________________________

FeSO4溶液要现用现配制的原因是______________________________

检验久置的FeSO4是否变质的方法是_____________________________

（3）干燥过程主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为___________________________________，

取干燥后的FeCO3样品12.49g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16g，计算样品中杂质FeOOH的质量为________g。

解析　

（1）装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。

装置C中盛放NH4HCO3。

（2）检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。

FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。

用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。

（3）FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×

116g·

mol－1＋y×

89g·

mol－1＝12.49g，56g·

mol－1×

（x＋y）＝6.16g，解得x＝0.1mol，y＝0.01mol。

故m（FeOOH）＝0.89g。

答案　

（1）分液漏斗　铁粉　C　

（2）（待D处的气体纯净后）关闭活塞3，打开活塞2　Fe2＋＋2HCO

===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑（或Fe2＋＋HCO

===FeCO3↓＋H＋、HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O）　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显血红色（合理答案即可）

（3）4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89

4．锌锰干电池是最早的实用电池。

现用下列工艺回收正极材料中的金属（部分条件未给出）。

（1）碱性锌锰电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn（OH）2＋2MnO（OH），电解质是KOH，MnO（OH）中Mn的化合价为________，正极反应式为________________________。

（2）黑粉的主要成分为MnO2和石墨，写出反应①的化学方程式：

____________________________。

（3）MnO2的转化率与温度的关系如下表：

温度/℃

20

40

60

80

100

转化率/%

86.0

90.0

91.3

92.0

92.1

生产中常选反应温度为80℃，其理由是

_____________________________________________________。

（4）“沉锰”过程中生成碱式碳酸锰[MnCO3·

6Mn（OH）2·

5H2O]，写出其离子方程式：

_________________________________。

滤液③中可回收的物质为________（填化学式）。

（5）用硫酸酸化的MnO2浆液可吸收工业废气中的SO2生成MnSO4·

H2O，已知浆液中MnO2含量为a%，工业废气中SO2含量为bg·

m－3，SO2的吸收率可达90%，则处理1000m3工业尾气，可得到MnSO4·

H2O的质量为________kg（用含字母的代数式表示）。

解析　

（1）碱性锌锰电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn（OH）2＋2MnO（OH），MnO（OH）中氧元素为－2价，氢元素为＋1价，则Mn的化合价为＋3价；

正极MnO2得到电子产生MnO（OH），电极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnO（OH）＋OH－。

（2）黑粉的主要成分为MnO2和石墨，加入FeSO4－H2SO4混合液后反应的化学方程式为MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4===MnSO4＋Fe2（SO4）3＋2H2O。

（3）由题目表格中的数据可知，MnO2的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本，故生产中常选反应温度为80℃。

（4）“沉锰”过程中碳酸钠与硫酸锰反应生成碱式碳酸锰[MnCO3·

5H2O]，碳酸钠水解生成氢氧化钠进而生成氢氧化锰沉淀促进水解放出二氧化碳，反应的离子方程式为7Mn2＋＋7CO

＋11H2O===MnCO3·

5H2O↓＋6CO2↑，根据该离子方程式可知，滤液③中可回收的物质为Na2SO4。

H2O，反应的化学方程式为MnO2＋SO2＋H2O===MnSO4·

H2O。

1000m3工业尾气中含有SO2的物质的量为

mol，则生成MnSO4·

H2O的物质的量为

mol×

90%＝

mol，MnSO4·

H2O的质量为

169g·

mol－1＝

g＝

kg或

kg。

答案　

（1）＋3　MnO2＋H2O＋e－===MnO（OH）＋OH－

（2）MnO2＋2FeSO4＋2H2SO4===MnSO4＋Fe2（SO4）3＋2H2O

（3）由表格中的数据可知，MnO2的转化率随温度的升高而升高，80℃时MnO2的转化率已经较高，更高的温度会增加能耗，增大生产成本

（4）7Mn2＋＋7CO

5H2O↓＋6CO2↑　Na2SO4

（5）

或

5．磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。

废旧电池正极片（磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等）可再生利用，其工艺流程如下：

碳酸锂在水中的溶解度：

0℃时为1.54g,90℃时为0.85g,100℃时为0.72g。

（1）上述流程中至少要经过________次过滤操作。

（2）“氧化”过程发生反应的离子方程式为________________________________；

若用HNO3代替H2O2，不足之处是________________________________。

（3）①已知Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×

10－39。

常温下，在Fe（OH）3悬浊液中，当溶液的pH＝3.0时，Fe3＋的浓度为________mol/L。

②实际生产过程中，“调节pH”生成沉淀时，溶液pH与金属元素的沉淀百分率（ω）的关系如下表：

pH

3.5

5.0

6.5

8.0

10.0

12.0

ω（Fe）/%

66.5

79.2

88.5

97.2

97.4

98.1

ω（Li）/%

0.9

1.3

1.9

2.4

4.5

则最佳的沉淀pH＝________。

（4）“沉锂”时的温度应选________（填标号）为宜，并用________洗涤（填“热水”或“冷水”）。

a．90℃b．60℃

c．30℃d．0℃

（5）磷酸亚铁锂电池在工作时，正极发生LiFePO4和FePO4的转化，该电池放电时正极的电极反应式为________________________________。

（6）工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备LiFePO4，该反应的化学方程式为________________________________________。

解析　

（1）上述流程中涉及过滤操作的有：

“碱浸”“酸浸”“调节pH”“沉锂”“滤液

Al”共五次。

（2）“氧化”是H2O2将Fe2＋氧化，离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；

H2O2为绿色氧化剂，还原产物为H2O，无污染，用HNO3代替H2O2，会产生氮氧化物，污染环境。

（3）①根据Ksp[Fe（OH）3]＝2.6×

10－39，pH＝3.0时，Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·

c3（OH－），c（Fe3＋）＝

＝2.6×

10－6mol·

②根据表中数据可知，最佳的沉淀pH＝8.0。

（4）根据已知Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，所以沉锂时的温度应选90℃，并用热水洗涤。

（5）正极发生LiFePO4和FePO4的转化，放电时正极的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4。

（6）2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4

2LiFePO4＋H2O＋3CO2↑，铁元素的化合价降低，碳元素的化合价升高。

答案　

（1）5

（2）H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O　产生氮的氧化物，污染空气

（3）①2.6×

10－6　②8.0

（4）a　热水

（5）FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4

2LiFePO4＋H2O＋3CO2↑

6．电解精炼铜的阳极泥主要成分为Cu2Te、Ag2Se，工业上从其中回收硒（Se）、碲（Te）的一种工艺流程如下：

Ⅰ.TeO2是两性氧化物、微溶于水；

Ⅱ.元素碲在溶液中主要以Te4＋、TeO

、HTeO

等形式存在；

Ⅲ.25℃时，亚碲酸（H2TeO3）的Ka1＝1×

10－3、Ka2＝2×

10－8。

（1）NaHTeO3溶液的pH________7（填“＞”“＜”或“＝”）。

（2）SeO2与SO2通入水中反应的化学方程式为________________________。

操作①的名称为________。

（3）焙砂中碲以TeO2形式存在。

溶液①中的溶质主要成分为NaOH、________。

工业上通过电解溶液①也可得到单质碲。

已知电极均为石墨，则阴极的电极反应式为________________________。

（4）向溶液①中加入硫酸，控制溶液的pH为4.5～5.0，生成TeO2沉淀。

如果H2SO4过量，将导致碲的回收率偏低，其原因是________________________________。

（5）将纯净的TeO2先溶于盐酸得到四氯化碲溶液，然后将SO2通入到溶液中得到Te单质。

由四氯化碲得到Te单质的离子方程式为________________________________。

（6）上述流程中可循环利用的物质有________（填化学式）。

解析　

（1）亚碲酸（H2TeO3）的Ka1＝1×

10－3，Ka2＝2×

10－8，可知HTeO3－的水解常数Kh＝

＝1×

10－11，可知Ka2>

Kh，所以NaHTeO3溶液呈酸性，pH<

7。

（2）根据流程图可知，SeO2与SO2反应后变成了Se单质，所以SeO2将SO2氧化，方程式为SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓，通过过滤可以将Se与溶液分离。

（3）已知：

TeO2是两性氧化物、微溶于水；

元素碲在溶液中主要以Te4＋、TeO

所以TeO2与氢氧化钠反应后应该生成Na2TeO3，如果电解Na2TeO3的溶液，阴极应该是TeO

得电子变成Te单质，所以电极反应为TeO

＋3H2O＋4e－===Te↓＋6OH－。

（4）TeO2是两性氧化物，溶液酸性过强，TeO2会继续与酸反应导致碲元素损失。

（5）TeO2微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。

与盐酸反应时生成四氯化碲和水，四氯化碲可以将SO2氧化，发生的离子方程式为：

Te4＋＋2SO2＋4H2O===Te↓＋8H＋＋2SO

。

（6）SeO2与SO2反应可以生成硫酸，所以H2SO4可以循环使用，纯净的TeO2先溶于盐酸得到四氯化碲溶液，然后将SO2通入到溶液中得到Te单质的同时又会再次生成HCl，所以可循环利用的物质有：

H2SO4、HCl。

答案　

（1）<

（2）SeO2＋2SO2＋2H2O===2H2SO4＋Se↓　过滤

（3）Na2TeO3　TeO

＋3H2O＋4e－===Te↓＋6OH－

（4）TeO2是两性氧化物，溶液酸性过强，TeO2会继续与酸反应导致碲元素损失

（5）Te4＋＋2SO2＋4H2O===Te↓＋8H＋＋2SO

（6）H2SO4、HCl

7.硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·

xH2O]是一种重要铁盐。

为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是______________________

（2）步骤②需要加热的目的是_________________________________，

温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是_______________________

铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________（填标号）。

（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是______________________________

分批加入H2O2，同时为了___________________________________，

溶液要保持pH小于0.5。

（4）步骤⑤的具体实验操作有_________________________________，

经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。

硫酸铁铵晶体的化学式为________。

解析　

（1）除去铁屑表面油污的方法是，用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。

（2）铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。

温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。

含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。

氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。

故宜选择C装置吸收硫化氢。

（3）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。

铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；

铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。

（4）步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）。

（5）失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe（SO4）2·

xH2O，由题意知

，解得x＝12。

答案　

（1）碱煮水洗

（2）加快反应速率　热水浴　C

（3）将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；

不引入杂质　防止Fe3＋水解

（4）加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）

（5）NH4Fe（SO4）2·

12H2O

8.高纯硫酸