高考速递高考化学专题10化工流程大题考点专练10.docx

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高考速递高考化学专题10化工流程大题考点专练10

专题10化工流程大题

1．我国是世界上最大的钨储藏国，金属钨可用于制造灯丝、合金钢和光学仪器，有“光明使者”的美誉；现以白钨矿（主要成分为CaWO4，还含有二氧化硅、氧化铁等杂质）为原料冶炼高纯度金属钨，工业流程如下：

已知：

①钨酸酸性很弱，难溶于水；

②完全沉淀离子的pH值：

SiO32-为8，WO42-为5；

③碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。

回答下列问题：

（1）工业上生产纯碱常先制得碳酸氢钠，此法叫“联碱法”，为我国化工专家侯德榜创立，即向饱和食盐水中先通入NH3，再通入CO2，最终生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液，写出该化学反应方程式：

____________。

（2）流程中白钨矿CaWO4和纯碱发生的化学反应方程式是：

________________________。

（3）滤渣B的主要成分是（写化学式）______。

调节pH可选用的试剂是：

_____（填选项）。

A.氨水B.盐酸C.NaOH溶液D.Na2CO3溶液

（4）检验沉淀C是否洗涤干净的操作是________________________________________。

（5）为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是_________。

（6）将氢氧化钙加入钨酸钠碱性溶液中可得到钨酸钙，已知某温度时，Ksp（CaWO4）=1×10-10，Ksp[Ca（OH）2]=4×10-7，当溶液中WO42-恰好沉淀完全（离子浓度等于10-5mol/L）时，溶液中c（OH-）=_____。

【答案】NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4ClCaWO4+Na2CO3

Na2WO4+CaO+CO2↑H2SiO3B取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴加1～2滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗净。

如果用碳做还原剂，过量的碳混杂在金属中难以除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，若用氢气作还原剂，就可避免该问题。

0.2mol/L

【解析】

（1）向饱和食盐水中先通入足量氨气，使溶液显碱性，然后通入CO2气体，发生反应：

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，将两个反应方程式叠加，可得总反应方程式：

NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；

（2）CaWO4与纯碱在高温下反应生成Na2WO4、CaO与CO2，反应方程式为：

CaWO4+Na2CO3

Na2WO4+CaO+CO2↑；

（3）滤渣B的主要成分为H2SiO3，调节溶液pH，溶液中的SiO32-与H+反应产生H2SiO3沉淀过滤除去，所以应加入盐酸，选项B合理；

3．家用氯漂白剂的有效成分是NaClO，除用于漂白衣物、消除污渍外，在食品加工中也广泛应用。

Ⅰ．

（1）常温下，一定浓度次氯酸钠水溶液的pH=a，则a______7（填>、<或=）；结合离子方程式解释其原因是__________________________________________________，此时，溶液中由水电离出的c（OH－）＝________mol/L。

（2）漂白剂与酸混合后效果更佳，将0.1000mol/LNaClO溶液与0.1000mol/L硫酸溶液等体积混合后，关于所得溶液的以下分析正确的是____________（忽略HClO的分解；HSO4-的电离视为完全）。

A．c（HClO）+c（ClO-）=0.1000mol/L

B．c（H+）>c（Na+）=c（SO42-）>c（HClO）>c（ClO-）>c（OH-）

C．c（Na+）+c（H+）=c（SO42-）+c（ClO-）+c（OH-）

D．c（H+）-c（OH-）=2c（ClO-）+c（HClO）

Ⅱ．取20.00g家用氯漂白剂溶液配制成100mL溶液，取出10mL，加入过量KI处理，用足量稀硫酸酸化，然后立即用0.1000mol/LNa2S2O3溶液滴定生成的I2（2Na2S2O3+I2=2I－+Na2S4O6），指示剂显示滴定终点时，消耗Na2S2O3溶液30.00mL；

（1）用KI处理漂白剂生成I2的离子方程式为________________________________。

（2）该滴定过程选用的指示剂通常为___________，判断滴定终点时的现象是______________________。

（3）该漂白剂中“有效氯”的含量为_________________（结果保留一位小数）。

若滴定结束时，发现滴定管尖嘴部分有气泡，则测定结果________（填“偏高”“偏低”“无影响”）。

注：

“有效氯”指每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。

【答案】>ClO-＋H2O

HClO＋OH-次氯酸钠在水溶液发生水解，使溶液呈碱性10a-14BDClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O淀粉溶液溶液褪色，且半分钟内不恢复5.3%偏低

Ⅱ．

（1）漂白剂溶液中ClO-有强氧化性，能氧化I-生成I2，同时得到还原产物Cl-，发生反应的离子方程式为ClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O；

（2）I2遇淀粉溶液显蓝色，则滴定过程可选择淀粉溶液作指示剂，滴加Na2S2O3溶液，将I2还原为I－，随着滴加Na2S2O3溶液的量增大，溶液蓝色会逐渐变浅，最终会消失，当溶液褪色，且半分钟内不恢复时为滴定终点；（3）由2Na2S2O3+I2=2I－+Na2S4O6可知，滴定时消耗30.00mL0.1000mol/LNa2S2O3溶液，则溶液中I2的物质的量为0.03L×0.1000mol/L×=0.001

5mol，则20.00g家用氯漂白剂能氧化KI得到的I2为0.0015mol×

=0.015mol，则每克含氯消毒剂氧化KI生成的I2的物质的量为0.015mol÷20=0.00075mol，根据Cl2+2I-=I2+2Cl-可知氧化0.00075molI2需要的Cl2的物质的量为0.00075mol，质量为0.00075mol×71g/mol=0.053g，故该漂白剂中“有效氯”的含量为5.3%。

（5）向装有少量Mg（OH）2浊液的试管中加入适量CH3COONH4晶体，充分振荡后溶液会变澄清，请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原因______。

【答案】a、c、d2Fe2++ClO-+2H+=Cl-+2Fe3++H2OMgCO3+H2O

Mg（OH）2+CO2↑

9.8使Mg2+以外的杂质离子尽可能彻底地转化为沉淀除去ABCEMg（OH）2（s）

Mg2+（aq）+2OH-（aq）；CH3COONH4电离出的NH4+与OH-结合成弱电解质NH3·H2O，降低了c（OH-），Mg（OH）2溶解平衡向右移动

（2）流程中加入次氯酸钠在酸性溶液中会氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：

2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；加入的Z物质为纯碱，所以步骤④生成的沉淀物是MgCO3，沉淀物MgCO3在煮沸的情况下发生水解，生成Mg（OH）2和CO2气体，反应的化学方程式为：

MgCO3+H2O

Mg（OH）2↓+CO2↑；

（3）步骤③的目的在于使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去，应加入NaOH，若加入纯碱，不能达到较高的pH，分析表1提供的数据：

除去杂质离子合理的pH范围是3.7＜pH＜9.8，在此范围内，如果pH过高，就会有大量的Mg2+生成Mg（OH）2而进入沉淀中，从而导致生产成本的提高；为了兼顾产品质量和生产成本，选择pH=9.8最合理，当然此时Mg2+也会部分生成Mg（OH）2沉淀，但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的，以此保证产品的纯度；

故答案为：

FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑；避免温度过高碳酸氢铵分解，减少Fe2+的水解或氧化。

6．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Al（OH）3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

请回答下列问题：

（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH范围在__________________________内，使溶液中的___________________沉淀（写离子符号），该反应的离子方程式为_________________________________。

（2）反应Ⅱ中的离子方程式为________________________________________________。

（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为_____________________。

（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）2+离子，Fe（OH）2+可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式为___________________________________。

（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。

根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。

为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为___________________。

A．氯水B．KSCN溶液C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液

【答案】4.4-7.5Al3+Al3++3OH-=Al（OH）3↓Fe2+＋2H+＋NO2-=Fe3+＋H2O＋NO↑2mol2Fe（OH）2+＋2H2O

Fe2（OH）42+＋2H+D

（2）亚硝酸盐具有氧化性，在酸性条件下能把亚铁离子氧化生成铁离子，反应的离子方程式为2H++Fe2++NO2-＝Fe3++NO↑+H2O；

因此，本题正确答案为：

Fe2+＋2H+＋NO2-=Fe3+＋H2O＋NO↑，

（3）氧气的物质的量是11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，则得到电子0.5mol×4＝2mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则需要2molNaNO2；

因此，本题正确答案为：

2mol；

7．LiFePO4可作为新型锂离子也池的正极材料。

以钛铁矿（主要成分为FeTiO3、Fe2O3及少量CuO、SiO2杂质）为主要原料生产TiOSO4，同时得到的绿矾（FeSO4·7H2O）与磷酸和LiOH反应可制各LiFePO4，LiFePO4的制备流程如下图所示：

请回答下列问题：

（1）酸溶时FeTiO3与硫酸反应的化学方程式可表示为____________________。

（2）①加铁屑还原的目的是__________，②过滤前需要检验还原是否完全，其实验操作可描述为_________。

（3）①“反应”需要按照一定的顺序加入FeSO4溶液、磷酸和LiOH，其加入顺序应为____________________，②其理由是______________________________。

（4）滤渣中的铜提纯后可用于制取Cu2O，Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：

2Cu+H2O

Cu2O+H2↑。

则该装置中铜电极应连接直流电源的__________极，石墨电极的电极反应式为____________________，当有0.1molCu2O生成时电路中转移__________mol电子。

【答案】FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O把铁离子还原为亚铁离子，置换出铜取少量反应液于试管中，加入几滴硫氰化钾溶液，如果溶液变红色，说明还原没有完全，如果溶液不变红色，说明还原已经完全磷酸硫酸亚铁溶液LiOH先加磷酸，在酸性环境可以抑制亚铁离子的水解、氧化，又避免生成氢氧化铁沉淀正2H2O+2e-=H2↑+2OH-0.2

【解析】

（1）酸溶时FeTiO3与硫酸反应生成FeSO4和TiOSO4，化学方程式为：

FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O；

综上所述，本题答案是：

FeTiO3+2H2SO4=FeSO4+TiOSO4+2H2O。

（2）①铁具有还原性，能够与铁离子、铜离子反应；因此加铁屑的目的是把铁离子还原为亚铁离子，并置换出铜；

综上所述，本题答案是：

把铁离子还原为亚铁离子，置换出铜。

（5）该反应的化学方程式为：

14CuSO4+5FeS2+12H2O=12H2SO4+7Cu2S+5FeSO4。

A.在该氧化还原反应中，CuSO4是得电子的物质，是反应中的氧化剂，FeS2一部分被氧化为FeSO4，另一部分被还原为Cu2S，所以FeS2在这个反应中既是氧化剂又是还原剂，故A正确；

B.反应生成了H2SO4，溶液的酸性增强，pH降低，故B正确；

C.每转移21mol电子消耗14molCuSO4，即每转移3mol电子消耗2molCuSO4，故C错误；

D.根据反应方程式可知，被氧化的FeS2只占总量的30%，故D正确。

故答案为：

C。

9．工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），含有MgO、SiO2等杂质]为原料，制备金属钛和铁红的工艺流程如下：

已知：

①酸溶时，FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+；②本实验温度下，Ksp[Mg（OH）2]=1.0×10-11；请回答下列问题：

（1）FeTiO3中Ti元素的化合价为_______价。

铁红的用途为________________（任写一种）。

（2）“水解”中，发生反应的离子方程式为____________________________________________。

（3）“沉铁”中，气态产物的电子式为_________；该过程需控制反应温度低于35℃，原因为_____________。

（4）FeCO3转化为铁红时，发生反应的化学方程式为________________________________________。

（5）滤液3可用于制备Mg（OH）2。

若滤液3中c（Mg2+）=1.2×10-4mol·L-1，向其中加入等浓度等体积的NaOH溶液时，通过计算说明有无沉淀生成______________________________（溶液体积近似叠加）。

（6）电解生产钛时用TiO2和石墨做电极，电解质为熔融的CaO，则阴极反应式为__________________。

【答案】＋4制备红色颜料和油漆、冶炼铁等TiO2＋＋2H2O＝H2TiO3↓＋2H＋[或TiO2＋＋2H2O＝TiO（OH）2＋2H＋]防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2Q=2.16×10-13<1.0×10-11，故没有沉淀TiO2+4e-=Ti+2O2-

（3）“沉铁”中，亚铁离子与碳酸氢根离子发生反应生成碳酸亚铁沉淀和二氧化碳，二氧化碳为共价化合物，电子式为：

；该过程需控制反应温度低于35℃，温度过高NH4HCO

3会分解，而且会促进亚铁离子的水解，所以控制反应温度低于35℃是为了防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解；综上所述。

本题答案是：

；防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）。

（4）FeCO3在氧气中加热生成氧化铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：

4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2；综上所述，本题答案是：

4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2。

（5）若滤液3中c（Mg2+）=1.2×10-4mol·L-1，则NaOH溶液的浓度为1.2×10-4mol·L-1，而溶液等体积混合，所以c（Mg2+）=c（OH-）=0.6×10-4mol·L-1，该反应的浓度商QC=c（Mg2+）×c2（OH-）=2.16×10-13

Q=2.16×10-13<1.0×10-11，故没有沉淀。

（6）电解池中，TiO2在阴极发生还原反应生成钛，熔融的CaO为电解质，阴极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-；综上所述，本题答案是：

TiO2+4e-=Ti+2O2-。

10．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe2O3）的过程如下：

回答下列问题：

（1）酸溶时，粉碎硫酸渣的目的是_________________________________________。

（2）还原过程中加入FeS2粉增大溶液中Fe2+的含量，同时有H2SO4生成，完成该反应的离子方程式：

_________FeS2+14Fe3++______H2O═15Fe2++______SO42-+______．

（3）滤渣A的主要成分为_________。

（4）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是___________;（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）

沉淀物

Fe（OH）3

Al（OH）3

Fe（OH）2

Mg（OH）2

开始沉淀

2.7

3.8

7.5

9.4

完全沉淀

3.2

5.2

9.7

12.4

为得到纯净的Fe（OH）3固体，需要对沉淀进行洗涤，判断沉淀Fe（OH）3是否洗净的方法是____________________。

（5）当离子浓度≤1×10-5mol/L时可认为其沉淀完全。

若要使Mg2+完全沉淀则要保持c（OH-）≥_____________。

（已知Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，

）

【答案】增大接触面积，加快溶解速率FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+SiO23.2—3.8取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量BaCl2溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净7.5×10-4mol/L

（1）.酸溶时，粉碎硫酸渣能增大反应物的接触面积，加快反应速率，故答案为：

增大接触面积，加快溶解速率；

（2）.加入FeS2，Fe3+和FeS2发生氧化还原反应生成Fe2+，同时有H2SO4生成，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为：

FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，故答案为：

FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+；

（3）.二氧化硅不溶于稀硫酸，滤渣A的主要成分是SiO2，故答案为：

SiO2；

（4）.根据几种离子沉淀的pH，使Fe3+沉淀完全的pH为3.2，Al3+开始沉淀的pH为3.8，因此为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2—3.8，氢氧化铁吸附的阴离子有硫酸根离子，可用氯化钡溶液检验硫酸根离子，其检验方法为取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量BaCl2溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净，故答案为：

3.2—3.8；取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量BaCl2溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净；

②根据题意，加入氧化剂可把Fe2+氧化为Fe3+，而没有增加新杂质，所以氧化剂为是Cl2，KMnO4和HNO3会引入杂质离子，故答案为：

C。

12．钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。

制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁储量居世界首位。

用含Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制备TiO2流程如下：

已知反应TiO2++2H2O

H2TiO3+2H+ΔH<0

（1）步骤①加Fe的目的是___________________________________（用离子方程式表达）；步骤②冷却的目的是_________________________________________________________。

（2）上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入______处理；在“水浸”步骤中加入大量的水即可获得H2TiO3沉淀，请用相关化学原理解释___________________________________________________。

（3）由金红石（TiO2）制取单质钛（Ti），涉及到的步骤为

―→

反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是___________________________。

【答案】2Fe3＋+Fe=3Fe2＋析出绿矾（FeSO4·7H2O）绿矾（FeSO4·7H2O）生石灰（或碳酸钙、废碱）根据反应TiO2++2H2O

H2TiO3+2H+，加水稀释浓度商小于其化学平衡常数，所以反应平衡正向移动，生成更多H2TiO3而形成沉淀防止高温下镁或钛与O2、N2等反应

13．Ni为第Ⅷ族元素，在许多工业生产中都有涉及。

已知草酸镍晶体（NiC2O4·2H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（成分主要为Ni，含有一定量的Al2O3、Fe、SiO2、CaO等）制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：

①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

金属离子

Fe3+

Fe2+

Al3+

Ni2+

开始沉淀的pH

1.1

5.8

3.0

6.8

完全沉淀的pH

3.2

8.8

5.0

9.5

②Ksp（CaF2）=1.46×10-10③当某物质浓度小于1.0×10-5mol/L时，视为完全沉淀

（1）请写出一种能提高酸浸速率的措施________________。

（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式__________________________。

（3）pH的调控范围为__________________，滤渣Ⅱ的成分为_____________________________。

（4）写出“沉镍”时反应的离子方程式___________________________________________，证明Ni2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是______________________________________，当Ca2+沉淀完全时，溶液中c（F－）>_____________mol/L（写出计算式即可）。

（5）操作a的内容是____________________________________________。

【答案】把废镍催化剂粉碎，或适当加热，适当增大酸的浓度或搅拌2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O5.0≤pH<6.8Fe（OH）3和Al（OH）3Ni2++C2O42-+2H2O=NiC2O4·2H2O取适量上层清液放入试管中，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成，过滤、洗涤、干燥

（2）根据上面的分析可知，试剂a是H2O2，所以“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=