届新高考化学二轮专题复习训练题型一化工流程综合分析题.docx

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届新高考化学二轮专题复习训练题型一化工流程综合分析题

第三部分　高考化学填空题专项突破

题型一　化工流程综合分析题

真题·考情

『全国卷』

1．[2020·全国卷Ⅰ]钒具有广泛用途。

黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。

采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Al3＋

Mn2＋

开始沉淀pH

1.9

7.0

3.0

8.1

完全沉淀pH

3.2

9.0

4.7

10.1

回答下列问题：

（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是________________________________________________________________________。

（2）“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO

，同时还有________离子被氧化。

写出VO＋转化为VO

反应的离子方程式________________________________________________________________________。

（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、________，以及部分的________。

（4）“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。

滤渣③的主要成分是________。

（5）“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是________________________________。

（6）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是____________________________。

2．[2020·全国卷Ⅲ]某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。

采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·7H2O）：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

回答下列问题：

（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________________________________。

为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。

写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________。

（2）“滤液②”中含有的金属离子是__________________。

（3）“转化”中可替代H2O2的物质是________________。

若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即

，“滤液③”中可能含有的杂质离子为________。

（4）利用上述表格数据，计算Ni（OH）2的Ksp＝__________________（列出计算式）。

如果“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0mol·L－1，则“调pH”应控制的pH范围是________。

（5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。

写出该反应的离子方程式____________________________。

（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是____________________________。

3．[2019·全国卷Ⅰ]硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____________________________。

（2）“滤渣1”的主要成分有____________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是____________。

（3）根据H3BO3的解离反应：

H3BO3＋H2OH＋＋B（OH）

，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是________________。

（4）在“沉镁”中生成Mg（OH）2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________，母液经加热后可返回________________工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是____________。

4．[2019·全国卷Ⅱ]立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白），是一种常用白色颜料。

回答下列问题：

（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________（填标号）。

A．黄色B．红色

C．紫色D．绿色

（2）以重晶石（BaSO4）为原料，可按如下工艺生产立德粉：

①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为______________________。

回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为__________________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________（填化学式）。

③沉淀器中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（3）成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。

称取mg样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min，有单质硫析出。

以淀粉为指示剂，过量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2O

===2I－＋S4O

。

测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。

终点颜色变化为________________，样品中S2－的含量为________________（写出表达式）。

5．[2019·全国卷Ⅲ]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如图所示。

回答下列问题：

相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Mn2＋

Fe2＋

Fe3＋

Al3＋

Mg2＋

Zn2＋

Ni2＋

开始沉淀的pH

8.1

6.3

1.5

3.4

8.9

6.2

6.9

沉淀完全的pH

10.1

8.3

2.8

4.7

10.9

8.2

8.9

（1）“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________________________________________________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________________________________________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为______～6之间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。

若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）写出“沉锰”的离子方程式________________________________________________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x＝y＝

时，z＝________。

6．[2018·全国卷Ⅰ]焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，回答下列问题：

（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。

写出该过程的化学方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：

　　　　　　　　　SO2　　Na2CO3固体　SO2

①pH＝4.1时，Ⅰ中为______________________溶液（写化学式）。

②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是____________________。

（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

阳极的电极反应式为____________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。

将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。

在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.01000mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00mL。

滴定反应的离子方程式为______________________________________，该样品中Na2S2O5的残留量为______g·L－1（以SO2计）。

7．[2018·全国卷Ⅱ]我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Zn2＋

Cd2＋

开始沉淀的pH

1.5

6.3

6.2

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

回答下列问题：

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________________，若不通入氧气，其后果是__________________。

（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为____________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为____________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

『省市卷』

1．[2020·山东卷]用软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3）和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：

已知：

MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。

物质

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mn（OH）2

Ksp

1×10－16.3

1×10－38.6

1×10－32.3

1×10－12.7

回答下列问题：

（1）软锰矿预先粉碎的目的是______________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为

________________________________________________________________________。

（2）保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba（OH）2的量达到最大值后会减小，减小的原因是________________________________________________________________________。

（3）滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到________操作中（填操作单元的名称）。

（4）净化时需先加入的试剂X为________（填化学式），再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为______（当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全）。

（5）碳化过程中发生反应的离子方程式为____________________________________。

2．[2020·江苏卷]实验室由炼钢污泥（简称铁泥，主要成分为铁的氧化物）制备软磁性材料αFe2O3。

其主要实验流程如下：

（1）酸浸。

用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。

若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有________（填序号）。

A．适当升高酸浸温度B．适当加快搅拌速度

C．适当缩短酸浸时间

（2）还原。

向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3＋完全转化为Fe2＋。

“还原”过程中除生成Fe2＋外，还会生成________（填化学式）；检验Fe3＋是否还原完全的实验操作是________________________________________________________________________。

（3）除杂。

向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2＋转化为CaF2沉淀除去。

若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是________________________________________________________________________

[Ksp（CaF2）＝5.3×10－9，Ka（HF）＝6.3×10－4]。

（4）沉铁。

将提纯后的FeSO4溶液与氨水NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。

①生成FeCO3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________。

②设计以FeSO4溶液、氨水NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实验方案：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe（OH）2开始沉淀的pH＝6.5]。

3．[2020·浙江1月]碘化锂（LiI）在能源、医药等领域有重要应用，某兴趣小组制备LiI·3H2O和LiI，流程如下：

已知：

a．LiI·3H2O在75～80℃转变成LiI·2H2O,80～120℃转变成LiI·H2O,300℃以上转变成无水LiI。

b．LiI易溶于水，溶解度随温度升高而增大。

c．LiI在空气中受热易被氧化。

请回答：

（1）步骤Ⅱ，调pH＝7，为避免引入新的杂质，适宜加入的试剂为________。

（2）步骤Ⅲ，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等多步操作。

下列说法正确的是________。

A．为得到较大的LiI·3H2O晶体颗粒，宜用冰水浴快速冷却结晶

B．为加快过滤速度，得到较干燥的晶体，可进行抽滤

C．宜用热水洗涤

D．可在80℃鼓风干燥

（3）步骤Ⅳ，脱水方案为将所得LiI·3H2O置入坩埚中，300℃加热，得LiI样品。

用沉淀滴定法分别测定所得LiI·3H2O、LiI样品纯度，测定过程如下：

称取一定量样品，溶解，定容于容量瓶，将容量瓶中的溶液倒入烧杯，用移液管定量移取烧杯中的溶液加入锥形瓶中，调pH＝6，用滴定管中的AgNO3标准溶液滴定至终点，根据消耗的AgNO3标准溶液体积计算，得LiI·3H2O、LiI的纯度分别为99.96%、95.38%。

LiI纯度偏低。

①上述测定过程提及的下列仪器，在使用前一定不能润洗的是________。

A．容量瓶B．烧杯

C．锥形瓶D．滴定管

②测定过程中使用到移液管，选出其正确操作并按序列出字母：

蒸馏水洗涤→待转移溶液润洗→（　　　）→（　　　）→（　　　）→（　　　）→洗净，放回管架。

a．移液管尖与锥形瓶内壁接触，边吹气边放液

b．放液完毕，停留数秒，取出移液管

c．移液管尖与锥形瓶内壁接触，松开食指放液

d．洗耳球吸溶液至移液管标线以上，食指堵住管口

e．放液完毕，抖动数下，取出移液管

f．放液至凹液面最低处与移液管标线相切，按紧管口

③LiI纯度偏低，可能的主要杂质是________。

（4）步骤Ⅳ，采用改进的实验方案（装置如图），可以提高LiI纯度。

①设备X的名称是________。

②请说明采用该方案可以提高LiI纯度的理由________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4．[2019·天津卷]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。

以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。

回答下列问题：

Ⅰ.硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为________________________。

SiHCl3的电子式为________________________。

Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：

①SiCl4（g）＋H2（g）SiHCl3（g）＋HCl（g）　ΔH1>0

②3SiCl4（g）＋2H2（g）＋Si（s）4SiHCl3（g）　ΔH2<0

③2SiCl4（g）＋H2（g）＋Si（s）＋HCl（g）3SiHCl3（g）　ΔH3

（1）氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称____________（填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为________________________。

（2）已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时反应自发进行。

三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：

反应①能自发进行的最低温度是________________；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是________________________。

（3）不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。

下列叙述正确的是____________（填序号）。

a．B点：

v正>v逆

b．v正：

A点>E点

c．反应适宜温度：

480～520℃

（4）反应③的ΔH3＝____________（用ΔH1，ΔH2表示）。

温度升高，反应③的平衡常数K____________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（5）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外，还有____________（填分子式）。

5．[2019·江苏卷]实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和（NH4）2SO4晶体，其实验流程如下：

（1）室温下，反应CaSO4（s）＋CO

（aq）CaCO3（s）＋SO

（aq）达到平衡，则溶液中

＝________[Ksp（CaSO4）＝4.8×10－5，Ksp（CaCO3）＝3×10－9]。

（2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得（NH4）2CO3溶液，其离子方程式为____________________；浸取废渣时，向（NH4）2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是____________________。

（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。

控制反应温度在60～70℃，搅拌，反应3小时。

温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是________________；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有________________。

（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。

设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

[已知pH＝5时Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀完全；pH＝8.5时Al（OH）3开始溶解。

实验中必须使用的试剂：

盐酸和Ca（OH）2]。

考情分析

考向

考点

考情1

以工业废料及矿物为原料通过分离、提纯、制备物质类工艺流程题

加快浸出速率的操作

实验条件的选择

浸出或除杂过程中涉及到的化学（离子）方程式的书写

陌生物质类别判断、电子式的书写

陌生物质中元素化合价或化学键数判断

考情2

以给定物质为载体的无机综合题

分离、提纯操作

物质成分判断

分析流程中某一操作目的

转化率的分析判断

Ksp除杂或判断沉淀是否生成中的应用

含量测定

题型·详解

题型角度1

物质制备中的化工流程分析

练1　Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。

由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为__________________________。

（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl

形式存在，写出相应反应的离子方程式________________________________________________________________