高考化学化工流程全突破专题09化工流程中电化学的考查专练对点专练.docx
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高考化学化工流程全突破专题09化工流程中电化学的考查专练对点专练
专题09化工流程中电化学专练
1．氯化亚铜（CuCl，白色、易被氧化，Ksp=1.2×10-6）广泛用作催化剂、脱臭剂、脱色剂等。
工业上用初级铜矿粉（主要含Cu2S、CuS、Fe2O3、FeO等）制备活性CuCl的流程如下：
（1）滤渣Ⅰ是Fe（OH）3和单质硫的混合物，反应Ⅰ中Cu2S参与反应的化学方程式为：
Cu2S+MnO2+H2SO4→CuSO4+S+MnSO4+H2O（未配平）；氧化产物为：
__________。
（2）除Mn2+时得MnCO3沉淀，该反应的离子方程式为_______________。
（3）已知：
Cu（OH）2可溶于氨水形成深蓝色溶液。
Cu（OH）2+4NH3
[Cu（NH3）4]2++2OH－。
蒸氨条件及蒸氨效果见下表：
序号
温度/℃
时间/min
压强/KPa
残液颜色
a
110
60
101.3
浅蓝色
b
100
40
74.6
几乎很浅
c
90
30
60.0
无色透明
由表中信息可知蒸氨的条件应选_______（填序号），请用平衡移动原理解释选择该条件的原因是__________________________________________________。
（4）反应Ⅱ的离子方程式___________________________。
（5）实验证明通过如图装置也可获得CuCl，现象为
阴极：
产生无色气体；
阳极：
有白色胶状沉淀生成且逐渐增多；
U形管底部：
靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色沉淀。
①生成CuCl的电极反应式为________________________________。
②有同学提出：
淡黄色沉淀可能是CuOH，以下是从资料中查阅到CuOH的有关信息，哪些可以支持该同学的说法________。
（填序号）
a．容易脱水变成红色的Cu2O
b．CuOH是黄色或淡黄色固体，不溶于水
c．CuOH的Ksp=2×10-15
d．易被氧化成Cu（OH）2
【答案】CuSO4SMn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2Oc减小压强，平衡逆向移动，利于蒸氨SO2+2Cu2++2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+Cu-e-+Cl-=CuCl↓bc
2．铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857℃。
（1）工业上以铬铁矿［主要成分是Fe（CrO2）2］为原料冶炼铬的流程如图所示：
①Fe（CrO2）2中各元素化合价均为整数，则铬为_____价。
②高温氧化时反应的化学方程式为____。
③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成的，其内容分别是_____、铝热反应。
（2）Cr（OH）3是两性氢氧化物，写出其分别与NaOH、稀盐酸反应时生成的两种盐的化学式_____。
（3）铬元素能形成含氧酸及含氧酸盐，初始浓度为1mol·L−1的铬酸（H2CrO4）溶液中，测得所有含铬元素的微粒及浓度分别为：
c（CrO42-）=0.0005mol·L-1、c（HCrO4-）=0.1055mol·L-1、c（Cr2O72-）=amol·L-1。
①a＝____。
②KHCrO4溶液中，c（H＋）_____c（OH－）（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（4）某工厂采用电解法处理含Cr2O72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr2O72-被还原成为Cr3+，Cr3+在阴极区生成Cr（OH）3沉淀除去，工作原理
①写出电解时阴极的电极反应式____。
②电解装置中的隔膜为____（填阴或阳）离子交换膜。
③写出Cr2O72－被还原为Cr3＋的离子方程式_____。
【答案】＋34Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO3===2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2灼烧使Cr（OH）3分解NaCrO2、CrCl30.447＞2H＋+2e－===H2↑（或2H2O+2e－===2OH－+H2↑）（1分）阳Cr2O2－＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
【解析】
（1）①氧为-2价，Fe显＋2价，整个化合价代数和为0，即Cr的价态为＋3价；
②根据高温氧化，得到产物是Fe2O3和Na2CrO4以及CO2，因此有Fe（CrO2）2＋O2＋Na2CO3→Fe2O3＋Na2CrO4
3．锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能，在化工、电子、宇航、核能、能源等领域都得到广泛应用；锂元素更是被誉为“能源元素”。
Ⅰ、锂的原子结构示意图为___________；锂在空气中燃烧，发出浅蓝色的火焰，放出浓厚的白烟，生成相应氧化物____________（填化学式）。
Ⅱ、锂经常用于制作电池。
锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。
该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。
回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。
（填字母）
（2）电池正极反应式____________________________________。
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？
________（填“是”或“否”），用化学反应方程式解释原因______________________________________________。
Ⅲ、下面是从锂辉石（Li2O·Al2O3·SiO2）中提取锂的工业流程示意图。
①高温煅烧时的反应原理为：
Li2O∙Al2O3∙SiO2+K2SO4=K2O∙Al2O3∙SiO2+Li2SO4；
Li2O∙Al2O3∙SiO2+Na2SO4=Na2O∙Al2O3∙SiO2+Li2SO4。
②锂离子浸取液中含有的金属离子为：
K+、Na+、Li+、Fe3+、Fe2+、Al3+、Mn2+。
③几种金属离子沉淀完全的pH
金属离子
Al（OH）3
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Mn（OH）2
沉淀完全的pH
4.7
9.0
3.2
10.1
④Li2SO4、Li2CO3在不同温度下的溶解度（g/100g水）
温度
溶解度
10
20
50
80
Li2SO4
35.4
34.7
33.1
31.7
Li2CO3
1.43
1.33
1.08
0.85
（1）浸取时使用冷水的原因是______________________________________。
（2）滤渣2的主要成分为__________________。
（3）流程中分2次调节pH（pH7～8和pH>13），有研究者尝试只加一次浓NaOH溶液使pH>13，结果发现在加饱和碳酸钠溶液沉锂后，随着放置时间延长，白色沉淀增加，最后得到的Li2CO3产品中杂质增多。
Li2CO3产品中的杂质可能是__________________，用离子方程式表示其产生的原因________________。
（4）洗涤Li2CO3晶体使用_____________。
（填“冷水”或“热水”）
【答案】
Li2ObaMnO2+e-+Li+=LiMnO2否2Li+2H2O=2LiOH+H2↑Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率Al（OH）3、Fe（OH）3Al（OH）3Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-热水
Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可以减少碳酸锂的损耗。
4．利用废旧锂离子电池的正极材料（主要成分为LiCoO2、Al以及少量Ca、Mg、Cu、Fe等）制备Co3O4微球的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）LiCoO2中Co元素的化合价为_______。
（2）步骤①中生成Co2+的离子方程式为_______。
此过程中若用浓盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是_______。
（3）步骤②中，不同pH下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。
该过程加入NaOH调节溶液pH的最佳范围是_______，理由是_______。
（4）步骤④中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_______。
（5）步骤⑤中，Co（OH）2在空气中高温焙烧生成Co3O4的化学方程式为_______。
（6）若以钴为电极，控制一定条件，电解NaCl溶液也可制取Co3O4的前驱体Co（OH）2。
写出电解的总反应方程式_______。
（7）实验室测得“浸出液”中钴元素的含量为amg/L，取20mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“Co3O4微球”产品bg，又测得产品中钴元素的质量分数为w％。
计算钴的回收率为_______（列式表示）。
【答案】+32LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2
+2Li++4H2O盐酸（或Cl-）可被LiCoO2氧化产生Cl2污染环境5.5～6.0在pH为5.5～6.0的范围内，Fe3+、Al3+、Cu2+杂质离子的去除率很高，而Co2+去除率很低，损失率较小漏斗6Co（OH）2+O2
2Co3O4+6H2OCo+2H2O
Co（OH）2+H2
×100%
5．锑（Sb）广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件、医药及化工等领域。
以辉锑矿为原料制备金属锑，其一种工艺流程如下：
己知部分信息如下：
I.辉锑矿（主要成分为Sb2S3，还含有As2S5、PbS、CuO和SiO2等）；
II.浸出液主要含盐酸和SbCl3，还含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等杂质；
III.常温下，Ksp（CuS）=1.0×10-36Ksp（PbS）=9.0×10-29
回答下列问题：
（1）“酸浸”过程中SbCl5和Sb2S3反应有S生成，该反应的还原产物是________（填化学式）。
（2）写出“还原”反应的化学方程式：
______________。
（3）已知：
浸出液中：
c（Cu2+）=0.01mol·L-1、c（Pb2+）=0.10mol·L-1。
在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生的沉淀是_______（填化学式）；当CuS、PbS共沉时，
=_________。
加入硫化钠的量不宜过多，原因是_________。
（4）在“除砷”过程中，氧化产物为H3PO4。
该反应中氧化剂、还原剂的物质的量之比___________。
（5）在“电解”过程中，以惰性材料为电极，阴极的电极反应式为______；“电解”中锑的产率与电压大小关系如图所示。
当电压超过U0V时，锑的产率降低的原因可能是______。
【答案】SbCl33SbCl5+2Sb=5SbCl3CuS9.0×107避免砷、锑离子沉淀4：
3Sb3++3e-=SbH＋参与了电极反应
6．用废铅蓄电池的铅泥（含PbSO4、PbO和Pb等）制备精细化工产品PbSO4·3PbO·H2O（三盐）的主要流程如下：
已知：
常温下，Ksp（PbSO4）≈1.0×10-8,Ksp（PbSO4）≈1.0×10-13
回答下列问题：
（1）铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是：
Pb+PbO+2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
铅蓄电池在充电时，阳极的电极反应式为__________。
若铅蓄电池放电前，正、负极质量相等，放若电时转移了lmol电子，则理论上两电极质量之差为_____________。
（2）将滤液1、滤液3合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物（ Mr=322） ，其化学式为________________。
（3）步骤③酸溶时铅与硝酸反应生成Pb（NO3）2及NO的离子方程式为________________；滤液2中溶质的主要成分为_____________（写化学式）。
（4）步骤⑥合成三盐的化学方程式为______________。
（5）步骤⑦洗涤的操作是________________________________。
（6）在步骤①的转化中，若硫酸铅和碳酸铅在浊液中共存，则
=________。
【答案】PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+16gNa2SO4·10H2O3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2OHNO34PbSO4+6NaOH
PbSO4·3PbO·H2O↓+3Na2SO4+2H2O沿玻璃棒继续向漏斗中加入蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后重复操作2～3次2.0×105
7．碲（Te）是一种第VIA族分散稀有元素，主要伴生于铜、镍、铅等金属矿藏中。
TeO2属于两性氧化物，难溶于水，易溶于强酸和强碱。
工业上可从电解精炼铜的阳极泥（主要成分Cu2Te，还有少量的Ag、Au）中提取碲。
其工艺流程如下：
（1）“加压浸出”生成TeO2的离子方程式为________________________，“加压浸出”时控制pH为4.5～5.0，酸性不能过强的原因是_________________________________。
（2）“盐酸酸浸”后将SO2通入浸出液即可得到单质碲，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为________________，该流程中可循环利用的物质是_____________（填化学式）。
（3）已知：
Ksp（Ag2SO4）=7.70×10-5，Ksp（AgC1）=1.80×10-10。
盐酸酸浸时，“浸出渣1”中Ag2SO4可充分转化为AgC1。
通过计算说明为什么可以实现充分转化_________________。
（4）NaOH碱浸时反应的离子方程式为__________________。
流程中，电解过程用石墨为电极得到碲，阴极的电极反应式为__________________________________。
（5）浸出法是工业提取金属常用的方法，某实验小组用1.0mol·L-1的草酸在75℃时浸出镍。
随时间变化，不同固液比对镍浸出率的影响曲线如图所示。
①由图可知，固液比与镍浸出率的关系是______________________。
②除固液比之外，你认为影响金属浸出率的因素还有____________________（至少两项）。
【答案】Cu2Te+2O2+4H+=2Cu2++TeO2+2H2O酸性过强TeO2会被酸溶解导致Te产率降低1:
2H2SO4、HCl
TeO2+2OH-=TeO32-+H2OTeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-固液比越小，镍的浸出率越高金属本身、浸液的选择、温度、浓度、浸出时间、搅拌速度等
TeO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O，离子方程式为TeO2+2OH-=TeO32-+H2O。
用石墨为电极电解Na2TeO3溶液得到Te，Te元素的化合价由+4价降至0价，电解时阴极发生得电子的还原反应，阴极的电极反应式为TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。
（5）①根据图像，固液比与镍浸出率的关系是：
浸出时间相同时，固液比越小，镍的浸出率越高。
②除固液比之外，影响金属浸出的因素还有：
金属本身、浸液的选择、温度、浓度、浸出时间、搅拌速度等。
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