届高考化学考前冲刺提分训练以化工流程为载体的综合题答案+详解课后复习总结.docx

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届高考化学考前冲刺提分训练以化工流程为载体的综合题答案+详解课后复习总结

——以化工流程为载体的综合题

【提分训练】

1．锡酸钠可用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。

以锡锑渣（主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化物）为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下图所示：

请回答下列问題：

（1）Sn（ⅣA）、As（ⅤA）、Sb（ⅤA）三种元素中，Sn的原子序数为50，其原子结构示意图为________________，“碱浸”时SnO2发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________。

（2）“碱浸”时，若Sn元素氧化物中SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是_______________________________________________________。

（3）从溶液中得到锡酸钠晶体的实验操作是_________________________、

趁热过滤、洗涤、干燥。

下图是“碱浸”实验的参数，请选择“碱浸”的合适条件______________________________________________________________。

（4）“脱铅”是从含Na2PbO2的溶液中形成硫化铅渣，其离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（5）“脱锑”时Na2SbO4发生的化学方程式为__________________________

________________________________________________________________。

解析　

（2）NaNO3具有氧化性，能将SnO氧化，“碱浸”时，若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是把SnO氧化成SnO

。

（3）由图可知，烧碱浓度为100g·L－1，温度为85℃时，锡浸出率最高。

（4）由题意可知，Na2PbO2溶液与硫化钠溶液发生氧化还原反应生成硫化铅沉淀和氢氧化钠，反应的离子方程式为PbO

＋S2－＋2H2O===PbS↓＋4OH－。

（5）由流程图可知，“脱锑”时加入锡，锡与Na3SbO4溶液发生氧化还原反应生成Sb、Na2SnO3和NaOH，反应的化学方程式为5Sn＋4Na3SbO4＋H2O===4Sb＋5Na2SnO3＋2NaOH。

答案　

（1）

　SnO2＋2NaOH===Na2SnO3＋H2O

（2）把SnO氧化为SnO

（3）蒸发结晶　烧碱浓度100g·L－1、温度85℃

（4）PbO

＋S2－＋2H2O===PbS↓＋4OH－

（5）5Sn＋4Na3SbO4＋H2O===4Sb＋5Na2SnO3＋2NaOH

2．某化学实验室以一种工业上的废渣（废渣主要含有MgCO3、MgSiO3和少量Fe、Al的氧化物）为原料，制备MgCO3·3H2O。

实验流程如下图所示：

（1）为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法是_________________________

______________________________________________________（任写一点），

酸溶时废渣中主要成分发生反应的离子方程式为______________________

________________________________________________________________。

（2）加入30%H2O2的目的是_________________________________________。

（3）用萃取分液的方法除去溶液中和Fe3＋

①加入30%H2O2后，检验溶液中是否含有Fe2＋的最佳试剂是____________________________________________________________________。

②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe3＋的最佳试剂是___________________________________________________________________。

（4）室温下，除去MgSO4溶液中的Al3＋（使Al3＋浓度小于1×10－6mol·L－1）而不引入其他杂质，应加入的试剂X为____________，应调节pH的范围为___________________________________________________________________。

已知：

①Ksp[Al（OH）3]＝1.0×10－33；②pH＝8.5时，Mg（OH）2开始沉淀

（5）向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤，确认沉淀洗净的操作及现象是________________________________________________

________________________________________________________________。

解析　

（1）为了加快废渣的酸溶速率，可采取的办法有升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等，酸溶时废渣中主要是碳酸镁和硅酸镁与硫酸的反应，碳酸镁和硅酸镁都要保留化学式。

（2）由流程信息可知下一步是“萃取分液”除去溶液中的Fe3＋，而溶液中可能含有亚铁离子，因而用双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，便于除去。

（3）①检验溶液中是否含有Fe2＋的最佳试剂是K3[Fe（CN）6]溶液。

②萃取分液完成后，检验水相中是否含有Fe3＋的最佳试剂是KSCN溶液。

（4）MgO、Mg（OH）2、MgCO3或Mg2（OH）2·CO3均能消耗溶液中的氢离子且不引入新的杂质。

根据氢氧化铝的溶度积常数可知当铝离子浓度小于1×10－6mol·L－1可计算氢氧根的浓度：

c（OH－）＞

＝

＝1.0×10－9mol·L－1，即pH应大于5.0，又因为pH＝8.5时，Mg（OH）2开始沉淀，所以应调节pH的范围为5.0＜pH＜8.5。

（5）沉淀表面含有硫酸根离子，可以通过检验硫酸根离子判断沉淀是否洗涤干净。

答案　

（1）升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等（合理即可）

MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋H2O＋CO2↑、MgSiO3＋2H＋===Mg2＋＋H2SiO3

（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除铁

（3）①K3[Fe（CN）6]溶液　②KSCN溶液

（4）MgO、Mg（OH）2、MgCO3或Mg2（OH）2·CO3（写出一个即可）　5.0＜pH＜8.5

（5）取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤干净

3．（2018·全国卷Ⅲ）KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

回答下列问题：

（1）KIO3的化学名称是____________。

（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：

“酸化反应”所得产物有KH（IO3）2、Cl2和KCl。

“逐Cl2”采用的方法是__________________。

“滤液”中的溶质主要是________________。

“调pH”中发生反应的化学方程式为_________________________________________

_______________________________________________________________。

（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式___________________________________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______________________，

其迁移方向是________________。

③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有

________________________________________________________________

（写出一点）。

解析　

（1）KIO3的名称为碘酸钾。

（2）Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。

加入KOH溶液“调pH”使KH（IO3）2转化为KIO3：

KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O。

（3）①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑。

②电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。

③根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。

答案　

（1）碘酸钾

（2）加热　KCl　KH（IO3）2＋KOH===2KIO3＋H2O（或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O）

（3）①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑（或2H＋＋2e－===H2↑）

②K＋　由a到b　③产生Cl2易污染环境等

4．（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，工艺如下图所示。

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＝________。

解析　

（1）硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2（或不溶性硅酸盐）。

结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据化合价升价法可配平该反应。

（2）“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。

（3）“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。

（4）“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。

（5）“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2（s）Mg2＋（aq）＋2F－（aq）平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。

（6）“沉锰”时Mn2＋与HCO

反应生成MnCO3并放出CO2，由此可写出离子方程式。

（7）化合物LiNixCoyMnzO2中，当x＝y＝

时，根据化合价代数和为0得1＋2×

＋3×

＋4z－2×2＝0，解得z＝

。

答案　

（1）SiO2（不溶性硅酸盐）　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O　

（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋

（3）4.7　（4）NiS和ZnS　（5）F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动　（6）Mn2＋＋2HCO

===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O　（7）

5．（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下图所示：

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。

解析　

（1）闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2。

（2）闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：

ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2（SO4）3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。

其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。

氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全转变为Fe（OH）3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2＋。

（3）溶液中的Cd2＋与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。

（4）电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋和H＋。

因为溶液中的Zn2＋浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn2＋＋2e－===Zn，阳极放电的是OH－，电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。

答案　

（1）2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2

（2）PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋

（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋

（4）Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸

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：

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。

解析　

（1）根据题给信息，将NaHSO3过饱和溶液结晶脱水可得到Na2S2O5，则化学方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。

（2）①酸性条件下，SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3。

②工艺中加入Na2CO3固体并再次通入SO2，其目的是得到NaHSO3过饱和溶液。

答案　

（1）2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O

（2）①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液

（3）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a

7．工业上以钒炉渣（主要含V2O3，还有少量SiO2、P2O5等杂质）为原料可以制备氧钒碱式碳酸铵晶体[（NH4）5（VO）6（CO3）4（OH）9·10H2O]，其生产工艺流程如下。

（1）焙烧过程中V2O3转化为可溶性NaVO3，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________。

（2）滤渣的主要成分是________________（写化学式）。

（3）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3），若滤液中c（VO

）＝0.1mol·L－1，为使钒元素的沉降率达到98%，至少应调节c（NH

）为________mol·L－1。

[已知Ksp（NH4VO3）＝1.6×10－3]

（4）“还原”V2O5过程中，生成VOCl2和一种无色无污染的气体，该反应的化学方程式为_______________________________________________________。

用浓盐酸与V2O5反应也可以制得VOCl2，该方法的缺点是____________________________________________________________________。

（5）称量ag产品于锥形瓶中，用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后，加入0.02mol·L－1KMnO4溶液至稍过量，充分反应后继续滴加1%的NaNO2溶液至稍过量，再用尿素除去过量NaNO2，最后用cmol·L－1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为bmL。

（已知滴定反应为VO

＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O）

①KMnO4溶液的作用是______________________________________。

②粗产品中钒的质量分数表达式为____________（以VO2计）。

③若（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液部分变质，会使测定结果____________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

解析　

（1）将钒炉渣和碳酸钠在空气流中焙烧将V2O3转化为可溶性NaVO3，同时得到二氧化碳，发生反应的化学方程式为V2O3＋Na2CO3＋O2

2NaVO3＋CO2。

（2）焙烧时SiO2、P2O5分别与碳酸钠生成可溶于水的Na2SiO3和Na3PO4，除硅、磷时加入硫酸镁溶液生成Mg3（PO4）2、MgSiO3沉淀，则过滤时得到的滤渣的主要成分为Mg3（PO4）2、MgSiO3。

（3）已知Ksp（NH4VO3）＝c（NH

）·c（VO

）＝1.6×10－3，若滤液中c（VO

）＝0.1mol·L－1，为使钒元素的沉降率达到98%，则溶液中剩余c（VO

）＝0.1mol·L－1×2%＝0.002mol·L－1，此时c（NH

）＝

mol·L－1＝0.8mol·L－1，

（4）用盐酸酸化的N2H4·2HCl还原V2O5生成VOCl2和一种无色无污染的气体，此气体应为N2，则发生反应的化学方程式为N2H4·2HCl＋2V2O3＋6HCl===4VOCl2＋N2↑＋6H2O；若改用浓盐酸与V2O5反应也可以制得VOCl2，但同时得到的氧化产物为Cl2，此气体有毒，会污染环境。

（5）①根据分析，KMnO4溶液的作用是将＋4价的钒氧化为VO

；②根据钒元素的质量守恒，根据滴定反应为：

VO

＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O，则钒元素的物质的量n＝n[（NH4）2Fe（SO4）2]＝cmol/L×b×10－3L＝cb×10－3mol，粗产品中钒的质量分数的表达式为

×100%＝

×100%；③若（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液部分变质，则还原能力降低，滴定时消耗的标准液体积偏高，可知会使测定结果偏高。

答案　

（1）V2O3＋Na2CO3＋O2

2NaVO3＋CO2

（2）Mg3（PO4）2、MgSiO3

（3）0.8

（4）N2H4·2HCl＋2V2O3＋6HCl===4VOCl2＋N2↑＋6H2O　有氯气生成，污染空气

（5）①将VO2＋氧化为VO

　②

×100%

③偏高

【课后总结】

☞特别提醒

解答物质转化型化工流程题的注意事项

（1）阅读流程时，要尽量弄懂流程图，但不必过度纠结每个框中发生的反应及原因，问题中可能未涉及相关问题。

（2）要看清所问问题，不能答非所问，要特别注意语言表达的科学性，即用学科语言表达。

☞方法技巧

无机化工流程中的常见分离方法总结

（1）洗涤（冰水、热水）：

洗去晶体表面的杂质离子。

（2）过滤（热滤或抽滤）：

分离难溶物和易溶物。

（3）萃取和分液：

利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质。

（4）蒸发结晶：

提取溶解度随温度变化不大的溶质。

（5）冷却结晶：

提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物。

（6）蒸馏或分馏：

分离沸点不同且互溶的液体混合物。

（7）冷却法：

利用气体易液化的特点分离气体。