高三高考化学一轮复习专项练习工艺流程.docx

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高三高考化学一轮复习专项练习工艺流程

工艺流程题

1．[湖北省武汉市2019届高中毕业生五月测试]废旧光盘金属层中含有金属Ag（其它金属微量忽略不计），从光盘中提取金属Ag的工艺流程如下。

请回答下列问题。

（1）“氧化”阶段需在80℃条件下进行，使用的加热方式为______________________。

（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为____________。

有人提出用HNO3代替NaClO氧化Ag，从反应产物的角度分析，其缺点是______________。

（3）“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________。

（4）常用10％的氨水溶解AgCl固体，AgCl与NH3•H2O按1:

2反应可生成Cl－和一种阳离子_____（填阳离子的化学式）的溶液。

实际反应中，即使氨水过量，“废渣”中也含有少量AgCl固体，可能的原因是__________________________________________。

（5）理论上消耗0.1molN2H4•H2O可“还原”得到_____gAg的单质。

【答案】

（1）水浴加热

（2）4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑生成氮氧化物，污染空气

（3）向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没，使洗涤液自然流下，重复2~3次

（4）［Ag（NH3）2］＋氨水溶解AgCl的反应是可逆反应，不能进行到底

（5）43.2

2．[河南省洛阳市2019届高三第四次模拟考试]16．精炼铜工业中阳极泥的综合利用具有重要意义。

一种从铜阳极泥（主要含有铜、银、金、少量的镍）中分离提取多种金属元素的工艺流程如下：

已知：

ⅰ分金液中含金离子主要成分为[AuCl4]－；分金渣的主要成分为AgCl；

ⅱ分银液中含银离子主要成分为[Ag（SO3）2]3－，且存在[Ag（SO3）2]3—

Ag++2SO

ⅲ“分铜”时各元素的浸出率如下表所示。

（1）由表中数据可知，Ni的金属性比Cu__________。

分铜渣中银元素的存在形式为（用化学用语表示）_____________________________。

“分铜”时，如果反应温度过高，会有明显的放出气体现象，原因是____________________________________________。

（2）“分金”时，单质金发生反应的离子方程式为______________________________________。

（3）Na2SO3溶液中含硫微粒物质的量分数与pH的关系如图所示。

“沉银”时，需加入硫酸调节溶液的pH=4，分析能够析出AgCl的原因为_________________________________________________________________________________________________________。

调节溶液的pH不能过低，理由为__________________________________（用离子方程式表示）。

（4）已知Ksp[Ag2SO4]=1.4×10－5，沉银时为了保证不析出Ag2SO4，应如何控制溶液中SO42—浓度（假定溶液中Ag+浓度为0.1mol/L）。

____________________________________。

（5）工业上，用镍为阳极，电解0.1mol/LNiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得高纯度的球形超细镍粉。

当其他条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示：

为获得髙纯度的球形超细镍粉，NH4Cl溶液的浓度最好控制为_______g/L，当NH4Cl溶液的浓度大于15g/L时，阴极有无色无味气体生成，导致阴极电流效率降低，该气体为_______。

【答案】

（1）强Ag、AgClH2O2分解放出氧气

（2）2Au+ClO3－+7Cl－+6H+=2[AuCl4]－+3H2O

（3）分银液中存在[Ag（SO3）2]3—

Ag++2SO32－，加H2SO4至pH=4，SO32－转化为HSO3－，c（SO32－）减小，平衡正向移动，c（Ag+）增大，Ag+与分银液中Cl－反应生成AgClSO32－+2H+=SO2↑+H2O

（4）溶液中SO42—浓度应低于1.4×10－3mol/L

（5）10H2

【解析】

3．[安徽省合肥市2019年高三第三次教学质量检测]某工厂以重晶石（主要含BaSO4）为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸（BaTiO3）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）为提高BaCO3的酸浸速率，可采取的措施为____________________________________________（写出一条即可）；常温下，TiCl4为液体且易水解，配制一定浓度的TiCl4溶液的方法是______________________________________________。

（2）用Na2CO3溶液浸泡重晶石（假设杂质不与Na2CO3反应），能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K=__________________（填写计算结果）；若不考虑CO32－的水解，要使2.33gBaSO4恰好完全转化为BaCO3，则至少需要浓度为1.0mol·L－1Na2CO3溶液________________________mL。

（已知：

Ksp（BaSO4）=1.0×10-10、Ksp（BaCO3）=5.0×10-9）

（3）流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO（OH）＋、TiOC2O4、TiO（C2O4）22－三种形式存在（变化曲线如右图所示）。

实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.8左右，再进行“沉淀”，其反应的离子方程式为_________________________________________________________；图中曲线c对应钛的形式为______________________________________________（填粒子符号）。

（4）流程中“滤液”的主要成分为___________________；隔绝空气煅烧草酸氧钛钡晶体得到钛酸钡粉体和气态产物，试写出反应的化学方程式：

__________________________________。

【答案】

（1）将BaCO3研成粉末或适当增大盐酸浓度或适当加热或搅拌等溶于浓盐酸，再加适量水稀释至所需浓度

（2）0.02510

（3）TiO（C2O4）22－＋Ba2＋＋4H2O=BaTiO（C2O4）2·4H2O↓TiO（OH）＋

（4）NH4ClBaTiO（C2O4）2·4H2O

BaTiO3＋2CO↑＋2CO2↑＋4H2O

4．[陕西省咸阳市2019届高三模拟检测（三）]氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

已知：

①菱锰矿石主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素；

②相关金属离子[c（Mn+）=0.1mol·L−1]形成氯氧化物沉淀时的pH如下：

金属离子

Al3+

Fe3+

Fe2+

Ca2+

Mn2+

Mg2+

开始沉淀的pH

3.8

1.5

6.3

10.6

8.8

9.6

沉淀完全的pH

5.2

2.8

8.3

12.6

10.8

11.6

③常温下，CaCl2、MnCl2的溶度积分别为

回答下列问题：

（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。

（2）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是：

焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________。

（3）浸出液“净化除杂”过程如下：

首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为________________________________________；然后调节溶液pH使Fe3+、Al3+沉淀完全，此时溶液的pH范围为___________________________。

再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+，当c（Ca2+）=1.0×10−5mol·L−1时，c（Mg2+）=__________________mol·L−1。

（4）碳化结晶时，发生反应的离子方程式为___________。

（5）流程中能循环利用的固态物质是____________。

【答案】

（1）MnCO3+2NH4Cl

MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O

（2）500℃1.1060min

（3）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O5.2≤pH<8.85×10-6

（4）Mn2++2HCO3-

MnCO3↓+CO2↑+H2O

（5）NH4Cl

5．[山东省威海市2019届高三5月高考模拟考试]铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。

从某矿渣[成分为NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工艺流程如下：

已知（NH4）2SO4在350℃分解生成NH3和H2SO4，回答下列问题：

（1）“浸渣”的成分有Fe2O3、FeO（OH）、CaSO4外，还含有___________（写化学式）。

（2）矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2（SO4）3的化学方程式为________________________。

（3）向“浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+（浓度为1．0×10-3mol·L-1），当溶液中c（F-）=2．0×10-3mol·L-1时，除钙率为______________[Ksp（CaF2）=4．0×10-11]。

（4）溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：

。

萃取剂与溶液的体积比（V0／VA）对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示，V0／VA的最佳取值为____________。

在___________（填“强碱性”“强酸性”或“中性”）介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用。

（5）以Fe、Ni为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。

通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO42-，若pH过高，铁电极区会产生红褐色物质。

①电解时阳极的电极反应式为_________________________，离子交换膜（b））为______（填“阴”或“阳”）离子交换膜。

②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO溶液，沉淀溶解。

该反应的离子方程式为________________________________。

【答案】

（1）SiO2

（2）4FeO+6H2SO4+O2=2Fe2（SO4）3+6H2O

（3）99%

（4）0.25强酸性

（5）①Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

②阴2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O

6．[山东省济宁市2019届高三第二次模拟考试]12．磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，磁性材料广泛用于电子信息、军事技术等领域。

碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上用氯化铵焙烧锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

已知：

①锰矿粉的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②相关金属Mn+离子c（Mn+）═0.1mol•L-1形成M（OH）n沉淀的pH范围如下：

③常温下，Ksp（CaF2）═1.46×10-10Ksp（MgF2）═7.42×10-11Ka（HF）═1.00×10-4

回答下列问题：

（1）分析下列图1、图2，氯化铵焙烧锰矿粉的最佳条件是：

__________________。

（2）“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________。

（3）浸出液“净化除杂”过程如下：

首先加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为__________；再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为沉淀除去；然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去，此时溶液pH为6，c（Mg2+）═4.64×10-6mol·L-1，c（HF）为_________mol·L-1。

（4）碳化结晶时，反应的离子方程式为_____________________________________。

（5）碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶液可能的原因是___________________。

（6）测定碳酸锰产品的纯度。

称取0.5000g碳酸锰产品于锥形瓶中，加25.00mL磷酸，加热，碳酸锰全部转化为[Mn（PO4）2]3-，冷却至室温。

加水稀释至100mL，滴加2～3滴指示剂，然后用浓度为0.2000mol·L-1的硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]标准溶液滴定（反应为：

[Mn（PO4）2]3-+Fe2+═Mn2++Fe3++2PO43-）。

重复操作3次，记录数据如下表：

滴定次数

0.2000mol·L-1的硫酸亚铁铵标准溶液读数（mL）

滴定前

滴定后

1

0.10

20.20

2

1.32

21.32

3

1.05

20.95

则产品的纯度=__________，若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳酸锰粗产品的纯度___（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

【答案】

（1）500℃m（NH4Cl）∶m（锰矿粉）=1.10

（2）MnCO3＋2NH4Cl

MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O

（3）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋═Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O4.0×10-5

（4）Mn2＋＋2HCO3－

MnCO3＋CO2↑＋H2O

（5）碳酸根离子水解程度大，碳酸铵溶液中c（OH-）较大，易产生Mn（OH）2沉淀

（6）92.00%偏低

7．[2019新课标Ⅰ]硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。

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+H2O

H++B（OH）−4，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_________。

【答案】

（1）NH4HCO3+NH3

（NH4）2CO3

（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN

（3）一元弱转化为H3BO3，促进析出

（4）2Mg2++3

+2H2O

Mg（OH）2·MgCO3↓+2

（或2Mg2++2

+H2O

Mg（OH）2·MgCO3↓+CO2↑）溶浸高温焙烧

8．[2019新课标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I2−KI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+2

2I−+

。

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）。

【答案】

（1）D

（2）①BaSO4+4C

BaS+4CO↑CO+H2O

CO2+H2

②BaCO3

③S2−+Ba2++Zn2++

BaSO4·ZnS↓

（3）浅蓝色至无色

9．[2019新课标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=___________。

【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，MgF2

Mg2++2F−平衡向右移动

（6）Mn2++2

MnCO3↓+CO2↑+H2O

（7）

10．[2019江苏]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）+

（aq）

CaCO3（s）+

（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]。

【答案】

（1）1.6×104

（2）

+NH3·H2O

+

+H2O（或

+NH3·H2O

+

+H2O）

增加溶液中

的浓度，促进CaSO4的转化

（3）温度过高，（NH4）2CO3分解加快搅拌速率

（4）在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca（OH）2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5~8.5时，过滤