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