专题08 工艺流程高考化学满分专练原卷版.docx

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专题08工艺流程高考化学满分专练原卷版

专题08工艺流程

1．硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。

用锌白矿（主要成分为ZnO，还含有FeO、CuO、SiO2等杂质）制备ZnSO4·7H2O的流程如下。

已知：

Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10−38，Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10−20

（1）“滤渣1”的主要成分是_______（填化学式）。

“酸浸”过程中，为了提高锌元素浸出速率，可采取的措施有：

①适当提高酸的浓度，②_______（填一种）。

（2）“氧化”过程中，发生氧化还原反应的离子方程式是_______。

（3）“沉淀”过程中，加入ZnO产生Fe（OH）3沉淀的原因是_______。

（4）加入适量ZnO固体，若只析出Fe（OH）3沉淀而未析出Cu（OH）2沉淀，且测得沉淀后的溶液中c（Fe3＋）＝4.0×10−14mol/L，此时溶液中c（Cu2＋）的取值范围是_______mol/L。

（5）加入适量锌粉的作用是_______。

（6）由滤液得到ZnSO4•7H2O的操作依次为_______、_______、过滤、洗涤、干燥。

实验室中过滤操作需要使用的玻璃仪器有烧杯、_______、_______。

2．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：

（l）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：

____。

3．铜是人类最早使用的金属，在生产生活中应用及其广泛。

工业上以黄铜矿（主要成分FeCuS2）为原料制取金属铜，其主要工艺流程如图所示。

已知：

反应II的离子方程式：

Cu2++CuS+4Cl-=2[CuCl2]-+S

回答下列问题：

（1）FeCuS2中S的化合价____。

（2）反应I在隔绝空气、高温煅烧条件下进行，写出化学方程式____。

（3）为了反应I充分进行，工业上可采取的措施是____。

（4）反应III的离子方程式为____。

（5）向反应III后的溶液中加入稀硫酸的目的是____。

（6）该流程中，可循环利用的物质除CuCl2外，还有___（填化学式）。

（7）反应IV中，处理尾气SO2的方法，合理的是_____

A．高空排放

B．用BaCl2溶液吸收制备BaSO3

C．用氨水吸收后，再经氧化，制备（NH4）2SO4

D．用纯碱溶液吸收可生成Na2SO3（H2CO3：

Ka1=4.4×10-7，Ka2=4.7×10-11；H2SO3：

Ka1=1.2×102，Ka2=5.6×108）

（8）CuCl悬浊液中加入Na2S，发生的反应为2CuCl（s）+S2-（aq）

Cu2S（s）+2Cl-（aq）

该反应的平衡常数K=___[已知Ksp（CuCl）=a，Ksp（Cu2S）=b]

4．金属钼具有高强度、高熔点、耐磨抗腐性，用于制火箭、卫星的合金构件。

钼酸钠晶体（Na2MoO4•2H2O）是一种重要的金属缓蚀剂。

利用钼矿（主要成分MoS2，还含少量钙、镁等元素）为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下：

（1）Na2MoO4•2H2O中钼元素的价态为___，煅烧产生的尾气引起的环境危害主要是_______。

（2）用浓氨水溶解粗产品的离子方程式是_________，由图中信息可以判断MoO3是___氧化物。

（填“酸性”、“碱性”或“两性”）

（3）操作I是_____，操作Ⅱ所得的钼酸要水洗，检验钼酸是否洗涤干净的方法是____。

（4）采用NaClO氧化钼矿的方法将矿石中的钼浸出，该过程放热。

①请配平以下化学反应：

___NaClO+___MoS2+___NaOH→___Na2MoO4+___Na2SO4+___NaCl+___H2O。

②钼的浸出率随着温度变化如图，当温度高于50℃后浸出率降低的可能原因是______（写一点）。

（5）锂和MoS2可充电电池的工作原理为xLi+nMoS2

Lix（MoS2）n，则电池充电时阳极上的电极反应式为______。

5．锆（

）是现代工业的重要金属原料，具有良好的可塑性，抗蚀性能超过钛。

以锆英石（主要成分是

，还含有少量

等杂质）为原料生产锆及其化合物的流程如图所示

（1）写出

的电子式____________________。

（2）高温气化过程中，不考虑损失，发现分馏后得到的

质量通常比由纯

发生的反应得到的

质量大，用化学方程式来解释原因_________________________。

（3）高温气化后的固体残渣除碳外，还有

和

，加水浸取得氯化铁溶液，过滤，从滤渣中分离出碳和

两种固体的方法是____________________。

（4）写出上述流程中

与水反应的化学方程式：

____________________________。

（5）已知氧化锆（

）是一种两性氧化物，与氢氧化钠共熔融可形成酸盐，请写出化学方程式_________________________________________。

（6）工业上可用钾还原

时制得金属

，

被还原时生成的钾盐的物质的量为_________________。

（7）已知

，

。

下列说法正确的是__________

A．

，电解质溶液的

与

之和均为14

B．用盐酸滴定某浓度的

溶液，滴定过程中

逐渐增大

C．

溶液中逐滴加入硫酸溶液，滴加过程中

逐渐减小

D．某温度下

，则其溶液中

6．利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量的FeSO4、H2SO4和少量的Fe2（SO4）3、TiOSO4]生产铁红和补血剂乳酸亚铁的工艺流程如图所示：

已知:

TiOSO4可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO42-，TiO2+水解成TiO2·xH2O沉淀为可逆反应；乳酸结构简式为CH3CH（OH）COOH。

回答下列问题：

（1）TiOSO4中钛元素的化合价是____________，步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是___________。

（2）滤渣的主要成分为TiO2·xH2O，结合离子方程式解释得到滤渣的原因：

________。

（3）从硫酸亚铁溶液中得到硫酸亚铁晶体的操作方法是____________________；硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为______。

（4）步骤④中发生反应的离子方程式为______________________。

（5）步骤⑥必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及____________________。

（6）实验室中检验溶液B中主要阳离子的方法是______________________。

7．用含钴废料（主要成分为Co，含有一定量的NiO、Al2O3、Fe、SiO2等）制备草酸钴晶体（CoC2O4·2H2O）的工业流程如下图．己知：

①草酸钴晶体难溶于水②RH为有机物（难电离）。

请回答下列问题：

（1）滤渣I的主要成分是_____（填化学式）,写出一种能提高酸浸速率的措施_______。

（2）操作①用到的玻璃仪器有_______________。

（3）H2O2是一种绿色氧化剂，写出加入H2O2后发生反应的离子方程式:

_______________。

（4）加入氧化钴的目的是调节溶液的pH．若要将浸出液中Fe3+和Al3+全部沉淀，则应将浸出液的PH控制在_______。

（已知：

溶液中离子浓度小于1×10－5mol/L,则认为离子完全沉淀；Ni（OH）2、Fe（OH）3、Al（OH）3的Ksp分别为1×10－15，1×10－38,1×10－32）

（5）加入（NH4）2C2O4反应的离子方程式为________，过滤得到的草酸钴晶体需要用蒸馏水洗涤，检验是否洗涤干净的方法是____________。

（6）加入有机萃取剂的目的是__________。

实验室可以用酸性KMnO4标准液滴定草酸根离子（C2O42－）来测定溶液中C2O42－的浓度，KMnO4标准溶液常用硫酸酸化，若用盐酸酸化，会使测定结果______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．

8．钴酸锂（LiCoO2）是锂离子电池的一种重要正极材料。

可利用湿法冶金工艺处理精选后的锂离子电池正极材料（LiCoO2、乙炔黑）重新制备高纯度LiCoO2，其流程如下。

（已知：

LiCoO2难溶于水，Li2CO3微溶于水、难溶于醇，CoCO3难溶于水和醇）

（l）H2O2的作用是____。

（2）“浸取”时若加入盐酸，Cl-被LiCoO2氧化产生Cl2。

请写出该反应的离子方程式____。

（3）向含Co2+、Li+溶液中加入乙醇的作用___，滤渣b的主要成分是____（填化学式）。

（4）在空气中“煅烧”时发生的总化学方程式为___。

（5）可用碘量法来测定产品中钴的含量。

取mg样品溶于稀硫酸，加入过量KI，以淀粉为指示剂，用cmol/LNa2S2O3标准溶液进行滴定，达到滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液VmL，则产品中钴的含量为____（以Co2O3计）。

有关反应：

LiCoO2+4H+=Li++Co3++2H2O，2Co3++2I-=2Co2++I2，I2+2S2O32-=S4O62-+2I-

9．PbCO3可用于油漆、陶瓷和玻璃等工业。

由方铅矿（主要成分为PbS，含有杂质FeS等）和软锰矿（主要成分为MnO2）制备PbCO3的流程如下：

已知：

PbCl2难溶于冷水和乙醇，易溶于热水；各物质的溶度积见下表。

试回答下列问题：

物质

Mn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

PbCl2

PbS

PbCO3

Ksp

2×10-13

8.0×10-16

1×10-38

1.6×10-5

8.0×10-28

7.4×10-14

（1）PbCO3的名称是________。

（2）步骤①中MnO2的作用是________，根据下图分析①的最佳反应条件是________。

（3）步骤②趁热抽滤的原因是___________________。

（4）步骤③洗涤用的试剂是____________。

（5）将滤液Y先酸化，然后加入MnO2，反应的离子方程式为__________；若反应后c（Mn2+）=0.2mol/L，进一步调节溶液的pH可分离Fe3+和Mn2+，溶液所调的pH范围为_______[c（Fe3+）≤1×10-5mol/L时表示Fe3+已沉淀完全]。

（6）步骤④反应的离子方程式为______________。

（7）样品PbCO3中有少量PbCl2杂质，提纯的实验方案是________。

10．工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：

已知：

①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②Al3＋、Fe3＋沉淀完全的pH分别为4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。

③焙烧过程中主要反应为MnCO3＋2NH4Cl

MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。

（1）结合图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、m（NH4Cl）/m（菱锰矿粉）分别为____________、____________、____________。

（2）对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液pH的范围__，将Fe3＋和Al3＋变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。

（3）“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为____。

（4）上述流程中可循环使用的物质是________。

（5）现用滴定法测定浸出液中Mn2＋的含量。

实验步骤：

称取1.000g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使反应2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋

2[Mn（PO4）2]3－＋NO2-＋H2O充分进行并除去多余的硝酸；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO2-＋NH4+===N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，用2.00mol·L－110.00mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，发生的反应为[Mn（PO4）2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-；用0.10mol·L－110.00mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。

①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应（还原产物是Cr3＋）的离子方程式为___________。

②试样中锰的质量分数为________。

11．六水合高氯酸铜[Cu（ClO4）2·6H2O]是一种易溶于水的蓝色晶体，常用作助燃剂。

以食盐等为原料制备高氯酸铜晶体的一种工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）Cu2（OH）2CO3在物质类别上属于__________（填序号）。

A．碱B．盐C．碱性氧化物

（2）发生“电解I”时所用的是__________（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜。

（3）歧化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应，已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO3。

该反应的化学方程式为___________________。

（4）“电解II”的阳极产物为____________（填离子符号）。

（5）操作a的名称是______，该流程中可循环利用的物质是____________（填化学式）。

（6）“反应II”的离子方程式为___________________。

12．以红土镍矿（主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等）为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe（SO4）2（OH）6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下：

（1）“酸浸”过程，为提高铁和镍元素的浸出率，可采取的措施有___________（写出两种）。

（2）“过滤Ⅰ”滤渣的主要成分是______。

（3）“氧化”过程欲使0.3molFe2+转变为Fe3+，则需氧化剂NaClO至少为________mol。

（4）“沉铁”过程中加入碳酸钠调节浴液的pH至2，生成黃钠铁矾沉淀，写出该反应的化学方程式______。

若碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁矾转变为_____（填化学式）。

（5）向“过滤Ⅱ”所得滤液（富含Ni2+）中加入N2H4·H2O，在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应，含镍产物的XRD图谱如下图所示（XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为_____。

写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式_____。

（6）高铁酸盐也是一种优良的含铁净水剂，J．C．Poggendor早在1841年利用纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解制得Na2FeO4，阳极生成FeO42－的电极反应式为______；Deininger等对其进行改进，在阴、阳电极间设置阳离子交换膜，有效提高了产率，阳离子交换膜的作用是_______。

13．某兴趣小组以废铁屑制得硫酸亚铁铵后，按下列流程制备二水合草酸亚铁（

），进一步制备高纯度还原铁粉。

已知：

难溶于水；

是二元弱酸，溶于水。

（1）步骤②中H2C2O4稍过量的目的是：

_____________________；

（2）步骤②中得到FeC2O4.2H2O的离子反应方程式为：

_________________________。

（3）实现步骤④，必须在______（填仪器名称）中进行，该步骤发生的化学反应方程式为：

______________

（4）为实现步骤⑤，不宜用碳粉直接还原Fe2O3，理由是________________________。

（5）若将固体

放在一个可称出质量的容器内加热，

（Mr=180）首先逐步失去结晶水，温度继续升高时.

（Mr=144）会逐渐转变为铁的各种氧化物。

称取18.00g

，持续加热，剩余固体的质量随温度变化的部分数据如下表（其中450℃以前是隔绝空气加热，450℃以后是在空气中加热）：

温度/℃

25

150

300

350

400

450

500

600

700

800

固体质量/g

18.00

16.20

14.40

14.40

7.20

7.20

8.00

8.00

7.73

7.73

根据上述数据计算并推断：

150℃剩余的固体物质是________________（填化学式，下同）；800℃剩余的固体物质是________________。

14．五氧化二钒及其他钒的化合物广泛应用于钢铁、有色合金、化工、炼油、玻璃及陶瓷等工业部门。

可从含钒石煤灰渣中提钒，该试验工艺流程如下图：

表1灰渣主要化学成分分析/%

V2O3

SiO2

Fe2O3

Al2O3

MgO

K2O

CaO

烧失量

1.26

55.71

6.34

7.54

1.26

3.19

1.41

20.55

表2中间盐主要成分分析/%（以氧化物形式表示其含量）

V2O3

Al2O3

Fe2O3

MgO

K2O

5.92

1.70

18.63

2.11

3.38

已知：

①石煤灰渣的化学成分分析见表1，中间盐的主要成分分析见表2。

②矿物焙烧过程中，若温度过高，易发生烧结，温度越高，烧结现象越严重。

③萃取反应可以表示为：

VO2++（HR2）PO4（o）→VO[R2PO4]R（o）+H+，（o）表示有机相

④有机萃取剂（HR2）PO4萃取VO2+的能力比萃取V02+要强。

请回答：

（1）提高浸取率的方法有____________，残渣的主要成分为_______________________，

（2）经几级萃取后，有时候要适当加酸调整pH值，结合萃取反应方程式，说明原因_____________。

反萃取操作应加入_____________试剂。

（3）中间盐溶解过程中，加铁粉的主要目的是_____________________。

（4）石煤中的钒以V（Ⅲ）为主，有部分V（Ⅳ），很少见V（Ⅴ）。

如图1和如图2分别为焙烧温度和焙烧时间对钒浸出率的影响，由如图2可得最佳焙烧时间为______________h，由如图1可得最佳焙烧温度为800-850℃之间，焙烧温度在850℃以下时，钒浸出率随焙烧温度的上升几乎直线上升的原因是_________________________，当焙烧温度高超过850℃以后，再提高温度，浸出率反而下降的可能原因是：

_________________________。

（5）反萃取液中的VO2+，加入氯酸钠后被氧化为VO2+，请写出该反应的离子方程式______________。

然后用氨水调节pH到1.9～2.2沉钒，得多钒酸铵沉淀（化学式为（NH4）2V12O31·nH2O），再经固液分离、干燥、焙烧得五氧化二钒产品，请写出此步反应的化学方程式____________________________。

15．碱性锌锰电池的工作原理：

Zn+2MnO2+2H2O

2MnO（OH）+Zn（OH）2，其中的电解质溶液是KOH溶液。

某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料，制备一种新型材料——MnxZn（1−x）Fe2O4，其工艺流程如图所示：

（1）已知MnxZn（1−x）Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制

取氯气时还原产物中的锰相同，则铁元素的化合价为___________。

（2）“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成Mn2+，写出该反应的离子方程式：

_________________________________。

（3）“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度，使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn（1−x）Fe2O4相符合。

①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式：

______________________、_______。

②若测得滤液的成分为c（Mn2+）+c（

Zn2+）=amol·L−1，c（Fe2+）+c（Fe3+）=bmol·L−1，滤液体积为1m3，“调铁”工序中，需加入的铁粉质量为__________

_kg（忽略溶液体积变化，用含a、b的代数式表示）。

（4）在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是把Fe2+氧化为Fe3+；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能原因除温度外，主要是______________________。

（5）用氨水“调pH”后，经“结晶”、“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中还可分离出一种氮肥，该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________。

16．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Al（OH）3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

回答下列问题：

（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。

（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为_____________________________________________________________。

（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe（OH）2+离子可部分水解生成Fe2（OH）42+聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________________________。

（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。

根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。

为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为_________。

A．氯水B．KSCN溶液C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液

（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：

准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液