2023屆高考化學專項小練化學工藝流程題2

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過濾Ⅱ”的濾渣進行洗滌，并_______________________。(4)若省略“過濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3·H2O反應外(該條件下NaClO3與NH3·H2O不反應)，還因為_____________________。(5)請設計從“過濾Ⅱ”后的濾液中獲取單質Ag的實驗方案：____________________(實驗中須使用的試劑有：2mol·L?1水合肼溶液，1mol·L?1H2SO4)?！敬鸢浮?1)水浴加熱(2)4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑會釋放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成環(huán)境污染(3)將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中(4)未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水，且其中含有一定濃度的Cl?，不利于AgCl與氨水反應(5)向濾液中滴加2mol·L?1水合肼溶液，攪拌使其充分反應，同時用1mol·L?1H2SO4溶液吸收反應中放出的NH3，待溶液中無氣泡產生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥?！窘馕觥糠治鲱}中的實驗流程可知，第一步氧化是為了把光盤中的少量銀轉化為氯化銀，氯化銀難溶于水，過濾后存在于濾渣中；第三步溶解時，氨水把氯化銀溶解轉化為銀氨配離子，最后經一系列操作還原為銀。(1)“氧化”階段需在80℃條件下進行，由于加熱溫度低于水的沸點，所以適宜的加熱方式為水浴加熱。(2)因為已知NaClO溶液與Ag反應的產物為AgCl、NaOH和O2，用化合價升降法即可配平，該反應的化學方程式為4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑。HNO3也能氧化Ag，硝酸做氧化劑時通常被還原為有毒的氮的氧化物而污染環(huán)境，所以以HNO3代替NaClO的缺點是會釋放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成環(huán)境污染。(3)為提高Ag的回收率，需對“過濾Ⅱ”的濾渣進行洗滌，洗滌的目的是為了把濾渣表面殘存的銀氨配離子洗滌下來，并將洗滌后的濾液合并入過濾Ⅱ的濾液中。(4)若省略“過濾Ⅰ”，直接向冷卻后的反應容器中滴加10%氨水，則需要增加氨水的用量，除因過量NaClO與NH3·H2O反應外，還因為未過濾掉的溶液會稀釋加入的氨水，氨水的濃度變小，且其中含有一定濃度的Cl?，不利于AgCl與氨水發(fā)生AgCl+2NH3·H2OAg(NH3)2++Cl?+2H2O反應，使得銀的回收率變小。(5)“過濾Ⅱ”后的濾液含有銀氨配離子，根據題中信息常溫時N2H4·H2O(水合肼)在堿性條件下能還原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3)2++N2H4·H2O=4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O，所以首先向該濾液中加入水合肼把銀氨配離子充分還原，由于該反應產生所氣體中含有氨氣，氨氣有強烈的刺激性氣味會污染空氣，所以要設計尾氣處理措施，可以用題中提供的、要求必須使用的硫酸作尾氣吸收劑把氨氣吸收。最后把反應混合物靜置、過濾、洗滌、干燥即可得到回收的銀。具體方案如下：向濾液中滴加2mol·L?1水合肼溶液，攪拌使其充分反應，同時用1mol·L?1H2SO4溶液吸收反應中放出的NH3，待溶液中無氣泡產生，停止滴加，靜置，過濾、洗滌，干燥。5.鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_____________________。(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________(填“增大”、“不變”或“減小”)。(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是___________。(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應式為_____________________，陰極產生的物質A的化學式為____________。(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________?！敬鸢浮?1)Al2O3+2OH?=2AlO2－+H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產生的O2氧化(4)4CO32－+2H2O?4e?=4HCO3－+O2↑H2(5)NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜【解析】結合流程及題中信息可知，鋁土礦在堿溶時，其中的氧化鋁和二氧化硅可與強堿溶液反應，過濾后，濾液中偏鋁酸鈉與碳酸氫鈉反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，氫氧化鋁經灼燒后分解為氧化鋁，最后電解熔融的氧化鋁得到鋁。碳酸鈉溶液經電解后可以再生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉進行循環(huán)利用。(1)氧化鋁為兩性氧化物，可溶于強堿溶液生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為Al2O3+2OH?=2AlO2－+H2O。(2)為了提高鋁土礦的浸取率，氫氧化鈉溶液必須過量，所以過濾I所得濾液中含有氫氧化鈉，加入碳酸氫鈉溶液后，氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應生成碳酸鈉和水，所以溶液的pH減小。(3)電解I過程中，石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣，在高溫下，氧氣與石墨發(fā)生反應生成氣體，所以，石墨電極易消耗的原因是被陽極上產生的氧氣氧化。(4)由圖中信息可知，生成氧氣的為陽極室，溶液中水電離的OH?放電生成氧氣，破壞了水的電離平衡，碳酸根結合H+轉化為HCO3－，所以電極反應式為4CO32－+2H2O?4e?=4HCO3－+O2↑，陰極室氫氧化鈉溶液濃度變大，說明水電離的H+放電生成氫氣而破壞水的電離平衡，所以陰極產生的物質A為H2。(5)鋁在常溫下就容易與空氣中的氧氣反應生成一層致密的氧化膜。氯化銨受熱分解產生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜，所以加入少量的氯化銨有利于AlN的制備。6.NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下：回答下列問題：(1)NaClO2中Cl的化合價為_______。(2)寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式_______。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時，為除去Mg2+和Ca2+，要加入的試劑分別為________、________?！半娊狻敝嘘帢O反應的主要產物是______。(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為________，該反應中氧化產物是_________。(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。(計算結果保留兩位小數)【答案】(1)+3；(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4；(3)NaOH溶液；Na2CO3溶液；ClO2?(或NaClO2)；(4)2:1；O2；(5)1.57?！窘馕觥?1)在NaClO2中Na為+1價，O為-2價，根據正負化合價的代數和為0，可得Cl的化合價為+3。(2)NaClO3和SO2在H2SO4酸化條件下生成ClO2，其中NaClO2是氧化劑，還原產物為NaCl，根據得失電子守恒和原子守恒，此反應的化學方程式為2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4。(3)食鹽溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用過量NaOH溶液除去Mg2+，利用過量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，進行電解，陽極發(fā)生反應2Cl--2e-=Cl2↑，反應產生Cl2，陰極發(fā)生反應產生NaClO2，可見“電解”中陰極反應的主要產物是NaClO2；(4)根據圖示可知：利用含有過氧化氫的NaOH溶液吸收ClO2氣體，產物為NaClO2，則此吸收反應中，氧化劑為ClO2，還原產物為NaClO2，還原劑是H2O2，氧化產物是O2，每1mol的H2O2轉移2mol電子，反應方程式是：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O，可知氧化劑和還原劑的物質的量之比為2:1，該反應中氧化產物為O2。(5)每克NaClO2的物質的量n(NaClO2)=1g÷90.5g/mol=mol，其獲得電子的物質的量是n(e?)=mol×4=4/90.5mol，1molCl2獲得電子的物質的量是2mol，根據電子轉移數目相等，可知其相對于氯氣的物質的量為n=mol×4÷2=mol，則氯氣的質量為mol×71g/mol=1.57g。7.以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質量分數/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2＜1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：(1)“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，反應的離子方程式為___________，同時V2O4轉成VO2+?！皬U渣1”的主要成分是__________________。(2)“氧化”中欲使3mol的VO2+變?yōu)閂O2+，則需要氧化劑KClO3至少為______mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有_______。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+V4O124?R4V4O12+4OH?(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈_____性(填“酸”、“堿”或“中”)。(5)“流出液”中陽離子最多的是________。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式____________?！敬鸢浮?1)V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)堿(5)K＋(6)2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑?！窘馕觥?1)“酸浸”時V2O5轉化為VO2+，V元素化合價不變，說明不是氧化還原反應，根據原子守恒可知反應的離子方程式為V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；二氧化硅與酸不反應，則“廢渣1”的主要成分是二氧化硅。(2)“氧化”中欲使3mol的VO2+變?yōu)閂O2+，V元素化合價從＋4價升高到＋5價，而氧化劑KClO3中氯元素化合價從＋5價降低到－1價，則根據電子得失守恒可知需要氯酸鉀的物質的量為3mol÷6＝0.5mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124?形式存在于溶液中，同時生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，則“廢渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)根據方程式可知為了提高洗脫效率，反應應該向逆反應方向進行，因此淋洗液應該呈堿性。(5)由于前面加入了氯酸鉀和氫氧化鉀，則“流出液”中陽離子最多的是鉀離子。(6)根據原子守恒可知偏釩酸銨(NH4VO3)“煅燒”生成五氧化二釩、氨氣和水，發(fā)生反應的化學方程式為2NH4VO3V2O5＋H2O＋2NH3↑。8.以電石渣[主要成分為Ca(OH)2和CaCO3]為原料制備KClO3的流程如下：(1)氯化過程控制電石渣過量，在75℃左右進行。氯化時存在Cl2與Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反應，Ca(ClO)2進一步轉化為Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解為CaCl2和O2。①生成Ca(ClO)2的化學方程式為。②提高Cl2轉化為Ca(ClO3)2的轉化率的可行措施有(填序號)。A．適當減緩通入Cl2速率B．充分攪拌漿料C．加水使Ca(OH)2完全溶解(2)氯化過程中Cl2轉化為Ca(ClO3)2的總反應方程式為6Ca(OH)2+6Cl2＝Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O氯化完成后過濾。①濾渣的主要成分為(填化學式)。②濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]1∶5(填“＞”、“＜”或“=”)。(3)向濾液中加入稍過量KCl固體可將Ca(ClO3)2轉化為KClO3，若溶液中KClO3的含量為100g?L-1，從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是?！敬鸢浮?1)①2Cl2+2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O②AB(2)①CaCO3、Ca(OH)2②＜(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶【解析】(1)①氯氣與氫氧化鈣反應生成次氯酸鈣、氯化鈣和水，則生成Ca(ClO)2的化學方程式為2Cl2+2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O。②A．適當減緩通入Cl2速率可以使氯氣被氫氧化鈣充分吸收而反應，可以提高氯氣的轉化率，A正確；B．充分攪拌漿料可以增大反應物的接觸面積，使氯氣被氫氧化鈣充分吸收而反應，可以提高氯氣的轉化率，B正確；C．加水使Ca(OH)2完全溶解氫氧化鈣濃度降低，不利于氯氣的吸收，C錯誤，故選AB。(2)①碳酸鈣不溶于水，與氯氣不反應，氫氧化鈣微溶，因此濾渣的主要成分為CaCO3、Ca(OH)2。②由于氯氣還能與氫氧化鈣反應生成次氯酸鈣、氯化鈣和水，因此濾液中Ca(ClO3)2與CaCl2的物質的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n[CaCl2]＜1∶5。(3)根據圖像可知氯酸鉀的溶解度受溫度影響最大，因此從該溶液中盡可能多地析出KClO3固體的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶。9.以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料，制備高純PbO，實現鉛的再生利用。其工作流程如下：(1)過程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應生成PbSO4的化學方程式是__________。(2)過程Ⅰ中，Fe2+催化過程可表示為：i：2Fe2++PbO2+4H++SO42?＝2Fe3++PbSO4+2H2Oii:……①寫出ii的離子方程式：________________。②下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅。b.______________。(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲線如圖所示。①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經處理后可在過程Ⅱ中重復使用，其目的是____(選填序號)。A．減少PbO的損失，提高產品的產率B．重復利用氫氧化鈉，提高原料的利用率C．增加Na2SO4濃度，提高脫硫效率②過濾Ⅲ的目的是提純，綜合上述溶解度曲線，簡述過程Ⅲ的操作___________?！敬鸢浮?1)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(2)①2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；②取a中紅色溶液少量，加入過量Pb，充分反應后，紅色褪去。(3)①A、B；②將粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中，加熱至110℃，充分溶解后，趁熱過濾，冷卻結晶，過濾、洗滌并干燥得到PbO固體?！窘馕觥?1)根據題給化學工藝流程知，過程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水，化學方程式為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(2)①催化劑通過參加反應，改變反應歷程，降低反應的活化能，加快化學反應速率，而本身的質量和化學性質反應前后保持不變。根據題給信息知反應i中Fe2＋被PbO2氧化為Fe3＋，則反應ii中Fe3＋被Pb還原為Fe2＋，離子方程式為2Fe3＋+Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2＋；②a實驗證明發(fā)生反應i，則b實驗需證明發(fā)生反應ii，實驗方案為取a中紅色溶液少量，加入過量Pb，充分反應后，紅色褪去。(3)①過程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應為PbSO4+2NaOH==PbO+Na2SO4+H2O，而濾液Ⅰ中含有硫酸，可降低溶液的pH，使平衡：PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq)逆向移動，減少PbO的損失，提高產品的產率，同時重復利用NaOH，提高原料的利用率故選AB；②根據PbO的溶解度曲線，提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液，降溫結晶、過濾，洗滌并干燥即可得到PbO。10.KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質)制備明礬的過程如下圖所示。回答下列問題：(1)為盡量少引入雜質，試劑①應選用___(填標號)。a．HCl溶液b．H2SO4溶液c．氨水d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為________。(3)沉淀B的化學式為___；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_____。(4)已知：Kw=1.0×10-14，Al(OH)3AlO2-+H++H2OK=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數等于_________?！敬鸢浮?1)d(2)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(3)Al(OH)3Al3+水解，使溶液中H+濃度增大(4)20【解析】(1)易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質)，它們都是比較活潑的金屬，都可以與酸發(fā)生反應，而Al可以與強堿溶液反應變?yōu)镹aAlO2進入溶液，而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應，所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬，應該用強堿NaOH溶液溶解，選項d正確；Mg、Fe不溶解，會留在濾渣中；(2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑，反應的離子方程式是2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；(3)濾液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，AlO2-、NH4+發(fā)生鹽的雙水解反應，產生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O，反應的方程式是AlO2-+2H2O+NH4+=Al(OH)3↓+NH3·H2O，所以沉淀B化學式為Al(OH)3；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是該鹽是強酸弱堿鹽，Al3+發(fā)生水解反應，消耗水電離產生的OH-，當最終達到平衡時溶液中c(H+)>c(OH-)，所以溶液顯酸性。(4)已知：Kw=1.0×10-14，Al(OH)3AlO2-+H++H2OK=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數K=。11．【2020?新課標Ⅰ卷】釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以+3、+4、+5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+開始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列問題：(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是___________。(2)“酸浸氧化”中，VO+和VO2+被氧化成VO2+，同時還有___________離子被氧化。寫出VO+轉化為VO2+反應的離子方程式___________。(3)“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、___________，以及部分的___________。(4)“沉淀轉溶”中，V2O5·xH2O轉化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是___________。(5)“調pH”中有沉淀生產，生成沉淀反應的化學方程式是___________。(6)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是___________?！敬鸢浮?1)加快酸浸和氧化反應速率(促進氧化完全)(2)Fe2+VO++MnO2+2H+=VO2++Mn2++H2O(3)Mn2+Fe3+、Al3+(4)Fe(OH)3(5)NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=NaCl+Al(OH)3↓+H2O(6)利用同離子效應，促進NH4VO3盡可能析出完全【解析】(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是：升高溫度，加快酸浸和氧化反應速率(促進氧化完全)；(2)“酸浸氧化”中，釩礦粉中的Fe3O4與硫酸反應生成FeSO4、Fe2(SO4)3和水，MnO2具有氧化性，Fe2+具有還原性，則VO+和VO2+被氧化成VO2+的同時還有Fe2+被氧化，反應的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；VO+轉化為VO2+時，釩元素的化合價由+3價升至+5價，1molVO+失去2mol電子，MnO2被還原為Mn2+，Mn元素的化合價由+4價降至+2價，1molMnO2得到2mol電子，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，VO+轉化為VO2+反應的離子方程式為VO++MnO2+2H+=VO2++Mn2++H2O；(3)根據分析，“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、Mn2+，以及部分的Fe3+、Al3+；(4)根據分析，濾渣③的主要成分是Fe(OH)3；(5)“調pH”中有沉淀生成，是NaAlO2與HCl反應生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反應的化學方程式是NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]+HCl=NaCl+Al(OH)3↓+H2O；(6)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是：增大NH4+離子濃度，利用同離子效應，促進NH4VO3盡可能析出完全。12．【2020?新課標Ⅲ卷】某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01mol·L?1)的