2020屆高考化學(xué)考前三輪專題沖刺提升訓(xùn)練化學(xué)工藝流程綜合題專題跟蹤檢測(cè)專題訓(xùn)練、答案解_第1頁(yè)
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化學(xué)工藝流程綜合題專題跟蹤檢測(cè)1.(2019·湖北黃岡中學(xué)模擬)鉛的單質(zhì)、氧化物、鹽在現(xiàn)代工業(yè)中有著重要用途。Ⅰ.(1)鉛能形成多種氧化物,如堿性氧化物

PbO、酸性氧化物PbO

、類似Fe

O

Pb

O

O

HNO

發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成一種 鹽

,

應(yīng)

學(xué)

為_(kāi)____________________________________

。Ⅱ.以含鉛廢料(主要含

Pb、PbO、PbO

、PbSO

)為原料制備高純 PbO,其主要流程如下:(2)“酸溶”時(shí),在

Fe催化下,Pb

PbO

反應(yīng)生成

PbSO。生 成 1 mol PbSO

轉(zhuǎn)

質(zhì)

為_(kāi)____________________________________mol

。(3)

已知:①PbO

溶解在

NaOH

溶液中,存在平衡:

PbO(s)

+NaOH(aq) NaHPbO

(aq),其溶解度曲線如圖所示:②粗品

PbO

中所含雜質(zhì)不溶于

NaOH

溶液。結(jié)合上述信息,完成由粗品

PbO

得到高純

PbO

的操作:將粗品PbO

溶解在一定量________(填“35%”或“10%”)的

NaOH

溶液中,加熱至

110

℃,充分溶解后,________(填“趁熱過(guò)濾”或“蒸發(fā)濃縮”),將濾液冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌并干燥得到高純

PbO

固體。(4)將PbO粗品溶解在HCl和NaClNa

PbCl的電解液,電解

Na

PbCl

溶液生成

Pb

的裝置如圖所示。

①陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________

。

PbCl

濃度極大減小,為了恢復(fù)其濃度且 實(shí)

現(xiàn)

質(zhì)

環(huán)

,

區(qū)

是____________________________________________。解析 (1)由題目信息可知

Pb

O

中鉛的化合價(jià)為+2、+4

兩種 價(jià)態(tài),組成相當(dāng)于

2PbO·PbO

,由于

PbO

是酸性氧化物,故它不能

是堿性氧化物,它與硝酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng),生成

Pb(NO

)

Fe

PbO

反應(yīng)生成

PbSO

和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Pb+

PbO

+2H

SO

===2PbSO+2H

Pb

元素的化合價(jià)變 化可知,每生成

2

mol

PbSO

,轉(zhuǎn)移電子

2

1

mol

PbSO 轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

1

mol。(3)根據(jù)

PbO

的溶解度曲線特點(diǎn)可知,在濃度高的

NaOH

溶液及較高的溫度下,PbO

的溶解度大,因此將粗品

PbO

溶解在一定量

35%

NaOH

110

后,在高溫下趁熱過(guò)濾除去雜質(zhì),將濾液冷卻結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌并干燥即可得到高純

PbO

固體。(4)①根據(jù)電化學(xué)原理可知,陰極發(fā)生還原反應(yīng),則

Na

PbCl

得到電子生成

Pb,電極反應(yīng)式為

PbCl+2e 。②陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中的

H

O

放電生成氧氣和氫離子,電極反應(yīng)式為

2H

O-4e===O↑+4H,電解一段時(shí)間后, Na

PbCl

的濃度極大減小,為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用, 根據(jù)少什么加什么的原則,溶液中減少了

Pb

O,應(yīng)該在陰極區(qū)加PbO

粗品。答案 (1)Pb

O

+4HNO

===2Pb(NO)

+PbO

+2H

O (2)1 (3)35% 趁熱過(guò)濾 (4)①PbCl+2e

②繼續(xù)向陰極區(qū)加

PbO

粗品2.金屬鎳及其化合物在合金材料及催化劑等方面應(yīng)用廣泛。某礦渣的主要成分是

NiFe

O

等,如圖 是從該礦渣中回收

NiSO

的工藝流程:已知:(NH

)

SO

350

℃以上會(huì)分解生成

NH

H

SO

。NiFe

O

在焙燒過(guò)程中生成

NiSO

、Fe

(SO

)

。 (1)

焙燒前將礦渣與(NH

)

SO

混合研磨,研磨的目的是 _____________________________________

。(2)

“浸泡”過(guò)程中 Fe

(SO

)

生成

FeO(OH)

的離子方程式為 “______________________________

Fe

O

“ 外還含有________________(

填化學(xué)式)。(3)為保證產(chǎn)品純度,要檢測(cè)“浸出液”的總鐵量:取一定體積

SnCl

Fe3+還原為

Fe

SnCl

的物質(zhì)的量不少于Fe3+物質(zhì)的量的________SnCl

后,再用酸性

K

Cr

O

標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的

Fe2+,滴定時(shí)反應(yīng)的離子方 程式為_(kāi)_________________________

。(4)“浸出液”中

c(Ca)=1.0×10

mol·L,當(dāng)除鈣率達(dá)到99%

時(shí),除鈣后的溶液中

c(F)=________

mol·L[已知

K

(CaF

) =4.0×10]。V/V)對(duì)溶液中

Ni

的萃取率影響如圖所示,V

/V

的最佳取值是__________。

解析 (1)研磨礦渣和硫酸銨,其目的是增大接觸面積,加快反即反應(yīng)的離子方程式為

Fe3++2H

O=====FeO(OH)↓+3H;根據(jù)礦渣的成分,SiO

不與水反應(yīng),即浸渣中含有

SiO

,硫酸銨在

350

℃以 上分解成

NH

H

SO

,CaO

與硫酸反應(yīng)生成

CaSO

微溶于水, 即浸渣中還含有

CaSO

。(3)根據(jù)得失電子數(shù)目守恒,n(SnCl

)×2= n(Fe)×1,得出還原

Fe3+所需

SnCl

的物質(zhì)的量不少于

Fe物質(zhì)的量的

0.5

倍;利用

Fe2+的還原性,與

K

Cr

O

發(fā)生氧化還原反應(yīng),反 應(yīng)的離子方程式為

Cr

O+6Fe2++14H===2Cr3++6Fe3++7H

O。(4) 除鈣率達(dá)到

99%,除鈣后溶液中

c(Ca)=1.0×10-3

mol·L-1×1%=1.0×10-5

1.0×10-5

mol·L-1,c(F)=

KcCa

4.0×101.0×10

mol·L-1=2.0×10

mol·L-1。(5)根據(jù)流程圖知,通過(guò)萃取使

Fe、Ni分離,結(jié)合圖像分析可知,V

/V

的最佳取值為

0.25。 答案 (1)增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,使反應(yīng)更充分(2)Fe

+2H

O

=====FeO(OH)↓+3H

SiO

、CaSO

(3)0.5Cr

O

+6Fe

+14H

===2Cr

+6Fe

+7H

O (4)2.0

×10

(5)0.253.(2019·安徽合肥一中等六校聯(lián)考)赤泥是鋁土礦提取氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物,其主要成分為

Fe

O

、Al

O

、CaO、TiO

、 SiO

等,屬于強(qiáng)堿性廢渣。從赤泥中回收鈦的工藝流程如下:

發(fā)生的反應(yīng)是Na

CO

+TiO

=====Na

TiO(1)赤泥顆??紫洞?,具有較大的比表面積,可作為廢氣

SO

的吸收劑,研究表明該過(guò)程中主要利用了化學(xué)中和反應(yīng),其次是______________。(2)赤泥加一定量水打散的目的是____________________

。高溫 +CO

↑,且

Na

TiO

不溶于水。則 Al

O

在燒結(jié)中發(fā)生的反應(yīng)是 _____________________________________

,水 浸 液 里 的 主 要 溶 質(zhì) 有_____________________________________

。

%)達(dá)到

90%,則根據(jù)如圖工業(yè)上應(yīng)采取的適宜條件:酸濃度和液固比的取值分別約為 ________

、________

。

時(shí)

過(guò)

環(huán)

是________________。Al

O

發(fā)生反應(yīng):Na

CO

+Al

Al

O

發(fā)生反應(yīng):Na

CO

+Al

O

=====2NaAlO

+CO

↑;Na

CO

SiO

發(fā)

CO

+SiO

=====Na

SiO

+CO

NaAlO

SiO

都是 TiCl

水解的條件還可以制得

TiO

·xH

O

納米材料,該水解過(guò)程的化 學(xué)方程式是______________________________________

。(6)赤泥中含鈦(以

TiO

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)一般為

4%~12%,假設(shè)在上述工藝中鈦的總回收率為

75%,則1

t

赤泥獲得

TiO

的最大質(zhì)量為_(kāi)___________kg。解析 (1)赤泥顆??紫洞?,具有較大的比表面積,吸附力強(qiáng)。(2)赤泥是固體物質(zhì),加一定量水打散,可以增大赤泥的接觸面積,且打散后便于攪拌,反應(yīng)更容易進(jìn)行。(3)在高溫?zé)Y(jié)時(shí),Na

CO

與 高溫 高溫

Na

TiO

水浸液里的主要溶質(zhì)有

Na

SiO

、NaAlO

。(4)在鈦的浸出率與硫酸濃 度及液/固比關(guān)系圖中,畫一條垂直于鈦的浸出率為

90%的線,與硫酸濃度線的交點(diǎn)是

是強(qiáng)酸弱堿鹽,在溶液中Ti4+發(fā)生水解反應(yīng),最終使溶液顯酸性,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

TiCl

+(x+2)H

O===TiO·xH

TiO

的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為

12%,1

t赤泥中

TiO

的質(zhì)量為

m(TiO

)=1

000

由于在上述工藝中鈦的總回收率為

75%,所以實(shí)際最多可獲得

TiO

拌 (3)Na

CO

+Al

O

=====拌 (3)Na

CO

+Al

O

=====2NaAlO

+CO

↑Na

SiO

(4)40%答案 (1)物理吸附 高溫 6 會(huì)形成大量的酸霧(5)TiCl

+(x+2)H

O===TiO·xH

O↓+4HCl (6)90 4.(2018·全國(guó)卷Ⅲ)KIO

是一種重要的無(wú)機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)KIO

的化學(xué)名稱是______________。(2)利用“KClO

氧化法”制備

KIO

工藝流程如下圖所示: “酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO

)

Cl

”采用的 方

____________________

質(zhì)

是________________

調(diào)

pH

發(fā)

應(yīng)

學(xué)

為_(kāi)____________________________________

。(3)KIO

也可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。① 寫 出 電 解 時(shí) 陰 極 的 電 極 反 應(yīng) 式_________________________________

。向是____________。③與“電解法”相比,

“KClO

氧化法”的主要不足之處有____________________________________(

寫出一點(diǎn))。解析 (1)KIO

的化學(xué)名稱為碘酸鉀。(2)Cl

的溶解度隨溫度的

Cl

)

KCl

質(zhì)主要是

KCl,要使KH(IO

)

轉(zhuǎn)化為

KIO

,可以加入KOH

調(diào)節(jié)

pH。發(fā) 生反應(yīng):KH(IO

)

+KOH===2KIO+H

O

HIO

+KOH===KIO+H

①電解液是KOH

2H

O+2e===2OH+H

↑。 ②電解過(guò)程中陽(yáng)極反應(yīng)為

I+6OH-6e===IO+3H

O。陽(yáng)極的K通 過(guò)陽(yáng)離子交換膜由電極

a

遷移到電極

b。③“KClO

氧化法”的主要不足之處是產(chǎn)生

Cl

,易污染環(huán)境。答案 (1)

碘酸鉀 (2)

加熱 KCl KH(IO

)

+KOH===2KIO

+ H

O(或

HIO

+KOH===KIO+H

O) (3)①2H

O+2e===2OH+H

↑ ②K 由a到b ③產(chǎn)生

Cl

易 污染環(huán)境等5.鎵是制作高性能半導(dǎo)體的重要原料。在工業(yè)上經(jīng)常從鋅礦冶煉的廢渣中回收鎵。已知鋅礦渣中含有

Zn、Fe、Pb、Ga

的化合物以及二氧化硅等,目前綜合利用鋅礦渣的流程如圖:已知:①Ga

性質(zhì)與鋁相似;②lg

2=0.3,lg

3=0.48;③溶度積數(shù)據(jù)如表:Zn(OH)

Ga(OH)

Fe(OH)

Fe(OH)

1.6×10

2.7×10

8×10

2.8×10(1)寫出

Ga

的原子結(jié)構(gòu)示意圖:________________

。(2)濾渣

1

的成分為_(kāi)_______________。(3)加入

H

O

的目的是(用離子方程式和簡(jiǎn)潔文字回答): __________________________

。

0.01

mol/L,且某種離子濃度小于

1×10-5

mol/L

即認(rèn)為該離子已完全除去,則操作

B

調(diào)節(jié)

pH

的范圍是_____________________________________

。(5)

C

,

,

是________________________(

用離子方程式解釋

);能否用氨水代替NaOH

Fe(OH)

洗滌干凈?__________________________

。

NaGaO

溶液的方法生產(chǎn)

的電極反應(yīng)式:_____________________________________

。解析 Ga

的性質(zhì)與

Al

H

SO

Zn、Fe、Ga

的化合物轉(zhuǎn)化為可溶于水的

ZnSO

、FeSO

、Ga

(SO

)

, Pb

轉(zhuǎn)化成難溶于水的

PbSO

H

SO

1

的成分為

PbSO

;向浸出液中加入H

O

O

Fe2+氧化成 Fe3+,然后調(diào)節(jié)溶液的

pH

使

Fe3+、Ga3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,與

Zn

分離;濾渣2

的成分為

Fe(OH)

Ga(OH)

,根據(jù)圖示應(yīng)向?yàn)V渣2

加入

NaOH

使

Ga(OH)

溶解轉(zhuǎn)化為

NaGaO

位于元素周期表中第 四周期第ⅢA

族,原子序數(shù)為

31,Ga

的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 。

1

的成分為

SiO

具有還原性, 3

K

[GaOH

]

3

2.7×10

1

mol/L=3×10

mol/L,c(H)=

×cGa3

K

[GaOH

]

3

2.7×10

1

mol/L=3×10

mol/L,c(H)=

×cGa

1×10

3 與

Zn2+

B

調(diào)節(jié)

pH

的目的是將

Fe完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,而

Zn不形成

Zn(OH)

沉淀。Ga(OH)

、Fe(OH)

屬于同 種類型且

K

[Ga(OH)

]>K

[Fe(OH)

],Ga3+完全沉淀時(shí)

Fe已經(jīng)完全 沉淀,Ga

完全沉淀時(shí)

c(Ga

)<1×10

mol/L,c(OH

)=3103

1

mol/L,pH=-lg

c(H)=-lg

×10-5=5.48;Zn2+開(kāi)始沉淀cZn時(shí),c(OH

cZn

K

[ZnOH

]

1.6×100.01

mol/L=4×10

4mol/L,c(H)=

×104mol/L,c(H)=

×10-6

mol/L

,pH=-lg

c(H)=-lg

×10-6=46.6;操作

B

調(diào)節(jié)的

pH

范圍是

5.48≤pH<6.6。(5)根據(jù)流程,操作

C中加入NaOH溶液的目的是將Ga(OH)

溶解轉(zhuǎn)化為NaGaO

,聯(lián)想Al(OH)

NaOH

Ga(OH)

+OH===GaO+ 2H

NaOH

NH

·H

O

Ga(OH)

沉淀上吸附的離子有

Na等, 檢驗(yàn)

Fe(OH)

洗滌干凈只需檢驗(yàn)最后的洗滌液中不含

OH即可,操作是取最后一次洗滌液,用

pH

試紙測(cè)

pH,若為中性則洗滌干凈。(6)電解

NaGaO

溶液生產(chǎn)

元素的化合價(jià)由+3

價(jià)降為

0

轉(zhuǎn) 化為

Ga

是還原反應(yīng),電解時(shí)還原反應(yīng)在陰極發(fā)生,陰極的電極反應(yīng)式為

GaO+3e+2H

。 答案 (1)

(2)SiO

(3)2Fe+H

O

+2H===2Fe

+2H

O,便于與

Zn分離

(4)5.48

≤pH<6.6

(5)Ga(OH)

+OH

===CaO+2H

O 不能,因?yàn)镹H

O

為弱堿,與Ga(OH)

不反應(yīng) 取

pH

試紙測(cè)

(6)GaO+2H

O+3e

BaS

O

,含少 量

SiO

)為原料生產(chǎn)高純氟化鋇的流程如下:已知:K

(BaS

O

)=6.96×10,K

(BaF

)=1.0×10。 (1)步驟①除產(chǎn)生

SO

外,還有淡黃色固體生成,該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________________

。(2)步驟②的目的是中和過(guò)量的鹽酸,加入

NaOH

溶液不宜過(guò)量,其原因是

_____________________________________________(用離子方程式表示)。(3)濾液的主要成分是

BaCl

,還含有少量

NaCl,溶解度數(shù)據(jù)如表:溫度/℃ 20

40

60

80

100S(NaCl)/gS(BaCl

)/g

36.035.8

36.640.8

37.346.2

39.052.5

39.859.4步驟③宜采用____________(填“蒸發(fā)結(jié)晶”或“降溫結(jié)晶”)。(4)工業(yè)上可用氨水吸收

SO

,并通入空氣使其轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮肥。該

轉(zhuǎn)

質(zhì)

為_(kāi)____________________________________

。(5) 步 驟 ④ 生 成 BaF

應(yīng)

為_(kāi)____________________________________

。①若該反應(yīng)溫度過(guò)高,容易造成

c(F

)降低的原因是__________________________

。②研究表明,適當(dāng)增加

NH

F

的比例有利于提高

BaF

的產(chǎn)率和純 度,將濃度為

0.1

mol·L的

BaCl

溶液和

0.22

mol·LNH

F

溶液 等體積混合,所得溶液中

c(Ba)=________mol·L。解析 (1)步驟①中廢鋇渣中的

BaS

O

與鹽酸反應(yīng)除產(chǎn)生

SO

外, 還有淡黃色固體硫生成,離子方程式為

BaS

O

+2H===Ba2++S+SO

降低。②所得溶液中

c(F)=

×(0.22

mol·L降低。②所得溶液中

c(F)=

×(0.22

mol·L-0.2

mol·L-1)=K

BaF

1.0×10cF

0.01過(guò)量,否則過(guò)量的氫氧化鈉會(huì)與二氧化硅反應(yīng),離子方程式為

2OH+SiO

===SiO+H

O。(3)根據(jù)

NaCl

BaCl

的溶解度數(shù)據(jù)可知,氯 化不大,步驟③宜采用降溫結(jié)晶。(4)該轉(zhuǎn)化中氧化劑為氧氣,還原劑為

SO或

SO

,

步驟④生成

BaF

的化學(xué)反應(yīng)方程式為

BaCl

+2NH

F===BaF+2NH

Cl, 屬于復(fù)分解反應(yīng);①若該反應(yīng)溫度過(guò)高,則促進(jìn)

F水解,使

c(F)120.01

mol·L-1,則

c(Ba2+)=

= mol·L-1=0.01mol·L。答案 (1)BaS

O

+2H===Ba+S+SO

↑+H

O (2)2OH+SiO

===SiO+H

O (3)降溫結(jié)晶 (4)1∶2 (5)復(fù)分解反應(yīng) ①溫度較高促進(jìn)

F水解,使

c(F)降低 ②0.017.某小組利用工廠廢棄物(主要含

MgCO

O

Fe

O 等)設(shè)計(jì)回收鎂的工藝流程如圖:

(1)酸浸過(guò)程中采用“粉碎廢棄物、加熱、攪拌、適當(dāng)提高稀硫酸 的 濃 度 ” 等 措 施 的 目 的 是_____________________________________

。為了提高產(chǎn)品的純度,試劑

X

宜選擇____________(

填選項(xiàng)字母)。A.CuOC.MgCO

B.MgOD.氨水(2) 濾 渣 2 的

是_____________________________________(

填化學(xué)式)。(3)

3

:cFecFe(4)已知:298

K

時(shí),K

[Al(OH)

]=3.0×10、 K

[Fe(OH)

]=4.0×10-38。 cAl①加入試劑

X,當(dāng)

Al3+開(kāi)始沉淀時(shí),濾液

1

中 =________________。②向濃度均為

0.1

mol·L的

Fe(NO

)

Al(NO

)

混合溶液中, 逐滴加入NaOHAl(OH)

的物質(zhì)的量與滴加NaOH溶液體積的關(guān)系圖(大致圖)。=

= =

=7

500。②向濃cFe c=

= =

=7

500。②向濃cFe cFe·cOH K

[FeOH

] 4.0×1020

kg純度為20

kg×6%m

kg×a%

am程生產(chǎn),最終回收到 20

kg

純度為

6%的鎂錠,則鎂的產(chǎn)率為_(kāi)_______(用含

a、m的代數(shù)式表示)。解析 (1)酸浸過(guò)程中采用“粉碎廢棄物、加熱、攪拌、適當(dāng)提X

的作用是中和酸,調(diào)節(jié)

pH

從而除去鋁、鐵,為了提高產(chǎn)品純度,不能引入新的干擾雜質(zhì),故宜選擇

MgO、MgCO

、氨水等,若選

CuO會(huì)產(chǎn)生銅離子,引入新的雜質(zhì),故選

B、C、D

項(xiàng)。(2)通過(guò)調(diào)節(jié)

pH,使鋁離子、鐵離子水解產(chǎn)生沉淀而除去,故濾渣 2

的主要成分是Al(OH)

濾渣

3

的離子方程式為

Mg+2NH

·H

O===Mg(OH)↓+2NH。(4)① cAl cAl·cOH K

[AlOH

] 3.0×10 度均為

0.1

mol·L-1的

Fe(NO

)

Al(NO

)

混合溶液中,逐滴加入 NaOH

溶液,一開(kāi)始產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀,后產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀,最后氫氧化鋁沉淀逐漸溶解至消失,且產(chǎn)生

Al(OH)

消耗的

NaOH

溶液的體積是溶解

Al(OH)

消耗的

NaOH

溶液的體積的

3

元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

a%,取

m

kg

廢棄物按上述流程生產(chǎn),最終回收到120×100%= ×100%。答案 (1)提高酸浸速率 BCD (2)Al(OH)

、Fe(OH)+2NH

·H

O===Mg(OH)↓+2NH

(3)Mg2+am(4)①7

500 ②am120(5) ×100%

K

Fe(CN)

俗名黃血鹽, 可溶于水,不溶于乙醇。以某電鍍廠排放的含

NaCN

廢液為主要原料制備黃血鹽的流程如下:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)常溫下,HCN

的電離常數(shù)

K=6.2×10-10。①實(shí)驗(yàn)室配制一定濃度的

NaCN

NaCN

溶解于一定濃度的

NaOH

溶液中,加水稀釋至指定濃度,其操作的目的是_____________________________________

。②濃度均為

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