2024年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題10 化學(xué)工藝流程(題型突破)(練習(xí))

專題10化學(xué)工藝流程(題型突破)目錄TOC\o"1-1"\p""\h\z\u題型01化學(xué)工藝流程與物質(zhì)制備題型02化學(xué)工藝流程與反應(yīng)原理題型03化學(xué)工藝流程與物質(zhì)提純題型01化學(xué)工藝流程與物質(zhì)制備1．(2024·浙江省衢州、麗水、湖州三地市教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))硝基乙烷可用作硝化纖維、染料等的溶劑和火箭的燃料，也可用于合成農(nóng)藥、醫(yī)藥等。硫酸二乙酯硝化法是合成硝基乙烷的重要方法，工藝流程示意圖如下：已知：硫酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為請(qǐng)回答：(1)步驟①的化學(xué)方程式。(2)下列有關(guān)說法不正確的是___________。A．硫酸氫乙酯具有酸性B．相同溫度下，硫酸二乙酯在水中的溶解性大于硫酸C．NaNO2具有一定毒性，不能作為食品添加劑使用D．若③中硫酸二乙酯和NaNO2等物質(zhì)的量反應(yīng)，則A化學(xué)式為CH3CH2OSO2ONa(3)硫酸氫乙酯沸點(diǎn)為280℃，硫酸二乙酯的沸點(diǎn)為208℃，試從結(jié)構(gòu)角度分析硫酸氫乙酯沸點(diǎn)高于硫酸二乙酯的原因。(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證固體NaNO2有還原性(可供選擇的試劑有：酸性KMnO4溶液、KI溶液、H2O2溶液、FeSO4溶液)；寫出實(shí)驗(yàn)過程中涉及的離子反應(yīng)方程式。2．(2024·重慶市名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)I．由硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、Al2O3和SiO2)得到綠礬(FeSO4·7H2O)，然后制取透明氧化鐵顏料的流程如下：已知：①透明氧化鐵又稱納米氧化鐵，粒子直徑微小(10~90nm)，包括氧化鐵黃(FeOOH)和氧化鐵紅(Fe2O3)，難溶于水，在堿性條件下非常穩(wěn)定；②Fe3+能將FeS2中的硫元素氧化為+6價(jià)?；卮鹣铝袉栴}：(1)FeS2的電子式為。(2)“濾渣”中的主要成分是。(3)“還原”過程中涉及的離子方程式為。(4)流程中“”環(huán)節(jié)的目的是。(5)“沉淀”采用分批加入KOH溶液，并不斷攪拌，這樣操作不但可以得到色澤純正的氫氧化鐵，而且還可以。(6)可用分光光度法測(cè)定制得的透明氧化鐵中氧化鐵黃和氧化鐵紅的含量。已知Fe(SCN)3的吸光度A(對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收程度)與Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的關(guān)系如圖所示：稱取3.47g透明氧化鐵，用稀硫酸溶解并定容至1L，準(zhǔn)確移取該溶液10.00mL，加入足量KSCN溶液，再用蒸餾水定容至100mL。測(cè)得溶液吸光度A=0.8，則透明氧化鐵中氧化鐵紅(Fe2O3)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。Ⅱ．氧化亞銅(Cu2O)用途廣泛，干法生產(chǎn)Cu2O粉末的主要工藝流程如下：(7)粉碎機(jī)中，發(fā)生的變化屬于(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。(8)800~900℃時(shí)，煅燒爐中發(fā)生化合反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。3．磷酸鐵被廣泛用于作電極材料，以下為制備磷酸鐵的工藝流程圖，回答問題：(1)氧化槽中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______。(2)過濾器采用真空狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)為：_______。(3)洗滌槽中熱水主要是洗滌磷酸鐵表面殘留的_______(填寫離子符號(hào))，檢驗(yàn)磷酸鐵是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作：_______。(4)為研究溶液與金屬反應(yīng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)流程圖，并記錄相關(guān)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)1中生成紅褐色沉淀和氣體的化學(xué)方程式是_______。實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象紅色褪去，該同學(xué)提出猜想：①氯水與反應(yīng)，使生成硫氰合鐵的絡(luò)合反應(yīng)逆向進(jìn)行。②你還可能提出的猜想是(結(jié)合化學(xué)平衡原理答題)：_______。該同學(xué)預(yù)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)流程圖來驗(yàn)證猜想，其中A是_______；B是_______(填寫化學(xué)式)。4．(2023·廣東省肇慶市二模)輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①M(fèi)nO2有較強(qiáng)的氧化性，能將Cu+氧化成Cu2+②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會(huì)分解生成NH3③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2Mn2+：8.3～9.8Cu2+：4.4~6.4。(1)實(shí)驗(yàn)室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要_______。(2)酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有_______(任寫一點(diǎn))。(3)酸浸時(shí)，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______。(4)調(diào)節(jié)浸出液pH=4的作用是_______。(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是(寫化學(xué)式)_______。(6)獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，優(yōu)點(diǎn)是_______。(7)用標(biāo)準(zhǔn)的BaCl2溶液測(cè)定樣品中MnSO4·H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測(cè)定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)其可能原因有_______(任寫一種)。5．(2023·湖南省常德市一模)釩鈦系SCR催化劑主要包含T、V2O5、WO3。從廢SCR催化劑中回收T、V2O5、WO3的某種工藝部分流程如下：(1)“堿浸”選擇高溫的目的是_________。T元素可以形成多種配合物，在配合物T中，提供孤電子對(duì)的是_________原子，原因是_________。(2)鈦酸鈉_________(填“難”或“易”)溶于水。鈦酸鈉有多種存在形態(tài)，其中較為常見的一種是Na2T，則將其化學(xué)式寫成氧化物的形式為_________。在酸洗過程中Na2T轉(zhuǎn)化為H2T的化學(xué)方程式為_________。(3)釩鎢溶液中鎢元素以WO42-的形式存在，調(diào)節(jié)為2~3，溶液中的WO42-會(huì)轉(zhuǎn)化為H2W12O406-，再經(jīng)萃取、反萃取等過程可制得WO3。寫出WO42-轉(zhuǎn)化為H2W12O406-的離子方程式_________。(4)為測(cè)定廢催化劑中V2O5的含量，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取5.000廢催化劑樣品于燒杯中，加入足量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硫酸，加熱，冷卻后將溶液移入容量瓶中，加水定容。準(zhǔn)確量取溶液于錐形瓶中，滴加2~3滴指示劑，用濃度為的NH4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，恰好完全反應(yīng)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為。實(shí)驗(yàn)過程中，V元素最終轉(zhuǎn)化為V3+，計(jì)算廢催化劑中V2O5的含量為_________(以百分?jǐn)?shù)表示，廢催化劑中其他成分對(duì)測(cè)定無影響)。題型02化學(xué)工藝流程與反應(yīng)原理1．(2024·河南三門峽高三階段性考試)分銅液凈化渣主要含銅、碲(Te)、銻(Sb)、砷(As)等元素的化合物，一種回收工藝流程如圖：已知：①“堿浸”時(shí)，銅、銻轉(zhuǎn)化為難溶氫氧化物或氧化物，堿浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4。②“酸浸”時(shí)，銻元素發(fā)生反應(yīng)生成難溶的Sb2O(SO4)4浸渣?；卮鹣铝袉栴}：(1)As位于第四周期VA族，基態(tài)As的價(jià)層電子排布式為。(2)“堿浸”時(shí)，TeO2與NaOH反應(yīng)的離子方程式為。(3)向堿浸液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH=4，有TeO2析出，分離出TeO2的操作是。濾液中As元素最主要的存在形式為。(填標(biāo)號(hào))(25℃，H3AsO4的各級(jí)電離常數(shù)為Ka1=6.3×10-3，Ka2=1.0×10-7，Ka3=3.2×10-12)A．H3AsO4B．H2AsO4-

C．HAsO42-

D．AsO43-(4)①Sb2O(SO4)4中，Sb的化合價(jià)為。②“氯鹽酸浸”時(shí)，通入SO2的目的是。(5)“水解”時(shí)，生成SbOCl的化學(xué)方程式為。(6)TeO2可用作電子元件材料，熔點(diǎn)為733℃，TeO2晶胞是長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)如圖。碲的配位數(shù)為。已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為g/cm3。2．(2024·四川遂寧高三期中)HDS催化劑廣泛用于石油煉制和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，通常利用加堿焙燒—水浸取法從HDS廢催化劑(主要成分為MoS、NiS、V2O5、Al2O3)中提取貴重金屬釩和鉬，其工藝流程如圖所示。已知：I．焙燒時(shí)MoO3、V2O5、Al2O3均可與純堿反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的鈉鹽，而NiO不行。II．高溫下NH4VO3易分解，分解產(chǎn)物常含N2和NH3兩種含氮元素的氣體。III．Ksp(CuS)=6×10-36；K1(H2S)=1×10-7、K2(H2S)=6×10-15。請(qǐng)回答下列問題：(1)流程的“氣體”中含有二氧化碳，寫出二氧化碳的一種用途：。(2)請(qǐng)寫出“焙燒”過程中Al2O3及MoS分別與純堿反應(yīng)的化學(xué)方程式：，。(3)“浸渣”的成分為(填化學(xué)式)；“濾液2”中的成分除了Na2MoO4外，還含有(填化學(xué)式)。(4)“沉釩”時(shí)提釩率隨初始釩的濃度及氯化銨的加入量的關(guān)系如圖所示，則選擇的初始釩的濃度和NH4Cl的加入量分別為、。(5)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，“沉鉬”前要加入NH4HS除掉溶液中微量的Cu2+，反應(yīng)Cu2++HS－=CuS+H+的平衡常數(shù)K=。(6)“沉釩”時(shí)生成NH4VO3沉淀，請(qǐng)寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。3．(2024·河北張家口張?jiān)?lián)盟高三聯(lián)考)金屬錸(Re)是重要的新興金屬，應(yīng)用于國(guó)防、石油化工以及電子制造等領(lǐng)域，通過還原高錸酸銨(NH4ReO4)可制取金屬錸。以鉬精礦(主要成分為鉬的硫化物和少量錸的硫化物)制取高錸酸銨的流程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)“焙燒”過程加入生石灰的目的。(2)“焙燒”常采用高壓空氣、逆流操作(空氣從培燒爐下部通入，礦粉從中上部加入)，這樣操作的目的是，請(qǐng)?jiān)倥e出一項(xiàng)提高“焙燒”效率的合理措施：。(3)“浸出”中，浸出率與溫度的關(guān)系如下左圖所示，浸出率與硫酸濃度的關(guān)系如下右圖所示。工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)選擇的適宜條件是。(4)“萃取”機(jī)理為：，則“反萃取”對(duì)應(yīng)的離子方程式為。(5)硫酸錸(IV)銨[(NH4)aReb(SO4)c·mH2O]是制備高純錸的基礎(chǔ)產(chǎn)品，為測(cè)定其組成進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①稱取3.300g樣品配成100mL溶液M。②取10.00mL溶液M，用0.05mol/L的BaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，恰好完全沉淀，進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，平均消耗40.00mLBaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液。③另取10.00mL溶液M，加足量濃NaOH溶液并加熱，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體44.80mL。通過計(jì)算可知錸的物質(zhì)的量為，確定硫酸錸銨的化學(xué)式為。4．(2024·山西呂梁高三階段性測(cè)試)8月1日起，為了國(guó)家信息安全，我國(guó)禁止鎵和鍺的出口，鍺是一種重要的半導(dǎo)體材料，工業(yè)上用精硫鍺礦(主要成分為GeS2)制取高純度鍺的工藝流程如圖所示：(1)COCl2分子中各原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為。(2)800℃升華時(shí)通入N2的目的是：、。(3)酸浸時(shí)Ge、S元素均被氧化到最高價(jià)態(tài)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：，酸浸時(shí)溫度不能過高的原因是。(4)GeCl4易水解生成GeCl4·nH2O，證明GeCl4·nH2O沉淀洗滌干凈的方法是。(5)測(cè)定錯(cuò)的含量：稱取0.5500g鍺樣品，加入雙氧水溶解，再加入鹽酸生成，以淀粉為指示劑，用的碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗碘酸鉀的體積為24.80mL。已知：酸性條件下IO3-，能將氧化為，①在滴定過程中依次發(fā)生的離子方程式為：、，②該樣品中儲(chǔ)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是%(精確到0.01%)。5．金屬鈦(Ti)因其硬度大、熔點(diǎn)高、常溫時(shí)耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽(yù)為“未來金屬”。以鈦鐵礦(主要成分FeTiO3，鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦同時(shí)獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如下：回答下列問題：(1)鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應(yīng)中無氣體生成。副產(chǎn)品甲陽離子是________。(2)上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑的目的是____________________________。(3)此時(shí)溶液Ⅰ中含有Fe2＋、TiO2＋和少量Mg2＋等陽離子。常溫下，其對(duì)應(yīng)氫氧化物的Ksp如下表所示。氫氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.0×10－161.0×10－291.8×10－11①常溫下，若所得溶液中Mg2＋的物質(zhì)的量濃度為0.0018mol·L－1，當(dāng)溶液的pH等于________時(shí)，Mg(OH)2開始沉淀。②若將含有Fe2＋、TiO2＋和Mg2＋的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________。(4)Mg還原TiCl4過程中必須在1070K的溫度下進(jìn)行，你認(rèn)為還應(yīng)該控制的反應(yīng)條件是__________________。(5)在800～1000℃時(shí)電解TiO2也可制得海綿鈦，裝置如下圖所示。圖中b是電源的________極，陰極的電極反應(yīng)式________。題型03化學(xué)工藝流程與物質(zhì)提純1．(2024·河北邢臺(tái)五岳聯(lián)盟高三聯(lián)考)過硫酸銨[(NH4)2S2O8]是一種重要的氧化劑、漂白劑。工業(yè)上用粗硫酸銨(雜質(zhì)主要為含鐵化合物)生產(chǎn)過硫酸銨的一種工藝流程如圖所示。已知：(NH4)2S2O8具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性，0℃時(shí)在水中的溶解度為58.2g，微溶于乙醇，不溶于丙酮?；卮鹣铝袉栴}：(1)(NH4)2S2O8中S元素的化合價(jià)為該物質(zhì)中N、O、S元素的第一電離能由大到小的順序是。(2)用離子方程式表示(NH4)2SO4溶液呈酸性的原因：。(3)若將等體積、等濃度的氨水和稀硫酸混合后，混合溶液的主要溶質(zhì)為(填化學(xué)式)，混合溶液中各離子的濃度由大到小的順序?yàn)椤?4)FeOOH可用于脫除H2S，其產(chǎn)物為FeSSH，常溫下，F(xiàn)eSSH經(jīng)空氣氧化可再生出FeOOH，從而循環(huán)使用。寫出FeOOH再生的化學(xué)方程式：。(5)降溫結(jié)晶后所得(NH4)2S2O8晶體經(jīng)過濾、(填試劑名稱)洗滌、干燥可得純凈的(NH4)2S2O8晶體，寫出在實(shí)驗(yàn)室中洗滌(NH4)2S2O8晶體的操作：。2．(2024·浙江金華一中高三期中)工業(yè)上用黃銅礦(主要成分是CuFeS2，還含有少量SiO2)制備CuCl的工藝流程如圖：(1)已知在水溶液中存在平衡：CuCl+2Cl-[CuCl3]2-(無色)?！斑€原”的離子方程式為。(2)關(guān)于該工藝流程，下列說法正確的是_____。A．“浸取”時(shí)離子方程式為CuFeS2+4O2=Cu2++Fe2++2SO42-B．“一系列操作”是加入大量的水、過濾、用無水乙醇洗滌、真空干燥C．“濾渣②”主要成分是CuClD．“還原”時(shí)當(dāng)溶液變?yōu)闊o色時(shí)，表明“還原”進(jìn)行完全(3)CuCl是一種難溶于水和乙醇的白色固體，但其易溶于氨水的原因是。(4)濾渣①的主要成分是(填寫化學(xué)式)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證濾渣①中的陽離子。3．(2024·重慶沙坪壩重慶八中高三期中)電解金屬錳陽極渣(主要成分MnO2，雜質(zhì)為PbCO3、Fe2O3、CuO)和黃鐵礦(FeS2)為原料可制備Mn3O4，其流程如圖所示：已知：室溫下CaF2和MnF2均難溶于水且前者的溶解度更小。回答下列問題：(1)基態(tài)Mn原子的價(jià)電子的軌道表示式為。(2)“酸浸”過程中，所用的稀酸X是(填化學(xué)式)。(3)“酸浸”過程中的質(zhì)量濃度、Mn浸出率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。20~80min，浸出Mn元素的主要離子方程式為。80~100min時(shí)，濃度上升的原因可能是。(4)“除Fe、Cu”過程中依次加入的試劑Y、Z為___________(填序號(hào))。A．H2O2、NH3·H2OB．KMnO4、CaO C．SO2、MnCO3 D．H2O2、CaCO3(5)“凈化”中加入MnF2的目的是除去，其反應(yīng)的離子方程式為。(6)硫酸錳在空氣中加熱可以生產(chǎn)相應(yīng)的氧化物，稱取151mg硫酸錳充分煅燒后刷余固體的質(zhì)量為79mg，則此時(shí)固體的化學(xué)式為。下圖為不同溫度下硫酸錳隔絕空氣焙燒2小時(shí)后殘留固體的X-射線衍射圖，若由MnSO4固體制取活性Mn2O3方案為：將MnSO4固體置于可控溫度的反應(yīng)管中，，將Mn2O3冷卻、研磨、密封包裝。(可選用的試劑有：1mol/LBaCl2溶液，1mol/LNaOH溶液)4．(2023·廣東省肇慶市二模)輝銅礦主要成分Cu2S，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，軟錳礦主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。研究人員開發(fā)綜合利用這兩種資源，用同槽酸浸濕法冶煉工藝，制備硫酸錳和堿式碳酸銅。主要工藝流程如下：已知：①M(fèi)nO2有較強(qiáng)的氧化性，能將Cu+氧化成Cu2+②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水溶液中會(huì)分解生成NH3③部分金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH范圍(開始沉淀和完全沉淀的pH)：Fe3+：1.5～3.2Mn2+：8.3～9.8Cu2+：4.4~6.4。(1)實(shí)驗(yàn)室配制250mL4.8mol/L的稀硫酸，所需的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯以外還需要_______。(2)酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有_______(任寫一點(diǎn))。(3)酸浸時(shí)，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______。(4)調(diào)節(jié)浸出液pH=4的作用是_______。(5)本工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是(寫化學(xué)式)_______。(6)獲得的MnSO4·H2O晶體后常用酒精洗滌，優(yōu)點(diǎn)是_______。(7)用標(biāo)準(zhǔn)的BaCl2溶液測(cè)定樣品中MnSO4·H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)樣品純度大于100%(測(cè)定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略)其可能原因有_______(任寫一種)。5．(2023·湖南省常德市一模)釩鈦系SCR催化劑主要包含T、V2O5、WO3。從廢SCR催化劑中回收T、V2O5、WO3的某種