化學(xué)解答題練習(xí)（六）原卷版-2021年高考化學(xué)解答題專練（元素化合物與工藝流程）

化學(xué)解答題練習(xí)(六)原卷版

1.硫酸鋅被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)上由氧化鋅礦(主要成分為ZnO,另

含ZnSiCh、FeCCh、CuO等)生產(chǎn)ZnSO-HzO的一種流程如圖：

貓磺酸高次酸i甲鋅粉

(1)步驟I的操作是,濾渣X的成分是。

(2)步驟I加入稀硫酸進行酸浸時，需不斷通入高溫水蒸氣的目的是_。

(3)步驟II中，在pH約為5.1的濾液中加入高銹酸鉀，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2

兩種沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為—=

(4)步驟III中，加入鋅粉的作用是

(5)已知硫酸鋅的溶解度與溫度之間的關(guān)系如下表：

溫度/℃020406080100

溶解度/g41.854.170.474.867.260.5

從硫酸鋅溶液中獲得硫酸鋅晶體的實驗操作為_、冷卻結(jié)晶、過濾。烘干操作需在減壓低溫

條件下進行，原因是。

(6)取28.70gZnSCU?7H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如圖所示。分析數(shù)據(jù)，

680℃時所得固體的化學(xué)式為

2

詢

g螞

堆

回

倏

殘

aZnObZmO(SO4)2cZ11SO4dZnSO”HzO

2.六氟磷酸鈉(NaPF6)極易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有機溶劑，可作高能鈉電池的電解

質(zhì)。工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5（PO4）3F]、NaCl為主要原料，制備六氟磷酸鈉的工藝流程如下：

NaCl固體HC1

…濃厚氣體A出島研蛙①（盤舞野醯麗

氟磷患石聲吸4沸3點！-固液混合物'④“/so七|__F_

_____一線旦遜一.白碳加A——j

1500t六筑磷酸鈉

精品

已知：HF的熔點為-83℃,沸點為19.5°C?；卮鹣铝袉栴}：

（1）氟磷灰石粉碎的目的是0

（2）HF液化時產(chǎn)生的二聚物（HF）2能發(fā)生微弱的電離，與NaCl反應(yīng)生成NaHF2,請寫出該

二聚物的電離方程式：0

（3）為避免廢水NaH2P04的污染，常在其中加入石灰，將磷元素全部轉(zhuǎn)化成磷酸鈣，進行

2+5

回收利用。已知常溫下Ksp[Ca3（PO4）2]=1.96x10-29,當(dāng)處理后的廢水c（Ca）=1.0xlO-mol/L

時，則溶液中c（PO：）=___________mol/Lo

（4）操作③油浴加熱目的是0

（5）反應(yīng)①中除生成白磷（P4）外，還產(chǎn)生SiF4和一種還原性氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程

式：=

（6）六氟磷酸鈉粗品的提純：將六氟磷酸鈉粗品（雜質(zhì)主要是微量鐵鹽）溶于一定量乙醇中，

加入適量5%的NaOH甲醇溶液，使溶液保持堿性，離心將不溶雜質(zhì)除去。通過（填操

作方法）將溶劑回收，減壓條件下結(jié)晶，得到NaPF6-H2O,干燥得到無水鹽。

3.納米微晶Zn4co3（OH）6（堿式碳酸鋅）屬于高端精細化工產(chǎn)品，晶粒粒度在9~10.4nm,不溶

于水和醇。某高校實驗室用工業(yè)級硫酸鋅（主要成分為ZnSO4，含少量

Fe2\Cu2\Cd2\Co3\Ni?+）制備納米微晶堿式碳酸鋅樣品的流程如圖所示:

工業(yè)級鋅粉、NH.HC0a

已知:a.Fe(OH)3、Fe(OH)2,Zn(OH)2的p/(-炫勺)分別是37.4、15.4、16.2?

b.殘留在溶液中的離子濃度小于10-5moi.L時可認為沉淀完全。

c.濾渣III所含主要金屬元素是Sb、Co、Ni。

(1)“除雜I”的目的是除去溶液中的鐵元素，則H2O2的作用是;若溶液中

c(Zn2+)=1.0mol-廠，此過程中還應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH在__范圍(不考慮離子間的相互影響)。

(2)“除雜II”與“除雜III”均為還原除雜。

①濾渣II的主要金屬元素是__________________________

②“除雜III”中加入的SbzOs在溶液中主要以HSbC)2形式存在。請寫出鋅與Co"HSbO?反

應(yīng)生成“金屬間化合物"CoSb(CoSb中各元素化合價視為0價)的離子方程

式:____________________________

(3)“沉鋅”后得到的固體先用去離子水洗滌，再用乙醇洗滌。用乙醇洗滌的目的是

(4)加入MgSO4^H2。的主要目的是降低樣品晶粒粒度，但主元素Zn的質(zhì)量分數(shù)必須在

56%以上。若鎂、鋅的質(zhì)量比值過高,Mg?*還可能會生成(填化學(xué)式)，從而對樣品

造成影響。

2

(5)樣品中鋅的含量可用EDTA(可表示為H2Y-)滴定測定，反應(yīng)的離子方程式為

2+22

Zn+H2Y-=ZnY-+2H\取。g納米微晶堿式碳酸鋅樣品，酸溶后得到pH為5~6的

溶液,以二甲酚橙作指示劑，用bmol-U1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗EDTA溶液cmL，則樣品

中鋅的質(zhì)量分數(shù)是(用代數(shù)式表示)。

4.

廢舊可充電電池主要含有Fe、Ni、Cd、Co等金屬元素，一種混合處理各種電池回收金屬的

新工藝如下圖所示。

NH,,(NH4)2CO,r?CofOH)j-C0CI26H2。

水溶液T廠水相上Jcdg

L濾液①一BJu

已預(yù)處氧化

理的電一-浸取L?濾液②——

池粉末?由*

」有機相--反萃取-系列操作.NiSO.?6H2O

有機上

萃取劑期0,

2

已知：I.濾液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)4\Co(NH3)62+等物質(zhì)。

II.萃取和反萃取的反應(yīng)原理分別為:

2++；+2+

Ni(NH3)6+2HRNiR2+2NH4+4NH3NiR2+2HNi+2HR

(1)為了加快浸取速率，可采取的措施為(任寫一條)。

(2)已知浸取過程中NH3和NH4+的物質(zhì)的量之和與Ni、Cd、Co浸取率的關(guān)系如表2所示。

表2浸取過程中氨總量與各離子浸取率的關(guān)系

n(NH3)+

編號Ni浸取率/%Cd浸取率/%Co浸取率/%

n(NH4+)/mol

①2.697.288.698.1

②3.586.098.886.7

③4.898.498.894.9

④5.697.785.196.8

⑤9.895.684.196.1

則可采用的最佳實驗條件編號為。

(3)Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體單質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式______0

(4)操作①的名稱為、過濾、洗滌。

(5)向有機相中加入H2s04能進行反萃取的原因為(結(jié)合平衡移動原理解釋)。

(6)將水相加熱并通入熱水蒸氣會生成CdC03沉淀，并產(chǎn)生使紅色石蕊試紙變藍的氣體,

該反應(yīng)的離子方程式為—=

(7)上述工藝流程中可能循環(huán)使用的物質(zhì)為o

(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0xl0-i2,Ksp(NiCCh)=1.4x10-7。若向物質(zhì)的量濃度均為0.2mol/L的

Cd?+和Ni2+溶液中滴加Na2cCh溶液(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Cd?+恰好沉淀完全，即溶液

中c(Cd2+)=L0xl0-5mol/L時，是否有NiCCh沉淀生成(填“是”或者"否")。

5.“翠磯”(NiSO4-7H2O)在印染工業(yè)作媒染劑，生產(chǎn)酰菁艷藍絡(luò)合劑；氟鎂化鉀(KzNiF。是結(jié)

構(gòu)化學(xué)研究的熱點物質(zhì)。以銀廢渣(主要成分為Ni,含少量Fe、Al、Fe3O4>AI2O3和不溶性

雜質(zhì)等)為原料合成‘翠磯”和氟鎂化鉀的流程如下:

NaOH(aq)HSOj(aq)HO^(aq)Ni0(8)

222~3T操作A-*NiS04-7HO

r-NiSO4(aq)―_*調(diào)pH=2

銀廢渣熊―H在J嬴I一陋p；iN］一

NHFKF

4-*NiFKNiF

II1—*NiSO4(aq).?…?NiCO3-灼癡"224

浸出液A固體A固體BW

幾種金屬離子的氫氧化物沉淀pH如下:

金屬離子開始沉淀的pH完全沉淀的pH

Fe"2.73.7

Al"3.85.2

Fe"7.69.7

Ni”7.19.2

請回答下列問題：

（1）翠磯、綠磯、明磯、藍磯等“磯類”都含有元素（填元素符號）。pH=a的范圍為

（2）“轉(zhuǎn)化”過程中一定體積和濃度的雙氧水，“轉(zhuǎn)化率”與溫度關(guān)系如圖1所示。溫度高于

40℃,轉(zhuǎn)化率急速降低的原因可能是。空氣可以替代雙氧水，空氣的作用是（用

離子方程式表示）。

（3）NiSCM和NH4HCO3溶液生成NiCCh,其離子方程式為o

（4）灼燒NiCXh和NH4F以物質(zhì)的量之比為1：1組成的混合物時，為避免污染環(huán)境，選擇

下列裝置吸收尾氣，最宜選擇。（填選項）

ABCD

(5)已知常溫下，Ksp(NiCC>3)=1.42x10，分離NiCCh時濾液中c(Ni2+)W1.0xl(r5moi

時，c(CO3-)>___________mol-L1

（6）準(zhǔn)確稱取3g翠磯晶體產(chǎn)品于錐形瓶中，加入足量的蒸鐳水溶解配成250mL溶液，取

20.00mL所配溶液于錐形瓶，用cmol-L1的標(biāo)準(zhǔn)溶液EDTA（Na2H2丫）滴定至終點（發(fā)生Ni23

++H2Y2—=NiY2-+2H+）,三次實驗消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積分別為20.02mL、19.98mL、19.50mL,

則翠磯的純度為%（只列計算式，不考慮雜質(zhì)反應(yīng)）。

6.利用水鉆礦（主要成分為CO2O3,含少量FezCh、AI2O3、MnO、MgO、CaO等）制取草酸

鉆的工藝流程如圖所示。

鹽酸NaC。①加Na2cNaF溶液萃取劑草酸鍍?nèi)芤?/p>

--~浸出~調(diào)pH至5.2,~~~~-----------------

水鉆礦一-浸出液一I濾液T濾液n—萃取后余液-coCgO,

I②過濾沉淀4I

除鈣、鎂萃取劑層

Na2SO3

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：

金屬離子Fe3+Fe2+Co2+Al3+Mn2+

沉淀完全的pH2.88.39.25.29.8

(1)浸出過程中加入Na2sO3的目的是--

(2)寫出加入NaCICh后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_,檢驗離子是否反應(yīng)完全的試劑是_(寫

試劑名稱)。

(3)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。

濾液II中加入萃取劑的作用是一，使用萃取劑適宜的pH是_(填序號)。

A.接近2.0B.接近3.0C,接近5.0

11

(4)除，鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知^sp(MgF2)=7.35xlO->

c(Mg2+)

^sP(CaF2)=1.05xl0-i°o當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液中三“=—。

c(Ca)

(5)工業(yè)上用氨水吸收廢氣中的SO2。已知NH3-H2O的電離常數(shù)Kb=1.8xl0-5,H2sO3的電

離常數(shù)Kal=1.2X10-2,Ka2=1.3xl0-8。在通入廢氣的過程中：當(dāng)恰好形成正鹽時，溶液中離子

濃度的大小關(guān)系為_，當(dāng)恰好形成酸式鹽時，加入少量NaOH溶液，反應(yīng)的離子方程式為

7.今年6月比亞迪正式發(fā)布刀片電池，大幅度提高了電動汽車的續(xù)航里程可媲美特斯拉，

刀片電池采用磷酸鐵鋰技術(shù)?？衫免佽F礦［主要成分為FeTiCM難溶性亞鐵鹽)，還含有少

量MgO等雜質(zhì)］來制備LiFePCU和口4口5。12等鋰離子電池的電極材料，工藝流程如圖：

TiO,-xHQ雙氧本LiOH町0“乩8,

反應(yīng)過燃,沉淀高溫燃燒①"必

鹽酸沉淀氨水

鈦鐵礦酸浸-*濾液①

雙氧水過送FePO.LijCO^HjCjO,

謔液②硝酸’"沆淀LiFePQ

高溫鍛燒②

回答下列問題:

（1）“酸浸”后，鈦主要以TiOCN-形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式o

（2）TiCh?xH2O沉淀與雙氧水、氨水“反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成（NH4）2Ti5Oi5溶液時，Ti元素的浸出率與

反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示：

C

理

三

*

*

父

招

反應(yīng)溫度過高時，Ti元素浸出率變化的原因是o

（3）“濾液②”中含有的金屬離子是；加入雙氧水和磷酸使Fe3+恰好沉淀完全，即

溶液中c（Fe3+）=l.0x10-5mol.L-i,此時溶液中c（PO43-）=。（FePCU的Ksp=1.3xl0磔）

（4）寫出“高溫煨燒②"中由FePCU制備LiFePCU的化學(xué)方程式______。

（5）Li2Ti50i5中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為o

（6）作為刀片電池正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時的局部放大示意圖如圖，則正極電極

反應(yīng)式是O

LiFePCULi（i-x）FeP04

8.錢GiGa）、錯（32Ge）都是重要的稀有金屬，在化學(xué)催化劑、半導(dǎo)體材料、新能源等領(lǐng)

域應(yīng)用廣泛，可從鑄煤燃燒后的粉煤灰（含Ga2O3>GeO2>SiO2>A12O3）中提取，部分流

程如下：

濾渣

濃鹽酸——水氫氣

粉煤灰->GeC,-?^n^GeO

過濾265（K6?0*C

控制溫度

①---?濾液③④

操作a

②殘液

已知:

物質(zhì)

GaChGeCl4AlCh

沸點/℃20184183（升華）

(1)濾渣的主要成分為。

+3++3+

(2)①中發(fā)生的反應(yīng)有A12O3+6H=2A1+3H2O>Ga2O3+6H=2Ga+3H2O和。

(3)操作a的名稱是,②中控制溫度的范圍是(填字母序號)。

a.20~84℃b.84~183℃c.84-201℃

(4)④中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是o

(5)錢能與沸水劇烈反應(yīng)生成氫氣，錯在加熱條件下與鹽酸或稀硫酸不反應(yīng)。從原子結(jié)構(gòu)

角度解釋其原因：_______________________

(6)用濃鹽酸酸化的磷酸三丁酯(TBP)可以從殘液中萃取Ga3+,相關(guān)反應(yīng)為：

+

TBP+GaCb+HClTBPHGaCl40用稀NaOH溶液對有機相進行反萃取，用鹽酸調(diào)節(jié)反

萃取液pH至5-6,然后升溫至85~95℃水解得到Ga(OH)3,經(jīng)后續(xù)處理得到粗錢。結(jié)合化

學(xué)用語解釋用稀NaOH溶液對有機相進行反萃取的原因：=

(7)電解法可以提純粗錢，具體原理如圖所示。像在陽極溶解生成的Ga3+與NaOH溶液

反應(yīng)生成GaO2,GaO2在陰極放電的電極反應(yīng)式是。

高純鎮(zhèn)一；粗綠

9.硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以

硼鎂礦(含Mg2B2O5H2O>SiO2及少量Fe2O3>AI2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工

藝流程如下：

(NHJSO,溶液濾渣1

i—1—I-?―調(diào)pH=3.5----------

硼鎂礦粉fI氣浸過濾1卜」——A貨濾2—H3BO3

*一,調(diào)pH=6.5

氣體一》|吸收|-------T.鎂—MEOHL.MgC()3—?輕質(zhì)氧化鎂

?