2025版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)題型層級練9化工流程綜合分析題含解析

PAGEPAGE8題型層級練9化工流程綜合分析題(A級)1．下圖中反應(yīng)①是制備SiH4的一種方法，其副產(chǎn)物MgCl2·6NH3是優(yōu)質(zhì)的鎂資源?；卮鹣铝袉栴}：(1)MgCl2·6NH3所含元素的簡潔離子半徑由小到大的依次(H－除外)：__________________，Mg在元素周期表中的位置：______________________，Mg(OH)2的電子式：__________________。(2)A2B的化學(xué)式為______________。反應(yīng)②的必備條件是________________。上圖中可以循環(huán)運用的物質(zhì)有______________________。(3)在肯定條件下，由SiH4和CH4反應(yīng)生成H2和一種固體耐磨材料______________(寫化學(xué)式)。(4)為實現(xiàn)燃煤脫硫，向煤中加入漿狀Mg(OH)2，使燃燒產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Mg化合物，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。(5)用Mg制成的格氏試劑(RMgBr)常用于有機合成，例如制備醇類化合物的合成路途如下：依據(jù)上述信息，寫出制備所需醛的可能結(jié)構(gòu)簡式：______________。解析：(1)MgCl2·6NH3所含元素的簡潔離子有Mg2＋、Cl－、N3－、H＋，Cl－有3個電子層，四者中離子半徑最大，Mg2＋、N3－有2個電子層，且具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，則N3－的半徑大于Mg2＋的半徑，故離子半徑由小到大的依次為r(H＋)<r(Mg2＋)<r(N3－)<r(Cl－)。依據(jù)鎂的原子結(jié)構(gòu)示意圖，可推知鎂位于元素周期表的第三周期ⅡA族。Mg(OH)2為離子化合物，其電子式為[Heq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))eq\o(O,\s\up6(··),\s\do6(··))eq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))]－Mg2＋[eq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))eq\o(O,\s\up6(··),\s\do6(··))eq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))H]－。(2)依據(jù)反應(yīng)①，由原子守恒可推知A2B為Mg2Si?？赏ㄟ^電解熔融的MgCl2獲得Mg。由題圖可知，由MgCl2·6NH3得到的NH3、NH4Cl可以循環(huán)用于反應(yīng)①。(3)由SiH4和CH4反應(yīng)生成H2和一種固體耐磨材料，明顯該耐磨材料為原子晶體SiC。(4)煤燃燒產(chǎn)生的SO2與Mg(OH)2反應(yīng)生成MgSO3，MgSO3具有還原性，易被空氣中的氧氣氧化為MgSO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg(OH)2＋2SO2＋O2=2MgSO4＋2H2O。(5)依據(jù)格氏試劑與醛反應(yīng)合成醇的反應(yīng)原理，可由CH3MgBr與CH3CH2CHO反應(yīng)制得，也可由CH3CH2MgBr與CH3CHO反應(yīng)制得，故所需醛的可能結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CHO、CH3CHO。答案：(1)r(H＋)<r(Mg2＋)<r(N3－)<r(Cl－)第三周期ⅡA族[Heq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))eq\o(O,\s\up6(··),\s\do6(··))eq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))]－Mg2＋[eq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))eq\o(O,\s\up6(··),\s\do6(··))eq\o(\s\up5(·),\s\do5(·))H]－(2)Mg2Si熔融、電解NH3、NH4Cl(3)SiC(4)2Mg(OH)2＋2SO2＋O2=2MgSO4＋2H2O(5)CH3CH2CHO，CH3CHO2．鋅及其化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用比較廣泛。(1)ZnFe2O4是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，也是一種催化劑，能催化烯類有機物氧化脫氫等反應(yīng)。①ZnFe2O4中Fe的化合價是________。②工業(yè)上利用反應(yīng)ZnFe2(C2O4)3·6H2Oeq\o(=,\s\up15(△))ZnFe2O4＋2CO2↑＋4CO↑＋6H2O制備ZnFe2O4，該反應(yīng)中還原產(chǎn)物是________(填化學(xué)式)，每生成1molZnFe2O4轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)是________。(2)工業(yè)上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等雜質(zhì))制取金屬鋅的工藝流程如下：①酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，為達到這一目的，還可采納的措施是________________________(任答一條)。寫出ZnFe2O4溶于酸的離子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②凈化Ⅰ中H2O2參加反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③凈化Ⅱ中Y的主要成分是________(填化學(xué)式)。(3)利用鋅錳電池在800～1000℃時電解TiO2可制得金屬鈦，裝置如圖所示。圖中a電極的材料為________，陰極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。解析：(1)①ZnFe2O4中Zn是＋2價，O是－2價，依據(jù)化合物中正負價代數(shù)和為0可知Fe的化合價是＋3價。②反應(yīng)中Fe元素化合價從＋2價上升到＋3價，碳元素化合價從＋3價部分降低到＋2價，部分上升到＋4價，所以還原產(chǎn)物是CO；依據(jù)方程式可知每生成1molZnFe2O4轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量是4mol，總數(shù)是4NA(或2.408×1024)。(2)將鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO、CuO等氧化物雜質(zhì))酸浸，發(fā)生反應(yīng)ZnFe2O4＋8H＋=2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O、ZnO＋2H＋=Zn2＋＋H2O、FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O、CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O，向溶液中加入雙氧水，發(fā)生反應(yīng)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O，調(diào)整溶液的pH將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，調(diào)整溶液pH時不能引進新的雜質(zhì)，可以用ZnO，所以X為ZnO，然后向溶液中加入ZnS，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋ZnS=Zn2＋＋CuS，然后過濾，所以Y中含有CuS，最終電解得到Zn。①酸浸時要將鋅焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，為達到這一目的，還可以采納的措施是增大硫酸的濃度或上升溫度、攪拌等。ZnFe2O4溶于酸的離子方程式為ZnFe2O4＋8H＋=2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O。②凈化Ⅰ中H2O2參加反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O；③由于ZnS過量，則凈化Ⅱ中Y的主要成分是CuS、ZnS。(3)a電極產(chǎn)生Ti，是陰極，所以a電極是負極，其電極材料為鋅，陰極是二氧化鈦得到電子，電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－=Ti＋2O2－。答案：(1)①＋3②CO4NA(或2.408×1024)(2)①適當(dāng)增大c(H＋)(或上升溫度、攪拌等其他合理答案)ZnFe2O4＋8H＋=2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O③CuS、ZnS(3)鋅(或Zn)TiO2＋4e－=Ti＋2O2－3．鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)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，緣由是________________________________________________________________________。(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為______________________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為________。(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應(yīng)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，其主要緣由是________________________________________________________________________。解析：(1)“堿溶”時，Al2O3與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2和H2O，留意離子方程式。(2)“過濾Ⅰ”所得濾液為NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，過濾Ⅱ后電解的是Na2CO3溶液，說明溶液的溶質(zhì)由NaAlO2變?yōu)镹a2CO3，發(fā)生反應(yīng)AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，說明AlOeq\o\al(－,2)結(jié)合H＋實力強于COeq\o\al(2－,3)，即其水解實力強，說明堿性NaAlO2>Na2CO3，溶液的pH減小。(3)電解Al2O3，陽極O2－放電生成O2，石墨(C)電極會被O2氧化。(4)陽極溶液中的陰離子即水中的OH－放電生成O2(圖示)及H＋(2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)，H＋與COeq\o\al(2－,3)結(jié)合生成HCOeq\o\al(－,3)(COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，由圖陽極區(qū)Na2CO3轉(zhuǎn)化為NaHCO3)，寫出總反應(yīng)：4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑。陰極，水中的H＋放電生成H2。(5)NH4Cl加熱時分解生成HCl和NH3，HCl可以破壞鋁表面的氧化膜，有利于反應(yīng)進行。答案：(1)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜(B級)4．用金屬鈷板(含少量Fe、Ni)制備應(yīng)用廣泛的氯化鈷的工藝流程如圖所示：注：鈷與鹽酸反應(yīng)極慢，需加入催化劑硝酸才可能進行實際生產(chǎn)。有關(guān)鈷、鎳和鐵的化合物的性質(zhì)如表：化學(xué)式沉淀完全時的pH相關(guān)反應(yīng)Co(OH)29.4Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑Co2＋＋2NH3·H2O=Co(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Co2＋＋2H2OCo(OH)2＋2H＋Ni＋2HCl=NiCl2＋H2↑Ni2＋＋6NH3·H2O=[Ni(NH3)6]2＋＋6H2OFe(OH)29.6Fe(OH)33.7(1)“除鎳”步驟中，氨水用量對反應(yīng)收率的影響如表：加氨水調(diào)pH收率/%Ni2＋含量/%998.10.089.5980.051097.60.00510.3940.005從表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)pH調(diào)整至x＝________時，除鎳效果最好。(2)“除鎳”步驟必需限制在肯定的時間內(nèi)完成，否則沉淀中將有部分Co(OH)2轉(zhuǎn)化為Co(OH)3，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(3)“除鐵”步驟中加入雙氧水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。(4)“除鐵”步驟中加入的純堿的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在“調(diào)pH”步驟中，加鹽酸的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)已知25℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，則該溫度下反應(yīng)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋的平衡常數(shù)為________________________________________________________________________。解析：(1)由題表可知，當(dāng)pH＝10時，收率為97.6%，Ni2＋含量已經(jīng)達到最低，接著增大pH時，Ni2＋含量不變，故x＝10。(2)Co(OH)2轉(zhuǎn)化為Co(OH)3，類似Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Co(OH)2＋O2＋2H2O=4Co(OH)3。(3)加入雙氧水的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(4)“除鐵”步驟中加入Na2CO3的作用是促進Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀而除去。(5)由Co2＋＋2H2OCo(OH)2＋2H＋可知，加入鹽酸可抑制Co2＋水解。(6)Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝4.0×10－38，K＝eq\f(c3H＋,cFe3＋)＝eq\f(c3H＋·c3OH－,cFe3＋·c3OH－)＝eq\f(K\o\al(3,w),Ksp[FeOH3])＝(10－14)3/(4.0×10－38)＝2.5×10－5。答案：(1)10(2)4Co(OH)2＋O2＋2H2O=4Co(OH)3(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(4)使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去[或2Fe3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O=2Fe(OH)3↓＋3CO2↑](5)防止Co2＋水解(6)2.5×10－55．多硫的化合物有多硫化鈉(Na2Sx)、硫代硫酸鈉(Na2S2O3)、過二硫酸鈉(Na2S2O8)和連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)等，在印染、造紙和醫(yī)學(xué)等方面起著重要作用。(1)連二亞硫酸鈉具有強還原性，工業(yè)制備工藝流程如下：①配平：eq\x()NaHSO3＋eq\x()NaBH4—eq\x()Na2S2O4＋eq\x()NaBO2＋eq\x()________②在攪拌反應(yīng)中加入乙醇并不參加反應(yīng)，則加入乙醇的目的是________________________________________________________________________。③制得的連二亞硫酸鈉成品中常含有少量亞硫酸鹽，影響產(chǎn)品純度的測定，若選擇鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]滴定連二亞硫酸鈉時卻不受其影響，與其他氧化劑比較，鐵氰化鉀具有優(yōu)良的選擇性，在堿性條件下鐵氰化鉀氧化性弱，還原產(chǎn)物為亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]，請寫出滴定時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。④連二亞硫酸鈉可用于處理工業(yè)產(chǎn)生的某類廢水，0.1mol連二亞硫酸鈉理論上可除去酸性廢水中Cr2Oeq\o\al(2－,7)的物質(zhì)的量為________mol。(2)過二硫酸鈉中硫元素的化合價為________，其具有強氧化性，在酸性條件下將Mn2＋氧化成紫紅色的MnOeq\o\al(－,4)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。(3)工業(yè)上可采納電解的方法，同時制備連二亞硫酸鈉與過二硫酸鈉，簡易裝置如下：①關(guān)于上述電解裝置，下列說法不正確的是________(填字母)。A．裝置中a電極是陽極，b電極是陰極B．裝置中應(yīng)選擇陽離子交換膜，鈉離子從右池向左池移動C．理論上，電解產(chǎn)生的連二亞硫酸鈉比過二硫酸鈉的物質(zhì)的量多D．若電解后拆去電路上的電源，則該裝置可以向外供應(yīng)電能②寫出a電極上主要的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①該反應(yīng)中，S元素由＋4價降低為＋3價，則NaBH4中H元素由－1價上升到＋1價，故產(chǎn)物中還有H2O，依據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平可得：8NaHSO3＋NaBH4=4Na2S2O4＋NaBO2＋6H2O。②連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)易溶于水，攪拌反應(yīng)中加入乙醇，可降低連二亞硫酸鈉的溶解度，便于產(chǎn)品結(jié)晶析出，從而提高產(chǎn)品的產(chǎn)率。③在堿性條件下鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]滴定連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)的還原產(chǎn)物為亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]，S2Oeq\o\al(2－,4)則被氧化成SOeq\o\al(2－,3)，據(jù)守恒規(guī)律可得離子方程式為2S2Oeq\o\al(2－,4)＋4[Fe(CN)6]3－＋8OH－＝4SOeq\o\al(2－,3)＋4[Fe(CN)6]4－＋4H2O。④Cr2Oeq\o\al(2－,7)具有強氧化性，用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)除去酸性廢水中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)，S2Oeq\o\al(2－,4)被氧化為SOeq\o\al(2－,4)，則Cr2Oeq\o\al(2－,7)被還原為Cr3＋。0.1molNa2S2O4失去電子的物質(zhì)的量為0.6mol，則除去Cr2Oeq\o\al(2－,7)的物質(zhì)的量為0.1mol。(2)過二硫酸鈉(Na2S2O8)中存在一個過氧鍵(—O—O—)，Na元素顯＋1價，過氧鍵中O元素顯－1價，其余O元素顯－2價，則S元素顯＋6價。Na2S2O8具有強氧化性，在酸性條件下可將Mn2＋氧化成紫紅色的MnOeq\o\al(－,4)，而S2Oeq\o\al(2－,8)則被還原為穩(wěn)定性較強的SOeq\o\al(2－,4)，離子方程式為2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋。(3)①由電解裝置可知，a電極與電源的正極相連，b電極與負極相連，則a是陽極，b是陰極，A正確；電解過程中，陽離子(Na＋)由左池經(jīng)離子交換膜向右池移動，B錯誤；電解過程中陽極上SOeq\o\al(2－,4)放電生成過二硫酸鈉(Na2S2O8)，陰極上HSOeq\o\al(－,3)放電生成連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)，依據(jù)得失電子守恒可知，n(Na2S2O8)>n(Na2S2O4)，C錯誤；若電解后拆去電路上的電源，則該裝置為原電池，可向外供應(yīng)電能，D正確。②a電極為陽極，電解過程中SOeq\o\al(2－,4)發(fā)生氧化反應(yīng)生成S2Oeq\o\al(2－,8)，電極反應(yīng)式為2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)。答案：(1)①81416H2O②降低連二亞硫酸鈉的溶解度，使產(chǎn)品充分結(jié)晶析出，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率③2S2Oeq\o\al(2－,4)＋4[Fe(CN)6]3－＋8OH－=4SOeq\o\al(2－,3)＋4[Fe(CN)6]4－＋4H2O④0.1(2)＋62Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋(3)①BC②2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)6．用某含鎳電鍍廢渣(含Cu、Zn、Fe、Cr等雜質(zhì))制取NiCO3的過程如圖所示：回答下列問題：(1)加入適量Na2S時除獲得沉淀外，還生成一種有臭雞蛋氣味的氣體，產(chǎn)生該氣體的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“氧化”時需保持濾液在40℃左右，用6%的H2O2溶液氧化。限制溫度不超過40℃的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；Fe2＋被氧化的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Fe2＋也可以用NaClO3氧化，生成的Fe3＋在較小pH條件下水解，最終形成黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀而被除去，如圖是pH—溫度關(guān)系圖，圖中陰影部分為黃鈉鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域，下列說法正確的是________(填字母)。a．FeOOH中鐵為＋2價b．pH過低或過高均不利于生成黃鈉鐵礬，其緣由不同c．氯酸鈉在氧化Fe2＋時，1molNaClO3失去的電