2020届高考化学二轮备考专题辅导与测试：大题强化训练-无机工艺流程综合大题【答案+解析】

无机工艺流程综合大题1.某工厂从废含镇有机催化剂中回收银的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有Ni70.0%及一定量的Al、Fe、SiQ和有机物，银及其化合物的化学性质与铁的类似，但Ni2+的性质较稳定)。乙醇稀硫酸废液废催化剂加颤口

调乙醇稀硫酸废液废催化剂加颤口

调已知：部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的 pH如下表所/K。沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2PH5.23.29.79.2回答下列问题：(1)滤渣a的成分是,用乙醇洗涤废催化剂的目的是,从废渣中回收乙醇的方法是(2)为提高酸浸速率，可采取的措施有(答一条即可)。(3)硫酸酸浸后所得滤液A中可能含有的金属离子是向其中加入HQ的目的是离 子 方(4)利用化学镀 (待镀件直接置于含有镀层金属的化合物的溶液中)可以在金属、 塑料、陶瓷等物品表面镀上一层金属镍或铬等金属，与电镀相比，化学镀的最大优点是 。(5)滤液C进行如下所示处理可以制得 NiSQ•7H2O。滤液调pH=3、-操作XC D NiSQ.7H2O①操作X的名称是?②产品晶体中有时会混有少量绿矶(FeSQ-7H2O),可能是由于生产过程中 导致 Fe2＋未被完全氧化。③NiS。在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性银镉电池电极材料—NiOOH，该反应的离子方程式是解析(1)用乙醇洗涤的目的是溶解并除去有机物杂质，利用蒸馏的方法可将乙醇与其他有机物分离开；只有 SiO2不与硫酸反应，故滤渣a的成分是 SiO2；(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度均可提高酸浸速率；(3)依据分析可知滤液 A中可能含有的金属离子是 Al3＋、Fe2＋、Ni2+,加入H2Q的目的是将Fe2+氧化为Fe",有利于分离，反应离子方程式为： 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，由表中数据及流程图知，加入试剂X的目的是将银转化为Ni(OH)2,故X是碱类物质，X可以为NaOH；(4)与电镀相比，化学镀的最大优点是：不消耗电能，节约能源；(5)①由溶液得到晶体的操作为蒸发结晶，所以操作X的名称是蒸发结晶；②产品晶体中有时会混有少量绿矶(FeSQ・7HO),可能是由于生产过程中HQ的用量不足(或HQ失效)，可能会导致Fe2+未被完全氧化，从而使产品晶体中混有少量绿矶(FeSO・7HO);③NiSQ在强碱溶液中用 NaClO氧化，可制得碱性银镉电池电极材料一一NiOOH该反应的离子方程式是： 2Ni2+ClO+4OH===2NiOOH+Cl+HO。答案(1)SiO2溶解、除去有机物蒸储(2)将废催化剂粉碎或适当地提高硫酸的浓度、浸泡时的温度(3)Al3+、Fe2+、Ni2+加入HQ的目的是将Fe2+氧化为Fe\有利于分离2Fe2++2H++H2Q===2Fe++2HO(4)不消耗电能，节约能源(5)①蒸发结晶 ②H2O的用量不足(或H2Q失效)③2Ni2++ClO+40H===2NiOOH+Cl+HO.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，在空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色。如图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe"、Cif+、FeLC「)生产CuCl的流程：户滤液①过量”*蚀刻液废液加入过阜X调节pHaCuCl晶体根据以上信息回答下列问题：(1)生产过程中X的化学式为。⑵写出产生CuCl的化学方程式(3)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO气体，结合化学方程式和必要的文字说明理由实际生产中SO要适当过量，原因可能是(答一点即可)c⑷实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示:pH1234567CuCl产率/%70908278757270析出CuCl晶体最佳pH为，当pH较大时CuCl产率变低原因是，调节pH时，（填“能”或“不能”）用相同pH的硝酸代替硫酸，理由是（5）氯化亚铜的定量分析：①称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中，充分溶解。②用0.10mol•L一硫酸铀标准溶液滴定。已知：CuCl+FeCL===CuC2+FeCL、Fe2++Ce===F（3j++d三次平行实验结果如下（平行实验结果相差不能超过1%）:平行实验次数1230.25g样品消耗硫酸铀标准溶液的体积（mL）24.3524.0523.95则样品中CuCl的纯度为（结果保留三位有效数字）。解析向工业上以制作印刷电路的废液（含Fe"、CiT、Fe2+、Cl）加入过量的铁粉，三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜，然后过滤，滤渣为过量的铁和生成的铜，依据铜与铁活泼性，将滤渣溶于盐酸，铜与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为铜，然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，铜与氯气反应生成氯化铜，硫酸铜、二氧化硫、氯化铜和水反应生成氯化亚铜和硫酸。（1）印刷电路的废液（含Fe"、Cu\Fe\C「）加入铁，三价铁离子能够与铁反应生成二价铁离子，铜离子能够与铁反应能生成铜，

过滤后滤渣中含有铜和铁，加入盐酸，铁与盐酸反应能生成氯化亚铁，铜与盐酸不反应，将铜分离出来，则X为Fe、Y为HCl;(2)依据图示可知：CuCL、CuSQS@HO反应生成HSO、CuCl,依据得失电子守恒其方程式为：CuCb+CuSNSO+2H2O===2CuCI+2H2SO;△(3)由反应方程式Cu+2H2SO(浓)=====CuSO+SOT+2H2O可知Cu与浓硫酸反应的过程中有SO生成，且生成的CuSO和SO的物质的量之比为1：1,生产CuCl的过程中消耗CuSOffiSO的物质的量之比也为1：1,所以理论上不需要补充SO气体；实际生产中要保持适当过量的SO,目的是提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成的Cu+被空气氧化；(4)由表中数据可知，pH=2时，CuCl产率最高；pH较大时，Cd+水解程度增大，导致反应生成CuCl减少；硝酸具有强氧化性，能将产品CuCl氧化生成Cif+,所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸；(5)根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过 1%体积为24.35mL,误差大舍去，则滴定0.25g样品消耗硫酸铀标准溶液24.05+23.95 ，、人、…一的平均体积为： =24mL,结合万程式可知： CuCl+FeCl3===CuC2+FeCl2,Fe2++Ce4+===F(e++Ce3+,CuCl〜C4,CuCl的纯度为•mol X100%=95.5%0.25g24X10的纯度为•mol X100%=95.5%0.25g答案(1)Fe(2)CuCl2+CuSO+SO+2H2O===2CuCI+2H2SO(3)Cu+2HSO(浓)=====CuSO+SOT+2HO反应中生成的CuSO和SO为1：1,所以理论上不需要补充SO气体提高CL2+的还原速率，同时可以防止生成的CJ被空气氧化(4)2Cj+水解程度增大，反应生成CuCl减少，产率减小不能硝酸会与产品CuCl发生反应(5)95.5%.硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面，写出该反应的化学方程式(2)一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)，已知硅的熔点是1420C,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下：①净化N2和H2时，铜屑的作用是：;硅胶的 作 用 是②在氮化炉中3Si(s)+2N2(g)===Si3N(s)AH=-727.5kJ•mol1,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度;体系中要通入适量的氢气是为了 O③X可能是(选填：“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：①整个制备过程必须严格控制无水无氧。 SiHCl3遇水剧烈反应，写出该反应的化学方程式②假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中，补充投入 HCl和H的物质的量之比是解析(1)在H的保护下，使SiCl4与N2反应生成Si3N,氮元素的化合价由0价降低到一3价，则氢气中的氢元素由0价升高到+1价生成HCl,根据得失电子守恒和原子守恒配平，反应的化学方程式为3SiCl4+2M+6H===Si3N+12HCl。(2)①因为高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅，则铜屑的作用是除去原料气中的氧气；硅胶的作用是除去生成的水蒸气；②在氮化炉中3Si(s)+2N(g)===Si3N4(s) AH=-727.5kJ•mol1,该反应是放热反应，防止局部过热，导致硅熔化熔合成团，阻碍与 N2的

接触，开始时要严格控制氮气的流速以控制温度； 为了将整个体系中空气排尽，体系中要通入适量的氢气；③由于硅中含有铜的氧化物，在反应中氧化铜能被还原生成铜， 因此要除去铜应该选择硝酸， 盐酸和硫酸不能溶解铜，氢氟酸能腐蚀氮化硅。(3)①SiHCl3遇水剧烈反应，生成硅酸、HCl和氢气，反应的化学方程式SiHCl3+3HO===H5iO3+3HCl+H4。553〜573K②由题中条件可知： Si(粗)＋3HCl==========S=iHCl3＋H21mol3mol1molSiHCl3＋SiHCl3＋H21373〜1453K=S=i（纯）＋3HCl1mol1mol 3mol由以上数据，循环生产中只能产生 3molHCl，但HCl的利用率是90%因此需要增加(3+90*3)molHCl,循环生产中只产生1molH,但H的利用率为93.75%,因此需增加(1+93.75%—1)molH,因此，补充投入HCl和睦的物质的量之比为：(3+90%-3)：(1+93.75%—1)=5:1。答案(1)3SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl(2)①除去原料气中的氧气 除去生成的水蒸气②这是放热反应， 防止局部过热， 导致硅熔化熔合成团， 阻碍与N2的接触将体系中的氧气转化为水蒸气，而易被除去 (或将整个体系中空气排尽)③硝酸(3)①SiHCl3+3HO===2SiO3+3HCl+Hd②5：1

5.用辉铜矿(主要成分为CuzS,含少量FeO、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图：MnO2MnO2H^O<、见HC3溶液辉铜矿一浸取f过滤1f除铁一沉住一超氮f过淀IlfCu式。H.C。』滤渣IFe(OH)jMnCOa(1)下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的的是(填字母)。A.延长浸取时间A.延长浸取时间B.将辉铜矿粉碎C.充分搅拌C.充分搅拌D.适当增加硫酸浓度(2)滤渣I中的主要成分是Mn@SSiQ,请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：(3)研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是O(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH,使Fe"转化为Fe(OH)3,则加入的试剂A可以是(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是⑸“沉镒"(除Mrn)过程中有关反应的离子方程式为(6)滤液II经蒸发结晶得到的盐主要是 慎化学式)。解析辉铜矿主要成分为CuS,含少量Fe。、SiO2等杂质，加入稀硫酸和二氧化镒浸取，过滤得到滤渣为 Mn0SiO2、单质S,滤液中含有Fe"、Mrn\CU2\调节溶液pH除去铁离子，加入碳酸氢镂溶液沉淀锰过滤得到滤液赶出氨气循环使用，得到碱式碳酸铜。酸浸时，通过粉碎矿石或者升高温度或者进行搅拌都可以提高浸取率，延长浸取时间并不能提高速率。“浸取”时：在酸性条件下MnO氧化C&S得到硫沉淀、CuSO和MnSO具反应的离子方程式是：2MnO+Cu2S+8rf===S；+2Cu2+2＋＋2Mn2＋＋4H2O。浸取时氧化铁溶解于稀硫酸中反应生成硫酸铁和水，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，FezQ在浸取时起媒介作用，Fe"可催化Cu2S被MnOM化。(4)加入的试剂A应用于调节溶液pH,促进铁离子的水解，但不能引入杂质， 因最后要制备碱式碳酸铜， 则可加入氧化铜、 氢氧化铜等，因氨气易挥发，加热可促进挥发，则可用加热的方法。5)“沉锰”(除Mn2＋)过程中，加入碳酸氢铵并通氨气，生成碳酸镒沉淀，反应的离子方程式为Mrn++HCO+NH===MnCQ+NHl。(6)滤液II主要是硫酸镂溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铵晶体。答案(1)A (2)2MnQ+CuS+8H===S；+2Ci2++2Mr2++4H2O(3)Fe"可催化Ci2S被Mn丽化(4)CuO或Cu(OH)2加热(5)Mn2+HCO+NH===MnCa+N讨(6)(NH4)2SO4.硼酸(H3BO)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿(2MgO・BO3-H2OSiO2及少量FeO、CaCOAl2O)为原料生产硼酸的工艺流程如下：H⑼4I，镁矿粉f叵司f根电洲f浸出液7除杂滤液川降温结品一硼酸晶体II I浸出液 流渣 母液已知：HBO在20C、40C、60C、100c时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe：Al"、Fe"和Mg+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4。(1)由于矿粉中含CaCQ“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出，故应分批加入稀硫酸。该反应的化学方程式为“浸出液”显酸性，含H3BO和Mg*、SCO,还含有Fe"、Fe2+、CsT、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2Q和MgO除去的杂质离子是。H2Q的作用是(用离子方程式表示)。“浸取”后，采用“热过滤”的目的是“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO•H2O,应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩，u2nu2n4。60HOI(KI1201401601802W)温度/V.05052114姿等乾潞蜜曼40讣却25答案(1)CaCO3(粉末)+HSO===CaS4>H2OCOT (2)FeFe\Al3+H2Q+2H++2Fe2+===2Fe++2HO(3)防止温度下降时H3BO从溶液中析出(4)加压升温结晶7.某工厂对工业生广钛白粉厂生的废液进行综合利用，废液中含有大量FeSQH2SO和少量Fe(SQ)3、TiOSO,可用于生产颜料铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产工艺流程如下：已知：①TiOSO可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO」；②TiOSO水解的反应为：TiOSO+(x+1)H2O^TiO2-xH20；+H2SO。请回答：(1)步骤①所得滤渣的主要成分为,分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作中所用的玻璃仪器是;步骤②中得到硫酸亚铁晶体的操作为蒸发浓缩、(2)步骤③硫酸亚铁在空气中煨烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为。(3)步骤④的离子方程式是(4)已知：FeCQs) Fe2(aq)+CC2T(aq),试用平衡移动原理解释步骤⑤生成乳酸亚铁的原因(5)实验室中常用KMnO商定法测定晶体中FeSO-7H2O的质量分数，取步骤②中所得FeSO・7H2O晶体样品ag,配成500.00mL溶液，取出25.00mL溶液，用KMnO§液7定(杂质与KMnO^反应)。若消耗0.1000molL1KMnO§?夜25.00mL,则所得晶体中FeSO・7H2O的质量分数为(用a表示)。解析废液中含有大量FeSQH2SO和少量Fe(SQ)3、TiOSO,加铁屑，Fe与H2SO和少量Fe(SQ)3反应生成FeSO,TiOSO水解生成TiO2•xHO,过滤，滤渣为TiO2•xH2QFe,滤?夜为FeSO,FeSO溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硫酸亚铁晶体，脱水、煨烧得到氧化铁；FeSO溶液中加碳酸氢镂反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸镂和二氧化碳，碳酸亚铁沉淀加乳酸溶解生成乳酸亚铁溶液和二氧化碳，乳酸亚铁溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到乳酸亚铁晶体；(1)由流程分析可知，步骤①所得滤渣的主要成分为 TiO2•xH。Fe;实现固体和液体的分离用过滤的方法， 过滤操作使用的仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗；步骤②是从溶液中得到硫酸亚铁晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等操作;(2)硫酸亚铁在空气中煨烧生成铁红和三氧化硫的方程式为：高温 一八…□一一、一— 心〜3 ~4FeSO+O=====2FeQ+4SO,氧化剂是氧气，还原剂是硫酸亚铁，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为 1：4;(3)由流程图可知，硫酸亚铁与碳酸氢镂反应是碳酸亚铁，还生成气体为二氧化碳，溶液B为硫酸镂溶液，反应离子方程式为：Fe2++2HC0===FeC31+H2O+COT;(4)碳酸亚铁的沉淀存在溶解平衡：FeCQs) Fe2(aq)+C(3>(aq),加入乳酸，这样CO.与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液；(6)令FeSO・7H20的质量分数为x,亚铁离子会被高镒酸钾氧化为三价铁离子，本身被还原为+2价的镒离子，根据电子守恒，则5FeSO・7HO-KMnQ5X278g1molagxxx~~~0.1000mol-L1X0.025L5005X278g 1mol 所以 2^=0.1000mol―•L1X0.025LagXxX500g69.5解得x= 。a答案(1)TiO2-xH2aFe玻璃棒、烧杯、漏斗 冷却结晶、过滤洗涤(2)1：4(3)Fe2+2HC(O===FeC3X+H2O+COT(4)FeCO3(s) Fe2(aq)+C(3)(aq),CO」与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动8.钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：已知：钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是 TiOSO和FeSO,TiOSO遇水会水解。请回答下列问题：(1)操作1用到的玻璃仪器除烧杯外还有,操作2是＞过滤，副产品主要成分的化学式为。(2)请结合化学用语解释将TiO"转化为H2TiO3的原理(3)已知钛的还原性介于铝和锌之间，估计钛能耐腐蚀的原因之是,如果可从NaZn、Fe三种金属中选一种金属代替流程中的镁，那么该金属跟四氯化钛反应的化学方程式是(4)电解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解质，用碳块作电解梢，其阴极反应的电极反应式为（5）为测定溶液中TiOSO的含量，首先取待测钛液10mL用水稀释至100mL,加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：3TiO2+Al+6HI+===3Ti3+Al3+3H2O,过滤后，取出滤液20.00mL向其中滴加2〜3滴KSCN§液作指示剂，用（填一种玻璃仪器的名称）滴加0.100