2023届高考二轮总复习试题 化学（适用于山东、海南） 大题突破练1　化学工艺流程题

大题突破练大题突破练1化学工艺流程题1.(2022湖南娄底二模)锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO,还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)是冶锌过程中产生的废渣,一种回收锌电解阳极泥中金属元素锌、锰、铅和银的工艺如图。回答下列问题:已知:①MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇。②葡萄糖的第五碳上羟基和醛基缩合可形成葡萄糖的半缩醛式。在较高温度及酸性催化条件下,葡萄糖能发生如下反应:+HCOOH(1)已知Pb2Mn8O16中Pb化合价为+2价,Mn化合价为+2价和+4价,则氧化物中+2价和+4价Mn的个数比为。

(2)“还原酸浸”过程中主要反应的离子方程式为。

(3)实际锰浸出最适宜的葡萄糖加入量远大于理论加入量,其原因是

,

为提高葡萄糖的有效利用率,除充分搅拌外还可采取的措施为。

(4)整个流程中可循环利用的物质是。获得MnSO4·H2O晶体的一系列操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥,其中洗涤的具体操作是

。

(5)加入Na2CO3溶液的目的是将PbSO4转化为PbCO3,Na2CO3溶液的最小浓度为mol·L-1(保留两位小数)。[已知:20℃时Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14]

2.(2022重庆第三次诊断)钪(Sc)是一种稀土金属,钪及其化合物在航空、电子、超导等方面有着广泛的用途。钛白粉中含有Fe、TiO2、Sc2O3等多种成分,用酸化后的钛白废水富集钪,并回收氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下:回答下列问题:(1)“萃取”时Ti4+、Fe2+、Sc3+均进入有机相中,则在“洗涤”时加入H2O2的目的是

。

(2)“滤渣1”的主要成分是Sc(OH)3、(写化学式)。

(3)在“调pH”时先加氨水调节pH=3,此时过滤所得滤渣主要成分是;再向滤液中加入氨水调pH=6,此时滤液中Sc3+的浓度为mol·L-1;检验含Sc3+滤液中是否含Fe3+的试剂为(写化学式)。(已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39;Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)

(4)“沉钪”时用到草酸。已知草酸的Ka1=5.6×10-2,Ka2=1.5×10-4;则在25℃时pH=3的草酸溶液中c(C2O42-)∶c(H2C2(5)写出草酸钪在空气中“焙烧”时反应的化学方程式:。

(6)钛白酸性废水中Sc3+含量10.0~20.0mg·L-1,该工艺日处理钛白酸性废水100.0m3,理论上能生产含80%氧化钪的产品最多kg(保留到小数点后一位)。

3.(2022安徽马鞍山三模)合理处理金属垃圾既可以保护环境又可以节约资源。利用废旧镀锡铜线制备胆矾并回收锡的流程如下:已知Sn2+容易水解。回答下列问题:(1)加快“脱锡”速率的措施有(写出一点)。“操作Ⅰ”包含、、过滤、洗涤、干燥。

(2)“脱锡”过程中加入少量稀硫酸调控溶液pH,其目的是;硫酸铜浓度与脱锡率的关系如图所示,当浓度大于120g·L-1时,脱锡率下降的原因是

。

(3)“脱锡液”中含有的离子主要为Cu2+、Sn2+、H+、SO42-,以石墨为电极,通过控制溶液pH、电解时电压,可以依次回收铜、锡。电解时阳极的电极反应式为当阴极出现的现象时,说明电解回收锡结束。

(4)“脱锡渣”溶于硫酸的离子方程式为

。

(5)称量纯净的胆矾2.50g进行热重分析,实验测得胆矾的热重曲线如图所示。则120℃时所得固体的化学式为。

4.(2022辽宁大连24中三模)铍是航天、航空、电子和核工业等领域不可替代的材料,有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如下:已知:“滤渣1”中含有铁、铝、硅的氧化物,Na3FeF6难溶于水,Be2+可与过量OH-结合成[Be(OH)4]2-(当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于等于1×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全);lg2=0.回答下列问题:(1)“粉碎”的目的是。

(2)750℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,该反应的化学方程式为。

(3)“过滤1”的滤液中需加入适量NaOH生成Be(OH)2沉淀,但NaOH不能过量,原因是(用离子方程式表示)。

(4)已知Ksp[Be(OH)2]=4.0×10-21,室温时0.40mol·L-1Be2+沉淀完全时的pH最小为(5)“高温转化”反应产生的气体不能使澄清石灰水变浑浊,写出其化学方程式。

(6)“电解”NaCl-BeCl2熔融混合物制备金属铍,加入NaCl的主要目的是。

(7)绿色化学要求在工业生产中应有效利用原料,节约原料。本工艺过程可以循环利用的物质有。

5.某湿法炼锌的萃余液中含有Na+、Zn2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Cd2+及30~60g·L-1硫酸等,逐级回收有价值的金属并制取活性氧化锌的工艺流程如图:已知:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Co(OH)3Cd(OH)2Ksp2.6×10-394.9×10-175.9×10-151.6×10-447.2×10-15回答下列问题:(1)“中和氧化水解”时,先加入适量的石灰石调节溶液的pH为1.0;加入一定量的Na2S2O8;再加入石灰石调节溶液的pH为4.0。①“氧化”时,Mn2+转化为MnO2除去,反应的离子方程式为。

②“沉渣”的主要成分除MnO2外还有。

③“氧化”时,若加入过量的Na2S2O8,钴元素将会进入“沉渣”中,则水解后的溶液中含钴微粒的浓度为mol·L-1。

(2)“除镉”时,主要反应的离子方程式为

。

(3)“沉锌”时,在近中性条件下加入Na2CO3可得碱式碳酸锌[ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]固体,同时产生大量的气体。①产生大量气体的原因是

。

②ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O需洗涤,检验是否洗净的试剂是。

(4)不同质量分数的Na2SO4溶液在不同温度下析出Na2SO4晶体的成分如图所示。欲从含20%Na2SO4及微量杂质的“沉锌后液”中直接析出无水Na2SO4,“操作a”为

。

6.(2022广东汕头二模)二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,具有吸收强紫外光线的能力,可以用于光催化降解有机污染物,利用氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F)制CeO2的工艺流程如图所示。(1)CeCO3F中Ce元素的化合价为价。

(2)“焙烧”过程中可以加快反应速率,提高焙烧效率的方法是(写出一种即可)。

(3)操作①所需的玻璃实验仪器有烧杯、。

(4)上述流程中盐酸可用硫酸和H2O2替换,避免产生污染性气体Cl2,由此可知氧化性:CeO2(填“>”或“<”)H2O2。

(5)写出“沉铈”过程中反应的离子方程式:。

若“沉铈”过程中,Ce3+恰好沉淀完全[c(Ce3+)为1.0×10-5mol·L-1],此时溶液的pH为5,则溶液中c(HCO3-)=mol·L-1(保留2位有效数字)。{已知常温下Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,Ksp[Ce2(CO3)3}=1.(6)Ce4+溶液可以吸收大气中的污染物NOx减少空气污染,其转化过程如图所示(以NO2为例)。①该反应中的催化剂为(写离子符号)。

②该转化过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为。

7.(2022福建莆田三模)铂钌催化剂是甲醇燃料电池的阳极催化剂。一种以钌矿石[主要含Ru(CO3)2,还含少量的FeO、MgO、RuO4、CaO、SiO2](1)Na2Fe4(SO4)6(OH)2(2)“酸浸”时,Na2SO3的作用是。“滤渣”的主要成分有SiO2和(填化学式)。“酸浸”中钌的浸出率与浸出温度、pH的关系如图所示,“酸浸”的最佳条件是。

(3)“除铁”的离子方程式为

。

(提示:1molNaClO3参与反应,转移6mol电子)(4)从“滤液2”中可提取一种化肥,其电子式为。

(5)“灼烧”时通入Ar的作用是

。

8.(2022辽宁高三下学期联考)磷酸亚铁锂(LiFePO4)常用作动力锂离子电池的正极材料,利用LiFePO4废料(还含铝、石墨等成分)回收锂、铁等元素的工艺流程如图所示。已知:LiFePO4不溶于NaOH溶液。回答下列问题:(1)LiFePO4中Fe元素的化合价为价;

(2)“滤液1”含有的阴离子主要有:OH-、;

(3)在“酸浸”中,磷元素转化为H3PO4。①实际操作时,所加H2O2的量要比理论计算值多,可能原因是。

②LiFePO4发生反应的离子方程式为

;

(4)“滤渣2”的主要成分是;

(5)碳酸锂溶解度(用溶液中溶质的物质的量分数xi表示)曲线如图所示。①“沉锂”采用90℃的优点有

。

②308K时,碳酸锂溶解度为g(列出数学计算式);

(6)沉锂温度达到100℃时,碳酸锂沉淀率下降,可能的原因是。

9.(2022湖南怀化三模)某种电镀污泥主要含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量的金(Au),可用于制取Na2Cr2O7溶液、金属铜和粗碲等,以实现有害废料的资源化利用,工艺流程如图:已知:煅烧时,Cu2Te发生反应的化学方程式:Cu2Te+2O22CuO+TeO2(1)Te元素在元素周期表中的位置为,该元素最高化合价为价。

(2)煅烧时,Cr2O3发生反应的化学方程式为。

(3)浸出液中除了含有TeOSO4(在电解过程中不反应)外,还含有(填化学式)。电解沉积过程中,析出单质铜的电极为极。

(4)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示:通过冷却结晶能析出大量K2Cr2O7的原因是

。

(5)测定产品中K2Cr2O7含量的方法如下:称取试样2.50g配制成250mL溶液,取25.00mL所配溶液置于锥形瓶中,加入足量稀硫酸和几滴指示剂,用0.1000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。滴定过程中发生反应的离子方程式为。若三次实验消耗(NH4)2Fe(S参考答案大题突破练1化学工艺流程题1.答案(1)1∶3(2)C6H12O6+24H++12MnO212Mn2++6CO2↑+18H2O(3)在较高温度及酸性催化条件下,葡萄糖发生了副反应,从而额外消耗了大量葡萄糖少量多次加入葡萄糖(4)醋酸(CH3COOH)向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀),待乙醇自然流下,重复此操作2~3次(5)5.87×10-10解析锌电解阳极泥(主要成分为MnO2、PbSO4和ZnO,还有少量锰铅氧化物Pb2Mn8O16和Ag)加入稀硫酸酸洗,ZnO转化为ZnSO4,可得含ZnSO4的溶液;剩余滤渣中加入稀硫酸和葡萄糖还原酸浸,+4价的Mn变成+2价Mn进入溶液,过滤得到MnSO4溶液,经过一系列操作,可得MnSO4·H2O晶体;向滤渣1中加入Na2CO3溶液,使PbSO4转化成溶解度更小的PbCO3,再加入醋酸,酸浸溶铅,得到Ag单质和醋酸铅溶液,在醋酸铅溶液中加入硫酸,生成PbSO4沉淀,过滤得PbSO4。(1)由题中信息可知,Pb2Mn8O16中Pb化合价为+2价,Mn化合价为+2价和+4价,设+2价Mn有x个,+4价Mn有y个,根据化合价代数和为0,可得:2×(+2)+x×(+2)+y×(+4)+16×(-2)=0(2)向酸洗后剩余滤渣中加入稀硫酸、葡萄糖,与MnO2发生氧化还原反应,+4价Mn得电子被还原成Mn2+,葡萄糖中C失电子被氧化成CO2,离子方程式:C6H12O6+24H++12MnO212Mn2++6CO2↑+18H2O。(3)在较高温度及酸性催化条件下,葡萄糖能发生如下反应:+HCOOH,葡萄糖发生了副反应,从而额外消耗了大量葡萄糖;为提高葡萄糖的有效利用率,减少葡萄糖的损失,除充分搅拌外还可采取的措施为少量多次加入葡萄糖。(4)在醋酸铅溶液中加入硫酸,得到PbSO4沉淀和醋酸,反应的化学方程式为(CH3COO)2Pb+H2SO4PbSO4↓+2CH3COOH,则可循环利用的物质为醋酸;MnSO4·H2O易溶于水,不溶于乙醇,为了减少洗涤损失,MnSO4·H2O用乙醇洗涤,具体操作为向漏斗中加入乙醇至浸没MnSO4·H2O晶体(或沉淀),(5)加入Na2CO3溶液是将PbSO4转化为PbCO3,即PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq),因Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,原溶液中c(Pb2+)=Ksp(PbSO4)=1.6×10-8≈1.26×10-4mol·L-1,加入Na2CO3溶液生成PbCO3时,CO32-的最小浓度为2.答案(1)将Fe2+氧化为Fe3+(2)Fe(OH)3、Ti(OH)4(3)Fe(OH)39.0×10-7KSCN(4)8.4(5)2Sc2(C2O4)3+3O22Sc(6)3.8解析(1)有机相中含Fe2+,在“洗涤”时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+;(2)加入NaOH溶液沉淀Ti4+、Fe3+、Sc3+,“滤渣1”的主要成分是Sc(OH)3、Fe(OH)3、Ti(OH)4;(3)“调pH”时先加氨水调节pH=3,目的是沉淀Fe3+,过滤所得滤渣主要成分是Fe(OH)3;pH=6时c(OH-)=KWc(H+)=10-1410-6mol·L-1=10-8mol·L-1,滤液中Sc3+的浓度为c(Sc3+)=Ksp[Sc(OH)3]c3(OH-)=(4)草酸溶液中c(C2O42-)c(H2C2O4)=(5)草酸钪Sc2(C2O4)3在空气中“焙烧”时得到Sc2O3,C元素化合价升高生成二氧化碳,O元素化合价降低,反应的化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2(6)钛白酸性废水中Sc3+含量10.0~20.0mg·L-1,100.0m3废水中Sc3+质量最大为20.0mg·L-1×100.0×103L=2000×103mg=2kg,由元素质量守恒2Sc3+~Sc2O32×3.答案(1)研碎、搅拌、适当提高温度(答出一点即可)蒸发浓缩冷却结晶(2)抑制Sn2+水解置换反应速率加快,生成的铜粉快速增多,铜粉附着在铜线的表面,将未反应的锡包裹起来,从而导致锡浸出率下降(3)2H2O-4e-O2↑+4H+或4OH--4e-O2↑+2H2O气泡产生(4)2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O(5)CuSO4·H2O解析(1)从反应速率的影响因素考虑,加快“脱锡”速率的措施有研碎、搅拌、适当提高温度(答出一点即可);“操作Ⅰ”是从滤液中获得胆矾的过程,胆矾中有结晶水,故“操作Ⅰ”包含蒸发浓缩、冷却结晶;(2)根据已知信息Sn2+容易水解,故加入少量稀硫酸调控溶液pH,其目的是抑制Sn2+水解;铜离子浓度越大,反应速率越快,但是当浓度过大时,析出的铜覆盖在导线表面,从而影响反应,故脱锡率下降的原因是置换反应速率加快,生成的铜粉快速增多,铜粉附着在铜线的表面,将未反应的锡包裹起来,从而导致锡浸出率下降;(3)阳极发生氧化反应,水电离的氢氧根离子失去电子生成氧气,电极反应式:2H2O-4e-O2↑+4H+或4OH--4e-O2↑+2H2O;在阴极铜离子和锡离子分步得到电子,从而得到其单质,当它们反应完毕后,氢离子得到电子生成氢气,此时会有气泡生成,故当阴极出现气泡产生的现象时,说明电解回收锡结束;(4)“脱锡渣”的主要成分是单质铜,在硫酸和氧气的作用下生成硫酸铜和水,离子方程式:2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O;(5)设120℃时固体物质的相对分子质量为M,则有2.50∶250=1.78∶M,解得M=178,故120℃时固体物质的成分为CuSO4·H2O。4.答案(1)增大固体的表面积,提高水浸的浸取率(2)2Na3FeF6+Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2(3)Be(OH)2+2OH-[Be(OH)4]2-或Be2++4OH-[Be(OH)4]2-(4)6.3(5)BeO+Cl2+CBeCl2+CO(6)增强导电性(7)Na3FeF6、Cl2解析(1)绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]烧结后得到固体混合物,为提高水浸效率,需要将固体粉碎,增大接触面积;(2)750℃烧结时,Na3FeF6与Be3Al2(SiO3)6作用生成易溶于水的Na2BeF4和Fe2O3、Al2O3、SiO2等固体难溶物,该反应的化学方程式为2Na3FeF6+Be3Al2(SiO3)63Na2BeF4+Fe2O3+Al2O3+6SiO2;(3)Be(OH)2呈两性,“过滤1”的滤液中若加入的氢氧化钠过量,则会继续溶解而生成可溶性盐,即Be(OH)2+2OH-[Be(OH)4]2-或Be2++4OH-[Be(OH)4]2-;(4)由于Ksp[Be(OH)2]=1×10-5×c2(OH-)=4.0×10-21,则有c(OH-)=2×10-8mol·L-1,pH=-lg10-14(5)“高温转化”反应产生的气体不能使澄清石灰水变浑浊,即BeO与C、Cl2反应得到BeCl2、CO,故其反应的化学方程式为BeO+Cl2+CBeCl2+CO;(6)从反应过程分析,NaCl没有参加反应,则加入NaCl的主要目的是增强导电性;(7)由题干流程图可知,Na3FeF6可以循环利用,高温转化时需要利用Cl2,电解时又产生Cl2,即Cl2也可以循环利用。5.答案(1)①S2O82-+Mn2++2H2OMnO2↓+2SO42-+4H+②Fe(OH)3、CaSO4③1(2)Zn+Cd2+Zn2++Cd(3)①Zn2+和CO32-发生相互促进的水解反应,产生ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O和CO2气体②(4)蒸发浓缩、趁热过滤解析(1)①Na2S2O8具有氧化性,将Mn2+转化为MnO2除去,反应的离子方程式为S2O82-+Mn2++2H2OMnO2↓+2SO4②“沉渣”的主要成分除MnO2外还有氢氧化铁和硫酸钙;③加入石灰石调节溶液的pH为4.0,Co(OH)3的Ksp=1.6×10-44,则水解后的溶液中含钴微粒的浓度为1.6×10-44(10-10)3mol·(2)“除镉”时,是锌置换镉,主要反应的离子方程式为Zn+Cd2+Zn2++Cd;(3)①Zn2+和CO32-发生相互促进的水解反应,产生ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O和大量的CO②ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O需洗涤,检验是否洗净,即检验溶液中是否含有CO32-,可以选用的试剂是BaCl(4)从题图分析,得到硫酸钠需要进行的操作为蒸发浓缩,趁热过滤。6.答案(1)+3(2)粉碎矿石、增大气流速度、提高焙烧温度(任写一种,合理即可)(3)漏斗、玻璃棒(4)>(5)2Ce3++6HCO3-Ce2(CO3)3↓+3H2O+3CO2↑0.(6)①Ce4+②1∶2解析(1)CeCO3F中C元素化合价为+4价、O元素化合价为-2价、F元素化合价为-1价,根据化合价代数和等于0,Ce元素的化合价为+3价;(2)根据影响反应速率的因素,提高焙烧效率的方法是粉碎矿石、增大气流速度、提高焙烧温度等;(3)操作①是分离Ce(BF4)3沉淀和CeCl3溶液,方法为过滤,所需的玻璃实验仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;(4)Cl-被CeO2氧化为Cl2,CeO2为氧化剂,盐酸为还原剂,盐酸可用硫酸和H2O2替换,可知H2O2是还原剂,则氧化性CeO2>H2O2;(5)“沉铈”过程中CeCl3溶液和NH4HCO3反应生成Ce2(CO3)3沉淀,反应的离子方程式为2Ce3++6HCO3-Ce2(CO3)3↓+3H2O+3CO2↑。若“沉铈”过程中,Ce3+恰好沉淀完全,则c(Ce3+)为1.0×10-5mol·L-1,则c(CO32-)=3Ksp[Ce2(CO3)3]c2(Ce3+)=31×10-281×10-10mol·L-1=1×10-6mol·(6)①根据题图示,总反应为4H2+2NO24H2O+N2,该反应中的催化剂为Ce4+;②根据化学方程式4H2+2NO24H2O+N2,NO2中N元素化合价由+4价降低为0价,NO2是氧化剂,H2中H元素化合价由0价升高为+1价,H2是还原剂,该转化过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2。7.答案(1)+3(2)还原RuO4CaSO4T=65℃、pH=1.0(3)6Na++12Fe2++2ClO3-+18SO43Na2Fe4(SO4)6(OH)2(4)[H··N··HH····H]+[解析(1)Na2Fe4(SO4)6(OH)2中Na元素化合价为+1价、S元素化合价为+6价、O元素化合价为-2价、H元素化合价为+1价,根据化合价代数和等于0,Na2Fe4(SO4(2)根据题给流程图,“酸浸”后,溶液中钌元素只以Ru(SO4)2形式存在,可知Na2SO3把RuO4还原为+4价,Na2SO3的作用是还原RuO4。二氧化硅和硫酸不反应、硫酸钙微溶,“滤渣”的主要成分有SiO2和CaSO4。根据题给图示,温度为65℃、pH为1.0时钌的浸出率最大,“酸浸”的最佳条件是T=65℃、pH=1.0;(3)“酸浸”后溶液中的铁元素以Fe2+的形式存在,“除铁”时加入NaClO3把Fe2+氧化为Fe3+,碳酸钠调节pH生成Na2Fe4(SO4)6(OH)2沉淀,反应的离子方程式为6Na++12Fe2++2ClO3-+18SO42-+6H2O3Na2Fe4(SO4)(4)“酸溶”后溶液中的溶质RuCl4与加入的(NH4)2C2O4反应生成Ru(C2O4)2沉淀和氯化铵,“滤液2”中的化肥是氯化铵,其电子式为[H··N··HH····(5)“灼烧”时通入Ar作保护气,防止钌与空气中的氧气反应。8.答案(1)+2(2)AlO2(3)①H2O2易分解②2LiFePO4+H2O2+8H+2Li++2Fe3++2H3PO4+2H2O(4)Fe(OH)3(5)①90℃可减少Li2CO3溶解损失②3(6)温度过高,促进了碳酸锂的水解解析(1)根据正负化合价的和为0的原则可知