高考化学二轮复习 大题题型集训2 化学工艺流程（含解析）新人教版试题

大题题型集训(二)化学工艺流程(建议用时：35分钟)(对应学生用书第170页)1．(2019·广西名校联考)碳酸锰(MnCO3)是制造电信器材的软磁铁氧体，也用作脱硫的催化剂，瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如下图所示：已知：还原焙烧的主反应为2MnO2＋Ceq\o(=,\s\up8(焙烧))2MnO＋CO2↑。可能用到的数据如下：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Mn(OH)2开始沉淀pH1.56.54.28.3沉淀完全pH3.79.77.49.8根据要求回答下列问题：(1)在实验室进行步骤A操作时，需要用到的主要仪器名称为________。(2)步骤C中得到的滤渣主要成分是CaSO4和________，步骤D中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。(3)步骤E中调节pH的范围为________，其目的是__________________________________________________________________________。(4)步骤G发生的离子方程式为_____________________________________________________________________________________，若Mn2＋沉淀完全时测得溶液中COeq\o\al(2－,3)的浓度为2.2×10－6mol·L－1，则Ksp(MnCO3)＝________。(5)实验室可以用Na2S2O8溶液来检验Mn2＋是否完全发生反应，原理为Mn2＋＋S2Oeq\o\al(2－,8)＋H2O→H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋MnOeq\o\al(－,4)，确认Mn2＋已经完全反应的现象是___________________________________________________________________________________________________________。[解析](2)步骤C中得到的滤渣是不溶于水的Cu和微溶的CaSO4，步骤D中加入MnO2氧化溶液中的Fe2＋，其中Mn从＋4价降为＋2价，Fe从＋2价升高为＋3价，Fe2＋是还原剂，根据电子守恒，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1。(3)由图表可知为了使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，而不影响Mn2＋，步骤E中调节pH的范围为大于Fe(OH)3的沉淀的pH而小于Mn2＋形成沉淀需要的pH，即选择条件为3.7≤pH<8.3(或3.7<pH<8.3)。(4)在含有Mn2＋的溶液中加入NH4HCO3生成MnCO3沉淀，发生反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mn2＋沉淀完全时其浓度为1×10－5mol·L－1，溶液中COeq\o\al(2－,3)的浓度为2.2×10－6mol·L－1，则Ksp(MnCO3)＝(1×10－5mol·L－1)×(2.2×10－6mol·L－1)＝2.2×10－11。(5)可利用Na2S2O8溶液与Mn2＋反应生成MnOeq\o\al(－,4)(紫色)来检验Mn2＋是否存在。[答案](1)坩埚(2)Cu2∶1(3)3.7≤pH<8.3(或3.7<pH<8.3)使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去，不影响Mn2＋(4)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O2.2×10－11(5)取少量试样于试管中，滴入Na2S2O8溶液，溶液不变为紫色则Mn2＋已完全反应2．(2019·上饶六校联考)钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)常用于制造阻燃剂和无公害型冷水系统的金属抑制剂。下图是利用钼精矿(主要成分是MoS2，含少量PbS等)为原料生产钼酸钠晶体的工艺流程图：根据以上工艺流程图，回答下列问题：(1)提高焙烧效率的方法有______________________________。(写任意一种即可)(2)“焙烧”时MoS2转化为MoO3，该反应的化学方程式为______________，氧化产物是________。(3)“碱浸”时生成CO2的电子式为________，“碱浸”时含钼化合物发生的主要反应的离子方程式为____________________________。(4)若“除重金属离子”时加入的沉淀剂为Na2S，则废渣成分的化学式为__________________。(5)测得“除重金属离子”中部分离子的浓度：c(MoOeq\o\al(2－,4))＝0.20mol·L－1，c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.01mol·L－1。“结晶”前应先除去SOeq\o\al(2－,4)，方法是加入Ba(OH)2固体。假设加入Ba(OH)2固体后溶液体积不变，当BaMoO4开始沉淀时，去除的SOeq\o\al(2－,4)的质量分数为________%。[已知Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaMoO4)＝2.0×10－8](6)钼精矿在酸性条件下，加入NaNO3溶液，也可以制备钼酸钠，同时有SOeq\o\al(2－,4)生成，该反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________。[解析](2)根据工艺流程，焙烧时，通入空气，产生MoO3和SO2，即化学方程式为2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up8(高温))2MoO3＋4SO2；氧化产物是还原剂被氧化后得到的产物，根据化学反应方程式中Mo、S的化合价升高，即氧化产物是MoO3、SO2。(3)根据问题(5)，碱浸时，Mo元素以MoOeq\o\al(2－,4)的形式存在，即“碱浸”时含钼化合物发生的主要离子反应是MoO3＋COeq\o\al(2－,3)=MoOeq\o\al(2－,4)＋CO2↑。(5)根据溶度积，SOeq\o\al(2－,4)先沉淀出来，BaMoO4开始出现沉淀，此时溶液中c(Ba2＋)＝eq\f(KspBaMoO4,cMoO\o\al(2－,4))＝eq\f(2.0×10－8,0.20)＝1.0×10－7mol·L－1，此时溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))＝Ksp(BaSO4)/c(Ba2＋)＝1×10－10/1.0×10－7mol·L－1＝1.0×10－3mol·L－1，令溶液的体积为VL，去除SOeq\o\al(2－,4)的质量分数为eq\f(0.01mol·L－1－0.001mol·L－1×VL×96g·mol－1,0.01mol·L－1×VL×96g·mol－1)×100%＝90%。(6)MoS2与NOeq\o\al(－,3)反应，S和Mo的化合价都升高，S原子被氧化成SOeq\o\al(2－,4)，钼元素以MoOeq\o\al(2－,3)的形式存在，NOeq\o\al(－,3)中N的化合价降低，转化成NO。[答案](1)粉碎固体颗粒(2)2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up8(高温))2MoO3＋4SO2MoO3、SO2(3)MoO3＋COeq\o\al(2－,3)=MoOeq\o\al(2－,4)＋CO2↑(4)PbS(5)90(6)MoS2＋6NOeq\o\al(－,3)=MoOeq\o\al(2－,4)＋2SOeq\o\al(2－,4)＋6NO↑3．铬和铬的化合物是重要的化工原料，含铬废液易造成环境污染。以某铬矿石(主要成分是Cr2O3，含FeO、SiO2等杂质)为原料生产Cr2O3的工业流程如图所示：已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，Ksp[Cr(OH)3]＝6.4×10－31，lg2＝0.3(1)步骤Ⅱ中为了提高反应速率应该采取的措施有______________________。(任写2种)(2)滤液1中的阴离子除COeq\o\al(2－,3)外，主要还有__________________________。(3)步骤Ⅳ发生的反应中Cr2Oeq\o\al(2－,7)和蔗糖(C12H22O11)的物质的量之比为________。(4)步骤Ⅴ中为了使Cr3＋完全沉淀[此时，c(Cr3＋)≤10－5mol·L－1]，常温下，pH至少调至________。(5)氯化铬酰(CrO2Cl2)是红色液体，它可由固体红矾(K2Cr2O7)与KCl和浓硫酸在小心加热情况下制得，写出制备CrO2Cl2的化学方程式___________________________________________________________________________________________________________。(6)钢铁分析中为消除铬对测定锰含量的干扰，利用(5)中反应生成的CrO2Cl2加热挥发而除去。然后将气体通入亚硫酸钠溶液吸收。写出吸收过程中的化学方程式_____________________________________________________。[解析]铬矿石(主要成分是Cr2O3，含FeO、SiO2等杂质)中加入纯碱和氧气，高温下，SiO2和纯碱反应生成硅酸钠，FeO被氧化为氧化铁，根据信息滤液2与蔗糖反应生成含Cr3＋的溶液，结合信息Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，可知滤液1中含有Na2CrO4、Na2SiO3及过量的碳酸钠，固体1为氧化铁。加入硫酸可使硅酸根离子转化为沉淀，则滤液2中含有Na2Cr2O7、Na2SO4，再与蔗糖、尿素反应后，滤液3中的主要的溶质为(NH4)2SO4、Na2SO4。(2)滤液1中含有Na2CrO4、Na2SiO3及过量的碳酸钠，则滤液1中的阴离子除COeq\o\al(2－,3)外，主要还有CrOeq\o\al(2－,4)、SiOeq\o\al(2－,3)。(3)Cr2Oeq\o\al(2－,7)和蔗糖(C12H22O11)的反应中Cr的化合价由＋6降为＋3，C由0价升高到＋4价，根据得失电子守恒：6n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝48n(C12H22O11)，则n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))∶n(C12H22O11)＝8∶1。(4)为了使Cr3＋完全沉淀[此时，c(Cr3＋)≤10－5mol·L－1]，根据Ksp[Cr(OH)3]＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝6.4×10－31，c(OH－)＝4×10－9mol·L－1，则c(H＋)＝10－14/(4×10－9)mol·L－1＝0.25×10－5mol·L－1，pH＝5.6。(6)CrO2Cl2中Cr为＋6价，被还原为＋3价，Na2SO3中S为＋4价被氧化为＋6价。[答案](1)适当升温、粉碎铬矿石、搅拌等(合理答案均可)(2)CrOeq\o\al(2－,4)、SiOeq\o\al(2－,3)(3)8∶1(4)5.6(5)K2Cr2O7＋4KCl＋3H2SO4=3K2SO4＋2CrO2Cl2＋3H2O(6)6CrO2Cl2＋9Na2SO3＋3H2O=2Cr2(SO4)3＋12NaCl＋2Cr(OH)3↓＋3Na2SO44．(2019·淄博二模)用工业制立德粉后的铅锌废渣(主要成分为ZnO和PbSO4，杂质为含Si、Fe3＋、Cu、Cd等元素的化合物)为原料，制活性氧化锌和黄色颜料铅铬黄，工业流程如图所示：已知常温下Ksp(PbSO4)＝1.6×10－5，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－38。(1)“碱浸”过程中PbSO4发生反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________，气体A的化学式为______________________。(2)“酸浸”过程中，在常温下应控制pH不低于______________。(3)“沉降Ⅰ”中发生沉降反应的离子方程式为_______________________________________________________________________。(4)滤液D中溶质的主要成分为________。(5)以1t含锌元素10%的铅锌废渣制得活性氧化锌113.4kg，依据以上数据能否计算出锌元素的回收率。若能，写出计算结果，若不能，请说明理由：___________________________________________________________________________________________________________。(6)常温下NH3·H2O的电离常数Kb＝1.8×10－5；碳酸的电离常数：Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝5.6×10－11。该温度下某浓度的(NH4)2CO3溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))/c(NH3·H2O)＝18。则溶液pH为________，c(HCOeq\o\al(－,3))/c(H2CO3)＝________。[解析](1)已知：常温下Ksp(PbSO4)＝1.6×10－5，Ksp(PbCO3)＝7.4×10－14，所以“碱浸”过程中PbSO4发生反应的离子方程式为PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)；“酸浸”后产生的气体为二氧化碳，化学式为CO2。(2)“酸浸”过程中，若pH过低，酸性强，铁与酸反应生成的有关铁的化合物进入滤液中，再加碱时，会出现氢氧化铁沉淀，根据c(Fe3＋)＝1×10－5mol·L－1时，Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)×c3(OH－)＝1.0×10－38，c(OH－)＝10－11mol·L－1，c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝3，因此要想除去铁离子，在常温下应控制pH不低于3。(4)由图知滤液B中含有的离子为Zn2＋、NHeq\o\al(＋,4)、COeq\o\al(2－,3)，加硫酸调节溶液的pH＝6.0～6.5出现Zn2(OH)2CO3，滤液为(NH4)2SO4。(5)除去铜、镉的过程中添加了锌粉，最终ZnO中的锌元素不完全来自于铅锌废渣，无法计算铅锌废渣中锌元素的回收率，所以结论为不能。(6)常温下NH3·H2O的电离常数Kb＝1.8×10－5；则NHeq\o\al(＋,4)的水解平衡常数为1×10－14/1.8×10－5，溶液中存在：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋则c(NH3·H2O)×c(H＋)/c(NHeq\o\al(＋,4))＝1×10－14/1.8×10－5，已知：c(NHeq\o\al(＋,4))/c(NH3·H2O)＝18，所以c(H＋)＝10－8mol·L－1，则溶液pH为8；溶液中存在HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－，碳酸的电离常数：Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝5.6×10－11；可知Kh2＝c(H2CO3)×c(OH－)/c(HCOeq\o\al(－,3))＝1×10－14/4.4×10－7，又因为c(OH－)＝10－6mol·L－1，所以c(HCOeq\o\al(－,3))/c(H2CO3)＝44。[答案](1)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)CO2(2)3(3)2Pb2＋＋2OH－＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)=2PbCrO4↓＋H2O(4)(NH4)2SO4(5)不能，因为除去铜、镉的过程中添加了锌粉，最终ZnO中的锌元素不完全来自于铅锌废渣，无法计算铅锌废渣中锌元素的回收率(6)8445．(2019·试题调研)钒是一种熔点很高的金属，具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性，有延展性、硬度大，无磁性。广泛应用于钢铁、航空航天、能源、化工等领域。工业上常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3，还有少量SiO2、P2O5等杂质)提取V2O5的流程如图1所示：图1(1)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3，其中铁元素的化合价转化为＋3，写出该反应的化学方程式：________________________________。(2)加MgSO4溶液的步骤中，滤渣的主要成分是______(用化学式表示)。(3)沉钒过程中发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________，得到的固体物质往往需要洗涤，写出实验室洗涤NH4VO3沉淀的操作方法：___________________________________________________________________________________________________________。(4)已知常温下NH4VO3的溶解度为0.468g，则NH4VO3的溶度积常数为________。(假设水溶解溶质后体积不变)(5)元素钒在溶液中还可以以V2＋(紫色)、V3＋(绿色)、VO2＋(蓝色)、VOeq\o\al(＋,2)(淡黄色)等形式存在。利用钒元素微粒间的反应设计的可充电电池的工作原理如图2所示，已知溶液中还含有1molH2SO4，请回答下列问题：图2①充电时，左槽溶液的颜色由蓝色逐渐变为淡黄色，则左槽电极上发生的电极反应式为_____________________________________________________。②放电过程中，右槽溶液颜色变化为________________，若此时外电路转移了3.01×1022个电子，则左槽溶液中H＋的变化量Δn(H＋)＝________。[解析]向钒炉渣中加入碳酸钠