2024年高考化学重点知识练习题无机化工流程分析含解析

无机化工流程分析1.POCl3是重要的基础化工原料，广泛用于制药、染料、表面活性剂等行业。一种制备POCl3的原理为：

PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化学学习小组拟利用如下装置在试验室模拟制备POCl3。有关物质的部分性质如下：物质熔点/℃沸点/℃密度/g·mL-1其它PCl3-93.676.11574遇水剧烈水解，易与氧气反应POCl31.25105.81.645遇水剧烈水解，能溶于PCl3SOCl2-10578.81.638遇水剧烈水解，加热易分解（1）仪器甲的名称为______________

，与自来水进水管连接的接口编号是________________。

(填“a”或“b”)。（2）装置C的作用是___________________，乙中试剂的名称为____________________。（3）该装置有一处缺陷，解决的方法是在现有装置中再添加一个装置，该装置中应装入的试剂为_________(写名称)。若无该装置，则可能会有什么后果?请用化学方程式进行说明__________________。（4）D中反应温度限制在60-65℃，其缘由是_______________。（5）测定POCl3含量。①精确称取30.70g

POCl3产品，置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解；②将水解液配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于锥形瓶中；③加入10.00

mL3.200

mol/LAgNO3标准溶液，并加入少许硝基苯用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖；④以Fe3+为指示剂，用0.2000

mol/L

KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液，达到滴定终点时共用去10.00

mLKSCN溶液。①滴定终点的现象为____________________，用硝基苯覆盖沉淀的目的是__________________。②反应中POCl3的百分含量为__________________。【答案】（1）球形冷凝管a（2）干燥Cl2，同时作平安瓶，防止堵塞五氧化二磷(或硅胶)（3）碱石灰POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl,SOCl2+H2O=SO2+2HCl（4）一是温度过高，PCl3会大量挥发，从而导致产量降低；二是温度过低，反应速率会变慢（5）①当最终一滴标准KSCN

溶液滴入时，溶液变为红色，且半分钟不褪去使生成的沉淀与溶液隔离，避开滴定过程中SCN-与AgCl

反应②50%【分析】本题以POCl3的制备为载体，考查Cl2、SO2的试验室制备、试验条件的限制、返滴定法测定POCl3的含量。由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水剧烈水解，所以用干燥的Cl2、SO2与PCl3反应制备POCl3，则装置A、B、C、D、E、F的主要作用依次是：制备Cl2、除Cl2中的HCl（g）、干燥Cl2、制备POCl3、干燥SO2、制备SO2；为防止POCl3、SOCl2水解和汲取尾气，D装置后连接盛碱石灰的干燥管。返滴定法测定POCl3含量的原理：POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3，用KSCN滴定过量的AgNO3，发生的反应为KSCN+AgNO3=AgSCN↓+KNO3，由消耗的KSCN计算过量的AgNO3，加入的总AgNO3减去过量的AgNO3得到与Cl-反应的AgNO3，依据Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒计算POCl3的含量。【详解】（1）依据仪器甲构造特点，仪器甲的名称为球形冷凝管。为了更充分的冷凝蒸气，冷凝管中的水应下进上出，与自来水进水管连接的接口的编号为a。（2）由于PCl3、POCl3、SOCl2遇水剧烈水解，所以制备POCl3的Cl2和SO2都必需是干燥的。依据装置图和制备POCl3的原理，装置A用于制备Cl2，装置B用于除去Cl2中HCl（g），装置C用于干燥Cl2，装置F用于制备SO2，装置E用于干燥SO2，装置D制备POCl3；装置C的作用是干燥Cl2，装置C中有长直玻璃管，装置C的作用还有作平安瓶，防止堵塞。乙中试剂用于干燥SO2，SO2属于酸性氧化物，乙中试剂为五氧化二磷（或硅胶）。（3）由于SO2、Cl2有毒，污染大气，最终要有尾气汲取装置；POCl3、SOCl2遇水剧烈水解，在制备POCl3的装置后要连接干燥装置（防外界空气中H2O（g）进入装置D中），该装置缺陷的解决方法是在装置D的球形冷凝管后连接一个既能汲取SO2、Cl2又能汲取H2O（g）的装置，该装置中应装入的试剂是碱石灰。若没有该装置，POCl3、SOCl2发生剧烈水解，反应的化学方程式为POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl、SOCl2+H2O=SO2+2HCl。（4）D中反应温度限制在60~65℃，其缘由是：温度太低，反应速率太慢；温度太高，PCl3会大量挥发（PCl3的沸点为76.1℃），从而导致产量降低。（5）①以Fe3+为指示剂，当KSCN将过量的Ag+完全沉淀时，再滴入一滴KSCN溶液与Fe3+作用，溶液变红色，滴定终点的现象为：当最终一滴标准KSCN

溶液滴入时，溶液变为红色，且半分钟不褪去。硝基苯是难溶于水且密度大于水的液体，用硝基苯覆盖沉淀的目的是：使生成的沉淀与溶液隔离，避开滴定过程中SCN-与AgCl

反应。②n（AgNO3）过量=n（KSCN）=0.2000mol/L0.01L=0.002mol，沉淀10.00mL溶液中Cl-消耗的AgNO3物质的量为3.200mol/L0.01L-0.002mol=0.03mol，依据Ag++Cl-=AgCl↓和Cl守恒，样品中n（POCl3）==0.1mol，m（POCl3）=0.1mol153.5g/mol=15.35g，POCl3的百分含量为100%=50%。2.黄钾铁矾渣经如下流程可将其转化为锰锌铁氧体：已知：①黄钾铁矾渣中铁主要以形式存在，锌主要以硫酸锌()、氧化锌(ZnO)、硅酸锌()形式存在，黄钾铁矾渣的某些元素成分如下表所示：元素FeZnCuCdCaMgSi质量分数%28.98.770.370.180.370.844.63②溶液用于沉淀和③Fe和Cd的金属活动性相近（1）“酸浸”后，滤渣1的主要成分为______________________________(写化学式)；为了提高浸出率，可实行的措施有_________________________________________(写出一种即可)。（2）“还原除杂”工序中，加入铁粉是为了除去溶液中__________、________等金属杂质离子。（3）加入沉淀时应避开过量，缘由是___________________________________________；若此过程中溶液搅拌时间过长，则会导致去除率偏低，缘由是_____________________。(已知：CdS的溶度积Ksp=8×10-27，FeS的溶度积Ksp=8×10-19，ZnS的溶度积Ksp=8×10-24)（4）写出“共沉淀"工序中生成的离子反应方程式为：_____________________________________。（5）锰锌铁氧体是种重要的磁性材料。测定铁氧体中ZnO的试验步骤如下：①写出除锰()步骤中的离子方程式：_____________________________________。②精确量取25.00mL溶液A，掩蔽铁后，用二甲酚橙作指示剂，用0.0100的EDTA()标准溶液滴定其中的(反应原理为Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+)；至消定终点时消耗EDTA标准溶液20.00mL。通过计算确定该铁氧体中ZnO的质量分数为____________________。【答案】（1）适当提高硫酸浓度、提高温度、搅拌、粉碎原料(合理即可)（2）（3）过量、会转化为FeS、ZnS沉淀，造成、损失当搅拌时间过长时，部分Fe2+被氧化变成Fe3+，会与发生反应，使浓度下降，从而导致去除率降低；(也可是将氧化，造成浓度下降)（4）Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O（5）①②16.20%【解析】（1）黄钾铁矾渣加入硫酸酸浸，硅酸锌与硫酸反应生成硅酸，则滤渣1为H2SiO3，为了提高浸出率，可实行的措施有适当提高硫酸浓度、提高温度、搅拌、粉碎原料；（2）依据金属活动依次及离子氧化性强弱，离子氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+；“还原除杂”工序中，加入铁粉是为了除去溶液中Fe3+、Cu2+等金属杂质离子，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu；（3）加入沉淀时应避开过量，缘由是过量、会转化为FeS、ZnS沉淀，造成、损失；若此过程中溶液搅拌时间过长，则会导致去除率偏低，缘由是当搅拌时间过长时，部分Fe2+被氧化变成Fe3+，会与发生反应，使浓度下降，从而导致去除率降低；(也可是将氧化，造成浓度下降)；（4）“共沉淀"工序中硫酸亚铁与碳酸氢铵反应生成、硫酸铵、二氧化碳和水，反应的离子反应方程式为：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；（5）①除锰()步骤中(NH4)2S2O8将锰离子氧化生成二氧化锰而除去，反应的离子方程式：；②依据反应Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+可知，n(ZnO)=n(Zn2+)=n(EDTA)=0.0100×20.00mL×L/mL=2.0×mol；该铁氧体中ZnO的质量分数为。3.工业采纳氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。②Al3＋、Fe3＋沉淀完全的pH分别为4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋起先沉淀的pH分别为8.1、9.1。③焙烧过程中主要反应为MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。（1）结合图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为____________、____________、____________。（2）对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调整溶液pH的范围为_____，将Fe3＋和Al3＋变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。（3）“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为_____________________。（4）上述流程中可循环运用的物质是________。（5）现用滴定法测定浸出液中Mn2＋含量。试验步骤：称取1.000g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使反应2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O充分进行并除去多余的硝酸；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO2-＋NH4+===N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，用2.00mol·L－110.00mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-；用0.10mol·L－110.00mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应(还原产物是Cr3＋)的离子方程式为_________________。②试样中锰的质量分数为________。【答案】（1）500℃60min1.10（2）4.7≤pH<8.1（3）Mn2＋＋2HCO3-===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O（4）NH4Cl（5）①6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O②77%【详解】（1）依据图像分析，焙烧温度在500℃以上、焙烧时间在60min以上、在1.1以上，锰浸出率超过90%，所以焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为500℃、60min、1.10；（2）净化除杂的目的是将Fe3＋和Al3＋变为沉淀除去，并且保证Mn2＋不能沉淀，所以调整溶液pH的范围为4.7≤pH<8.1；（3）“碳化结晶”步骤中，碳酸氢铵与锰离子反应生成碳酸锰沉淀和二氧化碳气体，反应离子方程式是Mn2＋＋2HCO3-===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；（4）依据流程图，可循环运用的物质是NH4Cl；（5）①依据得失电子守恒，酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式是6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O；②Cr2O72-的物质的量是0.10mol·L－1×0.01L=0.001mol，反应6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O消耗Fe2＋的物质的量是0.006mol，[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-消耗Fe2＋的物质的量是2.00mol·L－1×0.01L－0.006mol=0.014mol，依据Mn2＋～[Mn(PO4)2]3－～Fe2＋，可知Mn2＋的物质的量是0.014mol，锰的质量分数为。4.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),可以用于制取Na2Cr2O7溶液、金属铜和粗碲等,以实现有害废料的资源化利用,工艺流程如下:已知:煅烧时,Cu2Te发生的反应为Cu2Te+2O22CuO+TeO2。（1）煅烧时,Cr2O3发生反应化学方程式为__________________。

（2）浸出液中除了含有TeOSO4(在电解过程中不反应)外,还可能含有____(填化学式)。（3）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的缘由是__________________。

（4）测定产品中K2Cr2O7含量的方法如下:称取产品试样2.50g配成250mL溶液,用移液管取出25.00mL于锥形瓶中,加入足量稀硫酸酸化后,再加入几滴指示剂,用0.1000mol·L-1硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定,重复进行二次试验。(已知Cr2被还原为Cr3+)①氧化还原滴定过程中的离子方程式为________________。

②若三次试验消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准液的平均体积为25.00mL,则所得产品中K2Cr2O7的纯度为_____%。[已知M(K2Cr2O7)=294g·mol-1,计算结果保留三位有效数字]。

（5）上述流程中K2Cr2O7发生氧化还原反应后所得溶液中除含有Cr3+外,还含有肯定浓度的Fe3+杂质,可通过加碱调pH的方法使两者转化为沉淀。已知c(Cr3+)=3×10-5mol·L-1,则当溶液中起先析出Cr(OH)3沉淀时Fe3+是否沉淀完全?____(填“是”或“否”)。{已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31}【答案】（1）2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2（2）CuSO4(或CuSO4和H2SO4)（3）低温条件下,K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小,且K2Cr2O7的溶解度随温度的降低而显著减小（4）①Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O②49.0（5）是【解析】（1）依据流程中“水浸”，Cr元素以Na2CrO4形式存在，Na2CrO4中Cr的化合价为＋6价，Cr2O3中Cr的化合价为+3价，Cr2O3作还原剂，被氧气氧化，依据化合价升降法进行配平，“煅烧”时Cr2O3参与的反应是2Cr2O3＋3O2＋4Na2CO34Na2CrO4＋4CO2；（2）“煅烧”除(1)中反应外，还有Cu2Te＋2O22CuO＋TeO2，沉渣应含有CuO、TeO2以及少量的Au，加入稀硫酸，CuO与稀硫酸反应生成CuSO4，依据题干，Te以TiOsO4形式存在，Au不与稀硫酸反应，即浸出液中含有TeOsO4、CuSO4、H2SO4；（3）Na2Cr2O7溶液加入KCl(s)，得到K2Cr2O7，说明低温下，K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小，且K2Cr2O7的溶解度随温度的降低而显著减小；（4）①Cr2O42－作氧化剂，把Fe2＋氧化成Fe3＋，+6价Cr被还原成Cr3＋，依据得失电子数目守恒，得出Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O；②依据①的离子反应方程式得出：K2Cr2O7的纯度==49.0%；（5）Cr(OH)3起先出现沉淀时，溶液中c3(OH－)==2×10－26，Fe3＋沉淀完全，c(Fe3＋)应小于10－5mol·L－1，Fe(OH)3沉淀完全时，溶液中c3(OH－)==4×10－33<2×10－26，说明Fe3＋沉淀完全。5.某工厂用软锰矿（主要成分是MnO2，含少量Al2O3和SiO2）和闪锌矿（主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS等杂质）为原料制备MnO2和Zn（干电池原料），其简化流程如下：已知：反应Ⅰ中全部金属元素均以离子形式存在。回答下列问题：（1）滤渣1中除了SiO2以外，还有一种淡黄色物质，该物质是由MnO2、CuS与硫酸共热时产生的，请写出该反应还原产物的化学式____。（2）反应Ⅱ中加入适量金属锌的目的是为了回收某种金属，请写出该反应的离子方程式______。（3）反应Ⅲ中X可以是______。（填字母代号）它的作用是______。a．MgOb．Zn(OH)2c．Cu2(OH)2CO3d．MnCO3（4）反应Ⅳ中电极均是惰性电极，写出阴极电极反应式_______________。（5）已知：H2S的电离常数K1=1.0×10−7，K2=7.0×10−15。0.1mol/LNaHS的pH_