新教材适用2025版高考化学二轮总复习题型能力提升训练二化学工艺流程综合题

题型实力提升训练(二)1.(2024·河北邯郸二模)Be被主要用于原子能反应堆材料、宇航工程材料等，有“超级金属、尖端金属、空间金属”之称。硫酸法是现代工业用绿柱石(主要成分为3BeO·Al2O3·6SiO2，还含有铁等杂质)生产氧化铍的方法之一，其简化的工艺流程如下：已知几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表：金属阳离子Fe3＋Al3＋Fe2＋Be2＋起先沉淀时pH1.53.36.55.2沉淀完全时pH3.75.09.7—(1)步骤②中还可以实行什么措施提高反应速率_适当增加硫酸的浓度、搅拌、适当上升温度等__(除粉碎外，任写一点)。(2)滤渣1成分的化学式为_H2SiO3__。(3)步骤③中加入H2O2的目的是_将Fe2＋氧化为Fe3＋__。(4)步骤④不宜运用NaOH溶液来沉淀Be2＋，缘由是Be(OH)2能与强碱发生反应：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，难以限制强碱的用量使Be2＋恰好完全沉淀(用必要的文字和离子方程式说明)；已知Ksp[Be(OH)2]＝1.6×10－22，则Be2＋沉淀完全时，溶液中c(OH－)＝_4×10－9__mol·L－1(通常认为溶液中离子浓度小于1.0×10－5mol·L－1时为沉淀完全)。【解析】绿柱石经石灰石熔炼后再粉碎、硫酸酸浸，得到滤渣H2SiO3和滤液(含有Be2＋、Fe2＋、Al3＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4))，加入H2O2后Fe2＋被氧化为Fe3＋，用氨水调整pH，Fe3＋、Al3＋生成沉淀，Be2＋留在滤液，接着加氨水调整pH可使Be2＋生成Be(OH)2沉淀，灼烧后生成BeO。(1)步骤②中还可以实行适当增加硫酸的浓度、搅拌、适当上升温度等措施提高反应速率。(2)滤渣1成分的化学式为H2SiO3。(3)步骤③中加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋。(4)Be(OH)2能与强碱发生反应：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，难以限制强碱的用量使Be2＋恰好完全沉淀，故不宜运用NaOH溶液来沉淀Be2＋。Be2＋沉淀完全时，c(Be2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，由c(Be2＋)c2(OH－)＝Ksp[Be(OH)2]，可得c(OH－)＝4×10－9mol·L－1。2.(2024·河北唐山二模)海水中提取镁的工艺流程：(1)该工艺流程中属于分解反应的有_3__个，请写出其中属于氧化还原反应的化学方程式MgCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑。(2)MgCl2·6H2O脱水得到MgCl2的过程中，通入HCl的作用是_抑制MgCl2与水在加热条件下发生水解反应__。(3)25℃时，在沉镁的过程中，将MgCl2溶液滴加到Ca(OH)2悬浊液中，当混合溶液中pH＝12时，同时存在Ca(OH)2、Mg(OH)2两种沉淀，则此时溶液中c(Ca2＋)∶c(Mg2＋)＝_8×105__。推断此时Mg2＋_是__完全沉淀(填“是”或“否”)。(Ksp[Ca(OH)2]＝4.8×10－6，Ksp[Mg(OH)2]＝6.0×10－12，当某离子浓度降到1×10－5mol·L－1以下时，认为该离子已经完全沉淀。)(4)新工艺向含氧化镁熔浆中添加三氯化铈(CeCl3)和氯气反应，生成CeO2和无水氯化镁。请写出该反应的化学方程式4MgO＋2CeCl3＋Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))2CeO2＋4MgCl2。【解析】碳酸钙煅烧得到生石灰，加水得石灰乳，加到海水中得到氢氧化镁沉淀，先与HCl反应生成氯化镁溶液，浓缩结晶得到MgCl2·6H2O，再在HCl气流中加热获得无水氯化镁，电解熔融氯化镁制取Mg，同时得到的氯气可转变为HCl进行循环利用。(1)分解反应有：碳酸钙煅烧得到生石灰和水，MgCl2·6H2O分解得到MgCl2和H2O，电解熔融氯化镁得到Mg和Cl2，则该工艺流程中属于分解反应的有3个，其中属于氧化还原反应的化学方程式为MgCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑。(2)增大氢离子浓度可使镁离子水解平衡左移，则MgCl2·6H2O脱水得到MgCl2的过程中，通入HCl的作用是：抑制MgCl2与水在加热条件下发生水解反应。(3)25℃时，当混合溶液中pH＝12时，同时存在Ca(OH)2、Mg(OH)2两种沉淀，则此时溶液中c(Ca2＋)∶c(Mg2＋)＝eq\f(cCa2＋·c2OH－,cMg2＋·c2OH－)＝eq\f(Ksp[CaOH2],Ksp[MgOH2])＝eq\f(4.8×10－6,6.0×10－12)＝8×105。此时c(Mg2＋)＝eq\f(Ksp[MgOH2],c2OH－)＝eq\f(6.0×10－12,10－22)＝6.0×10－8＜10－5，则Mg2＋完全沉淀。(4)新工艺向含氧化镁熔浆中添加三氯化铈(CeCl3)和氯气反应，生成CeO2和无水氯化镁。则该反应的化学方程式为4MgO＋2CeCl3＋Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))2CeO2＋4MgCl2。3.(2024·河北省邢台市部分中学三模)磷酸铁(FePO4·2H2O，难溶于水的白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。试验室用磷铁渣(含Fe、FeP、Fe2P及少量杂质)来制备FePO4·2H2O的工艺流程如下：(1)“浸取”时，在密闭反应容器中进行，硝酸分解生成的O2将Fe、FeP、Fe2P分别氧化为Fe2O3、P2O5。Fe2P与O2反应的化学方程式为4Fe2P＋11O2eq\o(=,\s\up7(90℃))4Fe2O3＋2P2O5。(2)加入硫酸的目的是_溶解Fe2O3等并能抑制Fe3＋的水解__；加入活性炭的目的是_吸附NO2，削减气体污染__。(3)写诞生成FePO4·2H2O的离子方程式：Fe3＋＋H3PO4＋3NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(60℃))FePO4·2H2O↓＋3NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。“制备”时，溶液的pH对磷酸铁产品中eq\f(nFe,nP)的值有影响，在pH为1.2～2.5时，随pH增大，eq\f(nFe,nP)明显增大，其缘由是_pH增大，促进了Fe3＋水解，生成的Fe(OH)3混入产品中__。(4)“系列操作”的名称是_过滤、洗涤、干燥__。(5)FePO4·2H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品含量随温度改变的曲线)如图。则a为_80.75__(保留小数点后两位)。含量＝eq\f(固体质量,起始固体质量)×100%【解析】(3)依据信息可知反应为Fe3＋＋H3PO4＋3NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(60℃))FePO4·2H2O↓＋3NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。pH增大时，促进溶液中的Fe3＋水解，生成的Fe(OH)3混入产品中，导致eq\f(nFe,nP)明显增大。(5)设100gFePO4·2H2O样品受热，得到FePO4固体的质量为ag，水的质量为(100－a)g，依据物质的量比例得到eq\f(ag,151g·mol－1)∶eq\f(100－ag,18g·mol－1)＝1∶2，解得a≈80.75。4.(2024·山东日照二模)某钒矿石的主要成分为V2O5、Al2O3、Fe2O3和SiO2。一种从该矿石中提钒的工艺流程如下：已知：Ⅰ.在酸性介质中VOeq\o\al(＋,2)具有较强的氧化性，能被Fe2＋、乙醇、草酸和酒石酸还原为VO2＋。Ⅱ.萃取剂P204[(C8H17O)2PO2H]对V(Ⅳ)中的VO2＋有很强的萃取实力，对Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)和其他V(Ⅳ)微粒无萃取实力。萃取VO2＋的平衡为：VO2＋＋2(C8H17O)2PO2HVO[(C8H17O)2PO2]2＋2H＋。回答下列问题：(1)“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行，目的是_使得反应物充分接触，使得反应更充分且能加快反应速率__。该步操作中V2O5发生反应的化学反应方程式为2V2O5＋4NaCl＋O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))4NaVO3＋2Cl2。(2)“还原”时，VOeq\o\al(＋,2)发生反应的离子方程式为2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2H2O＋2CO2↑。(3)“操作x”为_分液__；试剂y为_H2SO4__(填化学式)。(4)室温下，随着pH和浓度的改变，V(Ⅳ)微粒的区位优势图如下。以氧化物的性质为分类依据，VO2物质类别为_两性氧化物__。“调pH”时，调整pH＝2的目的是_保证V以VO2＋微粒存在，利于其萃取分别出来__；N点存在平衡HV2Oeq\o\al(－,5)＋5H＋2VO2＋＋3H2O，其平衡常数的数值为_1019.2__。【解析】钒矿石、氯化钠、空气氯化焙烧生成氯气和含有NaVO3混合物，加入硫酸酸浸，二氧化硅不反应成为滤渣，滤液加入草酸，VOeq\o\al(＋,2)和草酸反应生成VO2＋，加入稀硫酸调整pH后加入萃取剂萃取分别出有机层，有机层加入硫酸反萃取后分液得到水层含有VOSO4。(1)“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行，目的是使得反应物充分接触，使得反应更充分且能加快反应速率。该步操作中V2O5和氯化钠、空气中氧气高温反应生产NaVO3和氯气，化学反应方程式为2V2O5＋4NaCl＋O2eq\o(=,\s\up7(焙烧))4NaVO3＋2Cl2。(2)已知：在酸性介质中VOeq\o\al(＋,2)具有较强的氧化性，能被Fe2＋、乙醇、草酸和酒石酸还原为VO2＋；“还原”时，VOeq\o\al(＋,2)和草酸反应生成VO2＋、二氧化碳和水，发生反应的离子方程式为2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2H2O＋2CO2↑。(3)“操作x”为将VO2＋从有机层中反萃取到水层中，然后分液分别出水层，故操作为分液；萃取VO2＋的平衡为VO2＋＋2(C8H17O)2PO2HVO[(C8H17O)2PO2]2＋2H＋，且得到VOSO4，则试剂y为H2SO4，硫酸使得溶液中氢离子浓度增大促使萃取平衡逆向移动生成VOSO4。(4)由图可知，VO2在酸性溶液中转化为VO2＋，在碱性溶液中转化为HV2Oeq\o\al(－,5)、V4Oeq\o\al(2－,9)，故VO2为两性氧化物；已知，萃取剂P204[(C8H17O)2PO2H]对V(Ⅳ)中的