化学解答题练习（九）原卷版-2021年高考化学解答题专练（元素化合物与工艺流程）

化学解答题练习(九)原卷版

1.天青石(主要含有SrSO4和少昼CaCO3杂质)是获取盥元素的各种化合物的主要原料。

请回答下列问题：

(1)利用焰色反应可以定性鉴别某些金属盐。灼烧SrS04时，锢的焰色为(填标

号)。

A.洋红色B.浅紫色C.黄绿色D.淡蓝色

(2)硫化锯(SrS)可用作发光涂料的原料，SrSCh和碳的混合粉末在隔绝空气下高温焙

烧可生成硫化锢和一种还原性气体，该反应的化学方程式

(3)已知:25℃时，KsP(SrS04)=3.2xlO-7,K$p(SrC03尸LlxlO」。。SrSCKi的粉末与Na2cCh

溶液混合加热、充分搅拌可生成硫酸钠和碳酸锢，若转化完成时恢复到25C,混合液

中rCCO^')=1.0xl0-3mol/I„则r(SO；)=

(4)以天青石生产Sr(OH»xH2O的工艺如下:

已知：Sr(OH)2、Ca(OH)2在水中的溶解度如下表:

温度/(℃)020406080100

Sr(OH)0.911.773.958.4220.291.2

溶解度2

(g)

Ca(OH)20.190.170.140.120.090.08

①滤渣2为混有CaCO3的SrCO3,写出反应1生成SrCO3的化学方程式。

②固体3“加热水浸”是为了获得较纯净的Sr(OH)2溶液,此时应缓慢加热使沉淀颗粒长大,

滤渣5的主要成分是(填化学式)，“趁热过滤”的目的是

③“操作6”主要有：、过滤、洗涤、干燥。

④取mg纯净Sr(OH)2-xH2O产品溶于水，加入过量Na2co3溶液后过滤、洗涤、干燥

后，得到ng滤渣，则乂=(用含m、n的式子表示)。

2.纳米TiS具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前

景。下图是以硫酸氯钛为原料制备纳米二氧化钛的工艺流程图:

回答下列问题:

(1)反应I中发生两个反应，其一是尿素［CO(NH2)2］与H2o反应生成C02和NH3H2O,

则另一反应的离子方程式为一。

(2)判断Ti0(0H)2沉淀是否洗净的实验操作和现象是：一.

(3)为了减少制备过程中的“三废”排放，将上述流程中的“滤液”经过一、一、

(填基本操作)即可回收(填化学式)。

(4)为研究反应温度、反应时间、反应物物质的量配比等因素对制备纳米二氧化钛产

率的影响。设计如卜.实验:

实验编号反应温度/℃反应时间/h反应物物质的量配比‘呼3屯号］

n［TiOSO4］

①9012:1

②9023:1

③901

④10023:1

实验②和④的实验目的是_，实验③中反应物物质的量配比为一。反应1中TiO2+浓

度对TiCh的产率和粒径的影响如图：

&有

O

1I

淹

<

0

1!

结合图中信息，你认为为达到工艺目的，最合适的TiO2+浓度为。

3.粉煤灰是燃煤产生的工业固体废料，主要成分有AI2O3、SiOi,还含有少量FezCh、

CaO等。采用酸碱联合的方法从粉煤灰中综合回收氧化铝及二氧化硅的工艺流程如下:

粉煤灰硅酸的溶液一►白炭黑(SiO?•〃乩0)

硫酸熟化过程中发生的反应有:

AhO3-2SiO2+3H2SO4=A1(SO4)3+2SiO2+3H2O

3AhO3-2SiO2+9H2so4=3AL(SO4)3+2SiO2+9H2O

(1)“结晶”操作:缓缓加热,浓缩至,放置冷却，得到A12(SO4)318H2O.

(2)Ab(SO4)318H2O在250~300c下失重40.5%得A12(SO4)XH2O.X=。

(3)“还原焙烧”过程中发生反应的化学方程式为。

(4)设计实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3：<.

(5)向硅酸钠溶液中通入过量COz制备白炭黑的化学方程式为。

(6)粗氧化铝制备冶金级氧化铝过程中发生反应［Al(OH)4］-+CO2=Al(OH)31+HCO3-，

3

该反应的平衡常数为［已知A1(OH)3+H2O［AI(OH)4］-+H^Ki=4xl0'；

H2CO3H2O+CO2K2=600；Kai(H2co3)=4.2X10-7、K2(H2co3)=5.6X10"］。

4.马日夫盐［Mn(H2Po4»2H2O］在国防工业中常用作各种武器的润滑层和防护层。以软

钵矿(主要成分为MnOa及少量的FeO、AbO3和SiO?)为原料制备马日夫盐的主要工艺流

程如图：

icaM.sOi”网草・网

■玄叁件«机和气淌x

«-席・1・步HV少・四步

(1)“漫钵”时为了提高浸取率，可采取的措施有(任写出一条)；在步骤一中,

如果SO2气体中混有空气，测得反应液中Mn2+、SO42一的浓度随反应时间t变化如图，

产生该现象的原因是;

(2)关于“步骤二”的说法正确的是；

A.为提高萃取率和产品产量，实验时分多次萃取并合并萃取液

B.溶液中加入萃取剂Y,转移至分液漏斗中。塞上玻璃塞，如图月力振摇

C.经几次振据并放气后，手持分液漏斗静置待液体分层

D.分液时，将分液湿斗上的玻璃塞打开或使塞上的四槽对准漏4口上的小孔，打开旋

塞，待油水界面与旋塞上口相切，关闭旋塞后再从上口倒出上层液体

(3)已知几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示：

离子开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH

Fe2+7.69.7

Fe3+2.73.7

Al3+3.84.7

Mn2+8.39.8

滤渣X的化学式为,步骤三时，pH值应调到的范围是：

(4)步骤四时，将Na2c03溶液逐渐加入钵盐溶液中；若颠倒滴加顺序可能会生成

__________已知/Csp(MnCO3)=2.24xl0",加入饱和Na2c。3溶液使M/+恰好沉淀完全

后.溶液中C(CO32)=；

(5)步骤五产生马日夫盐晶体的化学反应方程式为。

5.睇(Sb)是第VA族元素，其单质主要用于制造合金、半导体。三氧化二睇俗称锦白，

是白色粉末，不溶于水，是一种两性氧化物，主要用于白色颜料、油漆和塑料、石油化

工等。某工厂用羽毛矿(主要成分为PbjFeSb6s⑷制取睇白的工艺流程如图所示：

PbCb+XFed溶液滤液1

(1)Pb4FeSb6s14中的睇元素只显一种化合价，则其化合价是。X是一种固体单

质，其成分是_(填化学式)。

(2)氯化浸出中，除铅与X外，被氧化的元素反应后均显而价，写出相应的化学方程

式:。操作I为加水稀释，写出生成SbOCl的离子方程式:o

（3）试剂1通常选用氨水而不是NaOH溶液，最可能的原因是o操作2的内容

是、干燥。

（4）在强碱性条件下电解Na3sbs3溶液（原理如图）可得到单质睇。

写出阴极的电极反应式：,B电极应接电源的极，当有2moiSb生成时,

通过阳离子交换膜的离子数为（设NA为阿伏加德罗常数的值）。

6.高铁酸钾（K2FeO4）是一种安全性很高的水处理剂，其合成的部分流程如下。

资料：

i.高铁酸钾可溶于水，微溶于浓KOH溶液，在碱性溶液中较稳定，在酸性或中性溶

液中快速产生02,且+3价铁能催化该反应。

ii.次氟酸钾容易分解，2KC10^=2KCI+02O

（1）实验室使用高锌酸钾与浓盐酸制备氯气时，应选择下列装置中的o

#&书法

ABC

（2）写出步骤①的离子反应方程式o

（3）加入KOH固体是为了过滤除盐，过滤除去的是

（4）相同投料比、相同反应时间内，反应温度对高铁酸钾产率的影响如图1所示:

请分析高铁酸钾产率随温度变化的原因：。

IS202$303s

遍勒5

图1

（5）相同投料比、相同反应时间内，硝酸铁浓度对产率的影响如图2所示:

高

铁

酿

理

产

季

派

Fe?一浓度（moVL），

当Fe3+浓度大于2.0mol/L时，高铁酸钾产率变化的原因可能是:

（6）高铁酸钾可用于除去水体中Mn（+2价），生成Mn（+4价）和Fe（+3价）。一

定条件下，除去水体中LlgMn（+2价），当去除率为90%时，消耗高铁酸钾的物质的

量为molo

7.以粉煤灰（主要含3Al2O3-2SiO2、SiO2,还含有少量CaO、FezCh等物质）为原料制

取AI2O3的流程如图：

（NH4）2SO4H2SO4NH3NaOH水

粉煤灰T焙烧|-便浸、过漉卜亚派、过渡T碱浸、过灌卜标偏、过滤T煨烧—AI2O3

NH3SiO2、C1SO4流液IFC(OH)3流液H

（1）当（NH5SO4和3Al2O3NSQ2的配比a（a=.二叱？鳖人）不同时，“焙烧”

n（3Al2O3-2SiO2）

后所得产物的X射线衍射谱图如图所示（X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在,

不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。由图可知，当2=—时，3Al2O2SQ的利用

率最高。

(2)“沉淀、过滤”所得滤渣为Fe(0H)3和A1(OH)3,生成Fe(0H)3的离子反应方程式为

(3)“碱浸”加入NaOH发生反应的离子方程式为一。

(4)“水解、过滤”可得到A1(OH)3沉淀，升高温度有利于水解的原因是一o该步骤可

将加水改成通入过量的一气体，

(5)流程中，可以回收并循坏利用的物质除NH3外，还有—和

8.某同学研究金属锌与氯化铜溶液之间反应，在实验中该同学观察到的现象有：

i.产生少量气泡：ii.有红色固体生成；iii.溶液中产生白色沉淀。

为了解释上述现象，某同学查阅资料，获得如下信息：

编号化学反应离子方程式

1Zn+Cu2+^==ZM++Cu

2Zn+2cli2y=ZM++2CU+

3CU++2C1L=ICUC12

4Cu++cr^=-CuCl]

(1)请结合离子方程式解释产生少量气泡的原因：—o

(2)Zn与CuCb反应生成白色沉淀的离子方程式是一。

(3)为了探究影响生成白色沉淀的因素，该同学进一步实验。取不同浓度CuCb溶液,

加入锌并振荡，均立刻产生少量气泡和红色固体，其他实验现象如下。

编号浓度(rnol/L)试剂(锌均过量)实验现象

ua0.5锌片立刻出现少量白色沉淀

b1锌片立刻出现白色沉淀

C1锌粉立刻出现大量白色沉淀

d1锌片、适量NaCl固体少量白色沉淀，振荡迅速溶解

①对比实验a、b,实验结论是一o

②某同学从化学平衡的角度分析，d中白色沉淀溶解可能的原因是一(用离子方程式

表示)。为证明该同学分析的原因正确，向b试管中加入适量振荡，观察到

证明该同学分析的原因正确。

(4)利用沉淀法除去杂质在实际生产中应用广泛。

①在工业中冶炼锌，为了除去ZnSQi电解液溶液中的Ch可加入_和一,生成沉淀

而除去。

②通过进一步查阅资料得知：CuCl的形成与溶液的pH及CM+等离子浓度有关，一定条

件下，通过实验得出pH、CF+浓度对沉淀的影响如图所示：

Cu?，时除氯的雷响

根据图，除去该电解液中C1-的最佳条件是一。

9.氮元素的化合物种类繁多，性质也各不相同。请回答下列问题：

(1)NO?有较强的氧化性，能将SO2氧化成S03,自身被还原为NO,已知下列两反应

过程中能量变化如图1、图2所示，则N6氧化SCh生成SO3(g)的热化学方程式为—o

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(2)在氮气保护下，在实验室中用足量的Fe粉还原KNO3溶液(pH=2.5)。反应过程

中溶液中相关离子的质量浓度、pH随时间的变化曲线(部分副反应产物曲线略去)如

图3所示。请根据图3中信息写出t,min前反应的离子方程式—。

(3)研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附，发生反应C(s)+2N0(g)

N2(g)+CO2(g)JH<0o在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，反应

相同时间时，测得NO的转化率a(NO)随温度的变化如图4所示：

①由图4可知，温度低于1050K时，NO的转化率随温度升高而增大，原因是_；温

度为1050K时CO2的平衡体积分数为一。

②对于反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的反应体系，标准平衡常数

其中P。为标准压强(IxlhPa),PN。、PN2和Pc,为各组分的平衡

分压，如P