2019年高考化學(xué) 專題2.4 無機化工工藝流程綜合型題型搶分卷.doc

題型04 無機化工工藝流程綜合型一、【命題分析】工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，是無機框圖題的創(chuàng)新，題目常常以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，將化學(xué)工藝流程進行簡化，與化工生產(chǎn)成本、環(huán)境保護等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗、分離等基本實驗原理在化工生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，是近幾年高考化學(xué)命題中的常考題型，分為制備型題型和提純型題型兩類。題型結(jié)構(gòu)：1化工流程線路示意圖(1)箭頭：箭頭進入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)三線：物料進出線、操作流程線、循環(huán)操作線。2涉及問題(1)原料的預(yù)處理。(2)反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)。(3)反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)。(4)綠色化學(xué)問題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用等)。(5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。二、【熱點透視】（一）解題技法1解題思路 (1)粗讀題干，挖掘圖示關(guān)注關(guān)鍵字，弄懂流程圖，但不必將每一種物質(zhì)都推出，只需問什么推什么。如制備類無機化工題，可粗讀試題，知道題目制取什么、大致流程和有什么提示等。(2)攜帶問題，精讀信息抓三方面：一是主干，二是流程圖示，三是設(shè)置問題。讀主干抓住關(guān)鍵字、詞；讀流程圖，重點抓住物質(zhì)流向(“進入”與“流出”)、實驗操作方法等。(3)跳躍思維，規(guī)范答題答題時應(yīng)注意前后問題往往沒有“相關(guān)性”，即前一問未答出，不會影響后面答題。2解題關(guān)鍵(1)看原料：明確化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗所需的材料。(2)看目的：把握題干中的“制備”或“提純”等關(guān)鍵詞，確定化工生產(chǎn)或化學(xué)實驗的目的。(3)看箭頭：進入的是投料(即反應(yīng)物)；出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。 (4)看三線：主線主產(chǎn)品；分支副產(chǎn)品；回頭為循環(huán)。3. 解題方法(1)首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。(2)分段分析法：對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工業(yè)流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點。(3)交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。（二）真題再現(xiàn)【考例1】（2018新課標卷）焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：（1）生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式_。（2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為：pH=4.1時，中為_溶液（寫化學(xué)式）。工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是_。（3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_。電解后，_室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00mL葡萄酒樣品，用0.01000molL1的碘標準液滴定至終點，消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_，該樣品中Na2S2O5的殘留量為_gL1（以SO2計）。【答案】（1）2NaHSO3=Na2S2O5+H2O （2）NaHSO3 ；得到NaHSO3過飽和溶液 （3）2H2O4e=4H+O2；a （4）S2O+2I2+3H2O=2SO+4I+6H+ ；0.128陽極區(qū)是稀硫酸，氫氧根放電，則電極反應(yīng)式為2H2O4e=4H+O2。陽極區(qū)氫離子增大，通過陽離子交換膜進入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電，氫氧根濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。（4）焦亞硫酸鈉與單質(zhì)碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)，據(jù)此書寫方程式；根據(jù)方程式計算殘留量。單質(zhì)碘具有氧化性，能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為S2O+2I2+3H2O=2SO+4I+6H+；消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol，所以焦亞硫酸鈉的殘留量（以SO2計）是=0.128gL1【考例2】(2018新課標卷)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子c0(Mn)0.1 molL1形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3Fe2Zn2Cd2開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題：(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有_；氧化除雜工序中ZnO的作用是_，若不通入氧氣，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為_。(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為_；沉積鋅后的電解液可返回_工序繼續(xù)使用。【答案】(1)2ZnS3O22ZnO2SO2 (2)PbSO4調(diào)節(jié)溶液的pH無法除去雜質(zhì)Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2 (4)Zn22e=Zn溶浸(3)溶液中的Cd2與加入的Zn粉反應(yīng)而被除去，反應(yīng)的離子方程式為ZnCd2=Zn2Cd。(4)電解ZnSO4溶液制備單質(zhì)Zn時，陰極放電的是Zn2和H。因為溶液中的Zn2濃度較大，所以陰極電極反應(yīng)式應(yīng)該是Zn22e=Zn，陽極放電的是OH，電極反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2。沉積鋅后的溶液應(yīng)該是ZnSO4和稀H2SO4的混合溶液，可返回到溶浸工序循環(huán)使用。【考例3】（2018新課標卷）KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑。回答下列問題：（1）KIO3的化學(xué)名稱是_。（2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是_?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是_?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式_。電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_，其遷移方向是_。與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有_（寫出一點）?！敬鸢浮浚?）碘酸鉀 （2）加熱 KCl KH(IO3)2+KOH=2KIO3+H2O或（HIO3+KOH=KIO3+H2O） （3）2H2O+2e=2OH+H2 K+ 由a到b 產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等（三）試題預(yù)測【預(yù)測1】磷酸鐵鋰電池被廣泛應(yīng)用于各種電動汽車，其正極是通過將磷酸鐵鋰(LiFePO4)、導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑和乙炔黑等按比例混合，再涂于鋁箔上制成。一種從廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料中回收某些金屬資源的工藝流程如下：已知：常溫下，KspFe(OH)31039Li2CO3的溶解度：0 為1.54 g；100 為0.72 g請回答：(1)向濾液1中加入硫酸，可得到Al(OH)3，該反應(yīng)的離子方程式為_。(2)“酸浸”時，有磷酸生成，則磷酸鐵鋰在該過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；所加H2SO4和H2O2溶液也可用HNO3代替，但缺點為_。(3)“沉鐵”時，溶液的pH與金屬元素的沉淀百分率(w)的關(guān)系見下表：pH3.556.581012w(Fe)/%66.579.288.597.297.498.1w(Li)/%0.91.31.92.44.58.0則該過程應(yīng)調(diào)節(jié)pH_，其原因為_；假設(shè)該過程在常溫下進行，則此時溶液中c(Fe3)_。(4)“沉鋰”時，所得Li2CO3應(yīng)選擇_(選填“冷水”或“熱水”)進行洗滌，判斷Li2CO3已洗滌干凈的操作和現(xiàn)象為_。(5)磷酸鐵鋰電池的工作原理為：LiFePO46CLi1xFePO4LixC6，電池中的電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li。則放電時正極的電極反應(yīng)式為_，充電時，鋰離子向_(填“陰”或“陽”)極遷移?！敬鸢浮?1)AlOHH2O=Al(OH)3(2)2LiFePO4H2O24H2SO4=Li2SO4Fe2(SO4)32H3PO42H2O產(chǎn)生氮氧化物氣體，污染環(huán)境(合理即可)(3)8Fe元素的沉淀百分率較大且Li元素的損失較小1021 molL1(4)熱水取最后一次洗滌液少許，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，無沉淀生成，則證明已洗滌干凈(5)Li1xFePO4xexLi=LiFePO4陰替硫酸和過氧化氫溶液，硝酸會被還原為氮的氧化物，氮的氧化物是大氣污染物，污染環(huán)境。(3)由題表可知，pH8時，F(xiàn)e元素的沉淀百分率較大且Li元素的損失較小，故應(yīng)調(diào)節(jié)pH8；KspFe(OH)3c(Fe3)c3(OH)c(Fe3)(106)31039，則c(Fe3)1021 molL1。(4)由不同溫度下碳酸鋰的溶解度數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選擇熱水進行洗滌；取最后一次洗滌液少許，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀生成，則證明已洗滌干凈。(5)放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Li1xFePO4xexLi=LiFePO4；充電時陽離子向陰極移動?！绢A(yù)測2】過硫酸銨(NH4)2S2O8是一種重要的氧化劑、漂白劑。工業(yè)上用粗硫酸銨(雜質(zhì)主要為含鐵化合物)生產(chǎn)過硫酸銨，其工藝流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)0.1 molL1(NH4)2SO4溶液中，各離子的濃度由大到小的順序為_。(2)“調(diào)pH”控制溶液的pH10，室溫下該溶液中c(NH)c(NH3H2O)_。已知：K(NH3H2O)1.7105(3)“氧化”時有中間產(chǎn)物Fe6(OH)12SO4生成，該物質(zhì)中nFe()：nFe()_；該物質(zhì)進一步被空氣氧化成FeOOH的化學(xué)方程式為_。注：Fe()表示二價鐵，F(xiàn)e()表示三價鐵(4)“電解”時，硫酸銨溶液的濃度為400 gL1，其物質(zhì)的量濃度是_molL1。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))(5)“電解”裝置如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式是_；電解過程中陰極室溶液的pH_(填“變大”“變小”或“不變”)。電解所得溶液A經(jīng)降溫結(jié)晶分離出(NH4)2S2O8后，往剩余溶液中加入適量的硫酸銨和_(填化學(xué)式)后便可繼續(xù)用作陽極室的電解液?！敬鸢浮?1)c(NH)c(SO)c(H)c(OH) (2)0.17(3)21Fe6(OH)12SO4O22NH3H2O=6FeOOH(NH4)2SO44H2O或Fe6(OH)12SO4O2=6FeOOHH2SO42H2O (4)3.03 (5)2SO2e=S2O不變H2SO4【預(yù)測3】草酸鈷是制備氧化鈷和金屬鈷的原料。一種利用含鈷廢料(主要成分為Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、碳及有機物等)制取CoC2O4的工藝流程如下:(1)“550 焙燒”的目的是。(2)“浸出液”生成物的主要成分是。(3)“鈷浸出”過程中Co3+轉(zhuǎn)化為Co2+,反應(yīng)的離子方程式為。(4)“凈化除雜1”過程中,先在4050 下加入H2O2溶液,用離子方程式表示其作用;再升溫至8085 ,加入Na2CO3溶液,調(diào)節(jié)pH至4.5,“濾渣1”的主要成分是。(5)“凈化除雜2”可將Ca2+、Mg2+轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去,若所得濾液中c(Ca2+)=1.010-5 molL-1,則濾液中c(Mg2+)=已知:Ksp(CaF2)=1.0510-10、Ksp(MgF2)=7.3510-11。(6)為測定制得樣品的純度,現(xiàn)稱取1.0 g樣品,將其用適當試劑轉(zhuǎn)化為草酸銨(NH4)2C2O4溶液,再用過量稀硫酸酸化,用0.100 0 molL-1 KMnO4溶液滴定,達到滴定終點時,共用去KMnO4溶液26.00 mL,則草酸鈷樣品的純度為?！敬鸢浮?1)除去碳和有機物(2)NaAlO2(3)2Co3+H2O=2Co2+2H+(4)2Fe2+2H+H2O2=2Fe3+2H2OFe(OH)3(5)7.010-6 molL-1(6)95.55%(4)在“鈷浸出”過程中鐵離子被亞硫酸鈉還原為亞鐵離子,在“凈化除雜1”過程中,先在4050 加入H2O2溶液,可以將亞鐵離子氧化為鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+2H+H2O2=2Fe3+2H2O;再升溫至8085 ,加入Na2CO3溶液,調(diào)節(jié)pH至4.5,使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。(5)根據(jù)Ksp(CaF2)=1.0510-10,若所得濾液中c(Ca2+)=1.010-5 molL-1,則c(F-)=molL-1,則c(Mg2+)= molL-1=7.010-6 molL-1;(6)設(shè)樣品中草酸鈷的質(zhì)量為x,根據(jù)離子方程式:5H2C2O4+2Mn+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O,結(jié)合草酸根守恒可得:5CoC2O45(NH4)2C2O45H2C2O42Mn5147 g 2 molx0.026 L0.100 0 molL-1,解得x=0.955 5 g,則樣品純度為100%=95.55%。三、【熱點突破】1. (2018廣東六校聯(lián)考)工業(yè)上利用粗ZnO(含F(xiàn)eO、CuO)制取金屬鋅的流程如下(部分步驟省略)：已知：幾種離子形成氫氧化物沉淀時的pH如下表：待沉淀的離子Fe2Fe3Zn2Cu2開始沉淀時pH6.31.56.25.2沉淀完全時pH9.73.28.06.4請回答下列問題：(1)酸浸粗氧化鋅的過程中，為了加快酸浸速率，可采取的措施有_(寫出一點即可)。(2)步驟A的目的是將Fe2氧化為Fe3，并全部形成Fe(OH)3沉淀，為了暫不形成Cu(OH)2、Zn(OH)2，該步驟需控制溶液pH的范圍是_，該步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。(3)步驟D的操作名稱為_。(4)由粗ZnO制取單質(zhì)鋅的另一種方法是將粗ZnO(含F(xiàn)eO、CuO)溶于NaOH溶液，ZnO全部轉(zhuǎn)化為Na2Zn(OH)4溶液，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；然后將FeO、CuO過濾除去；再用惰性電極電解該濾液，陽極上逸出無色無味氣體，陰極上析出鋅，則陰極電極反應(yīng)式為_。【答案】(1)將粗氧化鋅粉碎成細顆粒、適當增加硫酸的濃度、適當升高溫度(任寫一點)(2)3.2pH5.22Fe2H2O22H=2Fe32H2O(3)過濾(4)ZnO2NaOHH2O=Na2Zn(OH)4Zn(OH)422e=Zn4OH2. (2018江西重點中學(xué)協(xié)作體高三聯(lián)考)硫酸鎳晶體(NiSO47H2O)可用于電鍍工業(yè),可用含鎳廢催化劑為原料來制備。已知某化工廠的含鎳廢催化劑主要含有Ni,還含有Al、Fe的單質(zhì)及其他不溶雜質(zhì)(不溶于酸堿)。某小組通過查閱資料,設(shè)計了如下圖所示的制備流程:已知:KspFe(OH)3=4.010-38,KspNi(OH)2=1.210-15(1)“堿浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。(2)操作a所用到的玻璃儀器有燒杯、;操作c的名稱為、過濾、洗滌。(3)固體是;加H2O2的目的是(用離子方程式表示)。(4)調(diào)pH為23時所加的酸是。(5)操作b為調(diào)節(jié)溶液的pH,若經(jīng)過操作b后溶液中c(Ni2+)=2 molL-1,當鐵離子恰好完全沉淀溶液中c(Fe3+)=1.010-5 molL-1時,溶液中是否有Ni(OH)2沉淀生成?(填“是”或“否”)。(6)NiSO47H2O可用于制備鎳氫電池(NiMH),鎳氫電池目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金,該電池在放電過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是NiOOH+MH=Ni(OH)2+M,則NiMH電池充電過程中,陽極的電極反應(yīng)式為?！敬鸢浮?1)2Al+2OH-+2H2O=2+3H2(2)漏斗玻璃棒蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(3)不溶雜質(zhì)2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O(4)硫酸(H2SO4)(5)否(6)Ni(OH)2+OH-e-=NiOOH+H2ONiSO47H2O,為了不引入雜質(zhì)離子,最好加入硫酸調(diào)溶液的pH;(5)已知KspFe(OH)3=4.010-38,KspNi(OH)2=1.210-15;根據(jù)KspFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)=1.010-5c3(OH-)=4.010-38,可得c3(OH-)=4.010-33molL-1,c(OH-)1.610-11molL-1,Ni(OH)2的濃度商Qc=c(Ni2+)c2(OH-)=2(1.610-11)2=5.1210-22<KspNi(OH)2=1.210-15,則溶液中沒有Ni(OH)2沉淀生成;(6)放電為原電池,充電為電解池,電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng),Ni(OH)2中鎳元素由+2價升高為NiOOH中的+3價,發(fā)生氧化反應(yīng),則陽極的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH-e-=NiOOH+H2O。3. (2018陜西寶雞高三教學(xué)質(zhì)量檢測)下面是某科研小組利用廢鐵屑還原浸出軟錳礦(主要成分為MnO2)制備硫酸錳及電解其溶液制錳的工藝流程圖:已知:浸出液中主要含有Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+等雜質(zhì)金屬離子;生成氫氧化物的pH見下表:物質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3Ni(OH)2Co(OH)2Mn(OH)2開始沉淀的pH7.52.77.77.68.3完全沉淀的pH9.73.78.48.29.8請回答下列問題:(1)“酸浸”前將原料粉碎的目的是。(2)流程圖中“加入MnO2”的作用是將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+,同時自身被還原為Mn2+。該反應(yīng)的離子方程式是,其中的MnO2可以用試劑(填化學(xué)式)代替。(3)流程圖中“調(diào)節(jié)pH”可以除去某種金屬離子,應(yīng)將溶液pH調(diào)節(jié)控制的范圍是。下列可用于流程中調(diào)節(jié)pH的試劑是(填試劑對應(yīng)的字母編號)。a.MnCO3b.Na2CO3c.NaOHd.氨水(4)向濾液中加入MnS的作用是除去Co2+、Ni2+等離子,發(fā)生反應(yīng)為MnS+Ni2+=NiS+Mn2+等。當該反應(yīng)完全后,濾液2中的Mn2+與Ni2+的物質(zhì)的量濃度之比是已知Ksp(MnS)=2.810-10,Ksp(NiS)=2.010-21。(5)上述流程中,能循環(huán)使用的一種物質(zhì)是(填化學(xué)式)。(6)上述流程中在電解前需對電解液中Mn2+的含量進行測定。方法是:取出一定體積的電解液,加入一定質(zhì)量的NaBiO3(不溶于水),使二者發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物分別是Mn、Bi3+。該反應(yīng)的離子方程式是。(7)在適當條件下,在MnSO4、H2SO4和H2O為體系的電解液中電解也可獲得MnO2,其陽極電極反應(yīng)式為。【答案】(1)增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率(2)MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2OH2O2(3)3.77.6a(4)1.41011(5)H2SO4(6)2Mn2+5NaBiO3+14H+=2Mn+5Bi3+5Na+7H2O(7)Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+(1)“酸浸”前將原料粉碎的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率;(2)流程圖中“加入MnO2”的作用是將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+,同時自身被還原為Mn2+。該反應(yīng)的離子方程式是MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O,其中的MnO2作氧化劑,可以用試劑H2O2代替。(3)流程圖中“調(diào)節(jié)pH”可以除去鐵離子,應(yīng)將溶液pH調(diào)節(jié)控制的范圍是3.77.6,促進鐵離子水解。MnCO3能與H+反應(yīng),不引入雜質(zhì),故可用MnCO3調(diào)節(jié)pH。(4)根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的方程式:MnS+Ni2+=NiS+Mn2+,Mn2+與Ni2+的物質(zhì)的量濃度之比為c(Mn2+)c(Ni2+)=Ksp(MnS)Ksp(NiS)=(2.810-10)(2.010-21)=1.41011;(5)在題給工藝中,能循環(huán)使用的一種物質(zhì)是電解過程中陽極液含有的硫酸;(6)電解液中Mn2+具有還原性,加入一定質(zhì)量的NaBiO3(不溶于水),使二者發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物分別是Mn、Bi3+。反應(yīng)的離子方程式是5NaBiO3+2Mn2+14H+=5Bi3+2Mn+5Na+7H2O;(7)在適當條件下,電解MnSO4時MnSO4在陽極失去電子得到MnO2,其陽極電極反應(yīng)式為Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+。4. (2018黃山模擬)工業(yè)上利用電鍍污泥(主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分難溶雜質(zhì))回收銅和鉻等金屬，回收流程如下：已知部分物質(zhì)沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲線如下：Fe3Cu2Cr3開始沉淀pH2.14.74.3完全沉淀pH3.26.7a(1)在浸出過程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要還有_。(2)在除鐵操作中，需要除去Fe3和CaSO4，請完成相關(guān)操作：加入石灰乳調(diào)節(jié)pH范圍_，檢驗Fe3已經(jīng)除盡的操作是_；將濁液加熱到80 ，_。(3)寫出還原步驟中加入NaHSO3生成Cu2O固體反應(yīng)的離子方程式：_，此步驟中加入NaHSO3得到Cu2O的產(chǎn)率為95%，若NaHSO3過量，除了浪費試劑外，還會出現(xiàn)的問題是_。(4)當離子濃度小于或等于1105 molL1時可認為沉淀完全，若要使Cr3完全沉淀則要保持c(OH)_。已知：KspCr(OH)36.31031，4.0?！敬鸢浮?1)CuSO4(2)3.24.3取適量濾液，加KSCN溶液，若不變紅，則說明Fe3已除盡趁熱過濾(3)2H2OHSO2Cu2=Cu2OSO5H產(chǎn)生SO2，污染環(huán)境(4)4.0109 molL1(3)由銅元素降價可知硫元素必須升價，還原步驟的原理為12212 4162Cu2 HSO2H2O= Cu2OSO5H；亞硫酸屬于中強酸，而還原步驟可以生成的硫酸是強酸，若NaHSO3過量，過量的NaHSO3可以與強酸反應(yīng)生成有毒的SO2氣體，造成環(huán)境污染。(4)由沉淀溶解平衡可知，Cr(OH)3(s)Cr3(aq)3OH(aq)，KspCr(OH)3c(Cr3)c3(OH)6.31031，則c3(OH)6.31026631027，c(OH) molL14.0109 molL1，即要使Cr3完全沉淀則要保持c(OH)4.0109 molL1。5. (2018湖南十三校聯(lián)考)近年來，硫化銅礦的濕法冶煉技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進展?，F(xiàn)有一種催化氧化酸浸硫化銅礦的冶煉法，其工藝流程如圖甲所示：反應(yīng)溫度、固液比、反應(yīng)時間和氯離子濃度都對銅的浸出率有較大的影響，下面是實驗得出的這幾種因素對銅的浸出率影響的變化曲線圖(如圖乙戊所示)?；卮鹣铝袉栴}：(1)火法煉銅的主要反應(yīng)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(爐渣)；2Cu2S3O22Cu2O2SO2；2Cu2OCu2S6CuSO2。則在反應(yīng)、中被氧化的元素為_(填元素符號)；若生成的SO2在標準狀況下的體積為4.48 L，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_ NA；由a mol CuFeS2生成a mol Cu，共消耗_ mol O2。(2)寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式：_。經(jīng)查，硫黃、FeSO47H2O均可入藥，用途廣泛。濕法煉銅與火法煉銅相比，優(yōu)點是_。(3)從溶液中得到FeSO47H2O晶體的操作是_。(4)根據(jù)實驗以及工業(yè)生產(chǎn)的實際要求，從下表中得出的最佳工藝條件為_(填字母)。選項反應(yīng)溫度/固液比c(Cl)/(molL1)反應(yīng)時間/hA95150.87B10015.50.77C110160.98【答案】(1)S1.22.5a(2)2CuSO22H2SO42CuSO42H2O2S污染小，同時得到副產(chǎn)物硫酸亞鐵晶體及硫黃，資源得到充分利用(3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(4)A6. (2018南通一模)工業(yè)上利用氧化鋁基廢催化劑(主要成分為Al2O3，少量Pd)回收Al2(SO4)3及Pd的流程如下：(1)焙燒時產(chǎn)生的氣體X為_(填化學(xué)式)。(2)浸液Y的主要成分為_(填化學(xué)式)。(3)“熱還原”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(4)上述流程中焙燒溫度不宜過高，否則會導(dǎo)致硫酸銨固體的分解。某興趣小組為探究高溫下硫酸銨的分解產(chǎn)物，通過下列裝置進行實驗，觀察到B中溶液顏色變淺，C中無明顯現(xiàn)象。裝置B的作用是_。進一步測定可知：D中收集的氣體相對分子質(zhì)量為28。寫出(NH4)2SO4高溫分解的化學(xué)方程式：_。(5)Pd是優(yōu)良的儲氫金屬，其儲氫原理為2Pd(s)xH2(g)=2PdHx(s)，其中x的最大值為0.8。已知：Pd的密度為12 gcm3，則1 cm3 Pd能夠儲存標準狀況下H2的最大體積為_ L。(計算結(jié)果保留整數(shù))【答案】(1)NH3(2)H2PdCl6(3)(NH4)2PdCl62H2Pd2NH36HCl(4)檢驗產(chǎn)物中的SO23(NH4)2SO44NH3N23SO26H2O(5)17(2018安徽師大附中段考)用鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法，其中干法制備的工藝流程如下：(1)若濕法處理鋁土礦，用強酸浸取時，所得溶液中陽離子有_。(2)焙燒除鐵的反應(yīng)為4(NH4)2SO4Fe2O3,2NH4Fe(SO4)23H2O6NH3(Al2O3部分發(fā)生類似反應(yīng))。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖，最適宜的焙燒溫度為_。(3)操作包括加水溶解、_。(4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫出高溫下Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成鋁單質(zhì)的化學(xué)方程式：_。(5)鋁硅合金材料中若含鐵，會影響其抗腐蝕性，原因是_。(6)不計損失，投入1 t鋁土礦，當加入54 kg純鋁后，鋁硅合金中mn_?！敬鸢浮?1)Al3、Fe3、H(2)300 (3)過濾(4)Al4C3Al2O3高溫,6Al3CO(5)鐵與鋁形成原電池，加快了鋁的腐蝕(6)21(3)由流程分析可知，操作包括加水溶解、過濾。(4)在高溫條件下，Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成Al和CO，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4C3Al2O36Al3CO。(5)Al、Fe形成原電池，Al的活潑性比Fe強，作負極，被腐蝕，所以鋁硅合金材料中若含鐵，容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(6)已知鋁土礦中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考慮損失，投入1 t鋁土礦，加入54 kg純鋁，則得到的鋁硅合金中Al元素的總質(zhì)量為1 000 kg40.8%54 kg270 kg，Si元素的總質(zhì)量為1 000 kg30%140 kg，則鋁硅合金中mn21。8.(2018海南五校一模)CuCl是有機合成中常用的一種催化劑，在乙醇中溶解度較小。實驗室可用氯化銅溶液、銅粉、濃鹽酸反應(yīng)制備，其反應(yīng)原理和流程為CuCl2Cu2HCl2HCuCl2(無色)2CuCl(白色)2HCl已知反應(yīng)過程中可能存在的副反應(yīng)有：CuClH2OCuOHHCl(1)“反應(yīng)”步驟中加入氯化鈉的目的是_。(2)用乙醇洗滌產(chǎn)品的原因，一是_，二是_。(3)“反應(yīng)”步驟中往往使用過量的濃鹽酸，其主要目的是_。(4)CuCl在潮濕的環(huán)境中易被氧化為Cu2(OH)3Cl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)若實驗時用到3 mL 0.5 molL1CuCl2溶液，最終得到產(chǎn)品0.21 g，則該實驗的產(chǎn)率為_(列出算式并計算出結(jié)果，結(jié)果保留小數(shù)點后兩位)。【答案】(1)增大Cl濃度，有利于生成HCuCl2(2)減少洗滌過程中的產(chǎn)品損失乙醇的沸點低，既可縮短烘干時間，又能降低能耗(3)抑制“稀釋”過程中CuCl的水解(或抑制CuCl的水解)(4)4CuCl4H2OO2=2Cu2(OH)3Cl2HCl(5)100%70.35%9(2018江西第一次聯(lián)考)如圖是工業(yè)利用菱鎂礦MgCO3(含雜質(zhì)Al2O3、FeCO3)制取鎂的工藝流程。回答有關(guān)問題：(1)菱鎂礦送入酸浸池前需要粉碎，目的是_。(2)氧化池中通入氯氣的目的是氧化_，工業(yè)上不選用硝酸作氧化劑的原因是_和_。(3)沉淀混合物為_和_(填化學(xué)式)。(4)利用熔融氯化鎂制取金屬鎂，選用的方法是_(填字母)。A電解法 B氧氣還原法C碳還原法 D分解法【答案】(1)提高酸浸速率(2)Fe2(或FeCl2)會產(chǎn)生污染性氣體NOx會引入雜質(zhì)離子NO(3)Al(OH)3Fe(OH)3(4)A【解析】(1)粉碎菱鎂礦，增大固相反應(yīng)物的接觸面積，提高酸浸速率。(2)通入Cl2是為了將Fe2(或FeCl2)氧化為Fe3(或FeCl3)，工業(yè)上不用HNO3是因為會產(chǎn)生污染性氣體NOx，也會引入雜質(zhì)離子NO。(3)氧化池中存在Al3、Fe3、H，所以加入MgO后與H反應(yīng)使溶液堿性增強，Al3和Fe3轉(zhuǎn)化為Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀為Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)金屬鎂比較活潑，一般采用電解熔融MgCl2的方法進行冶煉。10(2018廣州模擬)高氯酸銨(NH4ClO4)可用作火箭推進劑等。制備NH4ClO4的工藝流程如下：(1)電解NaClO3溶液時，ClO在_極發(fā)生反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為_。(2)“除雜”有兩種方案。方案1：加入鹽酸和H2O2溶液，NaClO3轉(zhuǎn)化為ClO2，化學(xué)方程式為_。方案2：加入氨水和FeCl24H2O，NaClO3轉(zhuǎn)化為Cl，離子方程式為_，如果FeCl24H2O過量會出現(xiàn)黑色磁性沉淀，該沉淀可能是_。(填化學(xué)式)比較氧化性：ClO_ClO。(填“>”或“<”)兩種方案相比，方案1的優(yōu)點是_。(答一條即可)(3)“反應(yīng)”時用NaClO4和NH4Cl在90 制備NH4ClO4。如果用濃鹽酸和液氨代替NH4Cl，則無需加熱，原因是_。(4)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是_。(填化學(xué)式)【答案】(1)陽ClOH2O2e=ClO2H(2)2NaClO32HClH2O2=2ClO22NaCl2H2OO26Fe2ClO3H2O12NH3H2O=6Fe(OH)3Cl12NHFe3O4操作步驟簡單(或過量的H2O2易除去等合理答案)(3)濃鹽酸和液氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)(4)NaCl黑色磁性沉淀為Fe3O4。根據(jù)除雜的兩種方案，NaClO3可將H2O2、Fe2氧化，而NaClO4不發(fā)生反應(yīng)，可知氧化性：ClO>ClO。兩種方案相比，方案1操作步驟簡單，而方案2需要進行過濾操作。(3)如果用濃鹽酸和液氨代替NH4Cl，則無需加熱，是因為濃鹽酸和液氨的反應(yīng)為中和反應(yīng)，是放熱反應(yīng)。(4)除雜時有NaCl生成，結(jié)晶后分離出母液得到NaCl溶液，可以循環(huán)使用。11.（2018西安一中質(zhì)檢）硼及其化合物具有重要的工業(yè)用途。某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收鎂和其中另一種金屬單質(zhì)A的工藝流程如圖：部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如表：沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3.25.212.4請回答下列問題：（1） 濾液中所含陰離子主要是_；可回收到的金屬A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_。（2）試劑B為_；“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有_ (要求寫出兩條措施)。（3）濾液所含金屬離子為_，調(diào)pH時需要調(diào)多次，第一次調(diào)pH主要是為了除去_。（4）Mg(ClO3)2在農(nóng)業(yè)上有廣泛的用途，可用NaClO3與MgCl2制備，已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)的變化曲線如圖所示。寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計量數(shù)之比混合制備Mg(ClO3)2，簡述可制備Mg(ClO3)2的原因_。【答案】（1）AlO、OH（2）鹽酸升溫、攪拌或適當增大酸的濃度(任寫兩種即可)（3）Mg2+、Ca2+、Fe3+Fe3+（4）2NaClO3MgCl2=Mg(ClO3)22NaCl在相同溫度下，NaCl的溶解度較小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通過蒸發(fā)結(jié)晶可得12（2018西安市八校聯(lián)考）工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含有少量SiO2、FeOxFe2O3等雜質(zhì))制取鋁的一種工藝流程示意圖如下：已知：生成氫氧化物沉淀的pH如下表。沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH3.25.212.4（1）為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有_(寫出兩條)。（2）浸渣的主要成分為_。（3）凈化除雜操作分為兩步：第一步是通入氣體a，其目的是_。第二步是控制溶液pH，只使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。凈化除雜生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質(zhì)，溶液中的懸浮雜質(zhì)被共同沉淀的原因是_。（4）寫出沉淀反應(yīng)操作中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。（5）實驗室高溫焙燒時，用于盛放固體的儀器名稱是_。【答案】（1）加熱、將鋁土礦粉碎成粉末(或其他合理答案) （2）SiO2（3）將Fe2+氧化為Fe3+Fe(OH)3膠粒具有吸附性（4）Al3+3NH3H2O=Al(OH)33NH（5）坩堝13（2018湖北重點中學(xué)新起點考試）工業(yè)上回收利用某合金廢料(主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬)的工藝流程如圖所示:（1）金屬M為 。（2）加入H2O2的作用是(用離子方程式表示) ，加入氨水的作用是 。（3）CoC2O42H2O高溫焙燒的化學(xué)方程式為 。（4）已知Li2CO3微溶于水，其飽和溶液的濃度與溫度的關(guān)系如表所示。溫度/10306090濃度/(molL-1)0.210.170.140.10操作2中，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾，其目的是 ?！敬鸢浮浚?）Cu（2）2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀（3）4CoC2O42H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2（4）減少Li2CO3的溶解損失【解析】（1）合金廢料中只有Cu與鹽酸不反應(yīng),故金屬M為Cu。（2）加入H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O。根據(jù)工藝流程圖可知，加入氨水的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。（3）CoC2O42H2O在足量空氣中高溫焙燒生成Co2O3、CO2、H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CoC2O42H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2。（4）Li2CO3微溶于水，且由題表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高，飽和溶液中Li2CO3的濃度減小，故操作2中，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾的目的是減少Li2CO3的溶解損失。14(2018武漢模擬)高純硝酸鍶Sr(NO3)2可用于制造信號燈、光學(xué)玻璃等。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)，提純流程如下：已知：“濾渣1”的成分為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；鉻酸(H2CrO4)為弱酸。(1)“酸浸”不能采用高溫的原因是_，“濾液1”的主要溶質(zhì)是_。(2)相對于水洗，用濃HNO3洗滌的優(yōu)點是_。(3)“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3，同時放出無污染的氣體，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。(4)已知Cr(OH)3類似Al(OH)3，還原后溶液的pH不能大于8的原因是(結(jié)合離子方程式說明理由)_。(5)為了測定“濾渣2”中BaCrO4的含量，進行以下實驗：m g“濾渣2”溶液滴定終點時消耗V mL Na2S2O3溶液(已知：I22S2O=2IS4O)。“濾渣2”中BaCrO4(摩爾質(zhì)量為M gmol1)的質(zhì)量分數(shù)為_(用代數(shù)式表示)。若加入的HI溶液過量太多，測定結(jié)果會_(“偏高”“偏低”或“無影響”)。【答案】(1)避免HNO3揮發(fā)和分解，減少環(huán)境污染Ca(NO3)2(2)減少硝酸鍶(或“產(chǎn)品”)溶解損失(3)4H2CrO43N2H412H=4Cr33N216H2O(4)避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生反應(yīng)Cr(OH)3OH=CrO2H2O而溶解(5)100%偏高【解析】(1)“酸浸”不能采用高溫的原因是避免HNO3揮發(fā)和分解，減少環(huán)境污染。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)，濃硝酸“酸浸”后得到的“濾渣1”為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2，則“濾液1”的主要溶質(zhì)是Ca(NO3)2。(2)根據(jù)同離子效應(yīng)，相對于水洗，用濃HNO3洗滌的優(yōu)點是減少硝酸鍶(或“產(chǎn)品”)溶解損失。(3)“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3，同時放出無污染的氮氣，配平離子方程式為4H2CrO43N2H412H=4Cr33N216H2O。