2022年高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第17講 化學(xué)工藝流程練習(xí)

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1、2022年高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第17講 化學(xué)工藝流程練習(xí) 1．(2018·三輪沖刺考前特訓(xùn))高純氧化鐵是現(xiàn)代電子工業(yè)的重要材料。以下是用硫酸廠產(chǎn)生的燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)為原料制備高純氧化鐵的生產(chǎn)流程示意圖： (1)酸浸時(shí)，常需將燒渣粉碎、并加入過(guò)量H2SO4，其目的是_提高鐵元素的浸出率，同時(shí)抑制鐵離子的水解__；濾渣的主要成分為_(kāi)SiO2__(填化學(xué)式)。 (2)加入FeS2時(shí)，發(fā)生反應(yīng)②的離子方程式為 FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋　。 (3)加入NH4HCO3目的是_中和溶液中的酸，

2、調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為FeCO3__?！俺恋怼睍r(shí)，pH不宜過(guò)高，否則制備的FeCO3中可能混有的雜質(zhì)是_Fe(OH)2__。檢驗(yàn)FeCO3是否洗滌干凈的方法是_取最后一次洗滌液少量放入試管，滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無(wú)沉淀生成，說(shuō)明洗滌干凈__。 (4)煅燒時(shí)，發(fā)生反應(yīng)④的化學(xué)方程式為 4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2　。 [解析]　(1)酸浸時(shí)，常需將燒渣粉碎、增大燒渣與酸的接觸面積，并加入過(guò)量H2SO4，除了使燒渣中的部分氧化物溶解外，還能抑制鐵離子的水解。酸性氧化物SiO2不與酸反應(yīng)。 (2)加入FeS2時(shí)，把鐵離子還原為Fe2＋：FeS2＋14Fe3＋＋8

3、H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋。 (3)加入NH4HCO3目的是中和溶液中的酸，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為FeCO3；亞鐵離子的水解能力較強(qiáng)，易發(fā)生水解，“沉淀”時(shí)，pH不宜過(guò)高，否則制備的FeCO3中可能混有的雜質(zhì)是Fe(OH)2 ；檢驗(yàn)FeCO3固體中附著有硫酸根離子，可以用鹽酸和氯化鋇溶液進(jìn)行檢驗(yàn)，取最后一次洗滌液少量放入試管，滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無(wú)沉淀生成，說(shuō)明洗滌干凈。 (4)在空氣中煅燒FeCO3，二價(jià)鐵被氧化為三價(jià)鐵，進(jìn)一步得到Fe2O3。4FeCO3＋O2===2Fe2O3＋4CO2。 2．(2018·濰坊二模)以粉煤灰(主要成分為Al2O

4、3和SiO2，還含有少量的FeO、Fe2O3等)為原料制備Al2O3的流程如下： (1)“酸浸”時(shí)需加入過(guò)量的稀硫酸，目的是提高浸取率和_抑制Al3＋水解(或?yàn)楹罄m(xù)反應(yīng)提供H＋)__；濾渣的主要成分是_SiO2__。 (2)“氧化”過(guò)程中，加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　。 (3)“提純”過(guò)程中，當(dāng)加入NaOH溶液達(dá)到沉淀量最大時(shí)，溶液中c(SO)∶c(Na＋)＝_1∶2__。 (4)已知Ksp＝1×10－39?！疤峒儭边^(guò)程中，當(dāng)c(Fe3＋)<10－6 mol·L－1時(shí)，溶液中c(OH－)>_1×10－11__mol

5、·L－1。 (5)“沉淀”過(guò)程中，通入過(guò)量CO2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3　。 [解析]　(1)根據(jù)含有成分，加入硫酸發(fā)生的反應(yīng)是Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，F(xiàn)eO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，F(xiàn)e2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，加入硫酸的目的可以提高浸取率和抑制Al3＋的水解，SiO2是不溶于水，不溶于酸，因此濾渣是SiO2。 (2)過(guò)氧化氫具有強(qiáng)氧化性，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，離子反應(yīng)方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (3)加入NaOH溶液，達(dá)到沉淀量

6、最大，發(fā)生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na2SO4，即c(SO)∶c(Na2＋)＝1∶2。 (4)根據(jù)Ksp＝c(Fe3＋)×c3(OH－)，因?yàn)閏(Fe3＋)<10－6 mol·L－1，c(OH－)>10－11 mol·L－1。 (5)利用碳酸的酸性強(qiáng)于偏鋁酸，因此有：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。 3．(2018·衡水二診)氯化亞銅(CuCl)常用作有機(jī)合成工業(yè)中的催化劑，是一種白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。下圖是工業(yè)上用印刷電路的蝕刻液的廢液(含F(xiàn)e3＋、Cu2＋

7、、Fe2＋、Cl－)生產(chǎn)CuCl的流程： 按要求回答下列問(wèn)題： (1)廢液①的主要含有的金屬陽(yáng)離子是_Fe2＋__(填化學(xué)符號(hào)，下同)；廢渣①的成分是_Fe、Cu__，Y為_(kāi)HCl__。 (2)廢液①與Z反應(yīng)的離子方程式為： 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O　。 (3)寫(xiě)出廢渣②生成二氧化硫的化學(xué)方程式 Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋ SO2↑＋2H2O　。 (4)為得到純凈的CuCl晶體，可用下列_b__(填序號(hào))進(jìn)行洗滌。 a．純凈水　　　　　　 b．乙醇 c．稀硫酸 d．氯化銅溶液 (5)生

8、產(chǎn)過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過(guò)大的原因是_防止生成氫氧化銅沉淀或防止CuCl水解__。 (6)寫(xiě)出產(chǎn)生CuCl的離子方程式 SO2＋2Cu2＋＋2Cl－＋2H2O===2CuCl↓＋SO＋4H＋　。 (7)氯化亞銅的定量分析： ①稱(chēng)取樣品0.25 g加入10 mL過(guò)量的FeCl3溶液250 mL錐形瓶中，不斷搖動(dòng)； ②待樣品溶解后，加水50 mL和2滴指示劑； ③立即用0.10 mol·L－1硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至綠色出現(xiàn)為終點(diǎn)； ④重復(fù)三次，消耗硫酸鈰溶液平均體積為25.00 mL。 已知：CuCl的分子式量為99；CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2；Fe2＋＋Ce4＋

9、===Fe3＋＋Ce3＋。則CuCl的純度為_(kāi)99%__。 [解析]　向工業(yè)上以制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)加入過(guò)量的鐵粉，三價(jià)鐵離子與鐵粉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二價(jià)鐵離子，銅離子與鐵反應(yīng)生成銅，然后過(guò)濾，濾渣為過(guò)量的鐵和生成的銅，依據(jù)銅與鐵的活潑性，將濾渣溶于鹽酸，銅與鹽酸不反應(yīng)，過(guò)濾得到濾渣即為銅，廢液①中加入Z為氯水或雙氧水，氧化亞鐵離子為鐵離子，得到蝕刻液，然后銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和二氧化硫，銅與氯氣反應(yīng)生成氯化銅，硫酸銅、二氧化硫、氯化銅反應(yīng)生成氯化亞銅。 (1)印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－)加入鐵，三價(jià)鐵離子能夠與鐵反應(yīng)生成二價(jià)

10、鐵離子，銅離子能夠與鐵反應(yīng)生成銅，過(guò)濾后濾渣中含有銅和鐵，加入鹽酸，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，銅與鹽酸不反應(yīng)，將銅分離出來(lái)。 (2)根據(jù)以上分析可知廢液①與Z反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。 (3)廢渣②生成二氧化硫的反應(yīng)是銅和濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 (4)為減少CuCl的損失，析出的CuCl晶體不用水而用無(wú)水乙醇洗滌，答案選b。 (5)生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液的pH不能過(guò)大的原因是防止生成氫氧化銅沉淀或防止CuCl水解。

11、(6)依據(jù)圖示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反應(yīng)生成H2SO4、CuCl，產(chǎn)生CuCl的化學(xué)方程式依據(jù)得失電子守恒得到：CuCl2＋CuSO4＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋2H2SO4，反應(yīng)的離子方程式為：SO2＋2Cu2＋＋2Cl－＋2H2O===2CuCl↓＋SO＋4H＋。 (7)滴定0.25 g樣品消耗硫酸鈰標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積是25.00 mL，結(jié)合方程式可知：CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2，CuCl的純度為(25.00×10－3 L×0.1 mol/L×99 g/mol)/0.25 g×100%＝99%。 4．(2018·河南洛陽(yáng)是五月模擬)

12、鉬酸鈉(Na2MoO4)具有廣泛的用途?？勺鲂滦退幚韯?yōu)良的金屬緩蝕劑及可用于局部過(guò)熱的循環(huán)水系統(tǒng)；Al(OH)3工業(yè)和醫(yī)藥上都具有重要用途，現(xiàn)從某廢鉬催化劑(主要成分MoO3、Al2O3、Fe2O3等)中回收Na2MoO4和Al(OH)3，其工藝如圖： 回答下列問(wèn)題： (1)已知MoO3、Al2O3與SiO2相似，均能在高溫下跟Na2CO3發(fā)生類(lèi)似反應(yīng)，試寫(xiě)出MoO3與Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式： MoO3＋Na2CO3Na2MoO4＋CO2↑　。 (2)第②步操作所得的濾液中，溶質(zhì)有Na2MoO4、_NaAlO2__和過(guò)量的Na2CO3；檢驗(yàn)第②步操作所得濾渣中含有三價(jià)鐵的

13、方法是_取少量濾渣洗滌液于試管中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，則證明含＋3價(jià)鐵__。 (3)第③步操作H2SO4需要適量，通常是通過(guò)_測(cè)溶液的pH值__來(lái)調(diào)控H2SO4的用量；與Na2SO4相比，Na2MoO4的溶解度受溫度的影響變化_較小__(填“較大”或“較小”)。 (4)利用鋁熱反應(yīng)可回收金屬鉬。將所得鉬酸鈉溶液用酸處理得到沉淀，再加熱可得MoO3。寫(xiě)出MoO3發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式： 4Al＋2MoO32Mo＋2Al2O3　。 (5)取廢鉬催化劑5.00 g，加入5.30 g Na2CO3(足量)，經(jīng)上述實(shí)驗(yàn)操作后，最終得到2.34 g Al(OH)3和6.39 g Na2

14、SO4晶體，則廢鉬催化劑中Al2O3、MoO3的物質(zhì)的量的比值為_(kāi)3∶1__。 [解析]　(1)MoO3、Al2O3與Na2CO3的反應(yīng)和SiO2與Na2CO3的反應(yīng)相似，加入碳酸鈉焙燒時(shí)可生成Na2MoO4和NaAlO2，MoO3與Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為MoO3＋Na2CO3Na2MoO4＋CO2↑。 (2)高溫條件下，氧化鋁和碳酸鈉反應(yīng)生成NaAlO2，濾液中含有焙燒后生成Na2MoO4、NaAlO2以及過(guò)量的Na2CO3，檢驗(yàn)第②步操作所得濾渣中含有三價(jià)鐵，取少量濾渣洗滌液于試管中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變紅，則證明含三價(jià)鐵。 (3)第③步操作H2SO4需要適量，避免氫

15、氧化鋁溶解，通常是通過(guò)測(cè)溶液的pH來(lái)調(diào)控H2SO4的用量，轉(zhuǎn)化關(guān)系中④蒸發(fā)結(jié)晶溶液得到硫酸鈉晶體和Na2MoO4溶液，與Na2SO4相比，Na2MoO4的溶解度受溫度的影響變化較小，硫酸鈉溶解度收溫度影響大，先析出晶體。 (4)MoO3發(fā)生鋁熱反應(yīng)，高溫下和鋁反應(yīng)生成鉬和氧化鋁，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Al＋2MoO32Mo＋2Al2O3。 (5)加入稀硫酸后，濾渣為Al(OH)3，濾液中含有Na2SO4和Na2MoO4，已知：n(Na2CO3)＝＝0.05 mol，n(Na2SO4)＝＝0.045 mol，則由Na守恒可知n(Na2MoO4)＝0.005 mol,2.34 g Al(OH)

16、3的物質(zhì)的量為＝0.03 mol，根據(jù)Al元素守恒，Al2O3的物質(zhì)的量為0.015 mol，因此，Al2O3、MoO3的物質(zhì)的量之比為0.015 mol∶0.005 mol＝3∶1。 5．以含有Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)的鉻鐵礦為主要原料生產(chǎn)重鉻酸鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O)的主要工藝流程如下： 己知：鉻鐵礦在空氣中與純堿煅燒生成Na2CrO4和一種紅棕色固體，同時(shí)釋放出CO2氣體，且Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑。請(qǐng)回答： (1)在鉻鐵礦Fe(CrO2)2中，Cr的化合價(jià)為_(kāi)＋3__。 (2)濾渣2的成分為_(kāi)Al(OH)3__。 (3)將濾渣1放入

17、稀硫酸溶解后得溶液W，檢驗(yàn)該溶液中金屬離子的方法是_取少量溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅，證明有Fe3＋(其他合理答案也可)__。 (4)根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，含CrO的廢水要經(jīng)化學(xué)處理，使其濃度降至5.0×10－7 mol/L以下才能排放。含CrO的廢水處理通常有以下兩種方法。 ①沉淀法： 加入可溶性鋇鹽生成BaCrO4沉淀，再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba2＋。加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba2＋的濃度應(yīng)不小于_2.4×10－4__mol/L，后續(xù)廢水處理方能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。 ②還原法：CrOCr3＋Cr(OH)3。寫(xiě)出酸性條件下CrO與綠鞏在溶液中反應(yīng)的離子方程式： Cr

18、O＋3Fe2＋＋8H＋===Cr3＋＋3Fe3＋＋4H2O　。 (5)某高效凈水劑是由K2FeO4得到的，工業(yè)上以溶液W、次氯酸鉀和氫氧化鉀為原料制備K2FeO4，該反應(yīng)的離子方程式是 2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O　。 [解析]　(1)在鉻鐵礦Fe(CrO2)2中，F(xiàn)e的化合價(jià)為＋2，所以Cr的化合價(jià)為＋3。 (2)含雜質(zhì)的鉻鐵礦經(jīng)煅燒、溶于水后，只有氧化鐵不溶于水，作為濾渣除去，所以濾渣1的成分是Fe2O3，此時(shí)溶液為Na2CrO4和 NaAlO2的混合液，通入CO2氣體會(huì)和NaAlO2反應(yīng)產(chǎn)生Al(OH)3，所以濾渣2的成分是Al(OH)3。

19、 (3)將濾渣Ⅰ放入稀硫酸溶解后得溶液W為Fe2(SO4)3，檢驗(yàn)Fe3＋的方法是取少量溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅，證明有Fe3＋。 (4)①Ksp(BaCrO4)＝1.2×10－10，c(CrO)＜5.0×10－7 mol/L，所以c(Ba2＋)＞1.2×10－10/5.0×10－7＝2.4×10－4 mol/L。 ②酸性條件下CrO與綠礬FeSO4·7H2O反應(yīng)，CrO作氧化劑，綠礬作還原劑，其離子方程式為CrO＋3Fe2＋＋8H＋===Cr3＋＋3Fe3＋＋4H2O。 (5)W為Fe2(SO4)3，以溶液Fe2(SO4)3、次氯酸鉀和氫氧化鉀為原料制備K2FeO4

20、，該反應(yīng)的離子方程式是2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。 6．(2018·四川重慶二模)從某廢液(含有Fe2＋、Cu2＋、Cl－)中回收銅并制得純凈的FeCl3溶液?，F(xiàn)以制得純凈的FeCl3溶液為原料制取優(yōu)良的水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)，其流程如下： 已知：高鐵酸鉀(K2FeO4)為暗紫色固體，可溶于水。在中性或酸性溶液中逐漸分解，在堿性溶液中穩(wěn)定。高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性。高鐵酸鉀(K2FeO4)與水作用產(chǎn)生Fe(OH)3。 (1)檢驗(yàn)廢液中含有Fe2＋選用的試劑是_KMnO4__(填化學(xué)式)；從廢液中制得純凈的FeCl3溶液加入的試劑除鐵粉外

21、，還需要一種試劑是_Cl2__(填化學(xué)式)，加入時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　。 (2)高鐵酸鉀(K2FeO4)在處理水過(guò)程中的作用是_強(qiáng)氧化性__和_殺菌消毒__。 (3)“氧化”過(guò)程反應(yīng)的離子方程式為 2Fe3＋＋10OH－＋3ClO－===2FeO＋3Cl－＋5H2O　。 (4)過(guò)濾時(shí)需用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯和_漏斗__，上述工藝得到的高錳酸鉀常含有雜質(zhì)，可用重結(jié)晶法提純，操作是：將粗產(chǎn)品用_稀KOH溶液__溶解，然后_加入飽和KOH溶液，冷卻結(jié)晶__。 (5)用回收的銅為原料可制得粗制CuSO4·5H2O晶體(含有少量的FeSO4·

22、7H2O)，除去CuSO4·5H2O晶體中雜質(zhì)的方法是：向溶液中加入H2O2，再調(diào)解溶液pH，過(guò)濾即可制得純凈的CuSO4溶液，進(jìn)而制得純凈CuSO4·5H2O的晶體。 已知：室溫時(shí)一些物質(zhì)的Ksp如下表： 化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Ksp 8.0×10－16 8.0×10－38 3.0×10－20 已知溶液中的離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全。加雙氧水的目的是_使Fe2＋氧化為Fe3＋__；若溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol·L－1，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此方法可除去粗制CuSO4·5H2O晶體中FeSO4·7H2O的理由_溶液中CuSO4的濃度為3.0_mol·L－1，則Cu(OH)2開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為4，F(xiàn)e3＋完全沉淀時(shí)溶液的pH為3.3，通過(guò)計(jì)算確定上述方案可行。__。