高考?jí)狠S特訓(xùn) 題型二 以“化工流程”為載體的綜合考查

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1、 題型二　以“化工流程”為載體的綜合考查 1.(2018東莞市高三第二次綜合測(cè)試)利用工業(yè)煉鉛產(chǎn)生的鋅灰(主要成分為ZnO、PbO、FeO、MnO2、CuO)可回收制備ZnCl2，工藝流程如下： 回答下列問題 (1)“浸取”實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)錳脫除效果的影響如下表，則適合的溫度和反應(yīng)時(shí)間分別是________、________。 表1　溫度對(duì)錳脫除效果的影響 溫度/℃ ρ(Mn2＋)/mgL－1 除錳率/% 10 0.325 87.9 30 0.341 89.5 50 0.424 84.3 70 0.646 76.1 表2　反應(yīng)

2、時(shí)間對(duì)錳脫除效果的影響 時(shí)間/h ρ(Mn2＋)/mgL－1 除錳率/% 1.0 0.995 63.1 1.5 0.794 70.6 2.0 0.328 87.9 2.5 0.325 87.9 (2)“濾渣1”的主要成分是________。 (3)H2O2溶液的作用是__________________________________________________________， 已知“濾渣2”的主要成分是Fe(OH)3，則氧化鋅的作用是________________________。 “置換”實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Zn＋Pb2＋===Pb

3、＋Zn2＋、___________________。 (4)由鋅灰制取金屬鋅可采用堿溶解，然后電解浸取液，已知：ZnO溶于NaOH溶液中生成[Zn(OH)4]2－，則陰極的電極反應(yīng)為____________________________________________。 (5)ZnCl2晶體溶解于飽和Na2CO3溶液中，得到6.46 g的堿式碳酸鋅[Znx(CO3)y(OH)z]，為了測(cè)定其組成，充分加熱分解，產(chǎn)生的氣體依次通入濃硫酸和堿石灰，質(zhì)量分別增重了0.72 g和0.88 g，則該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為________________。 答案　(1)30 ℃　2.0 h (2)

4、MnO2 (3)將Fe2＋氧化為Fe3＋　調(diào)節(jié)pH將Fe3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (4)[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－ (5)Zn3CO3(OH)4 解析　(1)“浸取”實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)表中反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)錳脫除效果的數(shù)據(jù)可知，浸出率較高的適合的溫度和反應(yīng)時(shí)間分別是30 ℃、2.0 h。 (2)MnO2不溶于稀鹽酸，故“濾渣1”的主要成分是MnO2。 (3)H2O2溶液的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，已知“濾渣2”的主要成分是Fe(OH)3，則氧化鋅的作用是調(diào)節(jié)pH將Fe3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去；“置換”實(shí)驗(yàn)中利用鋅置換出未處理的

5、金屬性弱的金屬，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Zn＋Pb2＋===Pb＋Zn2＋、Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 (4)陰極堿性條件下[Zn(OH)4]2－得到電子產(chǎn)生Zn，電極反應(yīng)為[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－。 (5)濃硫酸增重為分解生成水的質(zhì)量，水的物質(zhì)的量為＝0.04 mol，則n(OH－)＝0.08 mol，堿石灰增重為分解得到二氧化碳的質(zhì)量，二氧化碳的物質(zhì)的量為＝0.02 mol，則n(CO)＝0.02 mol，結(jié)合電荷守恒可知，n(Zn2＋)＝(0.08 mol＋0.02 mol2)＝0.06 mol，則x∶y∶z＝0.06∶0.02∶0.08＝3∶1∶4

6、，故該堿式碳酸鋅的化學(xué)式為Zn3CO3(OH)4。 2.(2018江西省吉安一中、九江一中等高三4月聯(lián)考)鉬(Mo)是一種重要的過渡金屬元素，常見化合價(jià)為＋6、＋5、＋4，金屬鉬廣泛用于冶金、機(jī)械制造、電子、照明及一些高科技領(lǐng)域。鉬酸鈉(Na2MoO4)是一種無公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬緩蝕劑，也可用于制造生物堿、油墨、化肥、鉬紅顏料等。如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬和鉬酸鈉的主要流程圖，已知鉬精礦的主要成分為MoS2，鉬酸難溶于水。 (1)MoS2焙燒時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________ ______________

7、__________________________________________________________； 產(chǎn)生的尾氣對(duì)環(huán)境的主要危害是____________。 (2)操作1中，粗產(chǎn)品中的MoO3與Na2CO3溶液充分反應(yīng)后，生成Na2MoO4和另外一種物質(zhì)，該物質(zhì)的電子式為________________。粗產(chǎn)品經(jīng)過充分堿浸后所得的堿浸液中部分離子的濃度：c(MoO)＝0.40 molL－1，c(SO)＝0.05 molL－1。結(jié)晶前應(yīng)先除去SO，方法是加入Ba(OH)2固體。假設(shè)加入Ba(OH)2固體后溶液體積不變，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，SO的去除率為________

8、。已知：Ksp(BaSO4)＝1.110－10，Ksp(BaMoO4)＝4.010－8。 (3)該流程中操作2為過濾，如果在實(shí)驗(yàn)室模擬該操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實(shí)驗(yàn)操作的角度分析，可能的原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時(shí)重復(fù)使用，但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理，原因是_______________________________

9、_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)工業(yè)上由MoO3制備Mo粉也常用鋁熱反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的方程式___________________ _____________________________________________________。 (6)操作3在堿性條件下，將鉬精礦加入到足量的NaClO溶液中，也可以制備鉬酸鈉。該反應(yīng)的離子方程式為_____________________

10、________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2　形成酸雨 (2)　97.8% (3)過濾時(shí)漏斗中的液面高于濾紙邊緣或玻璃棒靠在單層濾紙一邊弄破濾紙 (4)使用一定次數(shù)后，母液中雜質(zhì)的濃度增大，重結(jié)晶會(huì)析出雜質(zhì)，影響產(chǎn)品純度 (5)2Al＋MoO3Mo＋Al2O3 (6)MoS2＋9ClO－＋6OH－===MoO＋2SO＋9Cl－＋3H2O 解析　(

11、1)根據(jù)流程圖可知：MoS2焙燒時(shí)產(chǎn)生MoO3和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2；反應(yīng)產(chǎn)生的SO2排放到大氣中形成酸雨。 (2)根據(jù)MoO3與Na2CO3溶液充分反應(yīng)生成Na2MoO4可知，該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)生成的另外一種物質(zhì)為二氧化碳，電子式為；根據(jù)Ksp(BaMoO4)＝c(Ba2＋)c(MoO)＝4.010－8，當(dāng)c(MoO)＝0.40 molL－1時(shí)，c(Ba2＋)＝10－7 molL－1，根據(jù)Ksp(BaSO4)＝ c(Ba2＋)c(SO)＝1.110－10，把c(Ba2＋)＝10－7 molL－1帶入上式，c(SO)＝1

12、.110－3 molL－1，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時(shí)，SO的去除率為100%＝97.8% 。 (3)該流程中操作2為過濾，發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，可能的原因是過濾時(shí)漏斗中的液面高于濾紙邊緣或玻璃棒靠在單層濾紙一邊弄破濾紙。 (5)金屬鋁與MoO3高溫下反應(yīng)生成氧化鋁和Mo，反應(yīng)的方程式：2Al＋MoO3Mo＋Al2O3。 (6)次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，在堿性環(huán)境下能夠把MoS2氧化為MoO 和SO，反應(yīng)的離子方程式為MoS2＋9ClO－＋6OH－===MoO＋2SO＋9Cl－＋3H2O。 3.(2018河南省六市高三聯(lián)考)軟錳礦的主要成分是MnO2，其懸濁液可吸收煙氣中的SO2，所得酸性浸

13、出液又可用于制備高純硫酸錳，其中一種工藝流程如下圖圖1所示。已知金屬單質(zhì)的活動(dòng)順序?yàn)锳l>Mn>Fe>Ni。回答下列問題： (1)用離子方程式表示加入“氧化劑(軟錳礦)”作用：__________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________。 (2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝ 1.010－33 Ksp[Ni(OH)2]＝1.610－15 Ksp[M

14、n(OH)2]＝4.010－14 Ksp[Fe(OH)3]＝2.610－39 “水解沉降”中： ①“中和劑”可以是________(填字母)。 A.Al2O3 B.MgO C.H2SO4 D.MnO2 ②溶液的pH 應(yīng)不低于________(離子濃度小于110－6molL－1時(shí)，即可認(rèn)為該離子沉淀完全)。 (3)“置換”的目的是_________________________________________________________(用離子方程式表示)。 (4)“結(jié)晶分離”中的部分物質(zhì)的溶解度曲線如上圖圖2所示。結(jié)晶與過濾的過程中，體系溫度均應(yīng)維持在______

15、(填“27”“60”或“70”)℃。 (5)“草酸鈉—高錳酸鉀返滴法”可測(cè)定軟錳礦中MnO2的純度(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng))：取a g MnO2樣品于錐形瓶中，加入適量稀硫酸，再加入V1 mL c1 molL－1 Na2C2O4 溶液(足量)，最后用c2 molL－1的KMnO4溶液滴定剩余的Na2C2O4，達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗V2 mL 標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液。 ①M(fèi)nO2參與反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________ ___________________________________________________________

16、_____________。 ②該樣品中MnO2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________(假定雜質(zhì)不參與反應(yīng)，列出表達(dá)式即可)。 答案　(1)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O (2)①B　②5 (3)Mn＋Ni2＋===Mn2＋＋Ni (4)70 (5)①M(fèi)nO2＋4H＋＋C2O===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O ②100% 解析　(1)“氧化劑”發(fā)生反應(yīng)是利用二氧化錳將亞鐵離子氧化成鐵離子，二氧化錳被還原為錳離子，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O。 (2)

17、①中和劑是調(diào)節(jié)溶液pH除去雜質(zhì)離子，且不引入新的雜質(zhì)。A項(xiàng)，加入Al2O3會(huì)和酸反應(yīng)，引入鋁離子雜質(zhì)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，加入MgO和酸反應(yīng)，能調(diào)節(jié)溶液pH且不引入新的雜質(zhì)，正確；C項(xiàng)，加入H2SO4后不能使溶液pH升高而除去Fe3＋和Al3＋，且引入新的雜質(zhì)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，MnO2不能和稀酸反應(yīng)，錯(cuò)誤。 ②根據(jù)Ksp[Al(OH)3]＝1.010－33、Ksp[Fe(OH)3]＝2.610－39可知，當(dāng)鋁離子全部沉淀時(shí)，鐵離子已全部沉淀，結(jié)合氫氧化鋁的溶度積常數(shù)可知，Ksp[Al(OH)3]＝1.010－33＝c(Al3＋)c3(OH－)＝110－6c3(OH－)，解得c(OH－)＝110－9 mo

18、lL－1，則c(H＋)＝110－5 molL－1，pH＝5。 (3)“置換”中發(fā)生的反應(yīng)是錳置換出單質(zhì)鎳，離子方程式為Mn＋Ni2＋===Mn2＋＋Ni。 (4)據(jù)圖可知，結(jié)晶與過濾過程中，體系溫度均應(yīng)維持在70 ℃，此時(shí)硫酸鎂溶解度最大，硫酸錳溶解度小，便于析出硫酸錳晶體。 (5)①M(fèi)nO2與Na2C2O4在酸性條件下反應(yīng)生成錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋4H＋＋C2O===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O。 ②C2O在酸性條件下與MnO反應(yīng)的離子方程式為：2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，則剩余Na

19、2C2O4的物質(zhì)的量為c2V210－3 mol，與MnO2反應(yīng)的Na2C2O4的物質(zhì)的量為(c1V1 10－3 mol－c2V210－3)mol，由MnO2＋4H＋＋C2O===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O可知，MnO2 的物質(zhì)的量為(c1V1 10－3－c2V210－3)mol，質(zhì)量為(c1V1 10－3－c2V210－3) mol87 gmol－1＝(c1V1 10－3－c2V210－3)87 g，則該樣品中MnO2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。 4.(2018濮陽(yáng)市高三三模)稀土有工業(yè)“黃金”之稱，我國(guó)稀土資源豐富。目前從氟碳鈰礦(主要化學(xué)成分為CeFCO3)提取鈰族稀土元素的冶煉處理工藝

20、已經(jīng)發(fā)展到十幾種，其中一種提取鈰的工藝流程如下： 已知：①焙燒后燒渣中含＋4價(jià)的鈰及＋3 價(jià)的其他稀土氟氧化物； ②Ce4＋能與SO結(jié)合成[CeSO4]2＋，Ce4＋能被萃取劑[(HA)2]萃取。 請(qǐng)回答下列問題： (1)CeFCO3中，Ce元素的化合價(jià)為________。 (2)“酸浸Ⅰ”過程中CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3＋，且產(chǎn)生黃綠色氣體，用稀硫酸和H2O2，替換HCl 就不會(huì)造成環(huán)境污染。則稀硫酸、H2O2與CeO2反應(yīng)的離子方程式為______________________ __________________________________________________

21、________________________________________________________________________。 (3)“沉淀”步驟中發(fā)生的反應(yīng)為Ce(BF4)3(s)＋3KCl(aq)===3KBF4(s)＋CeCl3 (aq)。已知Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分別為a、b，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(用含a、b 的代數(shù)式表示)。 (4)“浸 出 液”中含有少量Ce4＋及其他稀土元素的離子，可以通過“萃取”與“反萃取”作進(jìn)一步分離、富集各離子。“萃取”時(shí)Ce4＋與萃取劑[(HA)2]存在的反應(yīng)為Ce4＋＋n(HA)2Ce(H2n－4A

22、2n)＋4H＋。 用D表示Ce4＋分別在有機(jī)層中與水層中存在形式的濃度之比：D＝ ，其他條件不變，在浸出液中加入不同量的Na2SO4以改變水層中的c(SO), D隨浸出液中c(SO)增大而減小的原因是____________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________。 (5)“操作Ⅰ”后，向溶液中加入NaOH 溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH 可獲得Ce(OH)3沉淀，當(dāng)溶液中離子

23、濃度小于1.010－6 molL－1時(shí)視為沉淀完全，常溫下加入NaOH 調(diào)節(jié)溶液的pH 應(yīng)大于________[已知：Ce(OH)3的Ksp＝8.010－21；lg2＝0.3]。 (6)寫出“氧化”步驟的化學(xué)方程式：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)CeO2 是汽車尾氣凈化催化劑的關(guān)鍵成分，它能在還原氣氛中供氧，在氧化氣氛中耗氧，在尾氣消除過程中發(fā)生著CeO2CeO2(1－x

24、)＋xO2↑(0≤x≤0.25)的循環(huán)。寫出CeO2消除CO 尾氣的化學(xué)方程式：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)＋3 (2)2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑ (3) (4)隨著c(SO)增大，水層中Ce4＋被SO結(jié)合成[CeSO4]2＋，c([CeSO4]2＋)增大，同時(shí)導(dǎo)致Ce4＋＋n(HA)2Ce(H

25、2n－4A2n)＋4H＋向左(逆向)移動(dòng)，致使c[Ce(H2n－4A2n)]減小 (5)9.3 (6)2Ce(OH)3＋NaClO＋H2O===2Ce(OH)4＋NaCl (7) 2xCO＋CeO2===CeO2(1－x)＋2xCO2 解析　(1)O顯－2價(jià)，C顯＋4價(jià)，F(xiàn)顯－1價(jià)，整體化合價(jià)代數(shù)和為0，即Ce顯＋3價(jià)。 (2)CeO2中Ce的化合價(jià)由＋4價(jià)→＋3價(jià)，CeO2作氧化劑，H2O2作還原劑，H2O2被氧化成O2，根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，其離子反應(yīng)方程式為2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑。 (3)該反應(yīng)的離子方程式為Ce(BF4)3(s)＋3K＋(aq)===3KBF4(s)＋Ce3＋(aq)，平衡常數(shù)K＝＝＝＝。 (5)獲得Ce(OH)3沉淀，c(OH－)＝＝ molL－1＝2.010－5 molL－1，pOH＝－lg c(OH－)＝4.7，即pH＝9.3，pH應(yīng)大于9.3。 (6)NaClO作氧化劑，把Ce(OH)3氧化成Ce(OH)4，自身被還原成Cl－，根據(jù)化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，化學(xué)方程式為2Ce(OH)3＋NaClO＋H2O===2Ce(OH)4＋NaCl。 (7)根據(jù)信息，CO與氧氣反應(yīng)生成CO2，兩式相加得到：2xCO＋CeO2===CeO2(1－x)＋2xCO2。