全國通用版2019高考化學(xué)總復(fù)習(xí)優(yōu)編增分練：高考壓軸大題特訓(xùn)題型二以“化工流程”為載體的綜合考查.doc

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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”實驗中，反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)時間對錳脫除效果的影響如下表，則適合的溫度和反應(yīng)時間分別是________、________。 表1　溫度對錳脫除效果的影響 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)時間對錳脫除效果的影響 時間/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”實驗中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有Zn＋Pb2＋===Pb＋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)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”實驗中，根據(jù)表中反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)時間對錳脫除效果的數(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”實驗中利用鋅置換出未處理的金屬性弱的金屬，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，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，常見化合價為＋6、＋5、＋4，金屬鉬廣泛用于冶金、機械制造、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焙燒時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________ ________________________________________________________________________； 產(chǎn)生的尾氣對環(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，SO的去除率為________。已知：Ksp(BaSO4)＝1.110－10，Ksp(BaMoO4)＝4.010－8。 (3)該流程中操作2為過濾，如果在實驗室模擬該操作時，發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度分析，可能的原因是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)重結(jié)晶得到的母液可以在下次重結(jié)晶時重復(fù)使用，但達(dá)到一定次數(shù)后必須凈化處理，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2　形成酸雨 (2)　97.8% (3)過濾時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　(1)根據(jù)流程圖可知：MoS2焙燒時產(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，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)＝1.110－3 molL－1，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時，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)的活動順序為Al>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[Mn(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，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______(填“27”“60”或“70”)℃。 (5)“草酸鈉—高錳酸鉀返滴法”可測定軟錳礦中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)終點時消耗V2 mL 標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液。 ①MnO2參與反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 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)①MnO2＋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)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，加入Al2O3會和酸反應(yīng)，引入鋁離子雜質(zhì)，錯誤；B項，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，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)，錯誤；D項，MnO2不能和稀酸反應(yīng)，錯誤。 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，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 molL－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)①MnO2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Na2C2O4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濮陽市高三三模)稀土有工業(yè)“黃金”之稱，我國稀土資源豐富。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價的鈰及＋3 價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。 請回答下列問題： (1)CeFCO3中，Ce元素的化合價為________。 (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 就不會造成環(huán)境污染。則稀硫酸、H2O2與CeO2反應(yīng)的離子方程式為______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。 (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?！拜腿　睍rCe4＋與萃取劑[(HA)2]存在的反應(yīng)為Ce4＋＋n(HA)2Ce(H2n－4A2n)＋4H＋。 用D表示Ce4＋分別在有機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)溶液中離子濃度小于1.010－6 molL－1時視為沉淀完全，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)＋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，同時導(dǎo)致Ce4＋＋n(HA)2Ce(H2n－4A2n)＋4H＋向左(逆向)移動，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，C顯＋4價，F(xiàn)顯－1價，整體化合價代數(shù)和為0，即Ce顯＋3價。 (2)CeO2中Ce的化合價由＋4價→＋3價，CeO2作氧化劑，H2O2作還原劑，H2O2被氧化成O2，根據(jù)化合價升降法進(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。