届人教版一轮高考化学无机化工工艺流程练习题含答案.docx

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届人教版一轮高考化学无机化工工艺流程练习题含答案

2021届（人教版）一轮高考化学：

无机（化工）工艺流程练习题含答案

一轮：

无机（化工）工艺流程

1、硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质（如下图所示）。

下列说法错误的是（　　）

A．碱式硫酸铁水解能产生Fe（OH）3胶体，可用作净水剂

B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行

C．可用KSCN溶液检验（NH4）2Fe（SO4）2是否被氧化

D．常温下，（NH4）2Fe（SO4）2在水中的溶解度比FeSO4的大

【答案】　D

【解析】　D项，根据（NH4）2Fe（SO4）2结晶时冷却结晶，（NH4）2Fe（SO4）2在水中的溶解度比FeSO4在水中的溶解度小。

2、锆产业是极有发展潜力及前景的新兴产业，锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO2）可以制造耐高温纳米陶瓷。

我国有丰富的锆英石（ZrSiO4），含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，生产锆流程之一如下：

试回答下列问题：

（1）写出上述流程中高温气化的反应方程式（碳转化成CO）：

_______________。

（2）写出ZrOCl2·8H2O在900℃生成ZrO2的反应方程式：

__________________。

（3）关于二氧化锆纳米陶瓷和锆合金的说法不正确的是（　　）。

A．二氧化锆纳米陶瓷是新型无机非金属材料

B．1纳米＝10－10米

C．锆合金的硬度比纯锆要高

D．日本福岛核电站的爆炸可能是由锆合金在高温下与水蒸气反应产生的氢气

爆炸引起的

（4）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的二氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。

在熔融电解质中，O2－向________（填“正”或“负”）极移动。

电池正极电极反应为________________________，负极电极反应为________________________。

解析　

（1）根据流程图中“高温气化”前后的物质可判断反应物为ZrSiO4、Cl2、C，生成物为SiCl4、ZrCl4和CO，故该反应的化学方程式为ZrSiO4＋4Cl2＋4C

SiCl4＋ZrCl4＋4CO。

（2）ZrOCl2·8H2O在900℃生成ZrO2的化学方程式为ZrOCl2·8H2O

ZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑。

（3）根据题目提示“二氧化锆可以制造耐高温纳米陶瓷”可知选项A正确；1nm＝10－9m，B项错；合金的硬度一般比其成分金属的硬度高，C项正确；锆合金在高温下与水蒸气反应生成氢气，D项正确。

（4）正极为氧气得电子，发生还原反应，故反应式为O2＋4e－===2O2－；负极为丁烷失电子，发生氧化反应，反应式为C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O。

由两个电极的反应式可知，正极生成O2－，而负极反应需要O2－，故O2－从正极向负极移动。

答案　

（1）4C＋4Cl2＋ZrSiO4

ZrCl4＋SiCl4＋4CO

（2）ZrOCl2·8H2O

ZrO2＋2HCl↑＋7H2O↑

（3）B

（4）负　O2＋4e－===2O2－　C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O

3、（2019·开封模拟）

三氧化二钴（Co2O3）常用作制滤光眼镜的添加剂、催化剂和氧化剂。

以含钴废料（主要成分为CoO、Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4杂质）为原料制备Co2O3的流程如下：

（1）研磨的目的是________________________________________________

____________________________________________________，

滤渣的主要成分为________（填化学式）。

（2）酸浸时加入H2O2的作用有_______________________________________

____________________________________________________。

不能用盐酸代替硫酸，因为Co2O3与盐酸反应生成Cl2，污染环境，该反应的离子方程式为____________________________________________________。

（3）在实验室里，萃取操作要用到的玻璃仪器主要有________。

有机相再生利用时提取出的Ni2＋可用于制备氢镍电池，该电池充电时的总反应为Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH，则放电时正极的电极反应式为_____________________

________________________________________________________________。

（4）沉钴时发生反应的离子方程式为__________________________________

________________________________________________________________。

煅烧时发生反应的化学方程式为_____________________________________

________________________________________________________________。

[解析]　含钴废料的主要成分为CoO、Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4杂质，研磨可增大固体与液体的接触面积，加硫酸、H2O2进行酸浸能够分离出MnO2，同时加入的H2O2能够氧化亚铁离子、还原Co3＋，酸浸分离出的溶液中含Ni2＋、Fe3＋、Co2＋，调pH使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而从溶液中分离出来，加萃取剂萃取，将有机相（含Ni2＋）和水相（含Co2＋）分离，向水相中加入碳酸氢铵、氨水生成Co2（OH）2CO3，Co2（OH）2CO3经煅烧转化为Co2O3。

（2）酸浸时，加入了H2O2，一方面可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，另一方面可将Co3＋还原为Co2＋。

在反应中不能用盐酸代替硫酸，因为Co2O3具有氧化性，可将Cl－氧化为Cl2而对环境造成污染，其离子方程式为Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O。

（3）实验室中萃取操作所用的玻璃仪器主要有分液漏斗和烧杯；电池充电时的总反应为Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH，则放电时总反应为NiOOH＋MH===Ni（OH）2＋M，放电时正极发生还原反应，其电极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－。

[答案]　

（1）增大固体与液体的接触面积，加快酸浸速率，提高钴的浸出率　MnO2

（2）还原Co3＋，氧化Fe2＋　Co2O3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋3H2O

（3）分液漏斗、烧杯　NiOOH＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－

（4）2Co2＋＋HCO

＋3NH3·H2O===Co2（OH）2CO3↓＋3NH

＋H2O　2Co2（OH）2CO3＋O2

2Co2O3＋2CO2＋2H2O

4、（2019·合肥一模）

以软锰矿粉（主要含有MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制备高纯MnO2的流程如图所示：

已知常温下，氢氧化物沉淀的条件：

Al3＋、Fe3＋完全沉淀时的pH分别为5.0、2.8；Mn2＋开始沉淀的pH为7.7。

（1）“酸浸”时加入一定量的硫酸，硫酸的量不能过多或过少。

硫酸过多造成氨的损失；硫酸过少时，“酸浸”时会有红褐色渣出现，原因是

__________________________________________________________________。

（2）加入氨水应调节pH的范围为____________________________________。

（3）“过滤Ⅱ”所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是____________（填化学式），写出其阳离子的电子式：

__________________________________。

（4）加入碳酸氢铵产生沉淀的过程为“沉锰”。

①“沉锰”过程中放出CO2，反应的离子方程式为___________________。

②“沉锰”过程中沉锰速率与温度变化的关系如图所示。

当温度高于60℃时，沉锰速率随着温度升高而减慢的原因可能是_____________________________。

（5）工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度，其操作过程如下：

准确称量0.9200g该样品，与足量酸性KI溶液充分反应后，配制成100mL溶液。

取其中20.00mL，使其恰好能与25.00mL0.0800mol·L－1Na2S2O3溶液完全反应（I2＋2S2O

===2I－＋S4O

）。

计算可得该样品纯度为______（计算结果保留1位小数）。

答案　

（1）生成的Fe3＋水解得到Fe（OH）3沉淀

（2）5.0～7.7

（3）（NH4）2SO4　

（4）①Mn2＋＋2HCO

===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O　②温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢

（5）47.3%

解析　

（1）硫酸过少时，“酸浸”时会有红褐色渣出现，原因是生成的Fe3＋水解得到Fe（OH）3沉淀。

（2）由题中信息可知，Al3＋、Fe3＋完全沉淀时的pH分别为5.0、2.8，Mn2＋开始沉淀的pH为7.7。

所以，加入氨水应调节pH的范围为5.0～7.7。

（3）“过滤Ⅱ”所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是（NH4）2SO4，其阳离子的电子式为

。

（4）①“沉锰”过程中放出CO2，反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCO

===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。

②温度过高时碳酸氢铵的分解速率显著加快，沉锰速率随碳酸氢铵浓度的减小而减慢。

（5）由反应过程可得到关系式：

MnO2～I2～2S2O

n0.02500L×0.0800mol·L－1×

n＝0.005mol，该样品纯度＝

×100%≈47.3%。

5、医用氯化钙可用于补钙、抗过敏和消炎等，以工业碳酸钙（含少量Na＋、Al3＋、Fe3＋等杂质）生产医用二水合氯化钙工艺流程为：

已知：

查阅资料得知氢氧化物沉淀时的pH如下表。

氢氧化物

Fe（OH）3

Al（OH）3

开始沉淀时的pH

2.3

4.0

开始溶解：

7.8

完全沉淀时的pH

3.7

5.2

完全溶解：

10.8

（1）CaCO3与盐酸反应的离子方程式：

_________________________________。

（2）除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为________，目的是除去溶液中少量的Al3＋、Fe3＋。

检验Fe（OH）3是否沉淀完全的实验操作是________________________。

（3）过滤时需用的玻璃仪器有________。

滤渣主要成分的化学式：

________。

（4）酸化时加盐酸的目的为①_______________________________________，

②防止Ca2＋在蒸发时发生水解。

（5）为什么蒸发结晶要保持在160℃：

__________________________________。

（6）若所测样品CaCl2·2H2O的质量分数偏高（忽略其他实验误差），可能的原因之一为__________________________________________________________。

解析　根据流程可知，加入氢氧化钙的目的是通过调节溶液的pH使Al3＋、Fe3＋转化为Fe（OH）3、Al（OH）3，使其沉淀完全，根据表中的数据可知，选择的pH应使得两种离子都生成沉淀，特别要保证Al3＋全部沉淀后不能再溶解，故选择pH为5.2～7.8。

检验Fe（OH）3是否沉淀完全即检验溶液中是否还存在Fe3＋，可用KSCN溶液检验。

（4）加入氢氧化钙除去杂质离子后，往往会有剩余的氢氧化钙，故加入盐酸的目的就是除去过量的氢氧化钙。

答案　

（1）CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O

（2）5.2～7.8　取少量上层清液于小试管中，滴加KSCN溶液，若不显红色，则Fe（OH）3沉淀完全

（3）烧杯、玻璃棒、普通漏斗　Fe（OH）3、Al（OH）3

（4）除去过量的氢氧化钙

（5）温度太高CaCl2·2H2O会失水

（6）Na＋没除去，析出NaCl，导致测定结果偏高

6、黄铁矿（主要成分FeS2）、黄铜矿（主要成分CuFeS2）均是自然界中的常见矿物资源。

（1）黄铁矿在空气中易被氧化，其反应历程可能为下图所示的四步：

①a反应中每生成1molFeSO4转移电子的物质的量为 mol。

②d反应的离子方程式为。

（2）用黄铜矿常温细菌冶铜和高温火法冶铜的流程如下图所示：

①细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高Cu2+的

浸出速率，

其原理如右图所示：

Ⅰ.冶炼过程中，FeS2周边溶液的pH

（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Ⅱ.从CuFeS2析出S的反应式是。

②火法冶铜时，由Cu2S制得铜的化学方程式是。

（3）煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见表），其相关反应的平衡常数与温度的关系如图。