届高三化学高考考前复习工业流程图专题训练有答案.docx

届高三化学高考考前复习工业流程图专题训练有答案.docx

《届高三化学高考考前复习工业流程图专题训练有答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届高三化学高考考前复习工业流程图专题训练有答案.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

届高三化学高考考前复习工业流程图专题训练有答案

2020届高三化学高考考前复习——工业流程图专题训练（有答案）

1、（2020年北京西城6月）石油加氢精制和天然气净化等过程产生有毒的H2S，直接排放会污染空气。

（1）工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如下：

①反应炉中的反应：

2H2S（g）+3O2（g）==2SO2（g）+2H2O（g）∆H＝-1035.6kJ·mol−1

催化转化器中的反应：

2H2S（g）+SO2（g）==3S（g）+2H2O（g）∆H＝-92.8kJ·mol−1

克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式：

______。

一定条件

②为了提高H2S转化为S的比例，理论上应控制反应炉中H2S的转化率为______。

（2）科研工作者利用微波法处理尾气中的H2S并回收H2和S，反应为：

H2S

H2+S，一定条件下，H2S的转化率随温度变化的曲线如右图。

①H2S分解生成H2和S的反应为______

反应（填“吸热”或“放热”）。

②微波的作用是______。

（3）某科研小组将微电池技术用于去除天然气中的H2S，装置示意图如下，主要反应：

2Fe+2H2S+O2==2FeS+2H2O（FeS难溶于水），

室温时，pH=7的条件下，研究反应时间对

H2S的去除率的影响。

①装置中微电池负极的电极反应式：

______。

②一段时间后，单位时间内H2S的去除率降低，

可能的原因是______。

答案

（1）①2H2S（g）+O2（g）==2S（g）+2H2O（g）∆H＝-407.1kJ·mol−1

②或33.3%

（2）①吸热（1分）

②微波使H2S

H2+S的化学平衡向正反应方向移动，提高平衡转化率（1分）

（3）①Fe-2e－+H2S==FeS+2H+

②生成的FeS附着在铁碳填料的表面，原电池负极的表面积减小，化学反应速率减慢；铁的量因消耗而减少，形成微电池的数量减少，化学反应速率减慢

2、资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。

某工厂以酸性工业废水（含H＋、Al3＋、Mg2＋、Cr2O

、SO

）以及硫酸厂废气（SO2）为原料提取铬的工艺流程如下：

有关数据如下表所示。

化合物

Mg（OH）2

Al（OH）3

Cr（OH）3

完全沉淀的pH

10.5

4.3

5.3

开始溶解的pH

—

7.8

9.2

Ksp近似值

5.6×10－12

1.3×10－33

6.3×10－31

请回答下列问题：

（1）步骤①中发生主要反应的离子方程式为_________________________

_____________________________________________________。

（2）步骤②中加入适量Al2O3的目的是_____________________________。

（3）为了达到实验目的，步骤③中加入NaOH溶液，应调节溶液的pH范围为_____________________________________________________。

（4）步骤⑥向滤液B中通入过量CO2，反应的离子方程式为_____________________________________________________。

（5）工业上也常采用下列装置，利用电解法处理含铬废水。

①在电解过程中阳极区pH增大的原因是_____________________________________________________

_____________________________________________________。

②理论上每处理含1molK2Cr2O7的废水，阴极区得到的气体体积为________L（标准状况）。

解析　

（1）步骤①中，SO2有还原性，Cr2O

在酸性条件下具有强氧化性，故发生主要反应的离子方程式为：

Cr2O

＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO

＋H2O。

（2）根据题中表格数据，步骤②中加入适量Al2O3的目的是：

调节溶液的pH，使Cr3＋、Al3＋形成沉淀而与Mg2＋分离。

（3）步骤③中的滤渣A为：

Al（OH）3和Cr（OH）3，加入NaOH溶液使氢氧化铝溶解，但不能使Cr（OH）3沉淀溶解，故调节溶液的pH范围为：

7.8≤pH＜9.2。

（4）步骤⑥向滤液B中通入过量CO2，滤液B为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液和过量CO2反应生成Al（OH）3和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

（5）①右侧铁板为阳极，铁放电生成亚铁离子，亚铁离子被溶液中Cr2O

氧化，反应生成Cr3＋和Fe3＋，反应的离子方程式：

Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，故在电解过程中阳极区pH增大的原因是：

Fe2＋与Cr2O

发生反应消耗H＋，同时H＋通过质子交换膜迁移到阴极区。

②阴极氢离子放电生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应为：

Fe－2e－===Fe2＋，根据此反应Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，可知1molK2Cr2O7和6molFe2＋反应，所以阳极每生成6molFe2＋，失去12mol电子，根据得失电子守恒可知：

阴极区生成氢气为6mol，标况下氢气的体积为：

134.4L。

答案　

（1）Cr2O

＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO

＋H2O

（2）调节溶液的pH，使Cr3＋、Al3＋形成沉淀而与Mg2＋分离

（3）7.8≤pH＜9.2

（4）AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

（5）①Fe2＋与Cr2O

发生反应消耗H＋，同时H＋通过质子交换膜迁移到阴极区　②134.4

3.中科院张涛院士的研究团队研究发现纳米ZnO可作为一些催化剂的载体。

下图是通过锌精矿（主要成分为ZnS）与软锰矿（主要成分为MnO2）酸性共融法制备纳米ZnO及MnO2的工艺流程。

回答下列问题：

（1）“酸浸”时，锌、锰离子浸出率与溶液温度的关系如图所示。

当锌、锰离子浸出效果最佳时，所采用的最适宜温度为________。

（2）写出酸浸时ZnS与MnO2发生的主要反应的化学方程式（无单质硫生成）_____________________________________________________。

（3）P507（酸性磷酸酯）作萃取剂分离锌、锰离子时，溶液的初始pH与分离系数的关系如表所示：

初始pH

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

锌、锰离子

分离系数

7.64

8.83

9.97

11.21

12.10

13.17

13.36

11.75

已知：

分离系数越大，分离效果越好；萃取剂P507是一种不溶于水的淡黄色透明油状液体，属于酸性萃取剂。

试分析初始pH>4.0时，锌、锰离子分离系数降低的原因是_____________________________________________________。

（4）（NH4）2S2O8是一种强氧化剂，能与Mn2＋反应生成SO

和紫色MnO

。

用（NH4）2S2O8检验水相中的Mn2＋时发生反应的离子方程式为_____________________________________________________

_____________________________________________________。

（5）二氧化锰广泛用于电池。

一种海水中的“水”电池的电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。

电池放电时，负极的电极反应式为

_____________________________________________________。

（6）电解尿素的碱性溶液制取N2和H2的装置如图所示。

（电解池中的隔膜仅阻止气体通过，两电极都是惰性电极）

A电极的名称为________，若起始时加入电解池的原料配比

＝3，完全反应后，电解排出液中

＝________。

解析　

（1）根据图示，“酸浸”时，当温度为95℃时，锌、锰离子浸出率均较大，再升高温度，浸出率变化不大，故最适宜温度为95℃。

（2）根据工艺流程分析，酸浸时，ZnS、MnO2分别转化为ZnSO4、MnSO4，即S由－2价升为＋6价，Mn由＋4价降为＋2价，根据得失电子守恒，ZnS、MnO2的化学计量数之比为1∶4，再根据原子守恒，配平化学方程式为：

ZnS＋4MnO2＋4H2SO4===ZnSO4＋4MnSO4＋4H2O。

（3）P507属于酸性萃取剂，pH过大，P507与OH－反应而损失，因此锌、锰离子分离系数降低。

（4）S2O

与Mn2＋反应，生成MnO

和SO

，根据S2O

2SO

、Mn2＋

MnO

，由得失电子守恒，S2O

、Mn2＋的化学计量数之比为5∶2，再根据电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为：

5S2O

＋2Mn2＋＋8H2O===2MnO

＋10SO

＋16H＋。

（5）根据总反应，电池放电时，负极上Ag发生氧化反应，转化为AgCl，电极反应为：

Ag－e－＋Cl－===AgCl。

（6）根据装置图，A电极上尿素转化为N2，氮元素化合价由－3价升为0价，发生氧化反应，则A极为阳极。

电解时阳极反应为：

CO（NH2）2＋8OH－－6e－===CO

＋N2↑＋6H2O，阴极反应为：

6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，故电解总反应为：

CO（NH2）2＋2OH－

CO

＋N2↑＋3H2↑，若起始时加入电解池的原料配比

＝3，假设n（KOH）＝3amol，n[CO（NH2）2]＝amol，则反应完全，KOH剩余amol，生成CO

amol，电解排出液中

＝1。

答案　

（1）95℃

（2）ZnS＋4MnO2＋4H2SO4===ZnSO4＋4MnSO4＋4H2O

（3）P507是酸性萃取剂，pH过大，其会发生反应而损失（或锌、锰离子水解程度增大等其他合理答案）

（4）2Mn2＋＋5S2O

＋8H2O===2MnO

＋10SO

＋16H＋

（5）Ag－e－＋Cl－===AgCl

（6）阳极　1（或1∶1）

4.溴主要以Br－形式存在于海水（呈弱碱性）中，利用空气吹出法从海水中提溴，工艺流程示意如下。

浓缩海水

酸化海水

含溴空气

……产品溴

资料：

常温下溴呈液态，深红棕色，易挥发。

（1）酸化：

将海水酸化的主要目的是避免________（写离子反应方程式）。

（2）脱氯：

除去含溴蒸气中残留的Cl2

①具有脱氯作用的离子是________。

②溶液失去脱氯作用后，补加FeBr2或加入________，脱氯作用恢复。

（3）富集、制取Br2：

用Na2CO3溶液吸收溴，Br2歧化为BrO

和Br－。

再用H2SO4酸化歧化后的溶液得到Br2，其离子反应方程式为_________________________________。

（4）探究（3）中所用H2SO4浓度对Br2生成的影响，实验如下：

序号

A

B

C

试剂组成

1mol/LNaBr

20%H2SO4

1mol/LNaBr

98%H2SO4

将B中反应后溶液用水稀释

实验现象

无明显现象

溶液呈红棕色，放热

溶液颜色变得很浅

①B中溶液呈棕红色说明产生了________。

②分析C中溶液颜色变浅的原因，甲同学认为是发生了化学反应所致；乙同学认为是用水稀释所致。

若认为甲同学的分析合理，请用具体的反应说明理由；若认为乙同学的分析合理，进一步设计实验方案说明。

理由或方案：

________。

③酸化歧化后的溶液宜选用的酸是________（填“稀硫酸”或“浓硫酸”）。

解析　

（1）海水中溴元素以Br－存在，从海水中提取溴单质，要用Cl2氧化溴离子得到，但海水呈碱性，若不酸化，就会发生反应：

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，影响溴的提取；

（2）①将溴蒸气的残留的Cl2脱去，可利用氯气有强的氧化性，要加入能与Cl2反应的物质，如Fe2＋、Br－；②溶液失去脱氯作用后，补加FeBr2或加入还原铁粉，物质具有还原性，脱氯作用就恢复；（3）用Na2CO3溶液吸收溴，Br2歧化为BrO

和Br－。

再用H2SO4酸化，BrO

和Br－及H＋发生归中反应得到Br2，其离子反应方程式为BrO

＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O；（4）①B中溶液呈红棕色是由于Br2是红棕色物质，产生了Br2；②若甲同学说法正确，则会发生反应：

SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，消耗了溴单质；若乙同学说法正确，则要把颜色很浅的溶液用CCl4萃取，利用CCl4密度比水大，溴单质易溶于CCl4，观察下层液体颜色是否呈红棕色即可；③歧化后的溶液若用稀硫酸酸化无明显现象，若用浓硫酸酸化，溶液变为红棕色，反应放出热量，会导致溴单质挥发，所以酸化要用稀硫酸。

答案　

（1）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（2）①Fe2＋、Br－　②铁粉

（3）BrO

＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O

（4）①Br2　②理由：

SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4　方案：

用CCl4萃取颜色很浅的溶液，观察溶液下层是否呈红棕色　③稀硫酸

5.TiO2和CaTiO3都是光电转化材料。

某研究小组利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量SiO2等杂质）来制备TiO2和CaTiO3，并利用黄钾铁矾[KFe3（SO4）2（OH）6]回收铁的工艺流程如图1所示：

回答下列问题：

（1）“氧化酸解”的实验中，控制反应温度为150℃，不同氧化剂对钛铁矿酸解率的影响如图2所示。

50min时，要求酸解率大于85%，所选氧化剂应为___________________________；采用H2O2作氧化剂时，其效率低的原因可能是__________________________________。

（2）向“氧化酸解”的滤液①中加入尿素[CO（NH2）2]，TiO2＋转化为TiO2，写出相应反应的离子方程式：

___________________________________________________________

________________________________________________________________________，

使用尿素而不直接通入NH3的原因是________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）写出“高温煅烧”中由TiO2制备CaTiO3的化学方程式：

_______________________

________________________________________________________________________。

（4）Fe3＋恰好沉淀完全时，溶液中c（Fe3＋）＝1.0×10－5mol·L－1，计算此时溶液的pH＝________________________________________________________________________。

[Fe（OH）3的Ksp＝1.0×10－39、水的Kw＝1.0×10－14]

（5）黄钾铁矾沉淀为晶体，含水量很少。

回收Fe3＋时，不采用加入氨水调节pH的方法制取Fe（OH）3的原因是_________________________________________________________。

答案　

（1）KClO3　在温度较高时H2O2易分解[或产物中的Fe3＋可以催化H2O2的分解（其他合理答案也可，如H2O2氧化能力弱）]

（2）TiO2＋＋CO（NH2）2＋2H2O

TiO2＋CO2↑＋2NH

　避免将溶液中Fe3＋沉淀

（3）TiO2＋CaCl2·2H2O

CaTiO3＋2HCl↑＋H2O↑

（4）2.7

（5）Fe（OH）3为絮状沉淀，不容易分离

解析　

（1）根据题目要求结合图像，在50min时酸解率大于85%的氧化剂有KMnO4和KClO3，但KMnO4作氧化剂引入了Mn2＋，对后续的物质分离会造成干扰，故选用KClO3作氧化剂。

（2）由TiO2＋转化为TiO2可知，Ti元素的化合价并没有发生改变，该反应为非氧化还原反应，在酸性环境中，C、N元素的产物为CO2、NH

；由于Fe3＋开始沉淀需要的pH很小，直接通入NH3会使溶液pH快速增大，容易使Fe3＋沉淀，所以使用尿素而不直接通入NH3，可以避免溶液中Fe3＋沉淀。

（3）由信息可知制备CaTiO3的反应为非氧化还原反应，根据元素守恒，剩余产物为HCl、H2O。

（4）根据Fe（OH）3的Ksp＝1.0×10－39和溶液中c（Fe3＋）＝1.0×10－5mol·L－1可知，溶液中OH－的浓度为

mol·L－1≈1.0×10－11.3mol·L－1，c（H＋）＝

＝

＝10－2.7mol·L－1，所以pH为2.7。

（5）氢氧化铁为絮状沉淀，不易于从溶液中分离，所以不采用加入氨水调节pH的方法制取Fe（OH）3。

6.纳米铜是一种性能优异的超导材料，以辉铜矿（主要成分为Cu2S）为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图1所示。

（1）用黄铜矿（主要成分为CuFeS2）、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S，其原理如图2所示，该反应的离子方程式为_________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）从辉铜矿中浸取铜元素时，可用FeCl3溶液作浸取剂。

①反应：

Cu2S＋4FeCl3===2CuCl2＋4FeCl2＋S，每生成1molCuCl2，反应中转移电子的物质的量为________；浸取时，在有氧环境下可维持Fe3＋较高浓度，有关反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素浸取率的变化如图3所示，未洗硫时铜元素浸取率较低，其原因是________________________________________________________。

（3）“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图4所示，当pH＞1.7时，pH越大，金属离子萃取率越低，其中Fe3＋萃取率降低的原因是____________________________

________________________________________________________________________。

（4）用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时，该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为________________________________________________________________________。

（5）在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，再经过滤、________、干燥、________等操作可得到Fe2O3产品。

答案　

（1）CuFeS2＋Cu＋2H＋===Cu2S＋Fe2＋＋H2S↑

（2）①2mol　4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O

②生成的硫覆盖在Cu2S表面，阻碍浸取

（3）Fe3＋水解程度随pH的升高而增大

（4）32∶7

（5）洗涤　煅烧（或灼烧）

解析　（4）在碱性条件下，Cu2＋与N2H4反应生成氮气和铜，离子方程式为2Cu2＋＋N2H4＋4OH－===2Cu＋N2↑＋4H2O，反应中还原产物为Cu，氧化产物为N2，质量之比为（2×64）∶28＝32∶7。

7.四氢铝锂（LiAlH4）常作有机合成的重要还原剂。

以辉锂矿（主要成分是Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量Fe2O3）为原料合成四氢铝锂的流程如下：

已知：

①几种金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示：

物质

Fe（OH）3

Al（OH）3

开始沉淀的pH

2.3

4.0

完全沉淀的pH

3.7

6.5

②常温下，Ksp（Li2CO3）＝2.0×10－3。

Li2CO3在水中溶解度随着温度升高而减小。

回答下列问题：

（1）上述流程中，提高“酸浸”速率的措施有__________________（写两条）；加入CaCO3的作用是______________________________________________________________________。

（2）“a”最小值为________。

“电解”的阴极反应式为____________________。

（3）设计简单方案由Li2CO3制备LiCl：

_________________________________________。

（4）写出LiH和AlCl3反应的化学方程式：

_________________________（条件不作要求）。

（5）用热水洗涤Li2CO3固体，而不用冷水洗涤，其目的是____________________；检验碳酸锂是否洗净的实验方法是____________________________________________________。

（6）在有机合成中，还原剂的还原能力通常用“有效氢”表示，其含义是1克还原剂相当于多少克氢气的还原能力。

LiAlH4的“有效氢”为______________。

（结果保留2位小数）

答案　

（1）粉碎矿石、加热、搅拌等　调节pH使Fe3＋、Al3＋转化成氢氧化物沉淀

（2）6.5　Li＋＋e－===Li

（3）用盐酸溶解，在氯化氢气体中蒸干溶液

（4）AlCl3＋4LiH

LiAlH4＋3LiCl

（5）减少Li2CO3损失　取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液和稀硝酸，观察是否有沉淀产生（合理即可）

（6）0.21g

解析　

（1）加硫酸从矿石中浸出锂，如粉碎矿石、提高硫酸浓度、加热等措施可以提高反应速率。

加入碳酸钙中和溶液中酸，使铁、铝离子完全沉淀成氢氧化铁、氢氧化铝。

（2）从表格信息看，调节pH最小值为6.5，确保铝离子完全沉淀。

阴极上锂离子被还原成锂。

（3）在氯化氢气体中蒸干氯化锂溶液，类似从海水中提取氯化镁。

（4）氯化铝与氢化锂反应生成四氢铝锂和氯化锂。

（5）依题意，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤碳酸锂，减少碳酸锂的损失。

沉淀表面有硫酸钠，检验SO

可判断沉淀是否洗净。

（6）还原能力指失电子数。

1molLiAlH4能提供8mol电子，相当于4molH2。

LiAlH4的有效氢为

≈0.21g。