高考化学之考前抓大题01 化学工艺流程题一解析版.docx

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高考化学之考前抓大题01化学工艺流程题一解析版

大题01化学工艺流程题

（一）

1．钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O）是一种金属腐蚀抑制剂。

工业上利用钼精矿（主要成分是不溶于水的MoS2）制备钼酸钠的两种途径如图所示：

（1）途径I碱浸时发生反应的化学反应方程式为________________________________________。

（2）途径II氧化时还有Na2SO4生成，则反应的离子方程式为_____________________________。

（3）已知途径I的钼酸钠溶液中c（MoO42-）=0.40mol/L，c（CO32-）=0.10mol/L。

由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时，需加入Ba（OH）2固体以除去CO32-。

当BaMoO4开始沉淀时，CO32-的去除率是____________[已知Ksp（BaCO3）=1×10-9、Ksp（BaMoO4）=4.0×10-8，忽略溶液的体积变化]。

（4）分析纯的钼酸钠常用钼酸铵[（NH4）2MoO4]和氢氧化钠反应来制取，若将该反应产生的气体与途径I所产生的气体一起通入水中，得到正盐的化学式是__________________________。

（5）钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。

常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如下图：

①当硫酸的浓度大于90%时，碳素钢腐蚀速率几乎为零，原因是________________________。

②若缓释剂钼酸钠-月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L-1，则缓蚀效果最好时钼酸钠（M=206g/mol）的物质的量浓度为__________________（计算结果保留3位有效数字）。

（6）二硫化钼用作电池的正极材料时接受Li+的嵌入，锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：

xLi+nMoS2

Lix（MoS2）n。

则电池放电时正极的电极反应是：

_____________________。

【答案】

（1）MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑

（2）MoS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9Cl-+2SO42-+3H2O

（3）90%

（4）（NH4）2CO3和（NH4）2SO3

（5）①常温下浓硫酸会使铁钝化②7.28×10-4mol/L

（6）nMoS2+xLi++xe-=Lix（MoS2）n

【解析】利用钼精矿（主要成分是MoS2）制备钼酸钠有两种途径：

途径Ⅰ是先在空气中灼烧生成MnO3，同时得到对环境有污染的气体SO2，然后再用纯碱溶液溶解MnO3，即可得到钼酸钠溶液，最后结晶得到钼酸钠晶体；途径Ⅱ是直接用NaClO溶液在碱性条件下氧化钼精矿得到钼酸钠溶液，结晶后得到钼酸钠晶体。

（1）根据题给流程图分析途径I碱浸时，MoO3与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳和Na2MoO4，发生反应的化学方程式为：

MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CO2↑；

（2）途径Ⅱ氧化时MoS2与次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成Na2MoO4和硫酸钠，利用化合价升降法结合原子守恒和电荷守恒配平，发生反应的离子方程式为MoS2+9ClO-+6OH-====MoO42-+9Cl-+3H2O；

（3）BaMoO4开始沉淀时，溶液中钡离子的浓度为：

c（Ba2+）=

=1×10-7mol/L，溶液中碳酸根离子的浓度为：

c（SO42-）=

=1×10-2mol/L，所以碳酸根离子的去除率为：

1

=1-10%=90%；故CO32-的去除率是90%；

（4）钼酸铵[（NH4）2MoO4]和氢氧化钠反应生成钼酸钠和氨气，将氨气与途径I所产生的尾气CO2、SO2一起通入水中，得到正盐的化学式是（NH4）2CO3、（NH4）2SO3；

（5）①浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铁钝化。

故当硫酸的浓度大于90%时，腐蚀速率几乎为零；

②根据图示可知，当钼酸钠、月桂酸肌氨酸浓度相等时，腐蚀速率最小，缓蚀效果最好，

所以钼酸钠的浓度为：

150mg•L-1，1L溶液中含有的钼酸钠物质的量为：

≈7.28×10-4mol，所以钼酸钠溶液的物质的量浓度为：

7.28×l0-4mol•L-1，故答案为7.28×l0-4mol•L-1；（6）根据锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：

xLi+nMoS2

Lix（MoS2）n，可知锂是还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为：

xLi-xe-=xLi+，是氧化剂在正极发生还原反应，据此书写电池放电时的正极反应式：

正极反应式为：

nMoS2+xLi++xe-=Lix（MoS2）n。

2．硒是典型的半导体材料，在光照射下导电性可提高近千倍。

图1是从某工厂的硒化银半导体废料（含Ag2Se、Cu单质）中提取硒、银的工艺流程图：

（1）为提高反应①的浸出速率，可采取的措施为______________（答出两条）。

（2）已知反应③生成一种可参与大气循环的气体单质，写出该反应的离子方程式__________。

（3）反应②为Ag2SO4（s）＋2Cl－（aq）

2AgCl（s）＋

（aq）；常温下，Ag2SO4、AgCl的饱和溶液中阳离子和阴离子浓度关系如图2所示。

则Ag2SO4（s）＋2Cl－（aq）

2AgCl（s）＋

（aq）的化学平衡常数的数量级为________。

（4）写出反应④的化学方程式________________________________________。

（5）室温下，H2SeO3水溶液中H2SeO3、

、

的物质的量分数随pH的变化如图3所示，则室温下H2SeO3的Ka2＝________。

【答案】

（1）加热、增大硫酸的浓度、粉碎固体废料、搅拌等

（2）4AgCl＋N2H4·H2O＋4OH－=4Ag＋4Cl－＋N2↑＋5H2O（或4AgCl＋N2H4＋4OH－=4Ag＋4Cl－＋N2↑＋4H2O）

（3）1014

（4）H2SeO3＋2SO2＋H2O=2H2SO4＋Se↓（或H2SeO3＋2H2SO3=2H2SO4＋Se↓＋H2O）

（5）10－7.3

【解析】

（1）根据外界条件对反应速率的影响，为了提高浸出速率，可以采取的措施有加热、增大硫酸的浓度、粉碎固体废料、搅拌等；

（2）反应③中AgCl转化为Ag，Ag的化合价降低，则N2H4·H2O中N的化合价升高，结合题意知N2H4·H2O转化为N2，反应的离子方程式为：

4AgCl＋N2H4·H2O＋4OH－=4Ag＋4Cl－＋N2↑＋5H2O（或4AgCl＋N2H4＋4OH－=4Ag＋4Cl－＋N2↑＋4H2O）；

（3）根据题图2，可以计算出Ksp（AgCl）＝c（Ag＋）·c（Cl－）＝10－5×10－4.75＝10－9.75，Ksp（Ag2SO4）＝c2（Ag＋）·c（SO

）＝（10－2）2×10－1＝10－5。

该反应的平衡常数K＝

＝＝

＝

＝1014.5＝100.5×1014，1<100.5<10，故该反应的化学平衡常数的数量级为1014；

（4）反应④为SO2和H2SeO3的反应，H2SeO3转化为Se，H2SeO3被还原，则SO2被氧化，SO2转化为H2SO4，根据得失电子守恒和原子守恒，配平化学方程式为：

H2SeO3＋2SO2＋H2O=2H2SO4＋Se↓；

（5）根据题图3，可知pH＝7.30时，HSeO

、SeO

的物质的量分数相等，即c（HSeO

）＝c（SeO

），则H2SeO3的Ka2＝

＝c（H＋）＝10－7.3。

3．重铬酸钠是一种用途极广的氧化剂，工业上可以用铬铁矿[主要成分Fe（CrO2）2（或写成FeO·Cr2O3），还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质]制备，同时还可回收Cr。

其主要工业流程如图所示：

已知部分物质的溶解度曲线如图1所示。

图1图2

请回答下列问题：

（1）煅烧生成Na2CrO4的化学方程式为______________________________。

（2）煅烧后的浸出液中除了含有NaOH、Na2CO3、Na2CrO4外，还含有_________（填化学式）。

（3）调节溶液的pH所选的试剂为__________________（填名称）。

（4）操作a的实验步骤为_________________________。

（5）加入Na2S溶液反应后，硫元素全部以S2O32－的形式存在，写出生成Cr（OH）3的离子方程式__________________________________。

（6）采用石墨电极电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7，其原理如图2所示。

①写出电极b的电极反应方程式：

___________________________________。

②测定阳极液中Na元素和Cr元素的含量，若Na元素与Cr元素的物质的量之比为n，则此时Na2CrO4的转化率为____________。

（7）根据有关国家标准，含CrO42－的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10－7mol·L－1以下才能排放。

可采用加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp（BaCrO4）=1.2×10－10]，再加入硫酸处理多余的Ba2+的方法处理废水，加入可溶性钡盐后，废水中Ba2+的浓度应不小于___________mol·L－1，废水处理后方能达到国家排放标准。

【答案】

（1）4Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO3=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2

（2）Na2SiO3、NaAlO2

（3）稀硫酸

（4）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

（5）23H2O+6S2-+8CrO42-=8Cr（OH）3

+3S2O32－+22OH-。

（6）①2H2O-4e-=O2

+4H+②（2-n）

100

；

（7）2.4×10－4

【解析】根据铬铁矿的主要成分判断煅烧后的产物，根据杂质的成分及除杂产生的滤渣Al（OH）3和H2SiO3进行逆推，可知浸出液除了含有NaOH、Na2CO3、Na2CrO4外，还含有Na2SiO3，NaAlO2。

根据电子守恒完成煅烧反应方程式；根据电池的正负极确定电解池的阴、阳极，根据氧化还原反应写电极反应方程式。

（1）铬铁矿主要成分Fe（CrO2）2，还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质，加入纯碱和空气高温煅烧生成Na2CrO4的化学方程式为：

4Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO3=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2；答案：

4Fe（CrO2）2+7O2+8Na2CO3=2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2。

（2）根据调节pH后产生滤渣Al（OH）3和H2SiO3.可知加入纯碱和空气高温煅烧后，再加水过滤，浸出液中除了含有NaOH、Na2CO3、Na2CrO4外应该还会有Na2SiO3、NaAlO2。

答案：

Na2SiO3、NaAlO2。

（3）根据酸化产物有Na2SO4可知调节溶液的pH所选的试剂为稀硫酸。

答案：

稀硫酸。

（4）由溶液通过操作a后混合物分离为液体a和固体a两部分，从液体a可以提取重铬酸钠晶体，则固体a为硫酸钠晶体，根据溶解度曲线可知，硫酸钠的溶解度在较高温度下较小，在较低温度下也较小，故可以蒸发浓缩得到硫酸钠的饱和溶液，再降温结晶析出硫酸钠晶体，所以操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；答案：

蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

（5）加入Na2S溶液反应后，硫元素全部以S2O32－的形式存在，CrO42生成Cr（OH）3，的离子方程式：

23H2O+6S2-+8CrO42-=8Cr（OH）3

+3S2O32－+22OH-。

答案：

23H2O+6S2-+8CrO42-=8Cr（OH）3

+3S2O32－+22OH-。

（6）①根据电池的正负极确定电解池b为阳极，电极反应方式为：

2H2O-4e-=O2

+4H+；答案：

2H2O-4e-=O2

+4H+；

②电解制备Na2Cr2O7过程的总反应方程式为Na2CrO+H2O=Na2Cr2O7+4NaOH+2H2

+O2

设加入反应容器内的Na2CrO4为1mol，反应过程中有xmolNa2CrO4转化为Na2Cr2O7，则阳极区剩余Na2CrO4为（1-x）mol，对应的n（Na）=2（1-x），（1-x）mol，生成的Na2Cr2O7为x/2mol，对应的n（Na）=xmol，n（Cr）=xmol，根据：

Na与Cr的物质的量之比为n，计算得出x=2-d，转化率为（2-n）/1

100

=（2-n）

100

；答案：

（2-n）

100

；

（7）国家标准含CrO42－的废水要经化学处理，使其浓度降至5.0×10－7mol·L－1，以下才能排放。

Ksp（BaCrO4）=，所以c（Ba2+）=Ksp（BaCrO4）/c（CrO42－）=1.2×10－10/5.0×10－7=2.4×10－4；答案：

2.4×10－4。

4．一种利用化肥中废催化剂（含CoO、Co、Al2O3及少量FeO）制取明矾和CoSO4粗产品的工艺流程如下：

已知：

（i）相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示：

（ⅱ）Al（OH）3在碱性条件下开始溶解时的pH为7.8，完全溶解时的pH为11。

回答下列问题：

（1）写出H2O2的电子式：

___________。

（2）下列措施一定能提高步骤I中A13+和Co2+的浸取率的是___________（填标号）

a．将废催化剂粉磨为细颗粒

b．步骤I中的硫酸采用98%的浓硫酸

c．适当提高浸取时的温度

（3）步骤Ⅱ中，写出“氧化”过程中Fe2+被氧化的离子方程式：

___________，若“氧化”后再“调节pH=3”，造成的后果是___________。

（4）步骤Ⅲ中加K2CO3应控制pH的范围为___________。

（5）测定CoSO4粗产品中钴的质量分数的步骤如下：

准确称取ag产品，先经预处理，然后加入过量的冰乙酸，在加热煮沸下，缓慢滴加KNO2溶液直至过量，生成不溶于乙酸的K3[Co（NO2）6]，再经过滤、洗涤及干燥，称量沉淀的质量为bg。

①KNO2溶液氧化并沉淀Co2+的离子方程式为___________（已知KNO2被还原为NO）。

②粗产品中钴元素的质量分数为___________（Mr{K3[Co（NO2）6]}=452，列出计算式）。

【答案】

（1）

（2）ac

（3）2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+Fe3+对双氧水的分解有催化作用，造成原料利用率低

（4）pH

11

（5）①Co2++3K++7NO2-+2CH3COOH

K3[Co（NO2）6]↓+NO↑+H2O+2CH3COO-②

100%

【解析】废催化剂（含CoO、Co、Al2O3及少量FeO）加入硫酸酸浸反应后得到浸取液，主要含有Co2+、Al3+、Fe2+、H+和SO42-等离子，调节溶液的pH=3，再加入H2O2，Fe2+被氧化为Fe3+并产生Fe（OH）3沉淀。

过滤后，滤液中加入K2CO3调节pH，生成Co（OH）2沉淀和KAlO2溶液，经过滤分离。

Co（OH）2沉淀加硫酸溶解经后续处理得到粗产品CoSO4，滤液加硫酸酸化得到硫酸铝钾溶液，经结晶得到明矾，以此分析解答。

（1）H2O2为共价化合物，两个氧原子共用一对电子，电子式为：

，

因此，本题正确答案是：

；

（2）a．将废催化剂粉磨为细颗粒，增大反应物的接触面积，能提高浸取率，故a正确；

b．该反应为H+参加的离子反应，98%的浓硫酸中的氢离子浓度极小，不利于酸浸，故b错误；

c．升高温度化学反应速率加快，所以适当提高浸取时的温度，能提高浸取率，故c正确。

因此，本题正确答案是：

ac；

（3）Fe2+被氧化为Fe3+，pH=3时产生Fe（OH）3沉淀，离子方程式为：

2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe（OH）3↓+4H+；Fe3+对双氧水的分解有催化作用，若“氧化”后再“调节pH=3”，会造成原料利用率低。

（4）由已知（i）可知，Co2+沉淀完全的pH为9.2，由已知（ⅱ）可知，Al（OH）3完全溶解时的pH为11，所以要分离出Al3+，应控制pH的范围为pH

11，

（5）①KNO2将Co2+氧化为Co3+，并生成K3[Co（NO2）6]沉淀，NO2-被还原为NO，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒写出离子方程式为Co2++3K++7NO2-+2CH3COOH

K3[Co（NO2）6]↓+NO↑+H2O+2CH3COO-。

因此，本题正确答案是：

Co2++3K++7NO2-+2CH3COOH

K3[Co（NO2）6]↓+NO↑+H2O+2CH3COO-；

②bgK3[Co（NO2）6]中含Co元素的质量为bg×

，

则粗产品中钴元素的质量分数为

×100%，

5．FePO4是一种难溶于水的白色固体，可作金属防腐剂，也可用于制备电动汽车电池的正极材料LiFePO4。

实验室利用FeSO4·7H2O和H3PO4（弱酸）制备FePO4、LiFePO4流程如下图：

回答下列问题：

（1）“溶解”时H3PO4不宜过量太多的原因是_________________________________。

（2）①洗涤FePO4沉淀的操作是__________________________________________________。

②若经多次洗涤后所得“FePO4”仍呈棕色，则“FePO4”最可能混有的杂质是___________。

（3）“反应1”时总反应的离子方程式是：

_________________________________。

（4）“反应2”时总反应的化学方程式是：

2LiOH+6H2C2O4+2FePO4=2LiFePO4+7CO2+5X+7H2O，其中X的化学式为___________；每生成1molLiFePO4，该反应转移___________mole－。

（5）LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好，该电池的总反应式是：

LiFePO4+C6

Li1-xFePO4+LixC6，其放电时工作原理如图所示。

则：

充电时，a极的电极名称为___________；放电时，b极的电极反应式为：

_______________________。

【答案】

（1）防止后续反应中消耗NaOH，浪费原料

（2）①向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作2﹣3次②Fe（OH）3

（3）2Fe2++ClO－+2H3PO4+4OH－=2FePO4↓+Cl－+5H2O

（4）CO3.5

（5）阴极Li1－xFePO4+xLi++xe－=LiFePO4

【解析】

（1）为了防止后续反应中消耗过多的NaOH，浪费原料，故“溶解”时H3PO4不宜过量太多；

（2）①洗涤FePO4沉淀的操作是向漏斗中加入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水流尽，重复操作2﹣3次；

②Fe（OH）3是一种红褐色的固体，若经多次洗涤后所得“FePO4”仍呈棕色，则“FePO4”最可能混有的杂质是Fe（OH）3；

（3）“反应1”时亚铁离子被次氯酸钠氧化，碱性条件下铁离子与磷酸根离子反应产生磷酸铁沉淀，总反应的离子方程式是2Fe2++ClO﹣+2H3PO4+4OH﹣=2FePO4↓+Cl﹣+5H2O；

（4）根据质量守恒可知，反应2LiOH+6H2C2O4+2FePO4=2LiFePO4+7CO2+5X+7H2O右边还少了5个C、5个O，X的计量数为5，则X的化学式为CO；反应中碳元素由+3价降为+2价、铁元素由+3价降为+2价；碳元素由+3价升为+4价，根据氧化还原反应原理，每生成2molLiFePO4，则生成7molCO2，转移7mole-，故每生成1molLiFePO4，该反应转移3.5mole-；

（5）原电池中阳离子向正极移动，锂离子向电极b移动，则电极b为正极，充电时b电极为阳极、a为阴极；

放电时，正极b极上Li1﹣xFePO4得电子产生LiFePO4，电极反应式为Li1﹣xFePO4+xLi++xe﹣=LiFePO4。

6．某科研课题小组研究利用含H+、Na+、Zn+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO42－的工业废电解质溶液，制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3，设计出如下实验流程：

回答下列问题：

（1）加入双氧水的目的是______________________。

（2）第一次调pH使Fe3+完全沉淀，写出反应的离子方程式______________________。

（3）第二次调pH前，科研小组成员分析此时的溶液，得到相关数据见下表（表中金属离子沉淀完全时，其浓度为1×10－5mol/L）。

为防止Mn2+也同时沉淀造成产品不纯，最终选择将溶液的pH控制为7，则此时溶液中Zn2+的沉淀率为___________，利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时，必然含有极其微量的___________（以物质的化学式表示）。

（4）已知常温下，Ksp（MnS）=3.0×10－14、Ksp（ZnS）=1.5×10－24。

在除锌时发生沉淀转化反应为：

MnS（s）+Zn2+（aq）

ZnS（s）+Mn2+（aq），其平衡常数K=___________。

（5）沉锰反应在酸性条件下完成，写出该反应的离子方程式______________________。

【答案】

（1）将Fe2+氧化为Fe3+

（2）Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓

（3）99%Fe2O3

（4）2×1010

（5）Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+

【解析】本题考查了Fe3+和Fe2+相关性质、调节pH在物质分离提纯中的作用、以及平衡常数的计算方法。

（1）加入双氧水的目的是将Fe2+氧化为Fe3+

（2）第一次调pH使Fe3+完全沉淀，其反应的离子方程式Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓

（3）pH控制为7，c（H+）=10-7；c（OH-）=10-7，c（Zn2+）=Ksp/c2（OH-）=1.2×10-3，（1.2×10-3）/1.2×100%=10%，Zn2+的沉淀率=1-10%=99%。

第一次调pH使Fe3+完全沉淀时，有及其少量的Fe3+存在，所以利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时，必然含有极其微量的Fe2O3。

（4）、MnS（s）=Mn2+（aq）+S2-（aq）Ksp（MnS）=3.0×10－14、ZnS（s）=Zn2+（aq）+S2-（aq）Ksp（ZnS）=1.5×10－24，在除锌时发生沉淀转化反应为：

MnS（s）+Zn2+（aq）

ZnS（s）+Mn2+（aq），其平衡常数K=3.0×10－14/1.5×1024=2×1010

（5）、沉锰反应在酸性条件下完成，由生成物为MnO2可知Mn化合价升高，则S化合价下降，根据得失电子守恒配平反应为Mn2++S2O82-+2H2O=MnO2↓+2SO42-+4H+。

7．氧化亚铜（Cu2O）是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石（含CuFeS2、Cu2S等）为原料制取Cu2O的工艺流程如下：

常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Cu（OH）2

开始沉淀

7.5

2.7

4.8

完全沉淀

9.0

3.7

6.4

（1）炉气中的有害气体成分是__________，C