届福建高三化学大题练化工流程题.docx

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届福建高三化学大题练化工流程题

2020届福建高三化学大题练——化学工艺流程题

一、简答题（本大题共12小题）

1.氧化钪（Sc2O3）广泛应用在合金电光源，催化剂，激活剂等领域，下列流程图是用钪精矿生产氧化钪的方法之一：

（钪精矿主要成分是钪的氧化物，硅铁等氧化物）

回答下列问题：

（1）滤渣I是______（填化学式）。

在实验室里，操作Ⅰ必要的玻璃仪器有烧杯、______。

（2）调pH的目的是______，如何检验含钪粗液中不含Fe3+离子______。

（3）写出制取草酸钪饼的化学方程式______。

（4）写出草酸钪饼在空气中灼烧的化学方程式______，每生成1molCO2，转移的电子数为______。

（5）某工厂用m1Kg的钪精矿制备纯氧化钪，得到纯产品m2Kg，则钪精矿中钪的质量分数是______

（假设Sc的利用率为100%））。

2.硫的化合物在生产及生活中有着广泛的应用．

（1）将SO2通入碘水中，溶液颜色褪去，则该反应的离子方程式为______．

（2）某同学将足量的SO2通入一支装有氯化钡溶液的试管中，未见沉淀生成．向该试管中加入足量______（填字母），便能产生沉淀．

A．氨水　B．稀盐酸 C．硝酸钾溶液　D．硫化钠溶液

（3）若由元素S和O以质量比为2：

3组成-2价酸根离子X，当Cl2与X的钠盐溶液完全反应后，得澄清溶液，取少量该溶液，向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀产生．则X的钠盐溶液显______性（填“酸”、“中”或“碱”），Cl2与X的钠盐溶液反应的离子方程式为______．

（4）把500mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份，取一份向其中加入含a mol AgNO3的溶液，恰好使Cl-完全沉淀；另取一份向其中加入含b mol Na2SO4的溶液，恰好使Ba2+完全沉淀．则原混合溶液中c（K+）为______mol•L-1．

（5）在25℃时，向0.1L 0.002mol•L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1L 0.002mol•L-1硝酸银溶液，有白色沉淀生成，从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因：

______，向反应后的浊液中继续加入0.1L0.002mol•L-1的NaI溶液，看到的现象是______，产生该现象的原因是______（用离子方程式表示）．

（已知：

25℃时Ksp（AgCl）=1.6×10-10 mol2•L-2，Ksp（AgI）=1.5×10-16 mol2•L-2）

3.氟化钾是一种重要的无机氟化工产品，广泛应用于医药、农药和金属冶炼等领域。

采用湿法磷酸副产物氟硅酸（H2SiF6，含有少量H2SO4、H3PO4等）制备氟化钾的工艺流程如图所示（已知：

H2SiF6

2HF↑+SiF4↑

）：

请回答下列问题：

（1）碱解过程主要反应的化学方程式为______，其中要严格控制KOH用量，否则易生成副产物______（填化学式）而溶解在滤液中。

（2）碱解反应中温度对氟化钾收率的影响如图1所示。

由图1可知，实验选择适宜的反应温度为______，最高点后，随温度升高曲线下降的原因可能是______

（3）Ba （OH）2加入量对SO42-含量和氟化钾纯度的影响如图2所示。

当

由0.004到0.005时，氟化钾的纯度升高，这是由于______

（4）Ba（OH）2和BaCO3是常见的除硫试剂。

若使用BaCO3代替Ba（OH）2，当沉淀转化达到平衡时，滤液中

≈______[已知：

Ksp（BaCO3）=5.1×10-9，Ksp（BaSO4）=1.1×10-10保留小数点后三位]

（5）浓度均为0.1mol•L-1的KF和HF的混合溶液中：

2c（H+）-2c（OH-）______c（F-）-c（HF）（填“＞““＜“或“-“）。

（ 6）1986年，化学家Karl Chrite用KMnO4和KF、HF混合溶液反应生成稳定配离子[MnF6]2-，该反应氧化产物是一种常见的无色无味气体单质，则该反应的离子方程式为______

4.工业上用铝土矿（主要成分为A12O3，还有少量的Fe2O3等杂质）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

（1）I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是；__________________；

（2）沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有____________，固体N是____________；

（3）滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为________________，它属于_____（填“酸”、“碱”或“盐”）类物质；

（4）实验室里常往AlCl3溶液中加人__________（填“氨水”或“NaOH溶液”）来制取A1（OH）3。

（5）写出步骤I所发生反应的离子方程式式________________，和步骤II所发生反应的化学方程式___________________________

5.1902年德国化学家哈博研究出合成氨的方法，其反应原理为：

N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）；△H（△H＜0）

一种工业合成氨的简易流程图如下：

完成下列填空：

（1）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS．一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生．NH4HS的电子式是______，写出再生反应的化学方程式：

______．NH3的沸点高于H2S，是因为NH3分子之间存在着一种比______力更强的作用力．

（2）室温下，0.1mol/L的氯化铵溶液和0.1mol/L的硫酸氢铵溶液，酸性更强的是______，其原因是______．已知：

H2SO4：

H2SO4=H++HSO4-；  HSO4-⇌H++SO42-：

K=1.2×10-2NH3•H2O：

K=1.8×10-5

（3）如图甲表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系．根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：

______（保留3位有效数字）．

（4）依据温度对合成氨反应的影响，在图乙坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从常温下通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图．

（5）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）______．简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法（只答一种即可）：

______．

6.聚合硫酸铁（简称PFS或聚铁）是水处理中重要的絮凝剂。

以黄铁矿的烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等）为原料制取聚合硫酸铁（[Fe2（OH）x

]m）的工艺流程如下：

（1）酸浸时最合适的酸是______（写化学式）。

（2）酸浸后溶液中主要的阳离子有______。

（3）加入KClO3的目的是______（结合离子方程式说明）。

（4）过程a中生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合。

将下列水解反应原理的化学方程式补充完整。

□Fe2（SO4）3+□H2O⇌□Fe2（OH）x

+□______

（5）过程a中水解要严控pH的范围。

pH偏小或偏大聚合硫酸铁的产率都会降低，请解释原因______。

（6）盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，通常盐基度越高，絮凝效果越好。

盐基度B的表达式：

B=

×100%（n为物质的量）。

为测量聚合硫酸铁的盐基度，进行如下实验操作：

ⅰ．取聚合硫酸铁样品m g，加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，再加入KF溶液屏蔽Fe3+，使Fe3+不与OH-反应。

然后以酚酞为指示剂，用c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V mL。

ⅱ．做空白对照实验，取与步骤ⅰ等体积等浓度的盐酸，以酚酞为指示剂，用c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V0 mL。

①该聚合硫酸铁样品中n（OH-）=______mol。

②已知该样品中Fe的质量分数w，则盐基度B=______。

7.硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料；以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾（CuSO4•5H2 O）和副产物石膏（CaSO4•2H2O）的生产流程示意图：

胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（g/100g水）见下表．

温度（℃）

20

40

60

80

100

石膏

0.32

0.26

0.15

0.11

0.07

胆矾

32

44.6

61.8

83.8

114

请回答下列问题：

（1）红棕色滤渣的主要成分是______；

（2）写出浸出过程中生成硫酸铜的离子方程式______；

（3）操作I包括蒸发浓缩、______等操作，温度应该控制在______℃左右；

（4）从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为______、______、洗涤、干燥；晶体用无水乙醇作洗涤液而不用蒸馏水的原因是______；干燥时采用晾干，不用加热烘干的原因是______．

（5）取样检验是为了确认Fe3+是否除净．有同学设计了以下两种方案，在实验室分别对所取样品按下列方案进行操作：

方案一：

取样于试管→滴加KSCN溶液；   方案二：

纸层析→喷KSCN溶液；

①你认为上述两种方案设计更合理的是______；

②指出你认为不合理方案存在的问题是______．

8.铝（熔点660℃）是一种应用广泛的金属，镓（Ga）与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。

工业上以铝土矿（含有Al2O3、Ga2O3、SiO2等物质）为原料提取Al2O3（熔点2045℃），并将Al2O3和冰晶石（Na3AlF6，六氟合铝酸钠）混合熔融后电解制得。

回答下列问题

（1）冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰等金属，写出铝与CrO3在高温下反应的化学方程式______。

（2）操作I得到滤渣的主要成分有______。

（3）将0.1mol/L AlCl3溶液和10% NH4F溶液等体积混合，充分反应后滴加氨水，无沉淀析出。

则AlCl3与NH4F反应的化学方程式为______；该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质，原因是______。

（4）饮用水中的NO3-对人类健康会产生危害。

为了降低饮用水中的NO3-的浓度，有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2，该反应的离子方程式为______，

此方法的缺点是处理后的水中生成了AlO2-，仍然可能对人类健康产生危害，还需对该饮用水进行一系列

后续处理。

已知：

25℃时，Ksp[Al（OH）3]=1.3×10-33，

Al（OH）3⇌AlO2-+H++H2O K=1.0×10-1325℃时，若欲使上述处理的水中AlO2-浓度降低到1.0×10-6mol•L-1，

则应调节至pH=______，此时水中c（Al3+）=______。

（5）工业上常用碳棒作电极电解熔融氧化铝的方法冶炼铝（如图所示）。

①阴极电极反应式为______。

②工业生产中，阳极材料要定期补充，其原因是：

______。

（6）下列有关推理不合理的是______。

a．工业上可以用热还原法来制取Ga

b．酸性：

Al（OH）3＞Ga（OH）3

c．由最外层电子数相同可知，镓与铝的化学性质相似

d．可用GaCl3溶液、氨水和盐酸设计实验证明Ga（OH）3的两性

9.用硼镁矿（主要成分为Mg2B2O5•H2O，含少量A12O3和Fe3O4）制取粗硼的工艺流程为：

已知：

①硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应．

②2B+6HCl（g）

2BCl3+3H2↑

③BCl3的熔点为-107.3℃，沸点为l2.5℃，在潮湿空气中易形成白雾．

I．回答下列问题：

（1）证明溶液B中含有铁元素的方法是______

（2）Mg与X反应制取粗硼的化学方程式______

（3）上图中制取MgCl2的“一定条件”是指______

II．某同学设计如图所示装置制备三氯化硼．

回答下列问题：

（4）E装置的作用是______．

（5）如果去掉B装置，可能的后果是______．

（6）E装置后面还应连接的一个装置是______．

10.Ni2O3主要用作陶瓷、搪瓷和玻璃的着色剂，也可用于镍粉的制造．以镍粉废料为原料制备Ni2O3的工艺如图1

回答下列问题：

（1）Ni2O3中Ni的化合价为______．

（2）提高“酸浸”、“酸溶”速率时，温度不宜过高，其原因是______．

（3）加入H2O2“氧化”的离子方程式为______；滤渣A的主要成分是______（填化学式）．

（4）工艺中分步加入Na2CO3的作用是______；为提高原料的利用率，应控制加入NaClO与NaOH的物质的量之比为______．

（5）工业上，用镍为阳极，电解0.1mol/L NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得高纯度的球形超细镍粉．当其他条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率（电流效率是指电解时，在电极上实际沉积的物质的量与理论析出量之比）及镍的成粉率的影响如图2所示：

①为获得高纯度的球形超细镍粉，NH4Cl溶液的浓度最好控制为______mol/L．

②当NH4Cl溶液的浓度大于15g/L时，阴极有气体生成，导致阴极电流效率降低，请结合平衡移动原理解释其原因：

______．

11.如图为工业制备硝酸的工艺流程，请回答相关问题：

（1）工业上制氨气的化学方程式______

（2）“吸收塔”中生成硝酸的化学方程式______

（3）硝酸具有强氧化性，能与一些较不活泼的金属反应。

写出铜与稀硝酸反的离子方程式______。

该反应中体现了稀硝酸的性质有______

（4）尾气主要含有氮氧化物（NO、NO2）可通过下列方式处理：

①NO2可用碱液吸收：

NO2+NaOH→M+NaNO3+H2O（未配平），已知M是一种盐，且在生成物中M与NaNO3的物质的量比为1：

1，则M的化学式为______。

上述碱液也可使用氨水，吸收后生成铵盐。

检验吸收液中的NH4+的方法为（用离子方程式表示）______。

②NO可在400℃左右和催化剂的作用下，用氨气还原成可直接排入空气中无害气体，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量比为______。

12.工业上用闪锌矿（主要成分为ZnS，还含有Fe2O3等杂质）为原料生产ZnSO4•7H2O的工艺流程如下：

（1）滤渣A经提取后可获得一种淡黄色副产品，其化学式为______。

（2）浸取过程中Fe2（SO4）3的作用是______。

（3）除铁过程控制溶液的pH在5.4左右，该反应的离子方程式为______。

该过程在空气入口处设计了一个类似淋浴喷头的装置，其目的是______。

（4）置换法除重金属离子所用物质C为______。

（5）硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如表：

温度/℃

0

20

40

60

80

100

溶解度/g

41.8

54.1

70.4

74.8

67.2

60.5

从除重金属后的硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为______、过滤、干燥。

答案和解析

1.【答案】SiO2 漏斗、玻璃棒 除去Fe3+（沉淀Fe3+） 取最后一次洗涤液，向其中滴加KSCN溶液，若未出现血红色，则证明不含Fe3+离子 2ScCl3+3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+6HCl 2Sc2（C2O4）3+3O2

2Sc2O3+12CO2 1NA 

×100%

【解析】解：

（1）由上述分析可知，滤渣I为SiO2，操作I为过滤，需要的仪器为漏斗、玻璃棒、玻璃棒，

故答案为：

SiO2；漏斗、玻璃棒；

（2）调pH的目的是除去Fe3+（沉淀Fe3+），检验含钪粗液中不含Fe3+离子的方法为取最后一次洗涤液，向其中滴加KSCN溶液，若未出现血红色，则证明不含Fe3+离子，

故答案为：

除去Fe3+（沉淀Fe3+）；取最后一次洗涤液，向其中滴加KSCN溶液，若未出现血红色，则证明不含Fe3+离子；

（3）制取草酸钪饼的化学方程式为2ScCl3+3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+6HCl，

故答案为：

2ScCl3+3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+6HCl；

（4）草酸钪饼在空气中灼烧的化学方程式为2Sc2（C2O4）3+3O2

2Sc2O3+12CO2；由反应可知生成12molCO2时转移12mol电子，每生成1molCO2，转移的电子数为1NA，故答案为：

2Sc2（C2O4）3+3O2

2Sc2O3+12CO2；1NA；

（5）用m1Kg的钪精矿制备纯氧化钪，得到纯产品m2Kg，则钪精矿中钪的质量分数是

×100%=

×100%，

故答案为：

×100%。

利用钪精矿为原料（主要成分为Sc2O3，还含有Fe2O3、MnO等杂质）生产氧化钪，钪精矿加入盐酸酸溶，过滤分离出滤渣I为SiO2，滤液中含Fe3+、Sc3+，为使钪浸出，加入氨水调节溶液pH，过滤分离出滤渣II主要成分是Fe（OH）3，含Sc3+的溶液多步处理得到ScCl3，加草酸发生2Sc3++3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+6H+，草酸钪“灼烧”氧化发生2Sc2（C2O4）3+3O2

2Sc2O3+12CO2，以此来解答。

本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握物质的性质、流程中发生的反应、混合物分离提纯、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识的应用，题目难度不大。

2.【答案】SO2+I2+2H2O=4H++2I-+SO42-；ACD；碱；Cl2+SO32-+H2O=SO42-+2Cl-+2H+；10（a-2b）；c（Ag+）•c（Cl-）＞Ksp（AgCl）；白色沉淀转化为黄色沉淀；AgCl（s）+I-（aq）=AgI（s）+Cl-（aq）

【解析】解：

（1）SO2通入碘水中，溶液颜色褪去，发生氧化还原反应生成硫酸和HI，则该反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O=4H++2I-+SO42-，

故答案为：

SO2+I2+2H2O=4H++2I-+SO42-；

（2）A．SO2和氨水反应生成SO32-，从而生成BaSO3沉淀，故A选；

B．二氧化硫、盐酸、氯化钡均不反应，不能生成沉淀，故B不选；

C．SO2溶于水显酸性，硝酸钾溶液中的NO3-在酸性条件下将SO2氧化为SO42-，从而生成BaSO4沉淀，故C选；

D．SO2与硫化钠溶液反应生成淡黄色（硫单质）沉淀，故D选；

故答案为：

ACD；

（3）X中S和O的质量比为2：

3，即S和O的物质的量之比是1：

3，则X为SO32-，其钠盐水解显碱性，其可被Cl2氧化为SO42-，离子反应为Cl2+SO32-+H2O=SO42-+2Cl-+2H+，

故答案为：

碱；Cl2+SO32-+H2O=SO42-+2Cl-+2H+；

（4）每份中n（Cl-）=n（AgNO3）=a mol，n（BaCl2）=n（Na2SO4）=b mol，根据Cl-守恒，得n（KCl）=（a-2b）mol，每份溶液的体积是100 mL，故原混合液中c（K+）=

=10（a-2b） mol•L-1，故答案为：

10（a-2b）；

（5）向0.1L0.002mol•L-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1L0.002mol•L-1硝酸银溶液，有白色沉淀生成，是因c（Ag+）•c（Cl-）=10-6＞Ksp（AgCl），所以有沉淀生成；向反应后的浊液中继续加入0.1L0.002mol•L-1的NaI溶液，因Ksp（AgCl）＞Ksp（AgI），AgCl沉淀可以转化为AgI，则观察到白色沉淀转化为黄色沉淀，离子反应为AgCl（s）+I-（aq）=AgI（s）+Cl-（aq），

故答案为：

c（Ag+）•c（Cl-）＞Ksp（AgCl）；白色沉淀转化为黄色沉淀；AgCl（s）+I-（aq）=AgI（s）+Cl-（aq）．

（1）SO2将碘单质还原为I-，反应生成硫酸和HI；

（2）SO2和氨水反应生成SO32-，从而生成BaSO3沉淀；SO2溶于水显酸性，硝酸钾溶液中的NO3-在酸性条件下将SO2氧化为SO42-，从而生成BaSO4沉淀；SO2与硫化钠溶液反应生成淡黄色（硫单质）沉淀；

（3）X中S和O的质量比为2：

3，即S和O的物质的量之比是1：

3，所以是X为SO32-，其可被Cl2氧化为SO42-；

（4）每份中n（Cl-）=n（AgNO3）=amol，n（BaCl2）=n（Na2SO4）=bmol，根据Cl-守恒，得n（KCl）=（a-2b）mol，结合c=

计算浓度；

（5）Qc＞Ksp（AgCl），所以有沉淀生成，Ksp（AgCl）＞Ksp（AgI），AgCl沉淀可以转化为AgI．

本题考查较综合，涉及氧化还原反应、盐类水解及沉淀的生成和转化等，把握反应原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的综合考查，题目难度不大．

3.【答案】6KOH+H2SiF6=6KF+SiO2↓+4H2O K2SiO3 80℃ 温度过高时H2SiF6易分解为HF和SiF4 除硫过程中钡离子与KF溶液中少量磷酸根离子反应生成沉淀 0.022 = 4MnO4-+4F-+20HF=4[MnF6]2-+3O2↑+10H2O

【解析】解：

（1）碱解过程主要反应的化学方程式为6KOH+H2SiF6=6KF+SiO2↓+4H2O，其中要严格控制KOH用量，否则易生成副产物K2SiO3而溶解在滤液中，

故答案为：

6KOH+H2SiF6=6KF+SiO2↓+4H2O；K2SiO3；

（2）由图1可知，实验选择适宜的反应温度为80℃，氟化钾收率最大，最高点后，随温度升高曲线下降的原因可能是温度过高时H2SiF6易分解为HF和SiF4，

故答案为：

80℃；温度过高时H2SiF6易分解为HF和SiF4；

（3）由图2可知，当

由0.004到0.005时，氟化钾的纯度升高，这是由于除硫过程中钡离子与KF溶液中少量磷酸根离子反应生成沉淀，

故答案为：

除硫过程中钡离子与KF溶液中少量磷酸根离子反应生成沉淀；

（4）Ksp（BaCO3）=5.1×10-9，Ksp（BaSO4）=1.1×10-10，若使用BaCO3代替Ba（OH）2，当沉淀转化达到平衡时，滤液中

=

=

≈0.022，

故答案为：

0.022；

（5）浓度均为0.1mol•L-1的KF和HF的混合溶液中，由电荷守恒可知c（H+）+c（K+）=c（OH-）+c（F-），物料守恒式为2c（K+）=c（HF）+c（F-），则2c（H+）-2c（OH-）=c（F-）-c（HF），

故答案为：

=；

（ 6）用KMnO4和KF、HF混合溶液反应生成稳定配离子[MnF6]2-，该反应氧化产物是一种常见的无色无味气体单质，单质为氧气，则该反应的离子方程式为4MnO4-+4F-+20HF=4[MnF6]2-+3O2↑+10H2O，

故答案为：

4MnO4-+4F-+20HF=4[MnF6]2-+3O2↑+10H2O。

副产物氟硅酸（H2SiF6，含有少量H2SO4、H3PO4等）制备氟化钾，由流程可知，碱解过程主要反应的化学方程式为6KOH+H2SiF6=6KF+SiO2↓+4H2O，若KOH过量导致二氧化硅溶解引入新杂质K2SiO3，过滤分离后，再加氢氧化钡除去硫酸根离子、磷酸根离子