安徽芜湖一中届高三考前专项训练工艺流程题.docx

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安徽芜湖一中届高三考前专项训练工艺流程题

芜湖一中2020届高三考前专项训练-工艺流程题

1．（14分）一种用软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿（主要成分FeS2）制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）步骤①混合研磨成细粉的主要目的是________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2（SO4）3的化学方程式为__________________________________。

（2）步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+，除去Fe2+可用的方法是_____________；步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH4～5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_________________。

步骤⑤所得滤渣为____________（填化学式）。

（3）步骤⑦需在90～100℃下进行，该反应的化学方程式为____________________。

（4）测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：

准确称取ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol·L－1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪，消耗标准溶液VmL，滴定反应的离子方程式为_______________________________，产品中Mn2+的质量分数为w（Mn2+）=_____________。

【答案】

（1）提高硫酸浸取时的浸取率（1分）

3MnO2+2FeS2+6H2SO4=3MnSO4+Fe2（SO4）3+4S↓+6H2O（2分）

（2）加入软锰矿粉或H2O2溶液（2分）；破坏Fe（OH）3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离（2分）Fe（OH）3（1分）

（3）（NH4）2Sx+1

2NH3+H2S+xS↓（2分）

（4）2MnO4－+3Mn2++2H2O

5MnO2↓+4H+（2分）

（2分）

2．钛白粉（TiO2）广泛应用于涂料、化妆品、食品以及医药等行业。

利用黑钛矿石[主要成分为（Mg0.5Fe0.5）Ti2O5，含有少量Al2Ca（SiO4）2]制备TiO2，工艺流程如下。

已知：

TiOSO4易溶于水，在热水中易水解生成H2TiO3，回答下列问题：

（1）（Mg0.5Fe0.5）Ti2O5中钛元素的化合价为________，实验“焙烧”所需的容器名称是________，“滤渣”的主要成分是________（填化学式）。

（2）制取H2TiO3的化学方程式为___________________________。

（3）矿石粒度对TiO2的提取率影响如图，原因是_____________________。

（4）相关的金属难溶化合物在不同pH下的溶解度（s，mol·L－1）如图所示，步骤④应该控制的pH范围是________（填标号）

A．1～2B．2～3C．5～6D．10～11

（5）常用硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2]滴定法测定钛白粉的纯度，其步骤为：

用足量酸溶解ag二氧化钛样品，用铝粉做还原剂，过滤、洗涤，将滤液定容为100mL，取20.00mL，以NH4SCN作指示剂，用标准硫酸铁铵溶液滴定至终点，反应原理为：

Ti3＋＋Fe3＋===Ti4＋＋Fe2＋

①滴定终点的现象为__________________________。

②滴定终点时消耗bmol·L－1NH4Fe（SO4）2溶液VmL，则TiO2纯度为________。

（写表达式）

解析　

（1）设Ti的化合价为＋x，（Mg0.5Fe0.5）Ti2O5化合价代数和等于0，（2×0.5＋2×0.5）＋2x－2×5＝0，x＝4；灼烧固体用坩埚；黑钛矿石[主要成分为（Mg0.5Fe0.5）Ti2O5，含有少量Al2Ca（SiO4）2]加入NH4HSO4焙烧后，加水过滤，沉淀中含有CaSO4和CaSiO3；

（2）由TiOSO4水解制备H2TiO3，反应方程式为：

TiOSO4＋2H2O

H2TiO3↓＋H2SO4；（3）由图中变量结合影响反应的速率、转化率的因素，矿石粒度对TiO2的提取率影响，原因是矿石粒度越小，反应物接触面积越大，反应速率越快；（4）由图读出：

金属难溶化合物在不同pH下的溶解度（s，mol·L－1），步骤④应该控制的pH范围是：

钛酸沉淀pH大于2，而氢氧化铝不沉淀，pH小于3，故选B；（5）①铁离子过量时，反应结束，故终点现象为：

当滴入最后一滴硫酸铁铵时，溶液变成红色，且30s内不变回原色；②由TiO2～Fe3＋关系式，n（TiO2）＝n（Fe3＋）＝bmol·L－1×V×10－3L×100mL/20mL＝5bV×10－3mol，TiO2纯度为5bV×10－3mol×80g·mol－1/ag×100%＝

%。

答案　

（1）＋4　坩埚　CaSO4、CaSiO3

（2）TiOSO4＋2H2O

H2TiO3↓＋H2SO4

（3）矿石粒度越小，反应物接触面积越大，反应速率越快

（4）B　（5）①当滴入最后一滴硫酸铁铵时，溶液变成红色，且30s内不变回原色　②

%

3．电解精炼铜的阳极泥中主要含Ag、Au等贵重金属。

以下是从精炼铜的阳极泥中回收银、金的流程图：

（1）氯金酸（HAuCl4）中Au的化合价为________。

（2）铜阳极泥氧化时，采用低温焙烧而不采用高温焙烧的原因是__________________________________________________________________。

（3）“焙烧渣”在“①酸浸”时发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________________________________。

（4）“②浸金”反应中，H2SO4的作用为________，该步骤的分离操作中，需要对所得的AgCl进行水洗。

简述如何判断AgCl已经洗涤干净？

___________________________。

（5）氯金酸（HAuCl4）在pH为2～3的条件下被草酸还原为Au，同时放出二氧化碳气体，则该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。

（6）甲醛还原法沉积银，通常在搅拌下于室温及弱碱性条件下进行，甲醛被氧化为碳酸氢根离子，则该反应的离子方程式为_______________________________________________________________________。

电解法精炼银，用10A的电流电解30min，若电解效率（通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比）为80%，此时可得到银单质的质量为________（保留1位小数，法拉第常数为96485C·mol－1）。

解析：

（1）HAuCl4中H为＋1价，Cl为－1价，根据化合物中正负化合价的代数和为0，可推知Au为＋3价。

（2）根据工艺流程图可知，铜阳极泥焙烧时，只有Ag与氧气反应，而Au与氧气不反应，故焙烧的目的是将Ag转化为氧化物，而高温焙烧时生成的Ag2O又分解为Ag和O2。

（3）“焙烧渣”的主要成分为Ag2O、Au，在“①酸浸”时Ag2O与H2SO4、NaCl反应转化为AgCl，故离子方程式为Ag2O＋2H＋＋2Cl－===2AgCl＋H2O。

（4）“②浸金”时Au转化为HAuCl4，Au被氧化，作还原剂，显然作氧化剂的为NaClO3，硫酸的作用是提供H＋，增强NaClO3的氧化性。

“②浸金”时硫酸提供酸性环境，SO

不参与离子反应，故检验AgCl是否洗涤干净，可以检查最后一次洗涤液中是否含有SO

，其实验操作为取最后一次洗涤液少许于试管中，滴入Ba（NO3）2溶液，若没有白色沉淀产生，则证明已经洗涤干净，反之，则需要继续洗涤。

（5）先根据化合价升降总数相等，可知HAuCl4、H2C2O4的化学计量数之比为2∶3，再根据原子守恒，确定其他物质及其化学计量数。

（6）根据化合价升降总数相等，可知Ag（SO3）

、HCHO的化学计量数之比为4∶1，再根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为4Ag（SO3）

＋HCHO＋5OH－===4Ag↓＋8SO

＋3H2O＋HCO

。

电解30min，输出电量为10A×30×60s＝18000C，则实际转移电子的物质的量为18000C×80%÷96485C·mol－1≈0.149mol，根据Ag＋＋e－===Ag，则阴极上析出0.149molAg，其质量为0.149mol×108g·mol－1＝16.1g。

答案：

（1）＋3　

（2）高温焙烧时，生成的Ag2O又分解为Ag和O2（或2Ag2O

4Ag＋O2↑）　（3）Ag2O＋2H＋＋2Cl－===2AgCl＋H2O　（4）提供H＋，增强NaClO3的氧化性　取最后一次洗涤液少许于试管中，滴入Ba（NO3）2溶液，若没有白色沉淀产生，则证明已经洗涤干净，反之，则需要继续洗涤　（5）2HAuCl4＋3H2C2O4===2Au↓＋8HCl＋6CO2↑　（6）4Ag（SO3）

＋HCHO＋5OH－===4Ag↓＋8SO

＋3H2O＋HCO

　16.1g

4．某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体[FeSO4·7H2O]和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。

其实验方案如下：

（1）写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式__________________________________。

（2）进行途径②时，所通入的气体化学式为__________________________________。

（3）用滤渣F通过途径③或者途径④制取胆矾，相比之下，途径_______（填序号）更好。

通过途径④制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：

加硫酸、加热通空气、过滤、_______、_______、过滤、自然干燥。

途径④的离子方程式为__________________________________。

（4）白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。

白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P（Cu为+1价），与冷CuSO4溶液则析出Cu，反应方程式分期如下（均未配平）。

若两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则两反应分别消耗的CuSO4的物质的量之比为________________。

①P4+CuSO4+H2O

Cu3P+H3PO4+H2SO4（未配平）

②P4+CuSO4+H2O→Cu+H3PO4+H2SO4（未配平）

【答案】

（1）2Al＋2OH－＋6H2O===2Al（OH）

＋3H2↑（或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑）

（2）CO2

（3）④

（4）蒸发浓缩

（5）冷却结晶（降温结晶）

（6）2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O

（7）1∶1

【解析】

（1）铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：

2Al+2OH－+2H2O===2AlO

+3H2↑，故答案为：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑（或2Al＋2OH－＋6H2O===2Al（OH）

＋3H2↑）。

（2）由分析可知，进行途径②时，通入的气体为二氧化碳，故答案为：

CO2。

（3）途径④中通入空气，硫酸只表现酸性，所以产生等量胆矾途径④消耗硫酸少而且途径④不会产生污染大气的气体；要得到硫酸铜晶体，先蒸发浓缩，然后冷却结晶；加热通入氧气可以在酸性条件下铜被氧气氧化，反应方程式为：

2Cu+O2+4H+===2Cu2++2H2O；故答案为：

④；蒸发浓缩；冷却结晶（降温结晶）；2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O。

（5）①11P4+60CuSO4+60H2O===20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4，

②P4+10CuSO4+16H2O===10Cu+4H3PO4+10H2SO4，

第①个反应中有24摩尔磷被氧化，消耗60摩尔硫酸铜，第②个反应中4摩尔磷被氧化，消耗10摩尔硫酸铜，所以当被氧化的白磷的物质的量相等时，消耗的硫酸铜的物质的量比为1:

1，故答案为：

1:

1。

5．铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。

某科研小组从某度旧铍铜元件（含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2）中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下：

已知：

Ⅰ.铍、铝元素化学性质相似；

Ⅱ.常温下部分难溶物的溶度积常数如下表：

难溶物

Cu（OH）2

Fe（OH）3

Mn（OH）2

溶度积常数（Ksp）

2.2×10－20

4.0×10－38

2.1×10－13

（1）滤液A的主要成分除NaOH外，还有________（填化学式），写出反应I中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：

______________________________。

（2）①滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，最合理的实验步骤顺序为________（填字母）。

a．加入过量的氨水b．通入过量的CO2

c．加入过量的NaOHd．加入适量的HCl

e．洗涤f．过滤

②从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是________。

（3）①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质。

写出反应Ⅱ中CuS发生反应的化学方程式：

___________________________。

②若用浓HNO3溶解金属硫化物，缺点是________（任写一条）。

（4）滤液D中c（Cu2＋）＝2.2mol·L－1、c（Fe3＋）＝0.008mol·L－1、c（Mn2＋）＝0.01mol·L－1，逐滴加入稀氨水调节pH可将其依次分离，首先沉淀的是________（填离子符号），为使铜离子开始沉淀，常温下应调节溶液的pH大于________。

（5）电解NaCl－BeCl2混合熔盐可制备金属铍，下图是电解装置图。

①电解过程中，加入氯化钠的目的是________。

②石墨电极上的电极反应式为________。

③电解得到的Be蒸气中约含1%的Na蒸气除去Be中少量Na的方法为________。

已知部分物质的熔、沸点如下表：

物质

熔点（K）

沸点（K）

Be

1551

3243

Na

370

1156

解析　

（1）由题中信息可知，Be、SiO2与氢氧化钠反应生成Na2BeO2、Na2SiO3，Na2BeO2与HCl反应生成BeCl2，离子方程式为：

BeO

＋4H＋===Be2＋＋2H2O；

（2）①由于Be的性质与Al相似，所以Be具有两性，用氨水使Be2＋全部沉淀，再过滤，将Be（OH）2洗涤后，加入盐酸最终转化成BeCl2；②由于Be2＋易水解，所以从氯化铍溶液中得到纯净的BeCl2，需要在HCl气流中蒸发结晶；（3）①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质，所以化学反应方程式为：

MnO2＋CuS＋2H2SO4===MnSO4＋S＋CuSO4＋2H2O；②由于HNO3的氧化性很强，在反应中会产生氮的氧化物，对空气造成污染，所以我们不选用浓硝酸；（4）根据Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10－20＝c（Cu2＋）·c2（OH－），当溶液中c（Cu2＋）＝2.2mol·L－1时，计算可得c（OH－）＝10－10mol/L，即当c（OH－）＝10－10mol/L时，即pH＝4时，Cu2＋开始沉淀；根据Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38＝c（Fe3＋）·c3（OH－），c（Fe3＋）＝0.008mol/L，可得到c（OH－）＝3.68×10－13mol/L，即当c（OH－）＝3.68×10－13mol/L时，Fe3＋开始沉淀；根据Ksp[Mn（OH）2]＝2.1×10－13＝c（Mn2＋）·c2（OH－），c（Mn2＋）＝0.01mol/L，可得到c（OH－）＝4.83×10－7mol/L，即当c（OH－）＝4.83×10－7mol/L时，Mn2＋开始沉淀；由计算可知，Fe3＋先沉淀，其次是Cu2＋，最后是Mn2＋；（5）①电解过程中，加入氯化钠是为了增大导电性即降低电解质熔融状态的温度，节约能耗；②石墨电极生成金属Be，电极反应方程式为：

Be2＋＋2e－===Be；③图表信息可知Na和Be的熔、沸点差距很大，分离Na蒸气和Be蒸气可以控制温度1156～3243K之间冷却。

答案　

（1）Na2BeO2、Na2SiO3　BeO

＋4H＋===Be2＋＋2H2O

（2）①afed　②要在HCl气流中蒸发结晶

（3）①MnO2＋CuS＋2H2SO4===MnSO4＋S＋CuSO4＋2H2O　②会产生污染环境的气体

（4）Fe3＋　4

（5）①降低电解质的熔融温度，降低能耗　②Be2＋＋2e－===Be　③可以控制温度1156～3243K之间冷却

6．已知草酸镍晶体（NiC2O4·2H2O）难溶于水，工业上从废镍催化剂（主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等）中制备草酸镍晶体的流程如图所示：

已知：

①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Al3＋

Ni2＋

开始沉淀的pH

1.1

5.8

3.0

6.8

完全沉淀的pH

3.2

8.8

5.0

9.5

②Ksp（CaF2）＝1.46×10－10；

③当某物质浓度小于1.0×10－5mol·L－1时，视为完全沉淀。

请回答下列问题：

（1）请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：

_________________________。

（2）试剂a是一种绿色氧化剂，写出“氧化”时反应的离子方程式：

_______________________________________________________________。

（3）“调pH”时pH的调控范围为______________，试用化学反应原理的相关知识解释滤渣Ⅱ的生成：

____________________________________________________。

（4）写出“沉镍”时发生反应的离子方程式：

_________________________________________，

证明Ni2＋已经沉淀完全的实验步骤及现象是___________________________________，

当Ca2＋沉淀完全时，溶液中c（F－）>________mol·L－1（写出计算式即可）。

（5）操作a的内容是________________________________________________。

解析：

（1）把废镍催化剂粉碎或适当加热、适当增大硫酸的浓度或提高搅拌速率等都可以提高酸浸速率。

（2）试剂a是过氧化氢，故“氧化”时反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。

（3）因为铁、铝是以氢氧化铁和氢氧化铝的形式沉淀下来的，并且不能使镍离子形成沉淀，故pH范围为5.0≤pH<6.8；其反应的原理为加入Ni（OH）2消耗溶液中的氢离子，促使铁离子、铝离子的水解平衡向右移动，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀而除去。

（4）加入草酸铵后生成的固体是NiC2O4·2H2O，因此有水参加反应，故反应的离子方程式为Ni2＋＋C2O

＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓。

若镍离子没有完全沉淀，则继续加入草酸铵，仍会有沉淀生成，所以证明Ni2＋已经沉淀完全的操作及实验现象是：

取适量上层清液于试管中，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成。

钙离子沉淀完全的标志是溶液中钙离子的物质的量浓度小于1.0×10－5mol·L－1，根据Ksp（CaF2）可求出c（F－）>

mol·L－1。

（5）从溶液中分离出晶体需要进行过滤、洗涤、干燥。

答案：

（1）把废镍催化剂粉碎（或适当加热、适当增大硫酸的浓度或提高搅拌速率等）

（2）2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O

（3）5.0≤pH<6.8　加入Ni（OH）2消耗溶液中的H＋，促使铁离子、铝离子的水解平衡右移，使铁离子、铝离子转化为相应的沉淀

（4）Ni2＋＋C2O

＋2H2O===NiC2O4·2H2O↓　取适量上层清液于试管中，继续滴加（NH4）2C2O4溶液，无沉淀生成　

（5）过滤、洗涤、干燥

7．氯化亚锡用途广泛，在无机工业中用作还原剂。

在口腔护理行业中，二水氯化亚锡多用于防龋齿脱敏类牙膏中，以预防龋齿的发生。

某研究小组制取二水氯化亚锡的工艺流程如图1所示：

图1

查阅资料：

Ⅰ.酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2＋、Sn4＋两种主要存在形式，Sn2＋易被氧化。

Ⅱ.SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡。

回答下列问题：

（1）四氯化锡暴露于空气中与空气中水分反应生成白烟，有强烈的刺激性气味，生成偏锡酸（H2SnO3），写出该反应的化学方程式___________________________________________。

（2）将金属锡熔融，然后泼入冷水，激成锡花，其目的是

________________________________________________________________________。

（3）在制备二水氯化亚锡时，温度对锡的转化率的影响如图2所示，则该反应需控制的温度范围为__________℃。

（4）反应原料中盐酸浓度对产品结晶率的影响如图3所示，则盐酸浓度应控制的范围为____________________，原因是_____________________________________________。

（5）反应釡中发生反应的化学方程式为___________________________________________。

（6）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：

①将该试样溶于盐酸，发生反应为Sn＋2HCl===SnCl2＋H2↑；

②加入过量FeCl3溶液；

③用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定②中生成的Fe2＋，则反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（7）取1.125g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.1000mol·L－1K2Cr2O7溶液30.00mL，锡粉中锡的质量分数为________。

解析：

（1）根据题中信息和元素守恒可知，有强烈的刺激性气味的气体为HCl，则反应的化学方程式为SnCl4＋3H2O===H2SnO3＋4HCl。

（2）熔融金属锡，泼入冷水后激成锡花，目的是增大锡与Cl2反应的接触面积，利于反应进行。

（3）从题图2可看出制备二水氯化亚锡时，温度在60～95℃时，锡的转化率均很高，故该反应需控制的温度范围为60～95℃。

（4）结合题图3可知，盐酸的浓度在1%～3%时，产品结晶率可达98%左右；盐酸的浓度太低时，SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡；而盐酸的浓度大于3%时，产品结晶率降低，故盐酸的浓度应控制在1%～3%。

（5）结合题图1可知，SnCl4与Sn在反应釡中反应生成SnCl2，该反应的化学方程式为Sn＋SnCl4===2SnCl2。

（6）K2Cr2O7与Fe2＋发生氧化还原反应生成Fe3＋和Cr3＋，其离子方程式为C