届高三化学二轮复习工业流程专题训练强化训练.docx

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届高三化学二轮复习工业流程专题训练强化训练

2020届高三化学二轮复习工业流程专题训练（强化训练）

1、（2020年北京西城4月模拟）我国化学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”联合合成氨工业生产纯碱和氮肥，工艺流程图如下。

碳酸化塔中的反应：

NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl。

下列说法不正确的是

A．以海水为原料，经分离、提纯和浓缩后得到饱和氯化钠溶液进入吸氨塔

B．碱母液储罐“吸氨”后的溶质是NH4Cl和NaHCO3

C．经“冷析”和“盐析”后的体系中存在平衡NH4Cl（s）

NH4+（aq）+Cl－（aq）

D．该工艺的碳原子利用率理论上为100%

答案：

B

2、（2019·四川省教考联盟高三第三次诊断性考试）处理锂离子二次电池正极废料铝钴膜（含有LiCoO2、Al等）的一种工艺如下：

下列有关说法不正确的是（　　）

A．碱浸的目的是溶解铝

B．酸溶时H2O2被还原

C．H2SO4/H2O2可改用浓盐酸

D．铝、钴产物可再利用

答案　B

3、（2019·佛山市南海区七校联合体模拟）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3，还含有少量FeS2）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下，下列叙述不正确的是（　　）

A．加入CaO可以减少SO2的排放同时生成建筑材料CaSO4

B．向滤液中通入过量CO2、过滤、洗涤、灼烧沉淀可制得Al2O3

C．隔绝空气焙烧时理论上反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）＝1∶5

D．烧渣分离可以选择用磁铁将烧渣中的Fe3O4分离出来

答案　C

4、磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。

采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是（　　）

A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋

D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

答案　D

5、碱式氯化铜[CuaClb（OH）c·xH2O]是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。

步骤1：

将铜粉加入稀盐酸中，并持续通入空气发生反应生成CuCl2。

已知Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如

下图所示。

步骤2：

在制得的CuCl2溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。

下列有关说法正确的是（　　）

A．a、b、c之间的关系式为：

a＝b＋c

B．图中M、N分别为Fe2＋、Fe3＋

C．步骤1充分反应后，加入少量CuO是为了除去Fe3＋

D．若制备1mol的CuCl2，理论上消耗11.2LO2

答案　C

6、（2019·临沂市普通高考模拟）明矾[KAl（SO4）2·12H2O]是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。

采用废易拉罐制备明矾的过程如下图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A．合理处理易拉罐有利于环境保护和资源再利用

B．从易拉罐中可回收的金属元素有Al、Fe

C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋

D．上述流程中可用NaHSO4代替NaHCO3

答案　D

7、（2020年北京人附中3月）As2O3在医药、电子等领域有重要应用。

某含砷元素（As）的工业废水经如下流程转化为粗As2O3。

（1）“碱浸”的目的是将废水中的H3AsO3和H3AsO4转化为盐。

H3AsO4转化为Na3AsO4反应

的化学方程式是________。

（2）“氧化”时，1molAsO

33－转化为AsO43－至少需要O2________mol。

（3）“沉砷”是将砷元素转化为Ca5（AsO4）3OH沉淀，发生的主要反应有：

a．Ca（OH）2（s）

Ca2+（aq）+2OH－（aq）ΔH＜0

b．5Ca2++OH－+3AsO43－

Ca5（AsO4）3OHΔH＞0

研究表明：

“沉砷”的最佳温度是85℃。

用化学平衡原理解释温度高于85℃后，随温度升高沉淀

率下降的原因是________。

（4）“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3，反应的化学方程式是________。

（5）“还原”后加热溶液，H3AsO3分解为As2O3，同时结晶得到粗As2O3。

As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度（S）曲线如右图所示。

为了提高粗As2O3的沉淀率，“结晶”过程进行的操作是________。

（6）下列说法中，正确的是________（填字母）。

a．粗As2O3中含有CaSO4

b．工业生产中，滤液2可循环使用，提高砷的回收率

c．通过先“沉砷”后“酸化”的顺序，可以达到富集砷元素的目的

【答案】

（1）.H3AsO4+3NaOH==Na3AsO4+3H2O

（2）.0.5（3）.温度升高，反应a平衡逆向移动，c（Ca2+）下降，使反应b中Ca5（AsO4）3OH

沉淀率下降（4）.H3AsO4+H2O+SO2==H3AsO3+H2SO4（5）.调硫酸浓度约为7

mol·L－1，冷却至25℃，过滤（6）.abc

8（2020年四川宜宾）锡酸钠用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。

以锡锑渣（主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化

物）为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下：

请回答下列问题：

（1）Sn（ⅣA）、As（VA）、Sb（VA）三种元素中，As和Sb最高正化合价为______，Sn的原子序数为50，其原子结构示意图为_______。

（2）从溶液中得到锡酸钠晶体的实验操作是_______、趁热过滤、干燥。

（3）“碱浸”时，若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是_________________；如图是“碱浸”实验的参数，请选择“碱浸”的合适条件______________。

（4）“脱铅”是从含Na2PbO2的溶液中形成硫化铅渣，其离子方程式为____________________________________。

（5）“脱锑”时发生的化学方程式为_______________________________。

答案：

+5

蒸发结晶把SnO氧化成SnO32-100g·L-1烧碱浓度、温度85℃PbO22-+S2-+2H2O═PbS↓+4OH-

5Sn+4Na3SbO4+H2O═4Sb+5Na2SnO3+2NaOH

9（2020年北京西城4月）生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子，有速率快、浸出率高等特点。

氧化亚铁硫杆菌是一类在酸性环境中加速Fe2+氧化的细菌，培养后能提供Fe3+，控制反应条件可达细菌的最大活性，其生物浸矿机理如下图。

反应1反应2

（1）氧化亚铁硫杆菌生物浸出ZnS矿。

①反应2中有S单质生成，离子方程式是______。

②实验表明温度较高或酸性过强时金属离子的浸出率均偏低，原因可能是______。

（2）氧化亚铁硫杆菌生物浸出废旧锂离子电池中钴酸锂（LiCoO2）与上述浸出机理相似，发生反应1和反应3：

LiCoO2+3Fe3+==Li++Co2++3Fe2++O2↑

①在酸性环境中，LiCoO2浸出Co2+的总反应的离子方程式是______。

②研究表明氧化亚铁硫杆菌存在时，Ag+对钴浸出率有影响，实验研究Ag+的作用。

取LiCoO2粉末和氧化亚铁硫杆菌溶液于锥形瓶中，分别加入不同浓度Ag+的溶液，钴浸出率（图1）和溶液pH（图2）随时间变化曲线如下：

图1不同浓度Ag+作用下钴浸出率变化曲线

图2不同浓度Ag+作用下溶液中pH变化曲线

Ⅰ．由图1和其他实验可知，Ag+能催化浸出Co2+，图1中的证据是______。

Ⅱ．Ag+是反应3的催化剂，催化过程可表示为：

反应4：

Ag++LiCoO2==AgCoO2+Li+

反应5：

……

反应5的离子方程式是______。

Ⅲ．由图2可知，第3天至第7天，加入Ag+后的pH均比未加时大，结合反应解释其原因：

。

答案

（1）①ZnS+2Fe3+==Zn2++S+2Fe2+

细菌

②细菌的活性降低或失去活性（1分）

（2）①4LiCoO2+12H+====4Li++4Co2++6H2O+O2↑

②Ⅰ．加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率，即提高了钴浸出速率

Ⅱ．AgCoO2+3Fe3+==Ag++Co2++3Fe2++O2↑

Ⅲ．加入Ag+催化了反应3，使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快，相同时间内消耗H+更多，故加入Ag+后的pH比未加时大

10、（2019·河南省部分省示范性高中1月联考，27）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）[来源:

学科网ZXXK]

沸点（K）

Be

1551

3243

Na[来源:

学*科*网]

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===MnSO

4＋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－）＝3.6

8×10－13mol/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

11以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：

硼镁泥的主要成分如下表：

MgO

SiO2

FeO、Fe2O3

CaO

Al2O3

B2O3

30%～40%

20%～25%

5%～15%

2%～3%

1%～2%

1%～2%

回答下列问题：

（1）“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________（写化学式）。

（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________、________．

（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是_________________________。

（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是________________。

答案　

（1）浓硫酸　SiO2

（2）氧化亚铁离子　调节溶液pH，促进铁离子、铝离子转化为沉淀

（3）取少量上层清液于洁净试管中，滴入几滴KSCN溶液，若无明显现象，则证明除杂基本完成

（4）蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙，防止硫酸镁结晶析出

氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

已知：

①菱锰矿的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol/L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Al3＋

Fe3＋

Fe2＋

Ca2＋

Mn2＋

Mg2＋

开始沉淀的pH

3.8

1.5

6.3

10.6

8.8

9.6

沉淀完全的pH

5.2

2.8

8.3

12.6

10.8

11.6

③常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10－10、7.42×10－11。

回

答下列问题：

（1）“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为________。

分析下列图1，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是：

焙烧温度为500℃。

分析选择反应温度为500℃的原因______________________________。

（2）浸出液“净化除杂”过程如下：

首先加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________；再调节溶液的pH将Al3＋、Fe3＋变为沉淀除去，溶液pH的范围为_

_______；然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为CaF2、MgF2沉淀除去，两种沉淀共存时溶液中

＝________。

（3）碳化结晶时，反应的离子方程式为____________________________。

（4）MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图2所示，300℃～770℃范围内，发生反应的化学方程式为____________________________________________________。

图2

解析　

（1）焙烧过程中发生的主要反应的化学方程式为：

MnCO3＋2NH4Cl

MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O；温度过低，反应速率慢、浸出率低；随着温度的升高，锰浸出率逐渐升高，但在500℃以后，锰浸出率增加缓慢，并且在500℃时，锰浸出率已经达到95%以上，温度过高，浸出率变化不大，成本增加，故焙烧温度取500℃即可；

（2）净化除杂中加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为：

MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；由表可知，Fe3＋、Al3＋完全沉淀的pH分别为2.8和5.2，Mn2＋开始沉淀pH为8.8，故若要将Al3＋、Fe3＋变为沉淀除去，但Mn2＋不能沉淀，故需调节pH的范围为5.2≤pH<8.8；当两种沉淀共存时，溶液中

＝

＝

＝

＝1.97；（3）“碳化结晶”时，加入碳酸氢铵时HCO

的电离促进Mn2＋生成MnCO3，同时HCO

与电离出的H＋反应生成水和CO2，发生反应的离子方程式为Mn2＋＋2HCO

MnCO3↓＋CO2

↑＋H2O；（4）假设起始n（MnCO3）＝1mol，则m（MnCO3）＝115g，m（Mn）＝55g，加热过程中Mn元素的质量不变，A点时固体质量为115g×75.65%＝87g，则m（O）＝32g，故

＝

，故A点对应的化学式为MnO2，同理可计算出B点对应的化学式为Mn3O4，故300℃～770℃范围内，发生反应的化学方程式为：

3MnO2

Mn3O4＋O2↑。

答案　

（1）MnCO3＋2NH4Cl

MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O　温度低，速率慢浸出率低；温度过高，浸出率变化不大，成本增加

（2）MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O

5．2≤pH<8.8　1.97

（3）Mn2＋＋2HCO

MnCO3↓＋CO2↑＋H2O

（4）3MnO2

Mn3O4＋O2↑