届高三化学专题复习工业流程图试题10页.docx

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届高三化学专题复习工业流程图试题10页

2020届高三化学专题复习工业流程图试题

1、某小型化工厂生产皓矾（ZnSO4·7H2O）的工艺流程如下图所示：

已知：

开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe（OH）3：

2.7～3.7；Fe（OH）2：

7.6～9.6；Zn（OH）2：

5.7～8.0。

试回答下列问题：

（1）加入的①应是________，其目的是_____________________________。

（2）加入的②，供选择使用的有：

氨水、NaClO溶液、20%H2O2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用________，其理由是_____________________________。

（3）加入的③是________，目的是________________________________

____________________________________________________________。

答案　

（1）Zn　将Cu2＋、Fe3＋等杂质离子除去

（2）20%H2O2溶液　H2O2作氧化剂，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，且不引入其他杂质　（3）ZnO或Zn（OH）2（答案合理即可）　调节溶液的pH，使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去

2.从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3＋的化学方程式为_____________

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO

的离子方程式为_______________________

（3）验证滤液B中含Fe3＋，可取少量滤液并加入________________________

（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成分是__________（填化学式），写出该溶质的一种用途____________________________________________________________。

（5）已知298K时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2＋）是____________________________________________。

答案　

（1）Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O

（2）SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

（3）硫氰化钾（或苯酚溶液等合理答案均可）

（4）NaHCO3　制纯碱（或作发酵粉等合理答案均可）

（5）5.6×10－10mol·L－1

3、工业上制取CuCl2的生产流程如下：

请结合下表数据，回答问题：

物质

Fe（OH）2

Cu（OH）2

Fe（OH）3

溶度积（25℃）

8.0×10－16

2.2×10－20

4.0×10－38

完全沉淀时的pH范围

≥9.6

≥6.4

3～4

（1）在溶液A中加入NaClO的目的是_________________________________________

（2）在溶液B中加入CuO的作用是__________________________________________

（3）操作a的目的是________________________________________________________。

（4）在Cu（OH）2中加入盐酸使Cu（OH）2转化为CuCl2，采用稍过量盐酸和低温蒸干的目的是________________________________________________________________________

答案　

（1）将Fe2＋氧化为Fe3＋，使后续分离更加完全

（2）调节溶液的pH为3～4，使Fe3＋完全转化为Fe（OH）3沉淀

（3）洗涤Cu（OH）2表面的可溶性杂质

（4）抑制Cu2＋的水解

4、我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Zn2＋

Cd2＋

开始沉淀的pH

1.5

6.3

6.2

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

回答下列问题：

（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为________________________________

____________________________________________________________。

（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________________________________________________________________

___________________________________________________________________，

若不通入氧气，其后果是__________________________________

_________________________________________________________。

（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_______________________________________________________________。

（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为

______________________________________________________________；

沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。

答案　

（1）2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2

（2）PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋

（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋

（4）Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸

5、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　促进铁离子、铝离子转化为沉淀

（3）溶液接近为无色

（4）温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙

6、高铁酸钾（K2FeO4）是一种易溶于水，高效的多功能水处理剂。

工业上通常先制得高铁酸钠，然后在一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，从而使高铁酸钾析出。

（1）高铁酸钾中铁元素的化合价为________，推测其具有的化学性质是________。

（2）高铁酸钾与水反应生成O2、Fe（OH）3（胶体）和KOH。

①该反应的离子方程式为__________________________________。

②高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是______________________________。

（3）①在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋aNa2O2===2Na2FeO4＋bX＋2Na2SO4＋cO2↑，该反应中物质X的化学式为________，b与c的关系是________。

②一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾，原因是_________________________________________________________

__________________________________________________________。

（4）在碱性条件下，由氯化铁、氯气可制备出高铁酸钾，写出该反应的离子方程式：

______________________________________________________________

____________________________________________________________。

（5）某同学配制了一瓶K2FeO4溶液，但标签丢失了，测定该瓶溶液物质的量浓度的实验步骤如下：

步骤1：

准确量取VmL溶液加入锥形瓶中；

步骤2：

在强碱溶液中，用过量CrO

与FeO

反应生成Fe（OH）3和CrO

；

步骤3：

加足量稀硫酸，使CrO

转化为Cr2O

，CrO

转化为Cr3＋，Fe（OH）3转化为Fe3＋；

步骤4：

加入二苯胺磺酸钠作指示剂，用cmol·L－1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定至终点，消耗（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液V1mL。

①滴定时发生反应的离子方程式为______________________________

________________________________________________________。

②原溶液中K2FeO4的物质的量浓度为________（用含字母的代数式表示）。

答案　

（1）＋6　强氧化性　

（2）①4FeO

＋10H2O===4Fe（OH）3（胶体）＋8OH－＋3O2↑　②杀菌消毒、净水

（3）①Na2O　b＝2c　②相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度

（4）2Fe3＋＋3Cl2＋16OH－===2FeO

＋6Cl－＋8H2O

（5）①Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O　②

mol·L－1

7、利用氯碱工业中的固体废物盐泥[主要成分为Mg（OH）2、CaCO3、BaSO4，还含有少量NaCl、Al（OH）3、Fe（OH）3、Mn（OH）2等]与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁，既处理了三废，又有经济效益。

其工艺流程如图1所示：

已知：

i）部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表所示。

沉淀物

Mn（OH）2

Fe（OH）2

Fe（OH）3

Al（OH）3

Mg（OH）2

pH（完全

沉淀）

10.02

8.96

3.20

4.70

11.12

ii）两种盐的溶解度随温度的变化（单位为g/100g水）如图2所示。

根据图1并参考表格pH数据和图2，请回答下列问题。

（1）在酸解过程中，加入的酸为________，加快酸解速率可采取的措施有__________________________________________________________________。

（2）加入的NaClO可与Mn2＋反应产生MnO2沉淀，该反应的离子方程式是_________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（3）本工艺流程多次用到抽滤操作，优点是_________________________。

抽滤①所得滤渣A的成分为________和CaSO4；抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、________和________；抽滤③所得滤液D中主要阳离子的检验方法是________________________________________________________。

（4）依据图2，操作M应采取的方法是适当浓缩，___________________。

（5）每生产1吨MgSO4·7H2O，需要消耗盐泥2吨。

若原料利用率为70%，则盐泥中镁（以氢氧化镁计）的质量分数约为________。

解析　本题考查工艺流程的分析，涉及物质的分离提纯、离子的检验以及离子方程式的书写等。

（1）因制备的物质为七水硫酸镁，为不引入其他杂质，故应加入硫酸溶解盐泥，为加快酸解速率，可采取升温、搅拌、粉碎盐泥等措施。

（2）根据得失电子守恒、元素守恒及电荷守恒，可配平离子方程式为：

Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－。

（3）抽滤又称减压过滤，过滤时速度快，得到的固体较干燥；根据盐泥的成分可知，盐泥用硫酸溶解、抽滤后得到的滤渣A为BaSO4和CaSO4；根据表中数据可知，当调节滤液A的pH为5～6，时，Al3＋和Fe3＋可分别水解生成Al（OH）3和Fe（OH）3沉淀；滤液D中的阳离子主要为Na＋，其灼烧时火焰颜色为黄色，可用焰色反应进行检验。

（4）根据题图2可知，MgSO4·7H2O在温度高时溶解度较大，低温时易结晶析出，故操作M为将滤液B适当浓缩，趁热过滤。

（5）设2吨盐泥中含Mg（OH）2的质量为xg，MgSO4·7H2O的质量为1吨，即106g，由MgSO4·7H2O～Mg（OH）2得x＝

，该盐泥中镁（以氢氧化镁计）的质量分数为

×100%，代入x的数值可得其质量分数约为16.8%。

答案　

（1）硫酸　升温、把盐泥粉碎、搅拌等

（2）Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－

（3）速度快　BaSO4　Fe（OH）3　Al（OH）3　焰色反应

（4）趁热过滤　（5）16.8%

8、锌及其化合物在生产生活中应用比较广泛。

（1）ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料，也是一种催化剂，能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。

①ZnFe2O4中Fe的化合价是________。

②工业上利用反应ZnFe2（C2O4）3·6H2O

ZnFe2O4＋2CO2↑＋4CO↑＋6H2O制备ZnFe2O4，该反应中还原产物是________（填化学式），每生成1molZnFe2O4转移的电子总数是________。

（2）工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等杂质）制取金属锌的工艺流程如下：

①酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，为达到这一目的，还可采用的措施是_________________________________________________

（任答一条）。

写出ZnFe2O4溶于酸的离子方程式__________________________。

②净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为_____________________

_______________________________________________。

③净化Ⅱ中Y的主要成分是________（填化学式）。

（3）利用锌锰电池在800～1000℃时电解TiO2可制得金属钛，装置如图所示。

图中a电极的材料为________，阴极的电极反应式为_____________________________________________________。

答案　

（1）①＋3　②CO　4NA（或2.408×1024）

（2）①适当增大c（H＋）（或升高温度、搅拌等其他合理答案）

ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O

②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

③CuS、ZnS

（3）锌（或Zn）　TiO2＋4e－===Ti＋2O2－