届高考化学考点微专题训练 化学工艺流程综合题原卷+解析卷Word文档格式.docx
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L−1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL。
精制磷酸中H3PO4的质量分数是________。
(已知:
H3PO4摩尔质量为98g·
mol−1)
2.以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·
H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
①Cl2+2OH−
ClO−+Cl−+H2O是放热反应。
②N2H4·
H2O沸点约118℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为____________________________________;
实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是_________________________。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·
H2O的装置如题19图−1所示。
NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110℃继续反应。
实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是__________;
使用冷凝管的目的是_____________________。
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、
、
随pH的分布如题19图−2所示,Na2SO3的溶解度曲线如题19图−3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。
实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_________________。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:
_______________________,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
3.锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。
LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能,且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点,是锂离子电池正极材料的理想选择。
生产LiFePO4的一种工艺流程如图:
Ksp(FePO4·
xH2O)=1.0×
10-15,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38。
(1)在合成磷酸铁时,步骤Ⅰ中pH的控制是关键。
如果pH<
1.9,Fe3+沉淀不完全,影响产量;
如果pH>3.0,则可能存在的问题是________________。
(2)步骤Ⅱ中,洗涤是为了除去FePO4·
xH2O表面附着的________等离子。
(3)取3组FePO4·
xH2O样品,经过高温充分煅烧测其结晶水含量,实验数据如下表:
实验序号
1
2
3
固体失重质量分数
19.9%
20.1%
20.0%
固体失重质量分数=
×
100%,则x=________(精确至0.1)。
(4)步骤Ⅲ中研磨的作用是________________________________________。
(5)在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(6)H3PO4是三元酸,如图是常温下溶液中含磷微粒的物质的量分数(δ)随pH变化示意图。
则PO
第一步水解的水解常数K1的表达式为______,K1的数值最接近______(填字母)。
A.10-12.4 B.10-1.6C.10-7.2D.10-4.2
4.高纯活性氧化锌可用于光催化、光电极、彩色显影等领域。
以工业级氧化锌(含Fe2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等)为原料,用硫酸浸出法生产高纯活性氧化锌的工艺流程如下:
已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
回答下列问题:
(1)浸出时,为了提高浸出效率可采取的措施有(写两种):
________________。
(2)氧化时,加入KMnO4溶液是为了除去浸出液中的Fe2+和Mn2+(溶液中Mn元素全部转化为MnO2),请配平下列除去Fe2+的离子方程式:
MnO
+
Fe2++________===
MnO2↓+
Fe(OH)3↓+
H+
(3)加入锌粉的目的是______________________________________________。
(4)已知H2SO4浸出液中,c(Fe2+)=5.04mg·
L-1、c(Mn2+)=1.65mg·
L-1。
①加入KMnO4溶液反应一段时间后,溶液中c(Fe3+)=0.56mg·
L-1,若溶液pH=3,则此时Fe3+________(填“能”或“不能”)生成沉淀。
②若要除尽1m3上述浸出液中的Fe2+和Mn2+,需加入________gKMnO4。
5.立德粉ZnS·
BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。
灼烧立德粉样品时,钡的焰色为__________(填标号)。
A.黄色B.红色C.紫色D.绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为______________________。
回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为______________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。
其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的___________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。
(3)成品中S2−的含量可以用“碘量法”测得。
称取mg样品,置于碘量瓶中,移取25.00mL0.1000mol·
L−1的I2−KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5min,有单质硫析出。
以淀粉为指示剂,过量的I2用0.1000mol·
L−1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2
2I−+
。
测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。
终点颜色变化为_________________,样品中S2−的含量为______________(写出表达式)。
6.重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·
Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示:
(1)步骤①的主要反应为:
FeO·
Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·
Cr2O3与NaNO3的系数比为__________。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是________________。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是____________,滤渣2的主要成分是_____________及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变____________(填“大”或“小”),原因是___________________(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到___________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃
步骤⑤的反应类型是___________________。
(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2kg,产率为________。
7.高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。
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
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;
写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式__________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。
若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式_____________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。
当x=y=
时,z=___________。
8.Na2S2O5常用作纺织业棉麻脱氯剂;
酸化时可放出SO2气体。
其制备工艺流程如下:
(1)Na2S2O5的名称为________(选填“焦硫酸钠”或“焦亚硫酸钠”)。
(2)“反应Ⅰ”中应先通入的气体是________,反应后析出的固体产物是________。
(3)“反应Ⅱ”的化学方程式为____________________________________。
(4)若反应条件或用量等控制不当,则所得的Na2S2O5产品中往往含有杂质。
①若产品中含有杂质Na2SO3,其具体原因可能是________________________(任答一条即可);
②若检验产品中含有Na2CO3杂质,下列试剂的使用顺序依次为________(填编号)。
a.稀硫酸B.澄清石灰水c.品红溶液D.酸性KMnO4溶液
(5)Na2S2O3
也可用作棉麻的脱氯剂。
①Na2S2O5溶液与Cl2反应的离子方程式为_____________________________;
②Na2S2O5与Na2S2O3脱氯等效时,消耗二者的质量之比为________。
9.硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·
10H2O)时的废渣,其主要成分是MgO,还含有CaO、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、B2O3、SiO2等杂质。
以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用。
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下:
(1)滤渣A能溶于氢氟酸,写出其反应的化学方程式:
__________________。
(2)滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体,则滤渣B含有的成分有______________,加MgO并煮沸的目的是______________________。
(3)写出加NaClO过程中发生反应的离子方程式:
_______________________。
(4)趁热过滤的目的是______________________________________________。
(5)因B2O3溶于硫酸,所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸(H3BO3),硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂,写出该反应的化学方程式:
________________________。
失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂——NaBH4”和另一种钠盐,写出其反应的化学方程式:
________________________________________________________________。
10.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:
L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
Cd2+
7.4
9.4
(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。
11.硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。
一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·
H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。
(2)“滤渣1”的主要成分有_________。
为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子,可选用的化学试剂是_________。
(3)根据H3BO3的解离反应:
H3BO3+H2O
H++B(OH)−4,Ka=5.81×
10−10,可判断H3BO3是______酸;
在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是_______________。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·
MgCO3沉淀的离子方程式为__________,母液经加热后可返回___________工序循环使用。
由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。
12.铝是应用广泛的金属。
以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是___________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为_____________________,阴极产生的物质A的化学式为____________。
(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。
在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_____________________。
参考答案
1.
(1)研磨、加热
(2)①<②核电荷数P<S,原子半径P>S,得电子能力P<S,非金属性P<
S
(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O
0.5H2O+6H3PO4+2HF
(4)80℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低
(5)CaSO4微溶BaCO3+
+2H3PO4
BaSO4+CO2↑+H2O+2
(6)
2.
(1)3Cl2+6OH−
5Cl−+ClO3−+3H2O缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34℃条件下趁热过滤
3.
(1)生成Fe(OH)3杂质,影响磷酸铁的纯度(2分)
(2)NO
、NH
、H+(只要写出NO
即可)(2分)
(3)2.1(3分)(4)使反应物混合均匀,增大反应速率,提高反应产率(答案合理即可)
(5)24∶1(2分)(6)
(2分) B(2分)
10.
(1)将工业级氧化锌粉碎、提高搅拌速率(其他合理答案也可)
(2)1 3 7H2O 1 3 5(3)调节溶液pH,除去溶液中的Cu2+、Ni2+、Cd2+等
(4)①不能 ②7.9
5.
(1)D
(2)①BaSO4+4C
BaS+4CO↑CO+H2O
CO2+H2
②BaCO3③S2−+Ba2++Zn2++
BaSO4·
ZnS↓
(3)浅蓝色至无色
6.
(1)2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(2)铁Al(OH)3(3)小2
+2H+
+H2O
(4)d复分解反应
(5)
100%
7.
(1)SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2+MnS+2H2SO4
2MnSO4+S+2H2O
(2)将Fe2+氧化为Fe3+(3)4.7(4)NiS和ZnS
(5)F−与H+结合形成弱电解质HF,MgF2
Mg2++2F
−平衡向右移动
(6)Mn2++2
MnCO3↓+CO2↑+H2O(7)
8.
(1)焦亚硫酸钠
(2)NH3(或氨气) NaHCO3(或碳酸氢钠)
(3)Na2CO3+2SO2+H2O===2NaHSO3+CO2
(4)①反应Ⅱ中SO2的用量不足;
NaHSO3分解时反应温度不高 ②a、d、c、b
(5)①S2O
+2Cl2+3H2O===6H++2SO
+4Cl-②190∶79(或2.4∶1)
9.
(1)SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3、MnO2 调节溶液pH,促进Al3+、Fe3+完全水解成氢氧化物沉淀而除去 (3)Mn2++ClO-+H2O===MnO2↓+Cl-+2H+、2Fe2++ClO-+2H+===2Fe3++Cl-+H2O (4)防止MgSO4在温度降低时结晶析出 (5)4H3BO3+2NaOH+3H2O===Na2B4O7·
10H2O Na2B4O7+16Na+8H2+7SiO2===4NaBH4+7Na2SiO3
10.
(1)ZnS+
O2
ZnO+SO2
(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2+
(3)Zn+Cd2+
Zn2++Cd
(4)Zn2++2e-
Zn溶浸
11.【答案】
(1)NH4HCO3+NH3
(NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN
(3)一元弱转化为H3BO3,促进析出
(4)2Mg2++3
+2H2O
Mg(OH)2·
MgCO3↓+2
(或2Mg2++2
MgCO3↓+CO2↑)溶浸高温焙烧
12.
(1)Al2O3+2OH−=2
+H2O
(2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4
+2H2O−4e−=4
+O2↑H2
(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
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