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.docx
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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
化学工艺流程综合题
1.磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:
已知:
磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度:
Ca5(PO4)3(OH) (1)上述流程中能加快反应速率的措施有__________。 (2)磷精矿粉酸浸时发生反应: 2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4 ①该反应体现出酸性关系: H3PO4__________H2SO4(填“>”或“<”)。 ②结合元素周期律解释 中结论: P和S电子层数相同,__________。 (3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。 写出生成HF的化学方程式: __________。 (4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。 相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。 80℃后脱除率变化的原因: ____________________。 (5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有 残留,原因是__________ ;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是____________________。 (6)取ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmol·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: 已知: 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: 已知: 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]=4.0×10-38。 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。 回答下列问题: (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: 回答下列问题: (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。 回答下列问题: 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 8.9 (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: 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。 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: 回答下列问题: (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 10CaSO4·0.5H2O+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 、NH 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 +H2O Mg(OH)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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