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2020届高三化学一轮复习 工业流程图专题训练(最新题)

2020 届高三化学一轮复习 工业流程图专题训练

1、 (2020届顺义高三素质展示)

高纯六水氯化锶(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值,其制备过程如下: Ⅰ.将纯水加入烧杯内,搅拌下加入适量工业碳酸锶粉末(含少量Ba、Fe的化合物),制成浆料。

Ⅱ.缓慢加入工业盐酸进行酸化,将固体物质溶解。

Ⅲ.然后喷淋加入适量的硫酸,再加入质量分数为30%的双氧水少许。

Ⅳ.调节pH至8~10,加热至60~70℃,搅拌1h,过滤,除去残渣。

Ⅴ.滤液加热至沸,继续浓缩至氯化锶质量浓度(溶质质量与溶液体积之比)为 x g/L。

请回答:

(1)写出步骤Ⅱ中加入盐酸时发生主要反应的离子方程式:



(2)加入硫酸后会先生成硫酸锶沉淀,进而转化为硫酸钡沉淀,试分析原理



(3)步骤Ⅲ中在酸性环境下加入双氧水是为将亚铁离子氧化成铁离子,写出该反应的离子方程式:

(4)若实验得到浓缩后的氯化锶溶液中溶质为818g,溶剂为1000 g,经测定该溶液的密度为1.5 g/mL,

则该溶液溶质的质量浓度x为

g/L(计算结果保留整数)

答案(1)SrCO3+2H+=Sr2++H2O+CO2↑ (2)溶液中大部分是氯化锶,所以加入硫酸后会先生成硫酸锶,由于硫酸钡的溶解度小于硫酸锶,所以
会进一步转化为硫酸钡沉淀 (3)2Fe2+ + H2O2 + 2H +=2Fe3+ + 2H2O (4)675
2、(2020 届山东等级模拟考)普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中,可利用 ZnSO4 和 BaS 共沉 淀法制备。以粗氧化锌(含 Zn、CuO、FeO 等杂质)和 BaSO4 为原料制备立德粉的流程如下:

(1)生产 ZnSO4 的过程中,反应器Ⅰ要保持强制通风,原因是



(2)加入锌粉的主要目的是

(用离子方程式表示)。

(3)已知 KMnO4 在酸性环境中被还原为 Mn2+,在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为 MnO2,在碱性环

境中被还原为 MnO42-。据流程判断,加入 KMnO4 时溶液的 pH 应调至



a.2.2~2.4

b.5.2~5.4

c.12.2~12.4

滤渣Ⅲ的成分为



(4)制备 BaS 时,按物质的量之比计算,BaSO4 和碳粉的投料比要大于 1:2,目的是



生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ,反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收,原因





(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中 ZnS 含量为 29.4%。高品质银印级立德粉中 ZnS 含量为 62.5%。在 ZnSO4、

BaS、Na2SO4、Na2S 中选取三种试剂制备银印级立德粉。所选试剂为

,反应的化学方程式为

(已知 BaSO4 的相对分子质量为 233。ZnS 的相对分子质量为 97)。

【答案】

(1)反应中产生氢气,达一定浓度后易爆炸,出现危险,需要通风。

(2)Zn+Cu2+= Zn2++Cu2+

(3)b, MnO2 和 Fe(OH)3 (4)避免产生 CO 等有毒气体;尾气中含有的 SO2 等有毒气体 (5)ZnSO4、BaS、Na2S;4 ZnSO4 + BaS + 3 Na2S = BaSO4·4ZnS + 3 Na2SO4 3、碱性锌锰电池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的电解质溶液是 KOH 溶液。 某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料,制备一种新型材料——MnxZn(1?x)Fe2O4,其工艺流程如图所 示:

(1)已知 MnxZn(1?x)Fe2O4 中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同,则

铁元素的化合价为___________。

(2)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3 价锰的化合物全部还原成 Mn2+,写出该反

应的离子方程式:_________________________________。

(3)“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度,使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学

式 MnxZn(1?x)Fe2O4 相符合。

①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式:______________________、___

____。

②若测得滤液的成分为 c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L?1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L?1,滤液体积为 1 m3,“调铁”

工序中,需加入的铁粉质量为__________kg(忽略溶液体积变化,用含 a、b 的代数式表示)。

(4)在“氧化”工序中,加入双氧水的目的是把 Fe2+氧化为 Fe3+;生产过程中发现实际消耗双氧水的量

大于理论值,其可能原因除温度外,主要是______________________。

(5)用氨水“调 pH”后,经“结晶”、“过滤”可得到产品和滤液 C,从滤液 C 中还可分离出一种氮肥,该

氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________。

【答案】(1)+3

(1)MnO(OH)+Fe2++3H+=Mn2++Fe3++2H2O

(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+ Fe+2H+=Fe2++H2↑ (3)生成的 Fe3+催化了双氧水的分解

112a?56b

(4)c(NH+4)>c(SO24?)>c(H+)>c(OH?)

4、粗铜精炼后的阳极泥含有 Cu、Ag 和 Au(金)等。湿法处理阳极泥的一种工艺流程如下:

(1)在粗铜精炼过程中,粗铜与电源的极(填正、负)连接;阴极的电极反应式为。

(2)在浸铜过程中,浸铜反应的离子方程式为,生产中实际需要 H2O2 的量要远远超过浸铜所需的理论用 量,可能的原因是。

(3)已知:浸金时,Au 转化为 AuCl4-。在理论上,提取金的过程中反应消耗 NaClO3 和 H2C2O4 的物质的量 之比为。

(4)已知: 浸银时发生反应 AgCl+2SO32-

Ag(SO3)23-+Cl-;Ag(SO3)23-将 HCHO 氧化为 CO32-。

①为减少废液排放,充分利用资源,向浸银残液中通入气体 X 得到 Na2SO3 再生液,X 是。

②在提取银过程中,其他条件不变,Na2SO3 再生液的循环使用次数与银的浸出率关系如图所示。

试结合平衡移动原理,解释产生这种变化的原因。 答案(1)正;Cu2++2e- === Cu

(2)Cu+H2O2+2H+

Cu2++2H2O;

大量 H2O2 在 CuSO4 催化下,受热分解。 (或氧化阳极泥中的银也要消耗 H2O2.) (3)1:3 (4)①SO2
②在 Na2SO3 再生液含有 Cl-,多次使用 Na2SO3 再生液会积累大量 Cl-,c(Cl-)增大,使 AgCl+2SO32Ag(SO3)23-+Cl-平衡逆向移动,抑制 AgCl 的溶解。

5、.(2019·苏州市高三期初调研,16)以白云石(化学式表示为 MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧 化镁的工艺流程如下:

已知:①白云石加热过程中,固体失重百分比与温度的关系如图所示:

②Ksp[Mg(OH)2]=5. 61×10-12。 (1) 根 据 流 程 图 判 断 白 云 石 “ 轻 烧 ” 后 固 体 产 物 的 主 要 成 分 是

_____________________________________________________________________

(填化学式)。结合图判断“轻烧” 温度应不超过________。

(2)“加热反应”的化学方程式为_____________________________________。 (3)沉淀过程控制溶液的 pH 为 9.5,此时溶液中 c(Mg2+)=________。

(4)该工艺中可以循环使用的物质是___________________________________(填化学式)。

(5)传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取,从环境保护的角度分析,该工艺采用

轻烧白云石的方法,其优点是____________________________________。

答 案 (1)CaCO3 、 MgO (3)5.61×10-3mol/L

700 ℃

(2) (NH4)2SO4 + MgO===MgSO4 + 2NH3 + H2O

(4) (NH4)2SO4、NH3 或 NH3·H2O (5)减少能源消耗、减少 CO2 的排放、便于 CaCO3 分离 15、.[(2018·厦门外国语学校 5 月适应性考试(最后压轴模拟),27)]

从废旧锂离子二次电池(主要成分为 LiCoO2,还含有少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔以及钙 等杂质)中回收钴和锂的工艺流程如下:

回答下列问题: (1)“碱浸”的目的是____________________________________________________。 (2)“ 酸 浸 ” 过 程 中 LiCoO2 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 : ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________, 浸渣中含有的主要成分是________。 (3)“ 萃 取 净 化 ” 除 去 的 杂 质 离 子 有 Ni2 + 外 , 还 有 _____________________________________________________________________。 (4)“萃取分离”中钴、锂萃取率与平衡 pH 关系如图所示, pH 一般选择 5 左右,理由是 __________________________________________________________。
(5)“沉锂”中 Li2CO3 溶解度随温度变化曲线如下图所示:
① 根 据 平 衡 原 理 分 析 Li2CO3 在 水 中 溶 解 度 随 温 度 变 化 的 原 因 ____________________________________________________________________。 ②为获得高纯 Li2CO3,提纯操作依次为趁热过滤、________、干燥。 ③若“沉锂”中 c(Li+)=1.0 mol·L-1,加入等体积等浓度 Na2CO3 溶液,此时实验所得沉锂率 为________。(已知 Li2CO3 的 Ksp 为 9.0×10-4) 答案 (1)除去铝 (2)2LiCoO2 +H2O2 +6H+===2Li++2Co2++O2↑ + 4H2O 石墨、硫酸

钙 (3)Fe3+ (4)分离效率最高 (5)①Li2CO3 溶解过程为放热反应 ②洗涤 ③88.0% 6、(2019·河南师范大学附属中学高三月考,27)铁的化合物有广泛用途,如碳酸亚铁(FeCO3) 可作为补血剂,铁红(Fe2O3)可作为颜料。利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含 Fe2O3、FeO,还 有一定量的 SiO2)制备 FeCO3 的流程如下:

(1)“酸溶”时加快反应速率的方法有_____

(写出一种)。

(2)①“还原”时,FeS2 与 H2SO4 不反应,Fe3+通过两个反应被还原,其中一个反应如下:

FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO24-+16H+,则另一个反应的离子方程式为________。

②加入 FeS2 还原后,检验 Fe3+是否反应完全的方法是__________________________

(3)①“沉淀”时,需要控制温度在 35 ℃以下,其可能原因是________________________。

②所得 FeCO3 需充分洗涤,检验沉淀已洗净的方法是_______________________

(4)FeCO3 浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,同时释放出 CO2,则

与 FeCO3 反应的物质为_____

___(填化学式)。

(5) 写 出 在 空 气 中 煅 烧 FeCO3 制 备 高 纯 氧 化 铁 的 化 学 方 程 式 :

____________________________________________________________________。

FeCO3 在空气中煅烧生成 Fe2O3 时,也会生成 FeO。现煅烧 23.2 kg 的 FeCO3,得到 Fe2O3 和 FeO 的混合物 15.84 kg,则 Fe2O3 的质量为________ kg。 答案 (1)加热(或适当增加硫酸的浓度、将烧渣粉碎、搅拌等) (2)①FeS2+2Fe3+ ===3Fe2++2S↓ ②取少量溶液,滴入几滴 KSCN 溶液,若溶液变为红色,说明其中含有 Fe3+,未反应完全

(3)①防止碳酸铵分解,减小亚铁离子的水解程度

②取少许最后一次洗涤液于试管中,滴加稀盐酸,无明显现象,再滴加 BaCl2 溶液,若无白 色沉淀生成,则表明沉淀已洗涤干净,反之,则说明没洗涤干净

(4)O2、H2O (5)4FeCO3+O2=高==温==2Fe2O3+4CO2 14.4

7、.(2019 湖北武汉二模)工业上以软锰矿(主要成分为 MnO2,另含有少量 FeCO3、Al2O3、SiO2)为原料制取金 属锰的工艺流程如下:

(1)软锰矿“粉磨”的目的是



(2)“浸渣”的主要成分是

(填名称)。

(3) 经 检 测 “ 浸 取 液 ” 中 无 Fe2+,“ 浸 取 ” 时



(4)在“沉锰”操作中,不能用 Na2CO3 代替 NH4HCO3,其原因是 (5)将“酸溶”后的溶液作为电解液,用下图 1 装置电解,应采用

电极反应式为

MnO2

发生反应的离子方程式 。 。 (填“阴”或“阳”)离子交换膜,阳极的 。

图1

图2

(6)为充分利用“滤渣 1”,需测定滤渣中铝元素的含量,设计以下方案。

①将 m g 滤渣处理成 a mL 溶液。

②取少量①中溶液用 EDTA 滴定测得溶液中 Fe3+、Al3+的浓度之和为 b mmol·L-1。

③另取少量①中溶液将 Fe3+用盐酸羟胺(在溶液中可完全电离出 NH3OH+与 Cl-)还原 Fe2+,离子方程式



;

④将③所得溶液利用吸光度法测得其吸光度为 0.400(吸光度与 Fe2+的浓度关系如上图 2 所示)。该样品中铝

元素的质量分数为

(用含字母的表达式表示)。

答案 (1)加快浸取速率

(2)二氧化硅

(3)MnO2+2Fe2++4H+ Mn2++2Fe3++2H2O

(4)Na2CO3 溶液碱性较强,会导致生成氢氧化物沉淀(碱式碳酸锰) (5)阴 2H2O-4e- 4H++O2↑ (6)③2Fe3++2NH3OH+ 2Fe2++4H++N2↑+2H2O ④×100%

8、铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。 (1)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中的一种新型净水剂,工业上利用 NaClO 和 NaOH 的混 合溶液将 Fe(OH)3 氧化制备高铁酸钠,反应的离子方程式为________________;高铁酸钠能 用作新型净水剂的原理是________________。 (2)氧化铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸 渣中含 Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO 等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:

① 酸 溶 过 程 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________ , ________________ ,

________________________;“滤渣 A”主要成分的化学式为________。

②还原过程中加入 FeS2 的目的是将溶液中的 Fe3+还原为 Fe2+,而本身被氧化为 H2SO4,请写

出该反应的离子方程式:________________________________。

③氧化过程中,O2、NaOH 与 Fe2+反应的离子方程式为________________________。

④为了确保铁红的质量和纯度,氧化过程需要调节溶液的 pH 的范围是________,如果 pH 过

大,可能引起的后果是________________________________________。

沉淀物

Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2

开始沉淀 pH

2.7

3.8

7.6

9.4

完全沉淀 pH

3.2

5.2

9.7

12.4

解析 (1)NaClO 和 NaOH 的混合溶液将 Fe(OH)3 氧化得到 Na2FeO4,反应的离子方程式为

2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO24-+3Cl-+5H2O,FeO24-具有强氧化性可杀菌消毒,在

反应中被还原成 Fe3+,Fe3+水解生成氢氧化铁胶体可吸附悬浮颗粒而净水。

(2)硫酸渣中含 Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO 等,稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的 SiO2,加 入 FeS2将溶液中的 Fe3+还原为 Fe2+,再加 NaOH 和通入空气,调节溶液的 pH 的范围是 3.2~ 3.8,主要是使 Fe3+沉淀,而 Mg2+、Al3+不沉淀,最后洗涤、烘干、研磨,使 Fe(OH)3 分解 生成 Fe2O3,从而得到铁红。①H2SO4 与硫酸渣中的 Fe2O3、Al2O3、MgO 反应,化学方程式

分别为 Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O,Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O,MgO+ H2SO4===MgSO4+H2O,因 SiO2 不与 H2SO4 反应,故“滤渣 A”主要成分的化学式为 SiO2。

②FeS2 中硫元素的化合价从-1 价升高到+6 价,2 个硫原子升高 14,Fe3+化合价降低,则二
者的计量数之比为 1∶14,根据 S 原子守恒可知 SO24-前面的化学计量数为 2,根据 O 原子守
恒可知 H2O 前面的化学计量数为 8,根据 H 原子守恒可知 H+前面的化学计量数为 16,则反
应的离子方程式为 FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO24-+16H+。③Fe2+与 OH-反应生
成 Fe(OH)2,Fe(OH)2 被 O2 氧化为 Fe(OH)3,用化合价升降法配平离子方程式为 4Fe2++O2+
2H2O+8OH-===4Fe(OH)3↓。④溶液 pH>3.2 时 Fe3+沉淀完全,溶液 pH=3.8 时 Al3+开始沉
淀,故溶液的 pH 的范围是 3.2~3.8,根据几种离子沉淀的 pH,如果 pH 过大,Al3+、Mg2+
形成沉淀,使制得的铁红不纯。 答案 (1)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO42-+3Cl-+5H2O FeO24-具有强氧化性可杀菌消 毒,在反应中被还原成 Fe3+,Fe3+水解生成氢氧化铁胶体可吸附悬浮颗粒而净水 (2)①Fe2O3 + 3H2SO4===Fe2(SO4)3 + 3H2O Al2O3 + 3H2SO4===Al2(SO4)3 + 3H2O MgO + H2SO4===MgSO4+H2O SiO2 ②FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO24-+16H+ ③4Fe2++O2+2H2O+8OH-===4Fe(OH)3↓[或 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+ 2H2O===4Fe(OH)3] ④3.2~3.8 Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯
9、.PdCl2 广泛用作催化剂和一些物质的检测试剂。由 Pd(NH3)2Cl2 制备 PdCl2 工艺流程如图所示。

(1)肼(N2H4)可以被看作二元弱碱,结合质子生成 N2H5+或 N2H62+。肼与少量稀硫酸混合后,得到产物的

化学式为_____________。

(2)对工艺流程图中的滤液处理办法最好的是:______

a.返到提钯废液中,循环使用

b.转化为无毒物质后排放

c.深埋于地下

(3)王水溶钯时,Pd 被氧化为 H2PdCl4。同时得到唯一还原产物亚硝酰氯(NOCl)。反应消耗的 HCl 与 HNO3

的物质的量之比为_____。

(4)赶硝,是将残余的 NO3-浓度降低到不大于 0.04%。实验数据记录如下:

处理 1 吨 Pd,需要用到 HCl 和 MxOy 的总体积至少为_______m3(合理选择表格里相关数据计算)。 (5)煅烧过程发生分解反应,化学方程式为:_______________________________。 (6)浸有磷钼酸铵溶液的氯化钯试纸遇微量 CO 立即变成蓝色。原理较为复杂,第一步是 CO 还原 PdCl2 得 到 Pd 单 质 , 同 时 有 常 见 的 氧 化 物 生 成 。 写 出 反 应 原 理 中 第 一 步 的 化 学 方 程 式 : ________________________ _________

答案(N2H5)2SO4 a 5:1 2.5 H2PdCl4

PdCl2+2HCl↑ H2O+CO+PdCl2=Pd+CO2+2HCl



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