2020届高考化学二轮复习第二部分题型1工艺流程综合题测试(含解析).pdf

题型 1工艺流程综合题1化学工艺流程题中原料的预处理。2化学工艺流程题中反应条件的控制。3化学工艺流程题中方程式的书写。4化学工艺流程题中物质的分离与提纯。5化学工艺流程题中的化学计算。测试时间45 分钟1元素铬及其化合物工业用途广泛，但含 6 价铬的污水会损害环境，必须进行处理。下图为某工厂处理含铬废水工艺流程：回答下列问题：(1)请写出N2H4的电子式：_。(2)下列溶液中可以代替上述流程中N2H4的是_(填序号)。AFeSO4溶液C酸性KMnO4溶液B浓HNO3溶液DNa2SO3溶液(3)已知加入N2H4的工序中，N2H4转化为无污染的物质，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(4)Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似。在上述生产过程中加入 NaOH 溶液时要控制溶液的 pH 不能过高，否则会导致 _(用离子方程式表示)。(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中 Cr3的含量，其原理是MnnNaR=nNaMRn，其中NaR 为阳离子交换树脂，Mn为要测定的离子。常温下，将沉淀后的溶液(此时溶液 pH5)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中 Na比交换前增加了0.046 gL1，则该条件下Cr(OH)3的Ksp的值为_。(6)在含铬废水实际处理中，还可采用直接沉淀的方法，处理成本较低。已知在含铬废水中存在Cr2O2和 CrO2相互转化平衡，请用离子方程式表示它们之间的转化反应：74_。解析：(1)N2H4的电子式为。(2)可以代替题给流程中N2H4溶液，需7要具有还原性，能还原重铬酸根离子。FeSO4溶液中亚铁离子具有还原性，可以还原Cr2O2离子，A 符合；浓HNO3溶液具有强氧化性，不能表现还原性，不能还原 Cr2O2，B 不符合；酸性7KMnO4是强氧化剂不能还原Cr2O2，C 不符合；Na2SO3溶液中亚硫酸根离子具有还原性，可以还7原 Cr2O2，D 符合。(3)加入N2H4的流程中，N2H4转化为无污染的物质，即生成氮气和水，反应7中 N 元素由2 价变成0 价，失去电子数为4，Cr 元素化合价由6 价变成3 价，得到电子数为6，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4623。(4)Cr(OH)3的化学性质与Al(OH)3相似。如果加入NaOH 溶液时溶液的pH 过高，Cr(OH)3将被氢氧化钠溶解，离子方程式为 Cr(OH)3OH=CrO2H2O。(5)阳离子交换树脂法来测定沉淀后溶液中 Cr3的含量，其原2理是Cr33NaR=3NaCrR3，其中NaR 为阳离子交换树脂，Cr3为要测定的离子，Na比交4.6换前增加了4.6102gL1，物质的量浓度102molL12103molL1，计算2313被交换的离子 Cr 浓度 2103molL1，Cr(OH)3(s)33OH(aq)Cr3(aq)，将pH5 的废水经过阳离子交换树脂后，溶液中c(OH)109molL1，Kspc3(OH)c(Cr3)110 21036.71031。(6)Cr2O2和 CrO2在溶液中相互转化，离子方程式为74393Cr2O2H2O722H。2CrO4答案：(1)(2)AD(3)23(4)Cr(OH)3OH=CrO2H2O2(5)6.71031(6)Cr2O2H2O722H2CrO42(2019宝鸡质检)下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为 MnO2)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图：已知：浸出液中主要含有Fe3、Fe2、Co2、Ni2等杂质金属离子；生成氢氧化物的pH 见下表：物质Fe(OH)2Fe(OH)3Ni(OH)2Co(OH)2Mn(OH)2开始沉淀的pH7.52.77.77.68.3完全沉淀的pH9.73.78.48.29.8请回答下列问题：(1)“酸浸”前将原料粉碎的目的是 _。(2)流程图中“加入MnO2”的作用是将浸出液中的Fe2氧化为 Fe3，同时自身被还原为 Mn2。该反应的离子方程式是 _，其中的 MnO2可以用试剂_(填化学式)代替。(3)流程图中“调节 pH”可以除去某种金属离子，应将溶液 pH 调节控制的范围是_。下列可用于流程中调节pH 的试剂是_(填序号)。aMnCO3bNa2CO3cNaOHd氨水(4)向滤液中加入MnS 的作用是除去Co2、Ni2等离子，发生反应为MnSNi2=NiSMn2 等。当该反应完全后，滤液 2 中的 Mn2 与 Ni2 的物质的量浓度之比是_已知Ksp(MnS)2.81010，Ksp(NiS)2.01021。(5)上述流程中，能循环使用的一种物质是 _(填化学式)。(6)上述流程中在电解前需对电解液中Mn2的含量进行测定。方法是：取出一定体积的电解液，加入一定质量的 NaBiO3(不溶于水)，使二者发生反应，反应的氧化产物和还原产物3。该反应的离子方程式是 _。分别是MnO、Bi4(7)在适当条件下，在MnSO4、H2SO4和 H2O 为体系的电解液中电解也可获得MnO2，其阳极电极反应式为_。解析：将软锰矿和废铁屑加入过量硫酸浸出，过滤，浸出液中主要含有 Fe3、Fe2、Co2、Ni 等金属离子，加入 MnO2的作用是将浸出液中的Fe2氧化为Fe3，同时自身被还原为 Mn22，加入MnCO3调节溶液的pH 以除去铁离子，过滤后的滤液中加入MnS 净化除去Co2、Ni2等离子，过滤得到滤液再进行电解可得到金属锰和阳极液，阳极液可循环使用，滤渣 2 为 MnS、CoS、NiS。(1)“酸浸”前将原料粉碎的目的是增大反应物的接触面积，增大反应速率。(2)流程图中“加入MnO2”的作用是将浸出液中的Fe2氧化为 Fe3，同时自身被还原为Mn2。该反应2Fe32H O，其中的 MnO 作氧化剂，可以用试剂的离子方程式是 MnO22Fe24H=Mn222H2O2代替。(3)流程图中“调节pH”可以除去铁离子，应将溶液pH 调节控制的范围是3.77.6，促进铁离子水解。MnCO3能与H反应，不引入杂质，故可用MnCO3调节pH。(4)根据沉淀转化的方程式：MnSNi2=NiSMn2，Mn2与 Ni2的物质的量浓度之比为c(Mn2)c(Ni2)Ksp(MnS)Ksp(NiS)(2.81010)(2.01021)1.41011。(5)在题给工艺中，能循环使用的一种物质是电解过程中阳极液含有的硫酸。(6)电解液中Mn2具有还原性，加入一定质量的NaBiO3(不溶于水)，使二者发生反应，反应的氧化产物和还原产物分别是 MnO、Bi3。反应的离子方程式是 5NaBiO32Mn2414H=5Bi32MnO45Na7H2O。(7)在适当条件下，电解MnSO4时 MnSO4在阳极失去电子得到MnO2，其阳极电极反应式为Mn22H2O2e=MnO4H。2答案：(1)增大反应物的接触面积，增大反应速率(2)MnO22Fe24H=Mn2H2O22Fe32H O2(3)3.77.6a(4)1.41011(5)H2SO4(6)2Mn25NaBiO314H=2MnO5Bi35Na7H2O4(7)Mn22H2O2e=MnO4H23(2019韶关调研)锌锰干电池是很古老的一次性电池，它的生产原料主要有软锰矿和闪锌矿。已知闪锌矿中含ZnS 约 80%，FeS、CuS、SiO2共约 7%，其余为水分；软锰矿中含MnO2约a%，SiO2约 20%，Al2O3约 4%，其余为水分。科研人员开发了综合利用软锰矿和闪锌矿的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。请回答下列问题：(1)反应需不断搅拌，目的是 _。(2)检验反应的滤液中含有Fe3的试剂为_；写出反应中由FeS 生成 Fe3的离子方程式_。(3)反应加入适量锌的作用是 _；反应中MnO2的作用是_。(4)已知 ZnCO3、MnCO3的Ksp分别为 1.41010、2.21011；要使反应之后的溶液中Zn2、Mn2浓度均降到1.0106molL1，则溶液中残留的CO2浓度至少为_molL31。(5)如图是 Na2SO4和 Na2SO410H2O 的溶解度曲线，则中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和 ZnCO3后的滤液_ 用乙醇洗涤干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是_。解析：(1)反应是闪锌矿、软锰矿在硫酸中的溶解过程，搅拌是为了增大反应速率，提高原料利用率。(2)Fe3遇 KSCN 溶液变成红色，遇苯酚溶液显紫色，故欲检验的滤液中含有 Fe3的试剂为：KSCN(或苯酚)；反应中由FeS 和 MnO2在酸性溶液中反应生成Fe3、H2O、S、Mn2，反应的离子方程式为 2FeS3MnO212H=2Fe32S3Mn26H2O。(3)由图可知，反应加入适量锌有铜析出，故反应是将溶液中的 Cu2还原为 Cu；反应中加入 MnO2，将Fe2氧化成Fe3，最终生成Fe(OH)3沉淀。(4)欲使Zn2、Mn2浓度均降到1.0106molL1，根据ZnCO3的Ksp1.41010，即c(Zn2)c(CO2)1.41010，求得：c(CO2)331.41010(1.0106)1.4104molL1，同理可求使Mn2沉淀，当Mn2浓度均降到1.0106molL1时，c(CO2)2.2104molL1，所以溶液中残留的CO2浓度至少为1.433104molL1。(5)由图象溶解度曲线变化可知，Na2SO4的溶解度在温度较高时，随温度升高而降低，而Na2SO410H2O 的溶解度随温度升高而增大，欲得到Na2SO4晶体，应采取加热蒸发溶剂使Na2SO4结晶析出，并趁热过滤；因Na2SO4在乙醇中难于溶解，所以用乙醇洗涤既防止Na2SO4和水作用生成Na2SO410H2O，又能防止Na2SO4因溶于水而损耗。答案：(1)增大反应速率，提高原料利用率(2)KSCN(或苯酚)2FeS3MnO212H=2Fe32S3Mn26H2O(3)将溶液中的Cu2还原成Cu将 Fe2氧化成Fe3(4)1.4104(5)蒸发结晶趁热过滤防止 Na2SO4固体转化为 Na2SO410H2O，并防止 Na2SO4因溶于水而损耗4工业上采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO47H2O)，其制备工艺流程如下：结合所学知识回答：(1)溶解烧渣选用的酸应为 _(填化学式)，选用的试剂 X 为_(填试剂名称)。(2)加入NaOH 控制pH 的目的是_。(3)从溶液2 得到FeSO47H2O 的实验操作主要步骤是 _。(4)为了测定获得的绿矾产品的纯度，进行了如下实验操作：.称取2.850 g 绿矾产品，溶解，用250 mL 容量瓶配制成待测液；.量取25.00 mL 待测溶液置于锥形瓶中；.用硫酸酸化的 0.010 00 molL1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。判断此滴定实验达到终点的方法是 _。该滴定反应的离子方程式为 _。上述样品中FeSO47H2O 的纯度为_。(5)古代炼丹家以绿矾(FeSO47H2O)为原料，放在炼丹炉中煅烧可制得绿矾油。下图是2.780 g 绿矾隔绝空气受热分解时，所得固体产物的质量随温度变化的曲线。将加热产生的所有气体通入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.165 g。则t1t2段发生反应的化学方程式为_。解析：硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加22入足量稀硫酸，发生的反应有Fe2O33H2SO4=Fe(SO4)33H2O、Al2O33H2SO4=Al(SO4)33H2O，SiO2不溶于稀硫酸，然后过滤，得到的固体1 成分为SiO2，滤液1 中含有Fe2(SO4)3、H2O、Al2(SO4)3；在滤液1 中加入X，然后加入NaOH 溶液并调节溶液的pH，得到固体Al(OH)3和溶液2，从溶液2 中能得到FeSO47H2O 晶体，说明溶液2 中溶质为FeSO4，则X 具有还原性，能将Fe3还原为Fe2，且不能引 进新的 杂质，则X为Fe，加入 Fe 发生的离子反应有2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2，将溶液2 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到FeSO47H2O 晶体。(1)制取FeSO47H2O，为不引入杂质，故酸应选择硫酸；试剂 X 的作用是将Fe3还原为3Fe2，且 不 引 入 新 杂 质，则X 为铁单质。(2)加入NaOH 控制溶液pH 是为了使Al 转化为Al(OH)3沉淀，而不使 Fe2沉淀。(3)将 FeSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥可得到FeSO47H2O 晶体。答案：(1)H2SO4铁粉(2)使 Al3转化为Al(OH)3沉淀，而不使Fe2沉淀(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥(4)滴加最后一滴 KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色 MnO5Fe248H=Mn 5Fe 4H2O2397.5%高温(5)2FeSO4=Fe2O3SO2SO3