(新)备战2022年高考化学五年真题解密解密17 化学工艺流程题(原卷版).docx
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1、解密17 化学工艺流程题能将与化学相关的实际问题分解,综合运用相关知识和科学方法,解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力。1【2020新课标卷】钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题:(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是_。(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成VO2
2、+,同时还有_离子被氧化。写出VO+转化为VO2+反应的离子方程式_。(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、_,以及部分的_。(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分是_。(5)“调pH”中有沉淀生产,生成沉淀反应的化学方程式是_。(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是_。2【2020新课标卷】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·
3、;7H2O):溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时(c=0.01 mol·L1)的pH沉淀完全时(c=1.0×105 mol·L1)的pH7.28.73.74.72.23.27.59.0回答下列问题:(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是_。为回收金属,用稀硫酸将“滤液”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式_。(2)“滤液”中含有的金属离子是_。(3)“转化”中可替代H2O2的物质是_。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即“滤液”中可能含有的杂质离子为_。(4)利用上述表格数据,计算Ni(
4、OH)2的Ksp=_(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L1,则“调pH”应控制的pH范围是_。(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式_。(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是_。3【2020江苏卷】实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成份为铁的氧化物)制备软磁性材料-Fe2O3。其主要实验流程如下:(1)酸浸:用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有_(填序号)。A适当升高酸浸温度 B适当加快搅拌速度 C适
5、当缩短酸浸时间(2)还原:向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成_(填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验操作是_。(3)除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是_,。(4)沉铁:将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀。生成FeCO3沉淀的离子方程式为_。设计以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案:_。(FeCO3沉淀需“洗涤完全”,Fe(OH)2开始沉
6、淀的pH=6.5)。4【2020北京卷】用如图方法回收废旧CPU中的单质Au(金),Ag和Cu。已知:浓硝酸不能单独将Au溶解。HAuCl4=H+AuCl(1)酸溶后经_操作,将混合物分离。(2)浓、稀HNO3均可作酸溶试剂。溶解等量的Cu消耗HNO3的物质的量不同,写出消耗HNO3物质的量少的反应的化学方程式:_。(3)HNO3-NaCl与王水V(浓硝酸):V(浓盐酸)=1:3溶金原理相同。将溶金反应的化学方程式补充完整:Au+_NaCl+_HNO3=HAuCl4+_+_+_NaNO3关于溶金的下列说法正确的是_。A用到了HNO3的氧化性B王水中浓盐酸的主要作用是增强溶液的酸性C用浓盐酸与N
7、aNO3也可使Au溶解(4)若用Zn粉将溶液中的1molHAuCl4完全还原,则参加反应的Zn的物质的量是_mol。(5)用适当浓度的盐酸、NaCl溶液、氨水与铁粉,可按照如图方法从酸溶后的的溶液中回收Cu和Ag(图中标注的试剂和物质均不同)。试剂1是_,试剂2是_。5【2020北京卷】MnO2是重要的化工原料,山软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图:资料:软锰矿的主要成分为MnO2,主要杂质有Al2O3和SiO2全属离于沉淀的pHFe3+Al3+Mn2+Fe2+开始沉淀时1.53.45.86.3完全沉淀时2.84.77.88.3该工艺条件下,MnO2与H2SO4反应。(1)溶出溶出前,软锰矿
8、需研磨。目的是_。溶出时,Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示:i.步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应,反应的离子方程式是_。ii.若Fe2+全部来自于反应Fe+2H+=Fe2+H2,完全溶出Mn2+所需Fe与MnO2的物质的量比值为2。而实际比值(0.9)小于2,原因是_。(2)纯化。已知:MnO2的氧化性与溶液pH有关。纯化时先加入MnO2,后加入NH3·H2O,调溶液pH5,说明试剂加入顺序及调节pH的原因:_。(3)电解。Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是_。(4)产品纯度测定。向ag产品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2S
9、O4,加热至充分反应。再用cmol·L-1KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点,消耗KMnO4溶液的体积为dL(已知:MnO2及MnO4-均被还原为Mn2+。相对分子质量:MnO2-86.94;Na2C2O4-134.0)产品纯度为_(用质量分数表示)。6【2019新课标卷】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
10、”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+H2OH+B(OH)4,Ka=5.81×1010,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_。7【2019新课标卷】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。
11、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: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_。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)。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m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.1000 mol·L
12、1的I2KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.1000 mol·L1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2=2I+。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为_,样品中S2的含量为_(写出表达式)。8【2019新课标卷】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+)=0.1 mol·L1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:金属离子Mn2+Fe2+Fe3+A
13、l3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(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Li
14、NixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,z=_。9【2019江苏卷】实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:(1)室温下,反应CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq)达到平衡,则溶液中= Ksp(CaSO4)=4.8×105,Ksp(CaCO3)=3×109。(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为 ;浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓
15、氨水的目的是 。(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在6070 ,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是 ;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有 。(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案: 已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2。10【2018新课标卷】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题
16、:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:pH=4.1时,中为_溶液(写化学式)。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后,_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.01000 m
17、ol·L1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_,该样品中Na2S2O5的残留量为_g·L1(以SO2计)。11【2018新课标卷】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+)=0.1 mol·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pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4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
18、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。12【2018新课标卷】KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是_。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_。“滤液”中的溶质主要是_。“调pH”中发生反应的化学方程式为_。(3)KIO3也
19、可采用“电解法”制备,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_,其迁移方向是_。与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。13【2018北京卷】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)<CaSO4·0.5H2O(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+10H2SO410CaSO4·0.5H2O+6H3PO4该反
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