江蘇專用2019高考化學總復習優(yōu)編增分練：高考壓軸大題特訓題型一以“化工流程”為載體的基本概念基本理論基礎實驗應用題.doc

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題型一　以“化工流程”為載體的基本概念、基本理論、基礎實驗應用題 1．(2018南京市、鹽城市高三一模)堿式碳酸鎂[4MgCO3Mg(OH)24H2O]是重要的無機化工產(chǎn)品。一種由白云石[主要成分為CaMg(CO3)2，還含少量SiO2、Fe2O3等]為原料制備堿式碳酸鎂(國家標準中CaO 的質(zhì)量分數(shù)≤0.43% )的實驗流程如下： (1)“煅燒”時發(fā)生主要反應的化學方程式為_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)常溫常壓下，“碳化”可使鎂元素轉(zhuǎn)化為Mg(HCO3)2，“碳化”時終點pH對最終產(chǎn)品中CaO含量及堿式碳酸鎂產(chǎn)率的影響如圖1和圖2所示。 ①應控制“碳化”終點pH約為________，發(fā)生的主要反應的化學方程式為________________________________________________________________________ 和________________________________________________________________________。 ②圖2中，當pH＝10.0時，鎂元素的主要存在形式是____________(寫化學式)。 (3)“熱解”生成堿式碳酸鎂的化學方程式為______________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)該工藝為達到清潔生產(chǎn)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是________(寫化學式)。 答案　(1)CaMg(CO3)2CaO＋MgO＋2CO2↑ (2)① 9.0　Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3＋H2O?、贛g(OH)2 (3)5Mg(HCO3)24MgCO3Mg(OH)24H2O↓＋6CO2↑ (4)CO2 解析　(2)①由圖像可知，應控制“碳化”終點pH 約為9.0，這時堿式碳酸鎂產(chǎn)率較高，而CaO含量較低；煅燒產(chǎn)物CaO和MgO都可與水反應生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，結合產(chǎn)物的要求，所以“碳化”時發(fā)生的主要反應有Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2和Ca(OH)2＋CO2===CaCO3＋H2O。②當pH＝10.0時，鎂元素的主要存在形式是Mg(OH)2。 2．(2018江蘇省百校高三12月大聯(lián)考)以軟錳礦粉(主要含MnO2，還含有少量的Fe2O3、Al2O3 等雜質(zhì))為原料制取高純MnO2的流程如下： (1)“酸浸”時所發(fā)生主要反應的離子方程式為____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)“酸浸”時加入一定體積的硫酸，硫酸濃度不能過小或過大。當硫酸濃度偏小時，“酸浸”時會有紅褐色渣出現(xiàn)，原因是____________________________________________________。 硫酸濃度不能過大的原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)過濾Ⅱ所得濾渣為MnCO3，濾液中溶質(zhì)的主要成分是____________(寫化學式)。 (4)焙燒MnCO3的裝置如下圖所示： ①焙燒時所發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②焙燒一定時間后需轉(zhuǎn)動石英管，目的是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O (2)生成的Fe3＋水解得到Fe(OH)3沉淀　用氨水沉淀雜質(zhì)金屬離子時會消耗過多的氨水，造成原料的浪費 (3)(NH4)2SO4 (4)①2MnCO3＋O22MnO2＋2CO2 ②使MnCO3充分反應，提高MnCO3的轉(zhuǎn)化率 解析　軟錳礦粉(主要含MnO2，還含有少量的Fe2O3、Al2O3 等雜質(zhì))“酸浸”時，F(xiàn)e2O3、Al2O3 被硫酸溶解生成硫酸鐵和硫酸鋁，二氧化錳與硫酸亞鐵在硫酸作用下發(fā)生氧化還原反應生成硫酸錳和硫酸鐵；加入氨水調(diào)節(jié)pH，使鋁離子和鐵離子沉淀除去，在濾液中加入碳酸氫銨，沉淀錳離子，然后在空氣中焙燒碳酸錳得到二氧化錳。 (1)“酸浸”時所發(fā)生的主要反應是二氧化錳被硫酸亞鐵還原，反應的離子方程式為2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。 (2)“酸浸”時加入一定體積的硫酸，硫酸濃度不能過小或過大。當硫酸濃度偏小時，鐵離子水解程度較大，會有紅褐色氫氧化鐵沉淀出現(xiàn)；硫酸濃度過大，用氨水沉淀雜質(zhì)金屬離子時會消耗過多的氨水，造成原料的浪費。 (3)過濾Ⅱ所得濾渣為MnCO3，濾液中主要含有(NH4)2SO4。 3．(2018常州市高三一模)利用廢鉛蓄電池的鉛泥(PbO、Pb及PbSO4等)可制備精細無機化工產(chǎn)品——3PbOPbSO4H2O (三鹽)，主要制備流程如下： (1)步驟①PbSO4轉(zhuǎn)化為難溶PbCO3的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 (2)濾液1和濾液3經(jīng)脫色、蒸發(fā)、結晶可得到的副產(chǎn)品為________________(寫化學式)。 (3)步驟③“酸溶”時，其中的鉛與硝酸生成Pb(NO3)2及NO的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 濾液2中溶質(zhì)主要成分為________(寫化學式)。 (4)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)步驟⑦洗滌操作時，檢驗沉淀是否洗滌完全的方法是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)CO＋PbSO4===PbCO3＋SO (2)Na2SO410H2O(或Na2SO4) (3)3Pb＋8H＋＋2NO===3Pb2＋＋2NO↑＋4H2O　HNO3 (4)4PbSO4＋6NaOH===3Na2SO4＋3PbOPbSO4H2O＋2H2O (5)取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全 解析　向鉛泥中加入Na2CO3溶液，PbSO4轉(zhuǎn)化為難溶PbCO3的離子方程式為CO＋PbSO4===PbCO3＋SO，然后過濾得到濾液1為Na2SO4溶液，向濾渣中加入硝酸酸溶，PbO、Pb、PbCO3都與硝酸反應生成 Pb(NO3)2，Pb與硝酸反應還生成NO，則鉛與硝酸反應的離子方程式為3Pb＋8H＋＋2NO===3Pb2＋＋2NO↑＋4H2O，然后向溶液中加入硫酸，生成PbSO4沉淀，過濾，濾液2的主要成分是HNO3，向濾渣中加入NaOH溶液，發(fā)生反應：4PbSO4＋6NaOH===3Na2SO4＋3PbOPbSO4H2O＋2H2O，過濾、洗滌、干燥得到3PbOPbSO4H2O，濾液3中含有Na2SO4。 (5)該沉淀吸附的離子是硫酸根離子，用鹽酸酸化的氯化鋇檢驗，其檢驗方法為：取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全。 4．(2018淮安、宿遷等高三質(zhì)檢)從廢電池外殼中回收鋅(鋅皮中常有少量鐵、外表沾有NH4Cl、ZnCl2、MnO2等雜質(zhì))，制取ZnSO47H2O可以采取如下工藝流程： 已知：①Zn(OH)2和Al(OH)3化學性質(zhì)相似；②金屬氫氧化物沉淀的pH： 氫氧化物 開始沉淀的pH 完全沉淀的pH Zn(OH)2 5.7 8.0 Fe(OH)3 2.7 3.7 請回答下列問題： (1)“酸溶”時，為了提高酸溶速率，可采取的措施有________________(任答一點)。 (2)“氧化”時，酸性濾液中加入NaNO2反應的離子方程式為__________________ ______________________________________________________。 (3)“氧化”時，為了減少污染，工業(yè)上常用H2O2替代NaNO2。 ①若參加反應的NaNO2為0.2 mol，則對應至少需要加入10% H2O2溶液________mL(密度近似為1 gcm－3)。 ②該過程中加入的H2O2需多于理論值，原因除了提高另外反應物的轉(zhuǎn)化率外，還可能是________________________________________________________________________。 (4)“調(diào)節(jié)pH”時，若pH＞8則造成鋅元素沉淀率降低，其原因可能是________________________________________________________________________。 (5)將濾渣A溶于適量稀硫酸，調(diào)節(jié)溶液pH，過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶析出ZnSO47H2O晶體。則該過程中需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為________________。 答案　(1)將廢鋅皮粉碎(或升高溫度；適當提高硫酸濃度；攪拌) (2)Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O (3)① 34?、贔e3＋(或Fe2＋)催化分解雙氧水 (4)堿性過強，氫氧化鋅可能溶解 (5)3.7≤pH<5.7 解析　本題主要考查對于“制取ZnSO47H2O工藝流程”的評價。(1)“酸溶”時，為了提高酸溶速率，可采取的措施有：將廢鋅皮粉碎(或升高溫度；適當提高硫酸濃度；攪拌)。(2)“氧化”時，酸性濾液中加入NaNO2，形成的亞硝酸將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應的離子方程式為Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O。(3)①若參加反應的NaNO2為0.2 mol,2NaNO2～H2O2～2e－，則至少需要加入10% H2O2溶液34 mL(密度近似為1 gcm－3)。 ②該過程中加入的H2O2需多于理論值，原因除了提高另外反應物的轉(zhuǎn)化率外，還可能是 Fe3＋(或Fe2＋)催化分解雙氧水。(4)已知氫氧化鋅具有兩性，“調(diào)節(jié)pH”時，若pH＞8，則造成鋅元素沉淀率降低，其原因可能是堿性過強，氫氧化鋅可能溶解。(5)該過程中將氫氧化鐵過濾除去，同時保證Zn2＋不沉淀，所以需調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為3.7≤pH＜5.7。 5．(2018泰州高三模擬)實驗室以蛇紋石酸浸出液(主要含F(xiàn)e3＋，還有一定量的Al3＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋等)為原料制備高純氧化鐵，流程如下： 已知流程中相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表： 氫氧化物 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋ 開始沉淀的pH 1.1 5.8 3.0 沉淀完全的pH 3.2 8.8 5.0 (1)“還原”時，應選擇________(填字母)。 A．Zn粉　　　B．NaClO溶液　　　C．Fe粉 (2)“濾渣”的主要成分除含有少量MnF2外，還含有________________(填化學式)。 (3)“沉錳”時，已知：Ksp(MnS)＝4.6510－14。為確保沉錳完全[即溶液中c(Mn2＋)＜1.0 10－6 molL－1]，應保持溶液中c(S2－)＞________________molL－1。 (4)“除鋁”時，控制溶液pH的范圍為________________。 (5)“氧化”時，常用酸性K2Cr2O7溶液檢測是否殘留未被氧化的金屬離子，該反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)“沉鐵”時，反應溫度為85 ℃，反應時間和反應終點pH對鐵的沉淀率的影響分別如下圖所示，則最佳的工藝條件是_____________________________________________________。 答案　(1)C (2)CaF2 、MgF2 (3)4.6510－8 (4)5.0～5.8 (5)Cr2O＋14H＋＋6Fe2＋ ===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (6)反應時間30 min 、終點pH＝3.5 解析　(1)不能引入新雜質(zhì)，把Fe3＋還原為Fe2＋時，應選擇鐵粉，故C正確。 (2)浸出液含有Al3＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋ ，加入硫化鈉除去錳離子、加入氨水除去鋁離子，所以加入氟化鈉是除去Ca2＋、Mg2＋ ，“濾渣”的主要成分除含有少量MnF2外，還含有CaF2 、MgF2。 (3)根據(jù)Ksp＝c(Mn2＋)c(S2－)，c(S2－)＝ molL－1＝4.6510－8 molL－1，所以應保持溶液中c(S2－)＞4.6510－8 molL－1。 (4)“除鋁”時，鋁離子完全沉淀，而亞鐵離子不能沉淀，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，控制溶液pH的范圍為5.0～5.8。 (5)K2Cr2O7溶液把Fe2＋氧化為Fe3＋，反應的離子方程式為Cr2O＋14H＋＋6Fe2＋ ===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 (6)根據(jù)鐵沉淀率，最佳的工藝條件是反應時間30 min 、終點pH＝3.5。