高考化學二輪復習專項：專題八 無機化工流程 Word版含答案

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1、 2020屆高考二輪復習專項：專題八 無機化工流程 1、工業(yè)上采用氯化銨焙燒菱錳礦制備高純度碳酸錳，其工藝流程如下： 已知:①菱錳礦的主要成分是,還含有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素。 ②氫氧化物沉淀的條件:、完全沉淀的pH分別為4.7、3.2;、開始沉淀的pH分別為8.1、9.1。 ③“焙燒”過程的主要反應：。 ④常溫下，幾種難溶物的如下表所示: 難溶物 回答下列問題： 1.分析圖1、圖2、圖3,推測最佳的焙燒溫度、焙燒時間、分別為__________、__________、__________。 2.“除雜”過程如下:

2、 ①已知幾種氧化劑氧化能力的強弱順序為,則氧化劑X宜選擇___________(填字母序號)。 A. B. C. D. ②調(diào)pH時，pH可取的最低值為 _____________。 ③當、兩種沉淀共存時，若溶液中，則___________mol/L。 3.“沉錳”過程中，不能用碳酸鈉溶液代替溶液的可能原因是__________。 4.測定碳酸錳粗產(chǎn)品的純度。實驗步驟如下： ①稱取0.5000g碳酸錳粗產(chǎn)品于300mL錐形瓶中，加少量水潤濕。再加入25mL磷酸，移到通風櫥內(nèi)加熱至240℃。 ②將上述錐形瓶中的溶液加水稀釋至100mL,滴加2~3滴指示劑，然后用濃度為0.

3、2000mol/L的硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，發(fā)生的反應為。到達滴定終點時，消耗的硫酸亞鐵銨標準溶液的體積為20.00mL。 通過計算，可得碳酸錳粗產(chǎn)品的純度=_________。若滴定終點時發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴處產(chǎn)生了氣泡，則測得的碳酸錳粗產(chǎn)品的純度將________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。 2、鎳是制取各種高強度合金、耐熱材料的重要金屬之一。以粗氧化鎳（主要含、、等）為原料制備純鎳的流程示意圖如下 : 回答下列問題： (1)已知: 反應a的化學方程式為 ，既有利于提高反應a的

4、速率，又有利于提高原料平衡轉(zhuǎn)化率的措施是 。 (2)用離子方程式表示堿洗過程發(fā)生的反應 。 (3)鎳的羰化反應為： ①一定溫度下，將一定量的粗鎳和CO加人到1 L的恒容密閉容器中反應，3 s后測得的物質(zhì)的量為0. 6 mol，則0?3 s內(nèi)平均反應速率= mol ? L-1? s-1。 ②鎳的羰化反應平衡常數(shù)表達式為K= ，當溫度升高時，K減小，則該反應的 0(填“>”或“<”或“ = ”）

5、 (4)羰化后的產(chǎn)物為，、，有關性質(zhì)如下： 物質(zhì) 沸點/°C 106 43. 2 52 熔點/°c -20 —19. 3 31 分解溫度/°c >160 ： 135 , 蒸餾提取應選擇的適宜溫度范圍是 。 (5)采用230 °C分解 (g)制取金屬鑄，所獲金屬鎳中常常含有碳，原因是_ (運用化學平衡移動原理解釋)。 3、堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下: 已知:部分金屬離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表: 氫氧化物 Fe(

6、OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 開始沉淀的pH 2.3 7.5 3.4 沉淀完全的pH 3.2 9.7 4.4 回答下列問題: 1.加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH在__________范圍內(nèi). 2.反應Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,寫出該反應的離子方程式為__________. 3.堿式硫酸鐵溶于水后生成的[Fe(OH)]2+可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合離子,該水解反應的離子方程式為__________. 4. 在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國質(zhì)量標準,產(chǎn)品中不得含有Fe2+及。為檢驗所得

7、產(chǎn)品中是否含有Fe2+,應使用的試劑為(?? ) A.氯水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液 5. 為測定含F(xiàn)e2+和Fe3+溶液中鐵元素的總含量,實驗操作如下:準確量取20.00mL溶液于帶塞錐形瓶中,加入足量H2O2,調(diào)節(jié)pH<2,加熱除去過量H2O2;加入過量KI充分反應后,再用0.1000mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定至終點,消耗標準溶液20.00mL。 已知:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,I2+=2I-+。 則溶液中鐵元素的總含量為__________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2沒有除盡,所測定的鐵元素含量將會_

8、_________(填“偏高”“偏低”或“不變”)。 4、一種利用鋼鐵廠煙灰（含F(xiàn)e、Mn、，少量的、CaO及 MgO)制備的工藝流程如下： 已知25℃時，下列難溶物的溶度積常數(shù)： 難溶物 回答下列問題： (1)步驟(Ⅰ)浸渣的主要成分是 (填化學式）。 (2)步驟（II )加溶液時反應的離子方程式為 . 加氨水調(diào)節(jié)pH沉鐵鋁時，步驟（Ⅲ）應調(diào)節(jié)的pH適宜范圍為(部分金 屬離子開始沉淀與沉淀完全的pH范圍如下） 金屬離子

9、 沉淀pH范圍 7, 6?9. 6 2. 7?3. 7 3. 4?5. 2 8. 3?9. 3 9. 6?11. 1 （3）步驟（Ⅳ）用KF溶液沉鈣鎂時，要使、均小于，則應控制反應液 中> ;反應的平衡常數(shù)K= . (4)步驟V沉錳時，在60℃按投料比,溶液的pH 對產(chǎn)率的影響如圖（a)所示，,按技料比，反應溫度對產(chǎn)率的影響如圖（b）所示 ① 圖(a)中，在pH<7.0時，pH越小產(chǎn) （填“越高”或“越低”）;在pH>7. 0時，pH越大產(chǎn)率越低且純度也降低，其原因是

10、 。 ②圖（b)中，溫度高于60 °C時.溫度越高產(chǎn)率越低且純度也越低.主要原因是 。 5、工業(yè)上以鈦鐵礦[主要成分為鈦酸亞鐵(),含有MgO、等雜質(zhì)]為原料制備金屬鈦和鐵紅的工藝流程如下： 已知：①“酸溶”時，轉(zhuǎn)化為和; ②實驗溫度下，; ③溶液中離子濃度時，認為該離子沉淀完全。 請回答下列問題: 1. 中Ti元素的化合價為________價，鐵紅的用途為__________(任寫一種)。 2.“水解”時，發(fā)生反應的離子方程式為_______________。 3.“沉鐵”時，氣態(tài)產(chǎn)物的

11、電子式為____________;該過程需控制反應溫度低于35℃，原因為____________。 4. 轉(zhuǎn)化為鐵紅時，發(fā)生反應的化學方程式為____________。 5.濾液3可用于制備。若濾液3中，向其中加入等體積的NaOH溶液的濃度為__________mol/L時，可使恰好沉淀完全(溶液體積變化忽略不計)。 6.“電解”時，電解質(zhì)為熔融的CaO,則陰極反應式為____________，制得1mol Ti單質(zhì)，理論上導線中通過的電量為____________(保留三位有效數(shù)字。已知1個電子的電量為)。 6、以鉻鐵礦[主要成分為Fe(CrO2)2,還含有Al2O3、Fe2O3、S

12、iO2等雜質(zhì)]為主要原料生產(chǎn)重格酸鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O,Na2Cr2O7是一種強氧化劑)的主要工藝流程如下: 1.亞鉻酸亞鐵[Fe(CrO2)2]中Cr的化合價是__________ 2.煅燒生成Na2CrO4的化學方程式為__________ 3.酸化濾液Na2CrO4時,不選用鹽酸的原因是__________,從平衡角度分析酸化的原理__________ 4.該工藝中某種產(chǎn)物可以再利用,該物質(zhì)的化學式為__________ 5.采用石墨電極電解Na2CrO4溶液,可實現(xiàn)Na2CrO4→Na2Cr2O7的轉(zhuǎn)化,其原理如圖所示。 ①寫出I電極的電極反應式:__

13、________。 ②當Na2CrO4轉(zhuǎn)化為1mol Na2Cr2O7時,理論上II電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________ 6.稱取2.500g重鉻酸鈉晶體試樣,加入蒸餾水配制成250mL溶液,從中取出25.00mL于碘量瓶中,向其中加入10mL2mol/LH2SO4溶液和足量碘化鉀(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+),放于暗處5min。然后加入100mL.水,加入3mL淀粉指示劑,用0.120mol/L的Na2S2O3標準溶液進行滴定(發(fā)生反應:I2+2S2O32-=2I-?+S4O62-) ①判斷達到清定終點的依據(jù)是__________ ②若實驗中共用去40.00mL Na2S2O3

14、標準溶液,則所得產(chǎn)品的純度為__________(設整個過程中其他雜質(zhì)不參加反應)(保留3位有效數(shù)字) 7、聚硅酸鐵是目前無機高分子絮凝劑研究的熱點,一種用鋼管廠的廢鐵渣(主要成分為Fe3O4、少量C及SiO2)為原料制備的流程如下: 已知:在一定溫度下酸浸時,Fe3+在pH=2開始沉淀,pH=3.7沉淀完全 1.廢鐵渣進行“粉碎”的目的是__________ 2.“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度、氧流量等,其中酸設溫度對鐵浸取率的影響如下表所示: 溫度/℃ 40 60 80 100 120 鐵浸取率 50 62 80 95 85 ①請寫出酸浸過程

15、中Fe3O4發(fā)生的離子反應方程式:__________ ②硫酸酸浸時應控制溶液的pH__________,其原因是__________ ③當酸浸溫度超過100℃時,鐵浸取率反而減小,其原因是__________ 3.上述過濾步驟的濾液的主要成分為__________(填化學式) 4.Fe3+濃度定量檢測是先用SnCl2將Fe3+還原為Fe2+,在酸性條件下,在用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+(被還原為Cr3+),滴定反應的離子方程式為__________ 答案以及解析

16、1答案及解析： 答案：1.500℃；60min；1.1；2.①B;②4.7；③；3.碳酸鈉溶液中的較大，會產(chǎn)生沉淀；4.92.00%；偏低 解析：菱錳礦的主要成分是，還含有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素，故與氯化銨混合研磨后“焙燒”的固體中含有氯化錳、四氧化三鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂，加入鹽酸，浸出液中主要含有、、、、、，經(jīng)過除雜后，在凈化液中加入碳酸氫銨，使沉淀，生成，最后得到高純度。 分析圖1可知在500℃時錳的浸出率最高；分析圖2可知培燒時間為60min時錳的浸出率最高；分析圖3可知時錳的浸出率最高，因此最佳的焙燒溫度、焙燒時間、分別為500℃、60min、1.1。 2.①

17、已知幾種氧化劑氧化能力的強弱順序，為了不引入新的雜質(zhì)，且氧化性不能太強，故氧化劑X宜選擇。 ②調(diào)pH時，主要是沉淀和，不能影響，而又已知、完全沉淀的pH分別為4.7、3.2; 、開始沉淀的pH分別為8.1、9.1，故pH的最低值為4.7。 ③當、兩種沉淀共存時，若溶液中的，則，又，則。 3.碳酸鈉溶液的堿性較強，較大，會產(chǎn)生沉淀，因此“沉錳”過程中，不能用碳酸鈉溶液代替溶液。 4.根據(jù)可知，的物質(zhì)的量與硫酸亞鐵銨的物質(zhì)的量相等，即等于0.2000mol/L×0.02L=0.004mol;根據(jù)錳元素守恒可知，0.5000g碳酸錳粗產(chǎn)品中碳酸錳的物質(zhì)的量=0.004mol,碳酸錳粗產(chǎn)品的純

18、度=;若滴定終點時發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴處產(chǎn)生了氣泡，導致標準溶液的體積偏小，則的物質(zhì)的量偏小，測得的碳酸錳粗產(chǎn)品的純度偏低。 2答案及解析： 答案： 解析：答案：（1) 升高溫度 (2) (3)①0.8 ② < (4)43. 2℃?52 °C (5)溫度升高，化學平衡正向移動，CO 濃度增大。CO濃度增大又使此反應平衡右移，產(chǎn)生碳。 解析：（1)由流程圖可知，反應a為二氧化碳和碳在 900 C的條件下反應生成CO,化學方程式為; 已知：① ② 根據(jù)蓋斯定律①一②2得：,該反應為吸熱反應，升高溫度，化學反應速率加快，乎衡向正反應方向移動，既有利于提高反應a的

19、速率，又有利于提高原 料平衡轉(zhuǎn)化率 (2)由流程圖可知，堿洗過程發(fā)生的反應是氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的反應，離子方程式為； (3)①由反應式可知，3 s后測得的物質(zhì)的量為0. 6 mol,則消耗的CO的物質(zhì)的量為,則0?3 s內(nèi)平均反應速率=0.8mol?L-1?s-1； ②根據(jù)反應式 ，平衡常數(shù)表達式為，當溫度升高時，K減小，說明升溫平衡逆向移動，則該反應的△ H < 0; (4)蒸餾時根據(jù)三種物質(zhì)的沸點不同進行分離，從表中數(shù)據(jù)可知的沸點為43. 2 ℃，的沸點 為52℃，的沸點為106℃：，所以提取應選擇的適宜溫度范圍是43.2℃?52 ℃; (5)分解 (g)制取金屬鎳的反應為

20、吸熱反應， 溫度升高，化學平衡正向移動，CO濃度增大。CO濃度增大又使平衡右移，產(chǎn)生碳。 3答案及解析： 答案：1.4.4~7.5; 2.2H++Fe2++=Fe3++NO↑+H2O 3.2[Fe(OH)]2++2H2O[Fe2(OH)4]2++2H+ 4.D; 5.5.6; 偏高 解析：1.根據(jù)流程圖可知,中間過程中需制取FeSO4,但原料與硫酸反應時有Al2(SO4)3生成,故制備過程中應將Al2(SO4)3分離,所以調(diào)節(jié)溶液pH是為了使Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化成Al(OH)3沉淀而除去,但同時要避免生成Fe(OH)2沉淀,故應控制pH在4.4~7.5。 2.

21、NaNO2可將Fe2+氧化為Fe3+,本身還原為NO,故反應的離子方程式見答案. 3.[Fe(OH)]2+可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合離子,根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可得該反應的離子方程式見答案. 4.檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+,可用酸性KMnO4溶液,因為高錳酸鉀具有強氧化性,而Fe2+具有還原性,二者會發(fā)生氧化還原反應,現(xiàn)象明顯。 5. 根據(jù)所給反應可得關系式:Fe3+~,所以n(Fe3+)=n(Na2S2O3)=0.1000mol·L-1×0.020L=0.0020mol,溶液中鐵元素的總含量為0.0020mol×56g·mol-1÷0.020L=5.6g·L-1;若

22、滴定前溶液中的H2O2沒有除盡,則H2O2也可以氧化I-得到I2,消耗的Na2S2O3將偏多,會導致所測定的鐵元素含量偏高。 4答案及解析： 答案：（1） (2) 5. 2? 8.3 (3)0.08 160 (4)①越低 部分轉(zhuǎn)化為②溫度越高水解程度越大[或溫度升高，和也會熱分解] 解析： （1)步驟(Ⅰ)浸渣的主要成分是不與濃硫酸反應的酸性氧化物二氧化硅； (2)步驟（Ⅱ)加溶液時，雙氧水將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子，反應的離子方程式為;加入氨水的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液中鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀而除去，而錳離子不能沉淀，由

23、題給表格數(shù)據(jù)可知，應調(diào)節(jié)的pH適宜范圍為5. 2? 8.3; (3)用KF溶液沉鈣鎂時，溶解度小的沉淀先生成，沉淀后生成，則（)小于時，溶液中=0.08 mol/L；反應的平衡常數(shù)K= (4)①由圖(a)可知，在60 °C按投料比時，在 pH<7. 0 時，pH 越小產(chǎn)率越 ??；由表格所給溶度積可知，pH>7.0時，溶液堿性增強，部分會轉(zhuǎn)化，導致產(chǎn)率和純度降低； ②由圖（b)可知，60 ℃時，產(chǎn)率最大.溫度高于 60 "C:時，溫度升高水解程度越大.和也會熱分解，導致產(chǎn)率和純度降低。 5答案及解析： 答案：1.+4;制備紅色顏料和油漆、冶煉鐵等;2.;3.;

24、防止分解(或減少的水解);4.;5.;6. ; 解析：1.中Fe和O元素的化合價分別為+2價和-2價，所以Ti元素的化合價為+4價；鐵紅的用途為制備紅色顏料和油漆、冶煉鐵等。 2.“水解”時.發(fā)生反應的離子方程式為。 3.“沉鐵”時發(fā)生的反應為,氣態(tài)產(chǎn)物為，其電子式為;該過程需控制反應溫度低于35℃，因為溫度過高時，會分解，而且會促進的水解。 4.轉(zhuǎn)化為鐵紅時,發(fā)生反應的化學方程式為。 5.若濾液3中，假設溶液體積為1L，則,沉淀這些鎂離子要消耗，反應后溶液體積變?yōu)?L,,所以,向其中加入等體積的NaOH溶液的濃度為時,可使恰好沉淀完全。 6.“電解”時，電解質(zhì)為熔融的CaO,則陰

25、極反應式為;制得1mol Ti單質(zhì)，理論上導線中通過的電子為4mol，電量為。 6答案及解析： 答案：1.+3; 2.4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+?8Na2CrO4?+8CO2 3.CrO42-會被鹽酸中的Cl-還原,并產(chǎn)生有毒氣體Cl2 2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O中,增大氫離子濃度,平衡向右移動 4.CO2; 5.①2H2O+2e-=H2↑+2OH- ②2mol 6.滴加最后一滴硫代硫酸鈉溶液后，溶液藍色剛好褪去，且振蕩后半分鐘內(nèi)不恢復藍色; 95.4% 解析：1.Fe(CrO2)2中Fe元素為+2價,O元素為-

26、2價,根據(jù)化合物中各元素化合價的代數(shù)和為零可得Cr元素的化合價是+3價。 2.根據(jù)流程圖可知:煅燒過程中生成Na2CrO4的同時生成CO2和Fe2O3,反應的化學方程式為4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2 4.樣品煅燒后,產(chǎn)生二氧化碳,通入含有偏鋁酸鈉和硅酸鈉的溶液中,生成氫氧化鋁和硅酸沉淀,溶液為碳酸氫鈉,碳酸氫鈉加熱又可生成二氧化碳,故該工藝中CO2可以再利用。 7答案及解析： 答案：1.增大接觸面積,同時增大浸取時的反應速率和提高鐵浸取率 2.①4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O ②小于2;?

27、 pH≥2時將有部分沉淀損失 ③溫度超過100℃,明顯加快Fe3+水解反應的速率,導致Fe3+濃度降低 3.Fe2(SO4)3和H2SO4 4.6Fe2+++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 解析：1.廢鐵渣進行“粉碎”可以增大廢鐵渣與反應物的接觸面枳,增大浸取時的反應速率和提高鐵浸取率 2.①酸浸過程中Fe3O4被氧氣完全氧化為Fe3+,反應的離子方程式是4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3++18H2O ②Fe3+在pH=2開始沉淀,硫酸酸浸時要保證Fe3+不沉淀,所以要控制pH小于2; ③升高溫度,Fe3+水解平衡正向移動,生成氫氧化鐵,所以溫度超過100℃時,鐵浸取率反而減小 3.酸浸過程中Fe3O4與氧氣、硫酸反應生成了Fe2(SO4)3和水,所以濾液的主要成分是Fe2(SO4)3和H2SO4 4.在酸性條件下,Cr2O72-被還原為Cr3+,Fe2+被氧化為Fe3+反應的離子方程式是6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O