高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專項：專題八 無機化工流程 Word版含答案

2020屆高考二輪復(fù)習(xí)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:菱錳礦的主要成分是,還含有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素。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?！氨簾边^程的主要反應(yīng)：。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: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.調(diào)pH時，pH可取的最低值為_。當(dāng)、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：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(fēng)櫥內(nèi)加熱至240。將上述錐形瓶中的溶液加水稀釋至100mL,滴加23滴指示劑，然后用濃度為0.2000mol/L的硫酸亞鐵銨標準溶液滴定，發(fā)生的反應(yīng)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(yīng)a的化學(xué)方程式為 ，既有利于提高反應(yīng)a的速率，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(yīng) 。(3)鎳的羰化反應(yīng)為：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(yīng)，3 s后測得的物質(zhì)的量為0. 6 mol，則03 s內(nèi)平均反應(yīng)速率= mol L-1 s-1。鎳的羰化反應(yīng)平衡常數(shù)表達式為K= ，當(dāng)溫度升高時，K減小，則該反應(yīng)的 0(填“>”或“<”或“ = ”）(4)羰化后的產(chǎn)物為，、，有關(guān)性質(zhì)如下：物質(zhì)沸點/°C10643. 252熔點/°c-2019. 331分解溫度/°c>160 ：135,蒸餾提取應(yīng)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(xué)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(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀的pH2.37.53.4沉淀完全的pH3.29.74.4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(yīng)中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+,寫出該反應(yīng)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)42+聚合離子,該水解反應(yīng)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(yīng)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。為檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe2+,應(yīng)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(yīng)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_(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()浸渣的主要成分是 (填化學(xué)式）。 (2)步驟（II )加溶液時反應(yīng)的離子方程式為 .加氨水調(diào)節(jié)pH沉鐵鋁時，步驟（）應(yīng)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）金屬離子沉淀pH范圍7, 69. 62. 73. 73. 45. 28. 39. 39. 611. 1（3）步驟（）用KF溶液沉鈣鎂時，要使、均小于，則應(yīng)控制反應(yīng)液 中> ;反應(yīng)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(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響如圖（b）所示 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 。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：“酸溶”時，轉(zhuǎn)化為和;實驗溫度下，;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(yīng)的離子方程式為_。3.“沉鐵”時，氣態(tài)產(chǎn)物的電子式為_;該過程需控制反應(yīng)溫度低于35，原因為_。4. 轉(zhuǎn)化為鐵紅時，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)式為_，制得1mol Ti單質(zhì)，理論上導(dǎo)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、SiO2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(xué)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(xué)式為_5.采用石墨電極電解Na2CrO4溶液,可實現(xiàn)Na2CrO4Na2Cr2O7的轉(zhuǎn)化,其原理如圖所示。寫出I電極的電極反應(yīng)式:_。當(dāng)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(yīng):I2+2S2O32-=2I- +S4O62-)判斷達到清定終點的依據(jù)是_若實驗中共用去40.00mL Na2S2O3標準溶液,則所得產(chǎn)品的純度為_(設(shè)整個過程中其他雜質(zhì)不參加反應(yīng))(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(shè)溫度對鐵浸取率的影響如下表所示:溫度/406080100120鐵浸取率5062809585請寫出酸浸過程中Fe3O4發(fā)生的離子反應(yīng)方程式:_硫酸酸浸時應(yīng)控制溶液的pH_,其原因是_當(dāng)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(xué)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(yīng)的離子方程式為_ 答案以及解析1答案及解析：答案：1.500；60min；1.1；2.B;4.7；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.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。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。當(dāng)、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)品的純度=;若滴定終點時發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴處產(chǎn)生了氣泡，導(dǎo)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)0.8 <(4)43. 252 °C (5)溫度升高，化學(xué)平衡正向移動，CO 濃度增大。CO濃度增大又使此反應(yīng)平衡右移，產(chǎn)生碳。解析：（1)由流程圖可知，反應(yīng)a為二氧化碳和碳在 900 C的條件下反應(yīng)生成CO,化學(xué)方程式為;已知：根據(jù)蓋斯定律一2得：,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，乎衡向正反應(yīng)方向移動，既有利于提高反應(yīng)a的速率，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(yīng)是氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的反應(yīng)，離子方程式為；(3)由反應(yīng)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03 s內(nèi)平均反應(yīng)速率=0.8molL-1s-1；根據(jù)反應(yīng)式 ，平衡常數(shù)表達式為，當(dāng)溫度升高時，K減小，說明升溫平衡逆向移動，則該反應(yīng)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(yīng)選擇的適宜溫度范圍是43.252 ;(5)分解 (g)制取金屬鎳的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)， 溫度升高，化學(xué)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：1.4.47.5; 2.2H+Fe2+=Fe3+NO+H2O3.2Fe(OH)2+2H2OFe2(OH)42+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(yīng)時有Al2(SO4)3生成,故制備過程中應(yīng)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(yīng)控制pH在4.47.5。2.NaNO2可將Fe2+氧化為Fe3+,本身還原為NO,故反應(yīng)的離子方程式見答案.3.Fe(OH)2+可部分水解生成Fe2(OH)42+聚合離子,根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可得該反應(yīng)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(yīng),現(xiàn)象明顯。5. 根據(jù)所給反應(yīng)可得關(guān)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(dǎo)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)越低 部分轉(zhuǎn)化為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()浸渣的主要成分是不與濃硫酸反應(yīng)的酸性氧化物二氧化硅；(2)步驟（)加溶液時，雙氧水將溶液中的亞鐵離子氧化為鐵離子，反應(yīng)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，由題給表格數(shù)據(jù)可知，應(yīng)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(yīng)的平衡常數(shù)K= (4)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 ?。挥杀砀袼o溶度積可知，pH>7.0時，溶液堿性增強，部分會轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致產(chǎn)率和純度降低； 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(dǎo)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.;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(yīng)的離子方程式為。3.“沉鐵”時發(fā)生的反應(yīng)為,氣態(tài)產(chǎn)物為，其電子式為;該過程需控制反應(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式為。5.若濾液3中，假設(shè)溶液體積為1L，則,沉淀這些鎂離子要消耗，反應(yīng)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,則陰極反應(yīng)式為;制得1mol Ti單質(zhì)，理論上導(dǎo)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 +8CO23.CrO42-會被鹽酸中的Cl-還原,并產(chǎn)生有毒氣體Cl22CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O中,增大氫離子濃度,平衡向右移動4.CO2; 5.2H2O+2e-=H2+2OH-2mol6.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(fù)藍色; 95.4%解析：1.Fe(CrO2)2中Fe元素為+2價,O元素為-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(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO24.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(yīng)速率和提高鐵浸取率2.4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3+18H2O小于2;  pH2時將有部分沉淀損失溫度超過100,明顯加快Fe3+水解反應(yīng)的速率,導(dǎo)致Fe3+濃度降低3.Fe2(SO4)3和H2SO44.6Fe2+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O解析：1.廢鐵渣進行“粉碎”可以增大廢鐵渣與反應(yīng)物的接觸面枳,增大浸取時的反應(yīng)速率和提高鐵浸取率2.酸浸過程中Fe3O4被氧氣完全氧化為Fe3+,反應(yīng)的離子方程式是4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3+18H2OFe3+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;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(yīng)生成了Fe2(SO4)3和水,所以濾液的主要成分是Fe2(SO4)3和H2SO44.在酸性條件下,Cr2O72-被還原為Cr3+,Fe2+被氧化為Fe3+反應(yīng)的離子方程式是6Fe2+Cr2O72-+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O