2020届高考化学二轮复习工艺流程题课件（101张） 101页

2020 分类突破 PPT 题型分析第二篇 —— 非选择题 工艺流程题 PART 02 主题 9 全国卷考情分析 高考 年份 2019 年全国 2018 年全国 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 Ⅰ 卷 Ⅱ 卷 Ⅲ 卷 命题 角度 陌生化学方程式和离子方程式的书写 , 流程中生成物的推断和加入物质的作用 陌生方程式的书写 , 流程中生成物的推断和加入物质的作用 , 氧化还原滴定时化学方程式的书写和计算 物质的名称 , 物质的分离、提纯 , 化学方程式的书写 , 流程中生成物的推断和加入物质的作用 陌生方程式的书写 , 流程中生成物的推断和加入物质的作用 , 电极反应式的书写 , 氧化还原滴定时化学方程式的书写和计算 陌生化学方程式和离子方程式的书写 , 流程中生成物的推断和加入物质的作用 , 电极反应式的书写 物质的名称 , 物质的分离、提纯 , 化学方程式的书写 , 电极反应式的书写和离子交换膜中迁移离子的种类和方向 命题 规律 全国卷必考一道工艺流程题 , 题型一般为物质制备型工艺流程题或物质分离提纯型工艺流程题。工艺流程题情境新 , 集综合性、真实性、开放性于一体 , 考查的内容广泛 , 可以是物质的转化关系、原理应用、操作名称、化学术语等 , 特别注重对物质的制备方法、物质间的转化途径、混合物的分离和提纯方法、化学实验的基本操作、陌生情境中化学方程式或离子方程式的书写及简单计算能力的考查 , 检验考生能否运用化学反应原理及相关实验等知识解决工业生产中的实际问题 命题角度一　 物质制备型工艺流程题 物质制备型工艺流程题一般分为原料处理、分离提纯、获得产品三个阶段。通过对给定的原料进行预处理、分离提纯 , 再经过若干步反应 , 最后制得目标物质。 【真题示例】 例 1 (2019 年全国 Ⅱ 卷 ,26) 立德粉 ZnS·BaSO 4 ( 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。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 (BaSO 4 ) 为原料 , 可按如下工艺生产立德粉 : D ① 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 CO 2 和一种清洁能源气体 , 该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　 。   ② 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 ) 。   ③ 沉淀器中反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 成品中 S 2- 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 -1 的 I 2 -KI 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 I 2 用 0.1000 mol·L -1 Na 2 S 2 O 3 溶液滴定 , 反应式为 I 2 +2S 2 2I - +S 4 。测定时消耗 Na 2 S 2 O 3 溶液体积 V mL 。终点颜色变化为 　　 　　 , 样品中 S 2- 的含量为 　　　　　　　　　 ( 写出表达式 ) 。   BaCO 3 浅蓝色至无色 【关键能力】 工艺流程题中文字表述题答题方法 1.“ 加过量试剂 ”: 常考虑反应完全或增大转化率、产率等。 2.“ 控制 pH”: 常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 3.“ 能否加其他物质 ”: 常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。 4.“ 控制较低温度 ”: 常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 5.“ 判断沉淀是否洗净 ”: 常取少量最后一次洗涤液于试管中 , 向其中滴加某试剂 , 以检验其中的某种离子。 6.“ 检验某物质的设计方案 ”: 通常取少量某物质于试管中 , 加水溶解 , 再加入另一试剂产生某现象 , 然后得出结论。 7.“ 用某些有机试剂清洗 ”:(1) 降低物质溶解度有利于产品析出 ;(2) 洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。 8.“ 在空气中或在其他气体中 ”: 主要考虑 O 2 、 H 2 O 、 CO 2 或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 【针对训练】 1. (2019 年福建宁德高三下学期 5 月质检 ) 一维纳米材料因其特殊的纳米结构 , 呈现出一系列独特的光、电、磁、催化等性能 , 具有十分广阔的应用前景。 ZnS-C(ZnS 纳米粒子分散在碳纳米材料上 ) 是新型一维纳米材料 , 某科研小组制备 ZnS-C 纳米材料的流程如图所示 : 已知 :BA 表示 C 6 H 5 COO 。 回答下列问题 : (1)“ 搅拌 ” 后所得溶液呈 　　　　 ( 填 “ 酸性 ”“ 中性 ” 或 “ 碱性 ”) 。   (2) 配制 NaOH 溶液时 , 蒸馏水要加热煮沸的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 向混合盐溶液中缓慢滴加 NaOH 溶液 , 促进相关离子的水解 , 出现 Zn(OH)(C 6 H 5 COO) 白色沉淀。 ① 写出生成沉淀的离子方程式 :   　 。   ②25 ℃ 时 , 调 pH=6, 不产生 Zn(OH) 2 沉淀 , 该溶液中 c (Zn 2+ )< 　　　　 mol·L -1 。 { 已知 K sp [Zn(OH) 2 ]=1.2×10 -17 }  (4)“ 硫化 ”“ 焙烧 ” 过程中 ,Zn(OH)BA 通过原位固相反应制备 ZnS-C 纳米纤维的过程如图所示 : 酸性 去除 CO 2 , 防止配制 NaOH 溶液时生成 Na 2 CO 3 Zn 2+ +C 6 H 5 COO - +OH - Zn(OH)(C 6 H 5 COO)↓ 0.12 ① 该过程中一直处于原位的离子是 　　　　　　 。   ② 在 N 2 中 “ 焙烧 ” 时 ,HBA(C 6 H 5 COOH) 分解反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　 。   (5) 用 N 2 吸附法对不同焙烧温度下制备得到的 ZnS-C 纳米纤维的比表面积进行测定 , 在不同温度 (400~800 ℃) 下焙烧所得 ZnS-C 纳米纤维的比表面积如表 : T /℃ 400 500 600 700 800 比表面积 /m 2 ·g -1 130.1 123.1 70.2 49.2 47.6 ① 随着温度的升高 ,ZnS 纳米粒子 　　　　 ( 填 “ 变大 ”“ 不变 ” 或 “ 变小 ”) 。   ②ZnS-C 纳米纤维可将 N 2 吸附在其表面 , 形成均匀的单分子层。氮气分子横截面积为 0.162 nm 2 , 则在 400 ℃ 焙烧所得的 1 g ZnS-C 纳米纤维最大吸附的氮分子数为 　　　 　 ( 保留 3 位有效数字 ) 。 Zn 2+ 　 变大 8.03×10 20 2. (2019 年福州高三第三次质量检测 ) 溴酸镉 [Cd(BrO 3 ) 2 ] 常用于生产颜料和荧光粉。以镉铁矿 ( 成分为 CdO 2 、 Fe 2 O 3 、 FeO 及少量的 Al 2 O 3 和 SiO 2 ) 为原料制备 [Cd(BrO 3 ) 2 ] 的流程如图所示 : 已知 :Cd(SO 4 ) 2 溶于水。 (1)Cd(BrO 3 ) 2 中 Cd 元素的化合价为 　　　　　　 。   (2) 酸浸时 , 为了提高镉的浸取率可以采取的措施有 ______________________ 　　　　　　　　　　　　　　　　　 ( 写出两种即可 ) 。   (3) 还原镉时 , 产生能使澄清石灰水变浑浊的气体 , 其发生反应的离子方程式为 　 。   (4) 用 H 2 O 2 溶液氧化时 , 氧化剂与还原剂的物质的量之比为 　　　　　　　　 。   (5) 已知几种金属离子的氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表 , 调 pH 时 , 应调节溶液的 pH 范围为 　　　　　　 , 滤渣 2 的主要成分为 　　　　　　　　　　　 ( 填化学式 ) 。   将矿石粉碎、适当升高浸取时的温度、延长浸取的时间、增大浸取液的浓度、充分搅拌等 +2 3Cd 4+ +CH 3 OH+H 2 O 3Cd 2+ +CO 2 ↑+6H + 1∶2 5.0≤pH<7.4 　 Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 金属离子 开始沉淀的 pH 完全沉淀的 pH Fe 3+ 1.5 2.8 Al 3+ 3.0 5.0 Fe 2+ 6.3 8.3 Cd 2+ 7.4 9.4 (6) 实际工业生产中 , 有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd 2+ 的含量 , 其原理是 Cd 2+ +2NaR 2Na + +CdR 2 , 其中 NaR 为阳离子交换树脂。常温下 , 沉镉后的溶液 ( 此时溶液 pH=6) 经过阳离子交换树脂后 , 测得溶液中的 Na + 比交换前增加了 0.046 g·L -1 , 则该条件下 Cd(OH) 2 的 K sp 为 　　　　 。   (7) 已知镉铁矿中 CdO 2 的含量为 72%, 整个流程中镉元素的损耗率为 8%, 则 2 t 该镉铁矿可制得 Cd(BrO 3 ) 2 ( 相对分子质量为 368) 　　　　 kg 。   10 -19 3385.6 命题角度二　 物质分离提纯型工艺流程题 物质分离提纯型工艺流程题主要是针对混合物的除杂、分离和提纯。解题时找出要得到的主要物质是什么 , 混有的杂质有哪些 , 分析加入某一试剂后 , 能与什么物质发生反应 , 生成了什么物质 , 要用什么样的方法才能将杂质除去 , 将工艺流程转化为物质的转化流程 , 明确各步所加试剂或相关操作的目的。 【 典型示例 】 例 2 (2019 年全国 Ⅰ 卷 ,27) 硫酸铁铵 [NH 4 Fe(SO 4 ) 2 · x H 2 O] 是一种重要铁盐。为充分利用资源 , 变废为宝 , 在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵 , 具体流程如下 : 回答下列问题 : (1) 步骤 ① 的目的是去除废铁屑表面的油污 , 方法是 　　　　　　　 　 。   (2) 步骤 ② 需要加热的目的是 　　　　　　　 　 , 温度保持 80~95 ℃, 采用的合适加热方式是 　　　　　　　 　 。铁屑中含有少量硫化物 , 反应产生的气体需要净化处理 , 合适的装置为 　　　　　　　 　 ( 填标号 ) 。   碱煮水洗 ( 合理即可 ) 加快反应速率 水浴加热　 C (3) 步骤 ③ 中选用足量的 H 2 O 2 , 理由是 　　　　 　 　 。分批加入 H 2 O 2 , 同时为了 　　　　　　　　　 , 溶液要保持 pH 小于 0.5 。   (4) 步骤 ⑤ 的具体实验操作有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 , 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。   (5) 采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数 , 将样品加热到 150 ℃ 时 , 失掉 1.5 个结晶水 , 失重 5.6% 。硫酸铁铵晶体的化学式为 　　　　　　　 。   将 Fe 2+ 全部氧化为 Fe 3+ , 不引入杂质 防止 Fe 3+ 水解 加热浓缩、冷却结晶、过滤 ( 洗涤 ) NH 4 Fe(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 【 关键能力 】 (1) 调 pH 除杂 : 控制溶液的酸碱性 , 使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。 (2) 加热 : 加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。 (3) 降温 : 防止某物质在高温时会溶解 ( 或分解 ) 或使化学平衡向着题目要求的方向移动。 (4) 水 ( 酸或碱 ) 溶法 : 除去可溶性 ( 碱性或酸性 ) 杂质。 (5) 加氧化剂或还原剂法 : 除去还原性或氧化性杂质。 (6) 分离方法 : 过滤、蒸发 ( 冷却 ) 结晶、萃取和分液、蒸馏 ( 或分馏 ) 等。 工艺流程题的分离提纯阶段 【针对训练】 1. (2019 年湖北宜昌高三 5 月模拟 ) 金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。钼 (Mo) 的常见化合价有 +6 、 +5 、 +4 。由钼精矿 ( 主要成分是 MoS 2 ) 可制备单质钼和钼酸钠晶体 (Na 2 MoO 4 ·2H 2 O), 部分流程如图 1 所示 : 图 1 已知 : 钼酸微溶于水 , 可溶于液碱和氨水。 回答下列问题 : (1) 钼精矿焙烧时 ,1 mol MoS 2 发生反应 , 转移电子的物质的量为 　　　　 。   (2) 钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是 　　　　　　 , 请设计工业上除去该尾气的方法 ( 写出两种 “ 变废为宝 ” 的方法和相应的化学或离子方程式 ): 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 由钼酸得到 MoO 3 所用到的硅酸盐材料仪器的名称是 　　　　 。   (4) 操作 1 中 , 加入碳酸钠溶液充分反应后 , 碱浸液中 c (Mo)=0.80 mol·L -1 , c (S)=0.04 mol·L -1 , 在结晶前需加入 Ba(OH) 2 固体以除去溶液中的 S 。当 BaMoO 4 开始沉淀时 ,S 的去除率是 　　　　 。 [ K sp (BaSO 4 )=1.1×10 -10 、 K sp (BaMoO 4 )=4.0×10 -8 , 溶液体积变化可忽略不计 ]  14 mol 形成酸雨 瓷坩埚 94.5% (5) 焙烧钼精矿所用的装置是多层焙烧炉 , 图 2 为各炉层固体物料的物质的量的百分数 ( φ ) 。 ① x = 　　　　 。   ② 焙烧炉中也会发生 MoS 2 与 MoO 3 生成 MoO 2 和 SO 2 的反应 , 若该反应转移 6 mol 电子 , 则消耗的氧化剂的物质的量为 　　　　 。   64 3 mol 2. (2019 年湖南长沙雅礼中学高三二模 ) 锡酸钠可用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。以锡锑渣 ( 主要含 Sn 、 Sb 、 As 、 Pb 的氧化物 ) 为原料 , 制备锡酸钠的工艺流程如图所示 : 请回答下列问题 : (1)Sn(ⅣA) 、 As(ⅤA) 、 Sb(ⅤA) 三种元素中 ,Sn 的原子序数为 50, 其原子结构示意图为 　　　 　 ,“ 碱浸 ” 时 SnO 2 发生反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　 。   (2)“ 碱浸 ” 时 , 若含 Sn 元素氧化物中 SnO 含量较高 , 则工业上加入 NaNO 3 , 其作用是 　 。   (3) 从溶液中得到锡酸钠晶体的实验操作是 　　　　 、趁热过滤、洗涤、干燥。下图是 “ 碱浸 ” 实验的参数 , 请选择 “ 碱浸 ” 的合适条件 : 　 。   SnO 2 +2NaOH Na 2 SnO 3 +H 2 O 蒸发结晶　 烧碱的质量浓度为 100 g·L -1 、温度为 85 ℃ (4)“ 脱铅 ” 是从含 Na 2 PbO 2 的溶液中形成硫化铅渣 , 其离子方程式为 　 。   (5)“ 脱锑 ” 时 Na 3 SbO 4 发生反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　 。   5Sn+4Na 3 SbO 4 + H 2 O 4Sb+5Na 2 SnO 3 +2NaOH 3. (2019 年重庆南开中学高三 4 月考试 ) Ba(NO 3 ) 2 可用于生产烟花。某主要生产 BaCl 2 、 BaCO 3 、 BaSO 4 的化工厂利用某种钡泥 [ 主要成分为 BaCO 3 , 并含少量 Ba(FeO 2 ) 2 和极少量 CuCO 3 等 ] 制取 Ba(NO 3 ) 2 晶体 , 其部分工艺流程如图所示 : 已知 :Fe 3+ 和 Fe 2+ 以氢氧化物形式沉淀完全时 , 溶液的 pH 分别为 3.2 和 9.7 。 (1) 酸溶时不使用浓硝酸的原因是 　　　　　　　　　　 。   (2) 酸溶后溶液的 pH=1,Ba(FeO 2 ) 2 与 HNO 3 反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 结合该厂实际 , 中和选用的 X 为 　　　　　　　　 ( 填化学式 ); 中和使溶液中 　　　　 ( 填离子符号 ) 的浓度减少 ( 中和引起的溶液体积变化可忽略 ) 。   (4) 从滤液得到 Ba(NO 3 ) 2 晶体的操作依次为 　　　　　 、 　　　　 、过滤。   (5) 该厂生产的 Ba(NO 3 ) 2 晶体含有少量 Cu 2+ 。化学上通过惰性电极电解法富集 Cu 时 , 发现电解装置的阴极附近还有少量使红色石蕊试纸变蓝的气体生成。生成该气体的电极反应式为 　 。   (6)Ba 2+ 致死量为 355 mg·kg -1 。误食 Ba 2+ 可以服用 MgSO 4 溶液解毒 , 涉及的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　 ; 为了减少环境污染 , 请对上述流程中不合理的设计进行改进 , 改进措施是 　 。   浓 HNO 3 易挥发、分解 Ba(FeO 2 ) 2 +8HNO 3 Ba(NO 3 ) 2 +2Fe(NO 3 ) 3 +4H 2 O BaCO 3 　 Fe 3+ 、 Cu 2+ 、 H + 蒸发浓缩　 冷却结晶 洗涤废渣并回收洗涤液 解析 ： BaCO 3 含少量 CuCO 3 、 Ba(FeO 2 ) 2 等杂质 , 其中 Ba(FeO 2 ) 2 中钡元素的化合价为 +2 价 , 铁元素的化合价为 +3 价 , 加入硝酸 , 在容器中充分溶解得到溶液 , 此溶液中含有 Ba 2+ 、 Cu 2+ 、 Fe 3+ , 可加入 X( 碳酸钡 ), 调节溶液 pH=4~5, 使 Fe 3+ 、 Cu 2+ 转化为 Fe(OH) 3 沉淀、 Cu(OH) 2 沉淀 , 过滤后废渣为 Fe(OH) 3 、 Cu(OH) 2 , 滤液中主要含有硝酸、硝酸钡 , 经蒸发浓缩 , 冷却结晶 , 过滤可得到硝酸钡晶体。 (2) 酸溶后溶液的 pH=1,Ba(FeO 2 ) 2 与 HNO 3 反应生成硝酸钡、硝酸铁和水 , 反应的化学方程式为 Ba(FeO 2 ) 2 +8HNO 3 Ba(NO 3 ) 2 +2Fe(NO 3 ) 3 +4H 2 O 。 (3) 结合该厂实际 , 中和选用的 X 必须能与硝酸反应从而调节 pH 且不引入新的杂质 , 可为 BaCO 3 ; 中和使溶液中 Fe 3+ 、 Cu 2+ 、 H + 的浓度减少。 1. (2019 年全国 Ⅰ 卷 ,26 改编 ) 用硼镁矿 (Mg 2 B 2 O 5 ·H 2 O, 含 Fe 2 O 3 杂质 ) 制取硼酸 (H 3 BO 3 ) 晶体的流程如下。 回答下列问题 : (1) 沉淀的主要成分为 　　　　　　　　 ( 填化学式 ) 。   (2) 写出生成 Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 ·8H 2 O 的化学方程式 : 　 。   (3) 检验 H 3 BO 3 晶体洗涤干净的操作是 　　　　　　　　　　　　 。   (4) 已知 : Mg(OH) 2 、 Fe 2 O 3 4NaB(OH) 4 +2CO 2 +3H 2 O Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 ·8H 2 O↓+2NaHCO 3 取少许最后一次洗涤液于试管中 , 滴加硝酸酸化的硝酸银溶液 , 若无明显现象 , 说明洗涤干净 实验室利用此原理测定硼酸样品中硼酸的质量分数。准确称取 0.3000 g 样品于锥形瓶中 , 加入过量甘油 , 加热使其充分溶解并冷却 , 滴入 1~2 滴酚酞试液 , 然后用 0.2000 mol·L -1 NaOH 标准溶液滴定至终点 , 消耗 NaOH 溶液 22.00 mL 。 ① 滴定终点的标志为 　　　　　　　　　　　 。   ② 该硼酸样品的纯度为 　　　　 %( 保留 1 位小数 ) 。   (5) 电解 NaB(OH) 4 溶液制备 H 3 BO 3 的工作原理如图。 ①b 膜为 　　　　 ( 填 “ 阴离子 ” 或 “ 阳离子 ”) 交换膜。理论上每生成 1 mol H 3 BO 3 , 两极室共生成 　　　　 L 气体 ( 标准状况 ) 。   ②N 室中 , 进口和出口 NaOH 溶液的浓度 : x % 　　　 ( 填 “>” 或 “<”) y % 。   溶液由无色变为浅红色 , 且半分钟内不褪色 90.9 阴离子　 16.8 　 < 2. (2019 年江苏 ,19 改编 ) 工业上以钒炉渣 ( 主要含 V 2 O 3 , 还有少量 SiO 2 、 P 2 O 5 等杂质 ) 为原料制备氧钒碱式碳酸铵晶体 [(NH 4 ) 5 (VO) 6 (CO 3 ) 4 (OH) 9 ·10H 2 O], 其生产工艺流程如下 : (1) 焙烧过程中 V 2 O 3 转化为可溶性 NaVO 3 , 该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 滤渣的主要成分是 　　　　　　　　　　 ( 写化学式 ) 。   (3)“ 沉钒 ” 得到偏钒酸铵 (NH 4 VO 3 ), 若滤液中 c (VO 3 - )=0.1 mol·L -1 , 为使钒元素的沉降率达到 98%, 至少应调节 c (N) 为 　　 mol·L -1 。 [ 已知 K sp (NH 4 VO 3 )=1.6×10 -3 ]  (4)“ 还原 ”V 2 O 5 的过程中 , 生成 VOCl 2 和一种无色无污染的气体 , 该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　 。用浓盐酸与 V 2 O 5 反应也可以制得 VOCl 2 , 该方法的缺点是 　　　　　　　　　　　　　 。   V 2 O 3 +Na 2 CO 3 +O 2 2NaVO 3 +CO 2 Mg 3 (PO 4 ) 2 、 MgSiO 3 0.8 N 2 H 4 ·2HCl+2V 2 O 5 +6HCl 4VOCl 2 +N 2 ↑+6H 2 O 有氯气生成 , 污染空气 偏高 3. (2019 年全国 Ⅲ 卷 ,26 改编 ) MnCO 3 可用作电器元件材料 , 也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性含锰废水 ( 主要含 Mn 2+ 、 Cl - 、 H + 、 Fe 2+ 、 Cu 2+ ) 制备 MnCO 3 的流程如图所示 : 几种金属离子沉淀的 pH 如表 : 金属离子 Fe 2+ Fe 3+ Cu 2+ Mn 2+ 开始沉淀的 pH 7.5 3.2 5.2 8.8 完全沉淀的 pH 9.7 3.7 6.4 10.4 回答下列问题 : (1)① 中加入过量 MnO 2 的作用是 　　　　　　　　　　 , 滤渣 W 的成分是 　 。   (2) 过程 ③ 中 , 调 pH 的目的是 　 。   (3) 过程 ④ 中有 CO 2 生成 , 则生成 MnCO 3 的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　 。   将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ 　 Fe(OH) 3 、 MnO 2 使 Cu 2+ 完全转化为 Cu(OH) 2 (4) 过程 ④ 中得到纯净 MnCO 3 的操作方法是 　　 　　　 , 该过程中的副产品化学式是 　　　　　　　　　　　 。   (5)MnCO 3 在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物 , 其固体残留率随温度的变化如图所示。则 300 ℃ 时 , 剩余固体中 n (Mn)∶ n (O) 为 　　　　　　　　 ; 图中点 D 对应固体的成分为 　　　　　　　 ( 填化学式 ) 。   过滤、洗涤、干燥 　 NH 4 Cl 1∶2 　 Mn 3 O 4 和 MnO 4. (2018 年全国 Ⅱ 卷 ,26 改编 ) 铈 (Ce) 是一种重要的稀土元素。以富含 CeO 2 的废玻璃粉末 ( 含 SiO 2 、 Fe 2 O 3 以及其他少量可溶于稀盐酸的杂质 ) 为原料 , 采用多种方法回收铈。请回答下列问题 : (1) 湿法空气氧化法回收铈的部分流程如下 : 已知 :CeO 2 不溶于稀盐酸 , 也不溶于 NaOH 溶液。滤渣的成分是 　　　　　　　　　 , 反应 ② 的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 干法空气氧化法回收铈是 Ce(OH) 3 被空气氧化成 Ce(OH) 4 的过程 , 氧化过程中发生反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　 。两种干法空气氧化法制备 Ge(OH) 4 的数据如下表 :  干法空气氧化法 氧化温度 /℃ 氧化率 /% 氧化时间 /h 暴露空气中 110~120 90 18 在对流空气氧化炉中 110~120 99 8 CeO 2 、 SiO 2 2CeO 2 +H 2 O 2 +6H + 2Ce 3+ +O 2 ↑+4H 2 O 4Ce(OH) 3 +O 2 +2H 2 O 4Ce(OH) 4 　 在对流空气氧化炉中氧化时间大大缩短的原因是 　　　　　　　　　　　　 。   (3) 利用电解方法也可以实现铈的回收。 ① 在酸性条件下电解 Ce 2 O 3 ( 如图 ): 阳极的电极反应式为 　　　　　　　　　　　　 , 离子交换膜为 　　　　 ( 填 “ 阴 ” 或 “ 阳 ”) 离子交换膜。   ② 电解产物 Ce(SO 4 ) 2 是重要的氧化剂 , 将其配成标准溶液 , 在酸性条件下能测定工业盐中 NaNO 2 的含量 , 写出发生反应的离子方程式 : 　　　　　　　　　　　　 。   空气对流能使氧气浓度增大 , 使氧化表面积增大 Ce 2 O 3 -2e - +6H + 2Ce 4+ +3H 2 O 阳 2Ce 4+ +NO 2 - +H 2 O 2Ce 3+ +NO 3 - +2H + 5. (2017 年全国 Ⅰ 卷 ,27 改编 ) 磷酸亚铁锂 (LiFePO 4 ) 电池是新能源汽车的动力电池之一。废旧电池正极片 ( 磷酸亚铁锂、炭黑和铝箔等 ) 可再生利用 , 利用其合成 Li 2 CO 3 的工艺流程如图所示 : 已知碳酸锂在水中的溶解度 :0 ℃ 时为 1.54 g,90 ℃ 时为 0.85 g,100 ℃ 时为 0.71 g 。 回答下列问题 : (1) 上述流程中至少需要经过 　　　　 次过滤操作。   (2)“ 氧化 ” 反应的离子方程式为 　　　　　　　 　　 ; 若用 HNO 3 代替 H 2 O 2 , 其不足之处是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3)① 已知 K sp [Fe(OH) 3 ]=2.6×10 -39 。常温下 , 在 Fe(OH) 3 悬浊液中 , 当溶液的 pH=3.0 时 ,Fe 3+ 的浓度为 　　　　 mol·L -1 。   ② 实际生产过程中 ,“ 调节 pH” 生成沉淀时 , 溶液 pH 与金属元素的沉淀百分率 ( w ) 的关系如表 : 5 H 2 O 2 +2Fe 2+ +2H + 2Fe 3+ +2H 2 O 产生氮的氧化物 , 污染空气 2.6×10 -6 　 pH 3.5 5.0 6.5 8.0 10.0 12.0 w ( Fe ) /% 66.5 79.2 88.5 97.2 97.4 98.1 w ( Li ) /% 0.9 1.3 1.9 2.4 4.5 8.0 则最佳的沉淀 pH= 　　　　 。   (4)“ 沉锂 ” 时的温度应选 　　　　　　 ( 填字母 ) 为宜 , 并用 　　　　 ( 填 “ 热水 ” 或 “ 冷水 ”) 洗涤。   a.90 ℃ 　　 b.60 ℃ 　　 c.30 ℃ 　　 d.0 ℃ (5) 磷酸亚铁锂电池在工作时 , 正极发生 LiFePO 4 和 FePO 4 的转化 , 该电池放电时正极的电极反应式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (6) 工业上可以用 FePO 4 、 Li 2 CO 3 和 H 2 C 2 O 4 作原料高温焙烧制备 LiFePO 4 , 该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。     8.0 　 a 热水 FePO 4 +e - +Li + LiFePO 4 2FePO 4 + Li 2 CO 3 + H 2 C 2 O 4 2LiFePO 4 +H 2 O+3CO 2 ↑ 类题一　 物质制备型工艺流程题 1. (2019 年湖北龙泉中学、随州一中、天门中学三校高三联考 ) 工业上利用氧化铝基废催化剂 ( 主要成分为 Al 2 O 3 , 含少量 Pd) 回收 Al 2 (SO 4 ) 3 及 Pd 的流程如图所示 : 注 : 焙烧温度不宜过高 , 否则 (NH 4 ) 2 SO 4 会分解 (1) 焙烧时产生的气体 X 的电子式为 　　　　 。   (2) 水浸分离中 , 滤渣 Pd 的颗粒比较大 , 一般可以采用的分离方法是 　　　　 ( 填字母 ) 。   A. 过滤　　 B. 抽滤　　 C. 渗析　　 D. 倾析 (3) 写出酸浸时发生反应的离子方程式 : 　　　　　　　　　　 　　 。 ( 已知氯钯酸为弱酸 )  (4) 某同学在实验室用如图所示装置完成 Pd 的热还原实验 , 并计算滤渣中 (NH 4 ) 2 PdCl 6 的百分含量 ( 滤渣中的杂质不参与热还原反应 ) 。 D ① 写出热还原法过程中发生反应的化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　 。   ②ⅰ. 将空的石英玻璃管 ( 带开关 K 1 和 K 2 , 设为装置 A) 称重 , 记为 m 1 g 。将滤渣 [(NH 4 ) 2 PdCl 6 ] 装入石英玻璃管中 , 再次将装置 A 称重 , 记为 m 2 g 。 ⅱ. 连接好装置后 , 按 d→ 　　　 → 　　　 →b→ 　　　 → 　　　 →e 顺序进行实验。 ( 填字母 )  a. 点燃酒精灯 , 加热 b. 熄灭酒精灯 c. 关闭 K 1 和 K 2 d. 打开 K 1 和 K 2 e. 称量 A f. 冷却至室温 　 g. 缓缓通入 H 2 ⅲ. 重复上述操作步骤 , 直至 A 恒重 , 记为 m 3 g 。 ③ 根据实验记录 , 计算滤渣中 (NH 4 ) 2 PdCl 6 的百分含量 　　　　　　　　　 [ 列式表示 , 其中 (NH 4 ) 2 PdCl 6 的相对分子质量为 355] 。   ④ 实验结束时 , 发现石英玻璃管右端有少量白色固体 , 可能是 _____________ 　　　　　　　　　　　　 ( 填化学式 ), 这种情况导致实验结果 　　　　　　　　　　 ( 填 “ 偏高 ”“ 偏低 ” 或 “ 无影响 ”) 。   g c f a NH 4 Cl 偏低 2. (2019 年河南中原名校高三下学期第一次联考 ) 重铬酸钠是一种用途极广的氧化剂 , 工业上可以用铬铁矿 [ 主要成分为 Fe(CrO 2 ) 2 ( 或写成 FeO·Cr 2 O 3 ), 还含有 Al 2 O 3 、 Fe 2 O 3 、 SiO 2 等杂质 ] 制备 , 同时还可回收 Cr 。其主要工艺流程如图所示 : 已知部分物质的溶解度曲线如图 1 所示。 请回答下列问题 : (1) 煅烧生成 Na 2 CrO 4 的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 煅烧后的浸出液中除了含有 NaOH 、 Na 2 CO 3 、 Na 2 CrO 4 外 , 还含有 　　　　　　　　　 ( 填化学式 ) 。   (3) 调节溶液的 pH 所选的试剂为 　　　　　　 ( 填名称 ) 。   (4) 操作 a 的实验步骤为 　　　　　　　　　　　　　　 。   (5) 加入 Na 2 S 溶液反应后 , 硫元素全部以 S 2 的形式存在 , 写出生成 Cr(OH) 3 的离子方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   4Fe(CrO 2 ) 2 +7O 2 +8Na 2 CO 3 2Fe 2 O 3 +8Na 2 CrO 4 +8CO 2 Na 2 SiO 3 、 NaAlO 2 稀硫酸 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (6) 采用石墨电极电解 Na 2 CrO 4 溶液制备 Na 2 Cr 2 O 7 , 其原理如图 2 所示。 ① 写出电极 b 的电极反应式 : 　　　　　　　　　　 。   ② 测定阳极液中 Na 元素和 Cr 元素的含量 , 若 Na 元素与 Cr 元素的物质的量之比为 n , 则此时 Na 2 CrO 4 的转化率为 　　　　　 。   (7) 根据有关国家标准 , 含 Cr 的废水要经化学处理 , 使其浓度降至 5.0×10 -7 mol·L -1 以下才能排放。可采用加入可溶性钡盐生成 BaCrO 4 [ K sp (BaCrO 4 )=1.2×10 -10 ] 沉淀 , 再加入硫酸处理多余的 Ba 2+ 的方法处理废水 , 加入可溶性钡盐后 , 废水中 Ba 2+ 的浓度应不小于 ______________ 　　　　　　 mol·L -1 , 废水才能达到国家排放标准。   (2- n )×100% 2.4×10 -4 3. (2019 年江西师范大学附属中学高三三模 ) 氯化亚铜 (CuCl) 广泛应用于化工、印染、电镀等行业。 CuCl 难溶于醇和水 , 可溶于氯离子浓度较大的体系 , 在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜 ( 主要成分是 Cu 和少量 CuO) 为原料 , 采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺流程如图 1 所示 : 图 1 请回答下列问题 : (1) 若步骤 ① 中得到的氧化产物只有一种 , 则它的化学式是 　　　　　 。   (2) 写出步骤 ③ 中主要反应的离子方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 步骤 ⑤ 包括用 pH=2 的溶液酸洗、水洗两步操作 , 酸洗采用的酸是 　　　　 ( 写酸的名称 ) 。   (4) 上述工艺中 , 步骤 ⑥ 和 ⑦ 的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (5) 氯化亚铜产率与温度、溶液 pH 的关系如图 2 所示。据图分析 , 流程化生产氯化亚铜的过程中 , 温度过低影响 CuCl 产率的原因是 　　　　　　　　　　　　　　 ; 温度过高、 pH 过大也会影响 CuCl 产率的原因是 　　　　　　　　　　　　　　 。   CuSO 4 硫酸 使 CuCl 干燥 , 防止其水解氧化 温度过低反应速率慢 温度过高、 pH 过大 , 容易向 CuO 和 Cu 2 O 转化 , 且温度过高 , 铵盐 ( 氯化铵、亚硫酸铵 ) 易受热分解 ( 合理即可 ) 图 2 4. (2019 年广东深圳高三 4 月第二次调研 ) 重铬酸钾常用作有机合成的氧化剂和催化剂等。由含铬废液 ( 主要含 Cr 3+ 、 Fe 3+ 、 K + 、 SO4 2- 等 ) 制备 K 2 Cr 2 O 7 的流程如图 1 所示。 图 1 Ⅱ. 相关金属离子形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下 : 金属离子 开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pH Cr 3+ 4.9 6.8 Fe 3+ 1.5 2.8 Fe(OH) 3 2Cr(OH) 3 +3H 2 O 2 +4KOH 2K 2 CrO 4 +8H 2 O 除去过量 H 2 O 2 2×10 -8 mol·L -1 ① 负极的电极反应式为 　 。   ② 一段时间后 , 中间室中 NaCl 溶液的浓度 　　　　　 ( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。   88.20% C 6 H 5 OH+11H 2 O-28e - 6CO 2 ↑+28H + 减小 类题二　 物质分离提纯型工艺流程题 1. (2019 年河北中原名校联盟高三联考 ) 一种利用钢铁厂烟灰 ( 含 Fe 、 Mn 、 SiO 2 , 少量的 Al 2 O 3 、 CaO 及 MgO) 制备 MnCO 3 的工艺流程如图 : 25 ℃ 时 , 难溶物的溶度积常数如下 : 难溶物 CaF 2 MgF 2 MnCO 3 Mn ( OH ) 2 K sp 4.0×10 -11 6.4×10 -9 2.2×10 -11 1.9×10 -13 回答下列问题 : (1) 步骤 (Ⅰ) 浸渣的主要成分是 　　　　　　　　　　　 ( 填化学式 ) 。   (2) 步骤 (Ⅱ) 加 H 2 O 2 溶液时反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　 。   加氨水调节 pH 沉铁铝时 , 步骤 (Ⅲ) 应调节的 pH 适宜范围为 　　　　 。部分金属离子开始沉淀与沉淀完全的 pH 范围如下 :  金属离子 Fe 2+ Fe 3+ Al 3+ Mn 2+ Mg 2+ 沉淀 pH 范围 7.6~9.6 2.7~3.7 3.4~5.2 8.3~9.3 9.6~11.1 SiO 2 2Fe 2+ +H 2 O 2 +2H + 2Fe 3+ +2H 2 O 　 5.2~8.3 图 1 图 2 0.08 160 ① 图 1 中 , 在 pH<7.0 时 ,pH 越小产率 　　　　　　 ( 填 “ 越高 ” 或 “ 越低 ”); 在 pH>7.0 时 ,pH 越大产率越低且纯度也降低 , 其原因是 　　　　　　　　　　 。   ② 图 2 中 , 温度高于 60℃ 时 , 温度越高产率越低且纯度也越低 , 主要原因是 　　　　　　　　　　　 。   越低 部分 MnCO 3 转化为溶度积更小的 Mn(OH) 2 　 温度越高 MnCO 3 水解程度越大 [ 或温度升高 ,(NH 4 ) 2 CO 3 和 MnCO 3 会发生热分解 ] 2. (2019 年东北三省三校高三下学期第二次模拟 ) 黄钾铁矾渣经如下流程可将其转化为锰锌铁氧体 : 已知 :① 黄钾铁矾渣中铁元素主要以 Fe 2 O 3 形式存在 , 锌元素主要以 ZnSO 4 、 ZnO 、 ZnSiO 3 形式存在 , 黄钾铁矾渣的某些元素成分如下表所示 : 元素 Fe Zn Cu Cd Ca Mg Si 质量分数 /% 28.9 8.77 0.37 0.18 0.37 0.84 4.63 ②NH 4 F 溶液用于沉淀 Mg 2+ 和 Ca 2+ 。 ③Fe 和 Cd 的金属活动性相近。 (1)“ 酸浸 ” 后 , 滤渣 1 的主要成分为 　　　　　　　　　　 ( 写化学式 ); 为了提高浸出率 , 可采取的措施有 　　　　　　　　　　　　　　　　 ( 写出一种即可 ) 。   (2)“ 还原除杂 ” 工序中 , 加入铁粉是为了除去溶液中 　　　　　　 、 　　　　 等金属杂质离子。   H 2 SiO 3 　 适当提高硫酸浓度、升高温度、搅拌、粉碎原料 ( 合理即可 ) Fe 3+ 　 Cu 2+ (3) 加入 (NH 4 ) 2 S 沉淀 Cd 2+ 时应避免过量 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　 ; 若此过程中溶液搅拌时间过长 , 则会导致 Cd 2+ 去除率偏低 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 ( 已知 :CdS 的溶度积 K sp =8×10 -27 ,FeS 的溶度积 K sp =8×10 -19 ,ZnS 的溶度积 K sp =8×10 -24 )  (4) 写出 “ 共沉淀 ” 工序中生成 FeCO 3 的离子方程式 : 　　　　　　　　　　 。   (5) 锰锌铁氧体是种重要的磁性材料。测定锰锌铁氧体中 ZnO 质量分数的实验步骤如下 : (NH 4 ) 2 S 过量 ,Fe 2+ 、 Zn 2+ 会转化为 FeS 、 ZnS 沉淀 , 造成 Fe 2+ 、 Zn 2+ 损失　 当搅拌时间过长时 , 部分 Fe 2+ 被氧化成 Fe 3+ ,Fe 3+ 会与 S 2- 发生反应 , 使 S 2- 浓度下降 , 从而导致去除率降低 ( 也可能是 O 2 将 S 2- 氧化 , 造成 S 2- 浓度下降 ) ① 写出除锰 (Mn 2+ ) 步骤中的离子方程式 : 　　　　　　　　　　 。   ② 准确量取 25.00 mL 溶液 A, 掩蔽铁后 , 用二甲酚橙作指示剂 , 用 0.0100 mol·L -1 的 EDTA(Na 2 H 2 Y) 标准溶液滴定其中的 Zn 2+ ( 反应原理为 Zn 2+ +H 2 Y 2- ZnY 2- +2H + ), 至滴定终点时消耗 EDTA 标准溶液体积为 20.00 mL 。通过计算确定该锰锌铁氧体中 ZnO 的质量分数为 　　　　　　　　 。   16.20% 3. (2019 年四川泸州高三第二次教学质量诊断性考试 ) 钛酸锂电池应用广泛 , 电池放电后负极材料主要含有 Li 4 Ti 5 O 12 、铝箔及少量 Fe, 可通过下列工艺流程回收钛、 锂。回答下列问题 : +4 否 Fe(OH) 3 除去沉淀表面的硫酸盐杂质 因常温下钛的萃取率已经比较高 (90% 以上 ), 温度升高对萃取率的影响幅度很小 , 所以不必升温 H 2 SO 4 4. (2019 年湖南长沙雅礼中学高三下学期一模 ) 镍钼矿 ( 含有 MoS 2 、 NiS 2 、 NiS 、 FeS 2 、 SiO 2 和 C 等 ) 为我国特有的一种多金属复杂硫化矿资源 , 常用来进行钾、镍等战略有色金属的提取。其冶炼工艺主要有氧化焙烧法和选择性还原熔炼法两种。过程如图所示 : 不生成 SO 2 污染空气、直接将 Mo 与 Ni 和 Fe 分离、得到的镍铁合金中 Ni 的含量高 2NiS+2Na 2 CO 3 +C 2Ni+2Na 2 S+3CO 2 ↑ H 2 SiO 3 、 S 90% (5) 用阴离子交换树脂吸附、提取溶液中的钼 , 该树脂经解吸、除杂后 , 用盐酸或硝酸将其酸化至 pH=1.5~2.5, 可得到钼酸铵产品。试剂 a 可以是 　　　　 。   (6) 钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下 , 碳素钢在两种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示 : NH 3 ·H 2 O ① 要使碳素钢的缓蚀效果最优 , 钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为 　　　　　　　　 。   ② 当硫酸的浓度大于 90% 时 , 腐蚀速率几乎为零 , 原因是 　　　　　　　 。   1∶1 浓硫酸会使铁发生钝化 延时符 谢 谢 观 赏