2016高考化学二轮复习主观题综合训练二 工艺流程卷2 13页

‎ 主观题综合训练二 工艺流程（卷2）‎ ‎ 1．(2015·开封二模)硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5·H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程如下。‎ 回答下列有关问题：‎ ‎(1) 硼砂中B的化合价为　　　，溶于热水后，常用H2SO4调pH至2~3制取H3BO3，反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　，X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　，该反应中的氧化剂是　　　　　　　(填化学式)。‎ ‎(2) 硼酸是一种一元弱酸，它与水作用时结合水电离的OH-而释放出水电离的H+，这一变化的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。皮肤上不小心碰到氢氧化钠溶液，一般先用大量水冲洗，然后再涂上硼酸溶液，则硼酸与氢氧化钠反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3) MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热制MgCl2，其目的是　 。‎ ‎(4) 制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30 mol·L-1 Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。盛装Na2S2O3溶液的仪器应为　　　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管，该粗硼样品的纯度为　　　　　　　(提示：I2+2S22I-+S4)。‎ 图2‎ ‎2．(2016·惠州一调)研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收硫酸厂的尾气SO2，制备硫酸锰的生产流程如图1。‎ 图1‎ 已知：浸出液的pH<2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子。PbO2的氧化性大于MnO2。有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见图2。‎ 离子 离子半径/pm 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Fe2+‎ ‎74‎ ‎7.6‎ ‎9.7‎ Fe3+‎ ‎64‎ ‎2.7‎ ‎3.7‎ Al3+‎ ‎50‎ ‎3.8‎ ‎4.7‎ Mn2+‎ ‎80‎ ‎8.3‎ ‎9.8‎ Pb2+‎ ‎121‎ ‎8.0‎ ‎8.8‎ Ca2+‎ ‎99‎ ‎-‎ ‎-‎ ‎(1) 浸出过程中生成Mn2+反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2) Fe2+被氧化的过程中主要反应的离子方程式为　 。‎ ‎(3) 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至　　　　　范围。‎ ‎(4) 阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子，请依据图、表信息回答，决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有　　 　　　　　　　　　　　等。(任写两点) ‎ ‎(5) 吸附步骤除去的主要离子为　　　　 　　。‎ ‎(6) 电解MnSO4、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，写出阳极的电极反应式：　　　　　　　　　　　　。‎ ‎3.(2015·山西校级联考)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下图所示。‎ 工业ZnO浸出液滤液滤液滤饼ZnO 提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。‎ 回答下列问题：‎ (1) 反应②中除掉的杂质离子是　 　　　　，发生反应的离子方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　；‎ 在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是　 。‎ (2) 反应③的反应类型为　 　 　　　，‎ 过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有　 　　　　。‎ (3) 反应④形成的沉淀要用水洗，检查沉淀是否洗涤干净的方法 是　 。‎ ‎(4) 反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2，取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于　 　　　　。‎ ‎ ‎ ‎4．(2015·太原模拟)用辉铜矿(主要成分为 Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如下：‎ ‎(1) 下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的的是　　　　(填字母)。‎ A. 延长浸取时间 B. 将辉铜矿粉碎 C. 充分搅拌 D. 适当增加硫酸浓度 ‎(2) 滤渣Ⅰ的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3) 研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是　 。‎ ‎(4) “除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3。则加入的试剂A可以是　　　　　 　(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是　　　 　　。‎ ‎(5) “沉锰”(除Mn2+)过程中有关反应的离子方程式为　　　　　　　　　　 　　。‎ ‎(6) 滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是　　　　　(填化学式)。‎ ‎ ‎ ‎5．(2015·安徽模拟)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，可由电镀废渣(除镍外，还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如下：‎ ‎(1) 向滤液Ⅰ中加入FeS是为了生成难溶于酸的硫化物沉淀而除去Cu2+、Zn2+等杂质，则除去Cu2+的离子方程式为　　　　　　　　　　 　　。‎ ‎(2) 根据对滤液Ⅱ的操作作答：‎ ‎①往滤液Ⅱ中加入H2O2发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎②调滤液ⅡpH的目的是　　　　　。‎ ‎③检验Fe3+是否除尽的操作和现象是　 。‎ ‎(3) 滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO4，加Na2CO3过滤后得到NiCO3固体，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4，这两步操作的目的是　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(4) 得到的NiSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作可得到NiSO4·6H2O晶体。‎ ‎①在进行蒸发浓缩操作时，加热到　　　　　　　　　 　　(描述实验现象)时，则停止加热。‎ ‎②为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，则应该回流到流程中 的　　　　　　　　(填“a”、“b”、“c”或“d”)位置。‎ ‎③如果得到产品的纯度不够，则应该进行　　　　　(填操作名称)操作。‎ ‎6．(2015·厦门模拟)某工厂回收电镀污泥[主要成分为Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3和砂土]中的铜和镍，工艺流程如下：‎ ‎(1) 下列措施可提高步骤①浸出速率的是　　　 　　(填字母)。‎ a. 加热　 b. 增大压强　 c. 延长浸出时间　‎ d. 适当提高硫酸的浓度　 e. 及时分离出产物 ‎(2) 步骤②电解过程中铜粉在　　　　(填“阴”或“阳”)极产生，若始终没有观察到气体生成，则该电解过程的离子方程式为　　　 　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3) 已知FePO4、AlPO4、Ni3(PO4)2的Ksp分别为1.0×10-22、1.0×10-19、4.0×10-31，步骤②所得溶液中c(Ni2+)为0.1 mo1·L-1。步骤③反应后溶液中c(P)理论上应控制的范围是　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(4) 步骤④的萃取原理为[注：(HA)2为有机萃取剂]NiSO4(水层)+2(HA)2(有机层)Ni(HA2)2(有机层)+H2SO4(水层)，为促使上述平衡向正反应方向移动，可采取的具体措施是　　　 　　　　　　　(写一条即可)。‎ ‎(5) 步骤⑤中作为反萃取剂的最佳试剂为　　　 　　(填名称)。‎ ‎(6) 该工艺流程中，可以循环使用的物质有　　　　　　　　　　。‎ 主观题综合训练二 工艺流程（卷2）答案 1．(1) +3　 B4+2H++5H2O4H3BO3‎ ‎ 3Mg+B2O32B+3MgO　 B2O3‎ ‎ (2) H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+‎ ‎ H3BO3+OH-[B(OH)4]-‎ ‎ (3) 防止MgCl2水解生成Mg(OH)2‎ ‎ (4) 碱式　99%‎ ‎【解析】 (1) 硼砂的化学式为Na2B4O7·10H2O，钠元素化合价为+1价，氧元素化合价-2价，依据化合价代数和为0计算得到硼元素化合价为+3价；用H2SO4调pH至2~3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反应的离子方程式为B4+2H++5H2O4H3BO3；X为H3BO3晶体加热脱水的产物B2O3，镁和B2O3反应生成氧化镁和硼，反应的化学方程式为3Mg+B2O32B+3MgO，反应中元素化合价降低的作氧化剂，硼元素化合价由+3价变化为0价，则B2O3作氧化剂。‎ ‎(2) 硼酸是一种一元弱酸，它与水作用时结合水电离的OH-而释放出水电离的H+，据此书写离子方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+；硼酸是一元弱酸，与氢氧化钠反应生成四羟基硼酸根，反应的离子方程式为H3BO3+OH-[B(OH)4]-。‎ ‎(3) MgCl2·7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁。‎ ‎(4) H2S2O3为弱酸，Na2S2O3溶液显碱性，据此选择滴定管应为碱式滴定管；硫代硫酸钠的物质的量为0.30 mol·L-1×0.018 L=0.005 4 mol，根据关系式：BBI3I23S2，n(B)=n(S2)=0.001 8 mol，硼的质量为11 g·mol-1×0.001 8 mol=0.019 8 g，粗硼中硼的含量为×100%=99%。‎ ‎ ‎ ‎2．(1) SO2+MnO2MnSO4‎ ‎(2) 2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O ‎(3) 4.7≤pH<8.3‎ ‎(4) 吸附时间、金属离子半径、金属离子所带电荷(任写两点)‎ ‎(5) Pb2+、Ca2+‎ ‎(6) Mn2+-2e-+2H2OMnO2↓+4H+‎ ‎【解析】 (1) 低品位软锰矿浆的主要成分是MnO2，通入SO2浸出液的pH<2，其中的金属离子主要是Mn2+，则MnO2与SO2发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO2+MnO2MnSO4。‎ (2) 杂质离子中只有Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+2Fe3++Mn2++2H2O。‎ (3) 杂质中含有Fe3+、Al3+，从图表可以看出，大于4.7可以将Fe3+和Al3+除去，小于8.3是防止Mn2+也沉淀，所以只要调节pH值在4.7~8.3之间即可。‎ (4) 图中离子从上至下，半径有减小趋势，对应的吸附率减小；随着时间的递增，所有离子的吸附率均增大；另外Fe3+和Al3+所带电荷数大，其吸附率低。‎ (5) 从吸附率的图可以看出，Ca2+、Pb2+的吸附率较高。‎ ‎(6) 电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，阳极上是发生氧化反应，元素化合价升高，为MnSO4失电子生成MnO2，阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2↓+4H+。‎ ‎ ‎ ‎3．(1) Fe2+和Mn2+‎ Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+‎ ‎2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+‎ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 ‎(2) 置换反应　镍 ‎(3) 取少量最后一次洗涤滤液于试管中，滴入1~2滴盐酸，再滴入氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净 ‎(4) 1‎ ‎【解析】 (1) 根据题意，Ni(Ⅱ)不能被氧化，反应②中除掉的杂质离子是Fe2+和Mn2+，反应的离子方程式为Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+；加高锰酸钾溶液前，若pH较低，铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。‎ (2) 反应③为锌与镍离子反应得到锌离子和镍，反应类型为置换反应；得到的滤渣中，除了过量的锌外还有金属镍。‎ ‎(3) 由于溶液中硫酸根离子属于杂质离子，因此可以检验洗涤滤液中是否存在硫酸根离子，操作为：取少量最后一次洗涤滤液于试管中，滴入1~2滴稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净。‎ ‎(4) 根据关系式 ZnCO3·xZn(OH)2 ~(x+1)ZnO ‎ 125+99x　 81(x+1)‎ ‎ 11.2 g　　 8.1 g 解得：x=1‎ ‎ ‎ ‎4．(1) A ‎(2) 2MnO2+Cu2S+8H+S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O ‎(3) Fe3+可加催化Cu2S被MnO2氧化 ‎(4) CuO[或Cu(OH)2]　加热 ‎(5) Mn2++HC+NH3MnCO3↓+N ‎(6) (NH4)2SO4‎ ‎【解析】 辉铜矿的主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质，加入稀硫酸和二氧化锰浸取，过滤得到滤渣为MnO2、SiO2、单质S，滤液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+，调节溶液pH除去铁离子，加入碳酸氢铵溶液沉淀锰，过滤得到滤液赶出氨气循环使用，得到碱式碳酸铜。‎ (1) 酸浸时，通过粉碎矿石或者升高温度或者进行搅拌等都可以提高浸取速率，延长浸取时间并不能提高速率。‎ (2) ‎“浸取”时：在酸性条件下MnO2氧化Cu2S得到硫单质、CuSO4和MnSO4，其反应的离子方程式是2MnO2+Cu2S+8H+S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O。‎ (3) 浸取时氧化铁与稀硫酸生成硫酸铁和水，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化。‎ (4) 加入的试剂A应用于调节溶液pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等；因氨气易挥发，加热可促进挥发，则可用加热的方法赶氨。‎ (5) ‎“沉锰”(除Mn2+)过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn2++HC+NH3MnCO3↓+N。‎ ‎(6) 滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硫酸铵晶体。‎ ‎ ‎ ‎5．(1) FeS+Cu2+CuS+Fe2+‎ ‎(2) ①2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O ‎②除去Fe3+‎ ‎③用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则Fe3+已除净 ‎(3) 增大NiSO4的浓度，利于蒸发结晶(或富集NiSO4)‎ ‎(4) ①溶液表面形成晶体薄膜(或者有少量晶体析出)‎ ‎②d　③重结晶 ‎【解析】 (1) FeS除去Cu2+的反应是沉淀的转化，即FeS+Cu2+CuS+Fe2+。‎ (2) ‎①对滤液Ⅱ中加H2O2的目的是将Fe2+氧化Fe3+，加入H2O2的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。②调滤液ⅡpH的目的是除去Fe3+。③检验Fe3+是否除尽的操作和现象：用试管取少量滤液Ⅲ，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则Fe3+已除净。‎ (3) NiSO4与Na2CO3反应生成NiCO3沉淀，而后过滤，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4，这样可提高NiSO4的浓度，有利于蒸发结晶。‎ ‎(4) ①在进行蒸发浓缩操作时，当少量晶体析出时或溶液表面形成晶体薄膜时，停止加热。②为了提高产率，过滤后得到的母液要循环使用，应该回流到流程d中循环使用。③产品的纯度不够需要重新溶解、浓缩、结晶析出得到较纯净的晶体，实验操作为重结晶。‎ ‎ ‎ ‎6．(1) ad ‎(2) 阴　Cu2++2Fe2+Cu+2Fe3+‎ ‎(3) 1.0×10-14~2.0×10-14 mol·L-1‎ ‎(4) 加入有机萃取剂 ‎(5) 硫酸 ‎(6) 硫酸和有机萃取剂 ‎【解析】 电镀污泥[主要成分为Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3和砂土]加硫酸溶解、过滤，滤液中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Al3+，电解，铜离子在阴极得电子生成Cu，亚铁离子在阳极失电子生成Fe3+，过滤，滤液中含有Ni2+、Fe3+、Al3+，再加磷酸钠，生成FePO4、AlPO4沉淀，过滤，滤液为含有Ni2+的溶液，加有机萃取剂萃取、分液，有机层中加硫酸，分液，水层中为NiSO4。‎ (1) 若要提高浸出速率可以增大反应物的浓度，即增大硫酸的浓度，或者升高温度。‎ (2) 铜离子得电子生成Cu，即电解过程中铜粉在阴极生成；阴极上铜离子得电子生成Cu，阳极上Fe2+失电子生成Fe3+，则电解方程式为Cu2++2Fe2+Cu+2Fe3+。‎ (3) 步骤③应该控制溶液中P的浓度，使Fe3+、Al3+全部转化为沉淀，而Ni2+不生成沉淀，若没有Ni3(PO4)2沉淀生成，则Ksp[Ni3(PO4)2]=c3(Ni2+)·c2(P)=(0.1)3×c2(P)=4.0×10-31，所以c(P)=2.0×10-14 mol·L-1；若使Fe3+、Al3+全部转化为沉淀，FePO4的Ksp小先沉淀，Al3+完全沉淀时Fe3+也完全沉淀，Ksp(AlPO4)=c(Al3+)·c(P)=(10-5)×c(P)=1.0×10-19，所以c(P)=1.0×10-14 mol·L-1，即当c(P)=1.0×10-14 mol·L-1时Fe3+、Al3+全部转化为沉淀；所以溶液中c(P)的范围为1.0×10-14~2.0×10-14 mol·L-1。‎ (4) 已知存在平衡：NiSO4(水层)+2(HA)2(有机层)Ni(HA2)2(有机层)+H2SO4(水层)，增大反应物的浓度，平衡正向移动，所以为促使上述平衡向正反应方向移动应该加入有机萃取剂。‎ (5) 步骤⑤中作为反萃取剂，即平衡NiSO4(水层)+2(HA)2(有机层)Ni(HA2)2(有机层)+H2SO4(水层)逆向移动，则增大生成物的浓度，所以加入硫酸作反萃取剂。‎ ‎(6) 步骤④中加有机萃取剂，分液，水层中含有硫酸，步骤⑤中加硫酸作为反萃取剂，分液有机层为有机萃取剂，则硫酸和有机萃取剂可以循环使用。‎ ‎ ‎