2020届高三化学工业流程图专题训练试题及答案

2020 届高三化学一轮复习《工业流程图》专题训练 1、(2019·徐州调研)碲(Te)广泛用于彩色玻璃和陶瓷。工业上用精炼铜的阳极泥(主要含有 TeO 2，少量 Ag、 Au)为原料制备单质碲的一种工艺流程如图： 已知 TeO2 微溶于水，易溶于较浓的强酸和强碱。 (1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为_____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)碱浸后的“滤渣”可以部分溶于稀硝酸，发生反应的化学方程式是___________________。 (3)“ 沉 碲 ” 时 控 制 溶 液 的 pH 为 4.5 ～ 5.0 ， 生 成 TeO2 沉 淀 。 酸 性 不 能 过 强 ， 其 原 因 是 _______________________________________________________________________________； 防止局部酸性过强的操作方法是___________________________________________________。 (4)“ 酸 溶 ” 后 ， 将 SO2 通 入 TeCl4 酸 性 溶 液 中 进 行 “ 还 原 ” 得 到 碲 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是 _______________________________________________________________________________。 (5)25℃时，亚碲酸(H2TeO3)的 Ka1＝1×10－3，Ka2＝2×10－8。 ①0.1mol·L－1H2TeO3 溶液的电离度 α 约为____________。(α＝ 已电离弱电解质分子数 弱电解质分子总数 ×100%) ②0.1mol·L－1 的 NaHTeO3 溶液中，下列粒子的物质的量浓度关系正确的是________(填字母)。 A．c(Na＋)＞c(HTeO－3 )＞c(OH－)＞c(H2TeO3)＞c(H＋) B．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HTeO－3 )＋c(TeO2－3 )＋c(OH－) C．c(Na＋)＝c(TeO2－3 )＋c(HTeO－3 )＋c(H2TeO3) D．c(H＋)＋c(H2TeO3)＝c(OH－)＋c(TeO2－3 ) 答案(1)TeO2＋2OH－===TeO2－3 ＋H2O　(2)3Ag＋4HNO 3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O　(3)溶液酸性过强， TeO2 会继续与酸反应导致碲元素损失　缓慢加入 H2SO4，并不断搅拌　(4)TeCl4＋2SO2＋4H2O===Te＋ 4HCl＋2H2SO4　(5)①10%　②CD2、工业品MnCl2溶液中含有杂质，利用锰粉、草酸、硫酸锰分别依次除去Pb2＋、Ca2＋、Mg2＋ 制得纯净的MnCl2。工艺流程如下： 已知：①草酸为二元弱酸，其钠盐、钾盐易溶于水，钙盐难溶于水。 ②硫酸镁晶体、硫酸锰的溶解度曲线如下图： 回答下列问题： (1)过滤所需的玻璃仪器主要有________，加热搅拌的作用是______________ (2)弃渣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的主要成分分别为________、________、________。反应①的离子方程 式为___________________________________________________ (3)反应②的离子方程式为______________________________________。 (4)③加热搅拌、静置过滤时，所选择的温度的范围是__________。 a．0～20 ℃ b．20～40 ℃ c．40～60 ℃ d．80～90 ℃ (5)④ 加 入 氯 化 钡 溶 液 主 要 是 为 了 除 去 ________ ， 检 验 该 离 子 是 否 除 尽 的 方 法 为 ______________________。 (6)已知 MnCl2 溶液呈弱酸性，操作 X 为________(填字母)。 a．蒸发结晶 b．降温结晶 c．萃取分液 d．蒸馏答案　(1)漏斗、烧杯、玻璃棒　加快反应速率　(2)铅及少量锰粉　 MgSO4·7H2O 　硫酸钡(或 BaSO4)　Mn＋Pb 2 ＋===Mn2 ＋＋Pb　(3)H 2C2O4 ＋Ca2 ＋===CaC2O4↓＋2H ＋　(4)d　(5)SO 2－4 　 取少量上层澄清溶液于试管中，滴加 BaCl2 溶液，如无沉淀出现则说明 SO 2－4 已除尽，反之则 没有除尽　(6)b 3、KIO3 是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题： (1)KIO3 的化学名称是________。 (2)利用“KClO3 氧化法”制备 KIO3 工艺流程如图所示： “酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl2 和 KCl。“逐 Cl2”采用的方法是________。“滤液” 中 的 溶 质 主 要 是 ________________ 。 “ 调 pH” 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 _____________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)KIO3 也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式________________________________________。 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________________，其迁移方向是________。 ③与“电解法”相比，“KClO3 氧化法”的主要不足之处有 ___________________________________________________________(写出一点)。 答案　(1)碘酸钾(2)加热　KCl　KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或 HIO3＋KOH===KIO3＋H2O) (3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或 2H＋＋2e－===H2↑) ②K＋　由 a 到 b ③产生 Cl2 易污染环境等 4、[2019江苏]实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3 和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下： （1）室温下，反应CaSO4(s)+ (aq) CaCO3(s)+ (aq)达到平衡，则溶液中 = ▲ [Ksp(CaSO4)=4.8×10−5，Ksp(CaCO3)=3×10−9]。 （2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为 ▲ ；浸取废渣时， 向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 ▲ 。 （3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将 会导致CaSO4的转化率下降，其原因是 ▲ ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不 变，实验中提高CaSO4转化率的操作有 ▲ 。 （4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料， 制取CaCl2溶液的实验方案： ▲ [已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5时Al(OH)3 开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。 2 3CO − 2 4SO − ( ) ( ) 2 4 2 3 SO CO c c − −【答案】（1）1.6×104 （2） +NH3·H2O + +H2O(或 +NH3·H2O + +H2O) 增加溶液中 的浓度，促进CaSO4的转化 （3）温度过高，(NH4)2CO3分解 加快搅拌速率 （4）在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量 Ca(OH)2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5~8.5时，过滤 5、以 Cl2、NaOH、(NH2)2CO（尿素）和 SO2 为原料可制备 N2H4·H2O（水合肼）和无水 Na2SO3，其主要实验 流程如下： 已知：①Cl2+2OH− ClO−+Cl−+H2O 是放热反应。 ②N2H4·H2O 沸点约 118 ℃，具有强还原性，能与 NaClO 剧烈反应生成 N2。 （1）步骤Ⅰ制备 NaClO 溶液时，若温度超过 40 ℃，Cl2 与 NaOH 溶液反应生成 NaClO3 和 NaCl，其离子方 程式为____________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是 ____________________________________。 （2）步骤Ⅱ合成 N2H4·H2O 的装置如题 19 图−1 所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在 40 ℃以下反应一段 时间后，再迅速升温至 110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_____________；使用冷凝管 的目的是_________________________________。 3HCO− + 4NH 2 3CO − 3HCO− + 4NH 2 3CO − 2 3CO −（3）步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品 Na2CO3 制备无水 Na2SO3（水溶液中 H2SO3、 、 随 pH 的分布 如题 19 图−2 所示，Na2SO3 的溶解度曲线如题 19 图−3 所示）。 ①边搅拌边向 Na2CO3 溶液中通入 SO2 制备 NaHSO3 溶液。实验中确定何时停止通 SO2 的实验操作为 _________________。 ②请补充完整由 NaHSO3 溶液制备无水 Na2SO3 的实验方案： _______________________，用少量无水乙醇洗 涤，干燥，密封包装。 【答案】（1）3Cl2+6OH− 5Cl−+ClO3−+3H2O 缓慢通入 Cl2 （2）NaClO 碱性溶液减少水合肼的挥发 （3）①测量溶液的 pH，若 pH 约为 4，停止通 SO2 ②边搅拌边向 NaHSO3 溶液中滴加 NaOH 溶液，测量溶液 pH，pH 约为 10 时，停止滴加 NaOH 溶液，加热浓缩 溶液至有大量晶体析出，在高于 34℃条件下趁热过滤 6、某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量 Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响 可忽略)。 已知：①NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO 2NaCl+NaClO3 ②AgCl 可溶于氨水：AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3) 2++ Cl− +2H2O ③常温时 N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3)2+：4Ag(NH3) 2++N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4NH4＋+4NH3↑+H2O （1）“氧化”阶段需在 80℃条件下进行，适宜的加热方式为__________________。 （2）NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2，该反应的化学方程式为________________。 HNO3 也能氧化 Ag，从反应产物的角度分析，以 HNO3 代替 NaClO 的缺点是____________________。 （3）为提高 Ag 的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并_______________________。 （4）若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加 10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量 NaClO 与 NH3·H2O 反应外(该条件下 NaClO3 与 NH3·H2O 不反应)，还因为_____________________。 （5）请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质 Ag 的实验方案：________________________(实验中须使 用的试剂有：2 mol·L−1 水合肼溶液，1 mol·L−1H2SO4)。 【答案】（1）水浴加热 （2）4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑ 会释放出氮氧化物(或 NO、NO2 )，造成环境污染 （3）将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中 （4）未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的 Cl−，不利于 AgCl 与氨水反应 （5）向滤液中滴加 2mol·L−1 水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用 1 mol·L−1 H2SO4 溶液吸收反应中 放出的 NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。 7、（2019 年北京昌平二模）新能源汽车的核心部件是锂离子电池，常用磷酸亚铁锂（LiFePO4）做电极材 料。对 LiFePO4 废旧电极（含杂质 Al、石墨粉）回收并获得高纯 Li2CO3 的工业流程图如下：30%Na2CO3 溶液 iv.沉铁 i NaOH 溶液 ii （两次循环） iii.浸取 FePO4·2H2O 饱和 Na2CO3 溶液 60-80℃ LiFePO4 废旧电极 滤液 1 滤渣 1 滤渣 2 浸出液 （含 Li+ 和、Fe3+) 滤液 2 Li2CO3 粗品 盐酸+氧化剂 vi v.沉锂母液 高纯 Li2CO3 研磨资料：碳酸锂在水中溶解度： 温度/℃ 0 20 40 60 80 100 溶解度/g 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 （1）过程 i 研磨粉碎的目的是_________。 （2）过程 ii 加入足量 NaOH 溶液的作用是_________。 （3）过程 iii 采用不同氧化剂分别进行实验，均采用 Li 含量为 3.7%的原料，控制 pH 为 3.5，浸取 1.5h 后， 实验结果如下表所示： 序号 酸 氧化剂 浸出液 Li+浓度(g/L) 滤渣中 Li 含量/% 实验 1 HCl H2O2 9.02 0.10 实验 2 HCl NaClO3 9.05 0.08 实验 3 HCl O2 7.05 0.93 ①实验 2 中，NaClO3 与盐酸反应生成黄绿色气体，大大增加了酸和氧化剂的用量，该反应的离子方 程式为__________。 ②结合实验结果和①中的现象，最终选择 H2O2 作为氧化剂，原因是_________。 ③过程 iii 得到的浸出液循环两次的目的是_________。 （4）浸出液中存在大量 H2PO4−和 HPO42−，已知：H2PO4−⇌ HPO42−+H+，HPO42−⇌ PO43−+H+， 结合平衡移动原理，解释过程 iv 得到磷酸铁晶体的原因_________。 （5）对比过程 iv 和 v，说明过程 iv 不用饱和 Na2CO3 溶液的原因_________。 （6）简述过程 vi 的操作_________。 答案（1）增大接触面积，加快反应速率 （2）溶解 Al，使其分离出去 （3）①ClO3−+5Cl−+6H+=3Cl2↑+3H2O ②Li+的浸出率较高，且较环保（节约酸和氧化剂的用量）③提高浸出液中 Li+浓度（或提高氧化剂和酸的利用率/节约后续纯碱的用量） （4）CO32−结合 H+，c(H+)减小，H2PO4−⇌ HPO42−+H+，HPO42−⇌ PO43−+H+，两个电离平衡均向右移动，c(PO43−) 增大，与 Fe3+结合形成磷酸铁晶体。 （5）过程 iv 若使用饱和 Na2CO3 溶液，其中 c(CO32−)较大，易形成 Li2CO3 沉淀与磷酸铁沉淀一同析出， 减少高纯 Li2CO3 的产量。 （6）用热水洗涤，干燥 8、(2019 年石景山一摸）聚合硫酸铁（简称 PFS 或聚铁）是水处理中重要的絮凝剂。以黄铁矿的烧渣（主 要成分为 Fe2O3、FeO、SiO2 等）为原料制取聚合硫酸铁（ ）的工艺流程如下： （1）酸浸时最合适的酸是 （写化学式）。 （2）酸浸后溶液中主要的阳离子有 。 （3）加入 KClO3 的目的是 （结合离子方程式说明）。 （4）过程 a 中生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合。将下列水解反应原理的化学方程式补充完整。 + + （5）过程 a 中水解要严控 pH 的范围。pH 偏小或偏大聚合硫酸铁的产率都会降低，请解释原因 。 （6）盐基度 B 是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，通常盐基度越高，絮凝效果越好。盐基度 B 的表达式： （n 为物质的量）。为测量聚合硫酸铁的盐基度，进行如下实验操作： ⅰ.取聚合硫酸铁样品 m g，加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，再加入 KF 溶液屏 蔽 Fe3+，使 Fe3+不与 OH－反应。然后以酚酞为指示剂，用 c mol/L 的标准 NaOH 溶液进行中和滴定，到终 m xx       − 2342 )SO()OH(Fe %100)(3 )( 3 ×= + − Fen OHnB 342 )SO(Fe OH2 2342 )SO()OH(Fe xx −点时消耗 NaOH 溶液 V mL。 ⅱ.做空白对照实验，取与步骤ⅰ等体积等浓度的盐酸，以酚酞为指示剂，用 c mol/L 的标准 NaOH 溶液 进行中和滴定，到终点时消耗 NaOH 溶液 V0 mL。 ①该聚合硫酸铁样品中 n(OH－) ＝ mol。 ②已知该样品中 Fe 的质量分数 w，则盐基度 B＝ 。 答案（1）H2SO4……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… （1 分） （2）Fe3+、Fe2+、H+………………………………………………………………………………………………………………………………………（2 分） （3）将 Fe2+氧化为 Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O………………………………（2 分） （4）1 + x 1 + 푥 2H2SO4……………………………………………………（2 分） （5）pH 偏小时，水解平衡逆向移动，聚合硫酸铁的产率会降低；pH 偏大时，Fe2(SO4)3 生成 Fe(OH)3 聚 沉，聚合硫酸铁的产率会降低；……………………………………………………………（2 分） （6）①10—3cV0－10—3cV………………………………………………………………………………………………………………………………（2 分） ② ………………………………………………………………………………………………………………（1 分） 中学化学资料网（e-huaxue.com) %1003 )(056.0 0 ×− mw VVc 342 )SO(Fe OH2 2342 )SO()OH(Fe xx −