2020届高三化学二轮复习 工业流程图专题训练

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2．软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表

金属阳离子Fe3＋Al3＋Mn2＋Mg2＋

完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4

②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是____________________________________________。

(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填以下试剂的序号字母)。

a．CaO b．MgO

c．Al2O3d．氨水

(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子反应方程式：________________________________________________________________________。

(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_______________________________________________。

(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是___________________________________________________________(用离子方程式表示)。

答案(1)MnO2＋SO2===SO2－4＋Mn2＋

(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋

(3)Al(OH)3、Fe(OH)3ab

(4)MnF2＋Mg2＋Mn2＋＋MgF2

(5)减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多产品

(6)Mn 2＋＋2H 2O Mn(OH)2＋2H ＋

2、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为NiFe 2O 4(铁酸镍)、NiO 、FeO 、CaO 、SiO 2等]中

回收NiSO 4的工艺流程如下：

已知(NH 4)2SO 4在350℃分解生成NH 3和H 2SO 4，回答下列问题：

（1）

“浸渣”的成分有Fe 2O 3、FeO(OH)、CaSO 4外，还含有___________(写化学式)。 （2）矿渣中部分FeO 焙烧时与H 2SO 4反应生成Fe 2(SO 4)3的化学方程式为________________________。

（3）向“浸取液”中加入NaF 以除去溶液中Ca 2+(浓度为1．0×10-3mol·

L -1)，当溶液中c(F -)=2．0×10-3mol·L -1时，除钙率为______________[K sp (CaF 2)=4．0×10-11]。

（4）溶剂萃取可用于对溶液中的金属离子进行富集与分离：

()()()()2Fe 22H RH FeR ++++?水相有机相有机相水相。萃取剂与溶液的体积比(V 0／V A )对溶液中Ni 2+、Fe 2+的萃取率影响如图所示，V 0／V A 的最佳取值为____________。在___________(填“强碱性”“强酸性”或“中性”)介质中“反萃取”能使有机相再生而循环利用。

（5）以Fe 、Ni 为电极制取Na 2FeO 4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO 42-，若

pH 过高，铁电极区会产生红褐色物质。

①电解时阳极的电极反应式为_________________________，离子交换膜(b))为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。

②向铁电极区出现的红褐色物质中加入少量的NaClO 溶液，沉淀溶解。该反应的离子方程式为________________________________。

【答案】（1）SiO 2

（2）4FeO+6H 2SO 4+O 2=2Fe 2(SO 4)3+6H 2O

（3）99%

（4）0.25 强酸性

（5）①Fe-6e -+8OH-=FeO 42-+4H 2O

②阴 2Fe(OH)3+3ClO -+4OH -=2FeO 42-+3Cl -+5H 2O

3、实验室以工业废渣（主要含CaSO 4·2H 2O ，还含少量SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3）为原料制取轻质CaCO 3和(NH 4)2SO 4晶体，其实验流程如下：

（1）室温下，反应CaSO 4(s)+23CO -(aq)CaCO 3(s)+24SO -(aq)达到平衡，则溶液中()()2423SO CO c c --=

▲ [K sp (CaSO 4)=4.8×10?5，K sp (CaCO 3)=3×10?9]。

（2）将氨水和NH 4HCO 3溶液混合，可制得(NH 4)2CO 3溶液，其离子方程式为 ▲ ；浸取废渣时，

向(NH 4)2CO 3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CaSO 4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CaSO 4转化率的操作有 ▲ 。

（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO 3所需的CaCl 2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制

取CaCl 2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]。

【答案】（1）1.6×104

（2）3HCO -+NH 3·

H 2O +4NH +23CO -+H 2O(或3HCO -+NH 3·H 2O +4NH +23CO -+H 2O) 增加溶液中23CO -的浓度，促进CaSO 4的转化

（3）温度过高，(NH 4)2CO 3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

4、(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TeO 2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TeO 2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SO 2通入TeCl 4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(H 2TeO 3)的K a1＝1×10－3，K a2＝2×10－8。

①0.1mol·L －1H 2TeO 3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NaHTeO 3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 (H 2TeO 3)＞c (H ＋)

B ．c (Na ＋)＋c (H ＋)＝c (HTeO －3)＋c (TeO 2－3)＋c (OH －

)

C ．c (Na ＋)＝c (TeO 2－3)＋c (HTeO －3)＋c (H 2TeO 3)

D ．c (H ＋)＋c (H 2TeO 3)＝c (OH －)＋c (TeO 2－3)

答案．(1)TeO 2＋2OH －===TeO 2－3＋H 2O (2)3Ag ＋4HNO 3===3AgNO 3＋NO ↑＋2H 2O (3)溶液酸性过强，TeO 2会继续与酸反应导致碲元素损失 缓慢加入H 2SO 4，并不断搅拌 (4)TeCl 4＋2SO 2＋4H 2O===Te ＋4HCl ＋2H 2SO 4 (5)①10% ②CD

5、废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu 、Zn 总含量约为99%)回收Cu 并制备ZnO 的部分实验过程如下：

(1)①铜帽溶解时加入H 2O 2的目的是_________________________________________________

_____________________________________________________________(用化学方程式表示)。

②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H 2O 2除去。除去H 2O 2的简便方法是_______________。

(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn 、ZnO ，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H 2O 2后溶液中Cu 2＋的含量。实验操作：准确量取一定体积的含有Cu 2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH ＝3～4，加入过量的KI ，用Na 2S 2O 3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下： 2Cu 2＋＋4I －===2CuI(白色)↓＋I 2

2S 2O 2－3＋I 2===2I －＋S 4O 2－6

①滴定选用的指示剂为________，滴定终点观察到的现象为____________________________。

②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

(3)已知pH＞11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算)。

开始沉淀的pH 沉淀完全的pH

Fe3＋ 1.1 3.2

Fe2＋ 5.8 8.8

Zn2＋ 5.9 8.9

实验中可选用的试剂：30%H2O2溶液、1.0mol·L－1HNO3溶液、1.0mol·L－1NaOH溶液。

由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③过滤；

④________________________________________________________________________；

⑤过滤、洗涤、干燥；

⑥900℃煅烧。

答案(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O②加热(至沸)

(2)①淀粉溶液当滴入最后一滴标准液蓝色褪去且半分钟不恢复②偏高

(3)①向滤液中加入适量30%H2O2溶液，使其充分反应

②滴加1.0mol·L－1NaOH溶液，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH＜5.9)，使Fe3＋沉淀完全

④向滤液中滴加1.0mol·L－1NaOH溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全

6、废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计)，从光盘中提取金属Ag 的工艺流程如下。请

回答下列问题。

（1）“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行，使用的加热方式为______________________。

（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____________。有人提出用HNO3代替NaClO氧化Ag，从反应产物的角度分析，其缺点是______________。

（3）“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________。

（4）常用10％的氨水溶解AgCl固体，AgCl与NH3?H2O按1:2 反应可生成Cl－和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际反应中，即使氨水过量，“废渣”中也含有少量AgCl固体，可能的原因是

__________________________________________。

（5）理论上消耗0.1 mol N2H4?H2O可“还原”得到_____ g Ag的单质。

【答案】（1）水浴加热

（2）4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑ 生成氮氧化物，污染空气

（3）向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没，使洗涤液自然流下，重复2~3次

（4）［Ag（NH3）2］＋氨水溶解AgCl的反应是可逆反应，不能进行到底

（5）43.2

7、高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、

Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(M n+)=0.1 mol·L?1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+

开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9

沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9 （1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。

（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________。

（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。

（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。

（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_________ ____________________________________________________________。

（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O2，其中Ni、Co、Mn的

化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=1

3

时，z=___________。

【答案】（1）SiO2（不溶性硅酸盐）MnO2+MnS+2H2SO42MnSO4+S+2H2O

（2）将Fe2+氧化为Fe3+

（3）4.7

（4）NiS和ZnS

（5）F?与H+结合形成弱电解质HF，MgF 2Mg2++2F?平衡向右移动

（6）Mn2++2

3

HCO MnCO3↓+CO2↑+H2O

（7）1 3

8、废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：

(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是_________________________________________________

_____________________________________________________________(用化学方程式表示)。

②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是_______________。

(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。实验操作：准确量取一定体积的含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH＝3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：

2Cu2＋＋4I－===2CuI(白色)↓＋I2

2S2O2－3＋I2===2I－＋S4O2－6

①滴定选用的指示剂为________，滴定终点观察到的现象为____________________________。

②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

(3)已知pH＞11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算)。

开始沉淀的pH 沉淀完全的pH

Fe3＋ 1.1 3.2

Fe2＋ 5.8 8.8

Zn2＋ 5.9 8.9

实验中可选用的试剂：30%H2O2溶液、1.0mol·L－1HNO3溶液、1.0mol·L－1NaOH溶液。

由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③过滤；

④________________________________________________________________________；

⑤过滤、洗涤、干燥；

⑥900℃煅烧。

1．(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O②加热(至沸)

(2)①淀粉溶液当滴入最后一滴标准液蓝色褪去且半分钟不恢复②偏高

(3)①向滤液中加入适量30%H2O2溶液，使其充分反应

②滴加1.0mol·L－1NaOH溶液，调节溶液pH约为5(或3.2≤pH＜5.9)，使Fe3＋沉淀完全

④向滤液中滴加1.0mol·L－1NaOH溶液，调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全

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