工艺流程2--高考真题

工艺流程高考真题专练1(2019全国卷，26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在95 “溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_ 。(2)“滤渣1”的主要成分有_。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3离子，可选用的化学试剂是_。(3) 根据H3BO3的解离反应：H3BO3H2OHB(OH)，Ka5.811010，可判断H3BO3是 _酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节到3.5，目的是_。(4) 在“沉镁”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的离子方程式为_ ，母液经加热后可返回_工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_。答案(1)NH4HCO3NH3=(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN(3)一元弱转化为H3BO3，促进析出(4)2Mg23CO2H2O=Mg(OH)2MgCO32HCO或2Mg22COH2O=Mg(OH)2MgCO3CO2溶浸高温焙烧2(2019全国卷，26)立德粉ZnSBaSO4(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(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：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CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为_。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)。沉淀器中反应的离子方程式为_。(3)成品中S2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 0.100 0 molL1的I2KI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I2用0.100 0 molL1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为I22S2O=2IS4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为_，样品中S2的含量为_(写出表达式)。答案(1)D(2)BaSO44CBaS4COCOH2O(g)=CO2H2BaCO3S2Ba2Zn2SO=ZnSBaSO4(3)浅蓝色至无色100%3(2019全国卷，26)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，工艺如图所示。回答下列问题：相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2Fe2Fe3Al3Mg2Zn2Ni2开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(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LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为2、3、4。当xy时，z_。答案(1)SiO2(或不溶性硅酸盐)MnO2MnS2H2SO4=2MnSO4S2H2O(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，MgF2(s)Mg2(aq)2F(aq)平衡向右移动(6)Mn22HCO=MnCO3CO2H2O (7)42018全国卷，27(1)(2)(4)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：_。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：pH4.1时，中为_溶液(写化学式)。工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是_。(4) Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.010 00 molL1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_ _ _，该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1(以SO2计)。答案(1)2NaHSO3=Na2S2O5H2O(2)NaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液(4)S2O2I23H2O=2SO4I6H01285(2018全国卷，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。答案(1)2ZnS3O22ZnO2SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸6(2018全国卷，27)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工艺流程如下图所示：“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。写出电解时阴极的电极反应式：_。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_。答案(1)碘酸钾(2)加热KClKH(IO3)2KOH=2KIO3H2O(或HIO3KOH=KIO3H2O)(3)2H2O2e=2OHH2K由a到b7.(2018江苏)（12分）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_。（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600硫去除率=（1）100%不添加CaO的矿粉在低于500焙烧时，去除的硫元素主要来源于_。700焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_（填化学式）转化为_（填化学式）。（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）n（Fe2O3）=_。 8 (2018北京) 磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度：Ca5(PO4)3(OH)”或“”）。结合元素周期律解释中结论：P和S电子层数相同，_ 。（3）酸浸时，磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF，并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式：_ 。（4）H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80后脱除率变化的原因：_。（5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO42残留，原因是_ ；加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是_。（6）取a g所得精制磷酸，加适量水稀释，以百里香酚酞作指示剂，用b molL1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4，消耗NaOH溶液c mL，精制磷酸中H3PO4的质量分数是_。（已知：H3PO4摩尔质量为98 gmol1）【答案】 (1). 研磨、加热 (2). 核电荷数PS，原子半径PS，得电子能力PS，非金属性PS (3). 2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF （4）80 后，H2O2分解速率大，浓度显著降低 (5）. CaSO4微溶 BaCO3+2H3PO4BaSO4+CO2+H2O+2 (6). 9.（2017全国卷）（和都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为，还含有少量、等杂质）来制备，工艺流程如下： 回答下列问题：（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为时，所采用的实验条件为_。（2）“酸浸”后，钛主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式_。（3）沉淀与双氧水、氨水反应所得实验结果如下表所示：温度/3035404550转化率/%9295979388分析时转化率最高的原因_ 。（4）中的化合价为，其中过氧键的数目为_。（5）若“滤液”中，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此时是否有沉淀生成_（列式计算）。、的分别为、。（6）写出“高温煅烧”中由制备的化学方程式_ 。（1）加热或加热（2）（3）前，未达到平衡状态，随着温度升高，转化率变大；后， 分解加剧，转化率降低（4）（5），所以最终没有沉淀（6）10(2017全国卷，26)水泥是重要的建筑材料。水泥的主要成分CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属氧化物，实验室测定水泥样品中钙含量的过程如下图所示水泥样品氯化铵盐酸、硝酸沉淀A滤液加热氨水PH4-5沉淀B滤液草酸铵溶液草酸钙硫酸KMnO4法测定 回答下列问题（1）再分解水泥样品的过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需要加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是： ；还可使用 代替硝酸。（2）沉淀A的主要成分: ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学反应方程式： （3）加氨水过程中加热的目的是 ，沉淀B的主要成分为 、 （填化学式）（4）草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO4- + H+ + H2C2O4 Mn2+ + CO2 + H2O。实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol/L的KMnO4溶液36.00mL,则该水泥样品中钙的质量分数为： 解析：（1）将Fe2+氧化为Fe3+ H2O2 （2）SiO2 SiO2 + HF = SiF4 + H2O （3）防止胶体生成，易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3 （4）2MnO4- + 6H+ + 5H2C2O4 = 2Mn2+ +10CO2 + 8H2O 2mol 5mol0.0500mol/L*0.036L 0.0045mol 则 n(Ca)= n(H2C2O4)= 0.0045mol m（Ca）= n * M = 0.0045mol *40g/mol=0.18g 则该水泥样品中钙的质量分数为:0.180.40=4511.(2017全国卷，27)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：（1）步骤的主要反应为：FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的系数比为_。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_，滤渣2的主要成分是_及含硅杂质。（3）步骤调滤液2的pH使之变_（填“大”或“小”），原因是_（用离子方程式表示）。（4）有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。a80b60c40d10步骤的反应类型是_。（5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_。【答案】（1）27 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 （2）铁 Al(OH)3（3）小 2+2H+H2O（4）d 复分解反应（5）100%12.（2017 江苏）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 注: SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 （2）向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“增大”、“不变”或“减小”)。（3）“电解”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_ 。 （4）“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。 （5）铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_。 【答案】（1）Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O (2)减小 （3）石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 （4）4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2 H2 (5)氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜13. （17年海南）以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO47H2O的过程如图所示： 硼镁泥的主要成分如下表：MgOSiO2FeO、Fe2O3CaOAl2O3B2O330%40%20%25%5%15%2%3%1%2%1%2%回答下列问题：（1）“酸解”时应该加入的酸是_ ，“滤渣1”中主要含有_（写化学式）。（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是_ 、_ 。（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是_。（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是_。【答案】（1）H2SO4，SiO2；（2） 将Fe2氧化为Fe3；调节溶液pH，使Fe3、Al3以氢氧化物的形式沉淀除去；（3） 取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全；（4） 防止MgSO47H2O结晶析出。14.（2016全国卷） NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:回答下列问题：（1）NaClO2中Cl的化合价为_。（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_ 。（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为_、_。“电解”中阴极反应的主要产物是_。（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_，该反应中氧化产物是_。（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为_ _。（计算结果保留两位小数）1.5715.（16年全国卷3）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线： 回答下列问题：（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_。（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为_mol。（3）“中和”作用之