专项十五 化学综合题之工艺流程综合题-2020年新高考化学山东省地市模拟题精选专项特训（解析版）

2020年新高考化学山东省地市示范题筛选专项训练专业十五化学综合问题的技术流程综合问题1.(聊城一中2020年高三四月在线模拟)以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3，包括Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料矾土钠(主要成分Na2Cr2O72H2O )，其主要工艺查阅资料得知：I .常温下NaBiO3不溶于水，具有强氧化性，碱性条件下Cr3为CrO42-。ii.金属离子Fe3Al3Cr3Fe2Bi3开始沉淀的pH值2.73.45.07.50.7沉淀完整的pH值3.74.95.99.74.5回答以下问题(1)反应前粉碎矿石的目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)步骤中添加的试剂为： _ _ _ _ _ _ _ _，此时溶液的pH为5的目的： _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)编写反应的离子反应方程。(4)中氧化通过使CrO42-转化为Cr2O72-来写出该反应的离子方程式.(5)蒸发浓缩溶液h，冷却、过滤、清洗结晶，精制干燥的矾土粗结晶，精制矾土，需要.(填写操作名称)。【回答】(1)加大反应物接触面积，加快反应速度，提高铬铁矿的提取率(2)氢氧化钠溶液或NaOH溶液将Fe3、Al3完全转换成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去(3)3Nabi3CO2 cr37 oh-H2O=3bi (oh ) 3c ro42-3na(4)CrO42- 2H Cr2O72- H2O(5)再结晶铬铁矿加入过剩的硫酸，反应生成硫酸亚铁和硫酸铬、硫酸铝，二氧化硅不溶于硫酸，因此固体a为二氧化硅，溶液b中加入过氧化氢，将亚铁离子氧化为铁离子，加入碱调整pH，使铁离子和铝离子沉淀，制成表将pH控制在5，固体d为氢氧化铁和氢氧化铝，溶液e中加入铋酸钠和少量的氢氧化钠溶液，反应生成Na2CrO4，氧化变成重铬酸钠，最后重结晶得到氧化亚铁钠。【详解】(1)加大反应物接触面积，加快反应速度，提高铬铁矿提取率，反应前粉碎矿石因此，加大了反应物的接触面积，加快了反应速度，提高了铬铁矿的提取率(2)根据表的数据分析，步骤中添加的试剂为氢氧化钠溶液或NaOH溶液时，溶液的pH为5的目的是使Fe3、Al3完全沉淀在Fe(OH)3和Al(OH)3中去除，铬离子不沉淀使NaOH溶液Fe3、Al3完全转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀而除去；(3)反应中铋酸钠氧化硫酸铬生成铬酸钠的同时生成氢氧化铋，离子反应方程为3 Nabi3co2Cr 37 oh-h2o=3bi (oh )3c ro 42-3 na结果表明，3 Nabi3CO2 cr37oh-H2O=3bi (oh ) 3c ro42-3na；(4)中氧化是将CrO42-作为Cr2O72-、离子方程式2CrO42- 2H Cr2O72- H2O2CrO42- 2H Cr2O72- H2O；(5)蒸发浓缩溶液h，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得到矾土粗结晶的操作是再结晶答案是“再结晶”。【着眼点】本问题着重于物质制造过程和方案的分析判断、物质性质的应用、学生的分析能力、实验能力的调查，注意把握有关问题的信息的分析理解，操作步骤的注意问题和基本操作方法是解决问题的关键。2.(腾州第一中2020次高三月在线化学模拟试验问题)金属Co、Ni性质相似，广泛应用于电子工业及金属材料。 目前，用含钴、镍、铝废渣(主要成分包括CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3)提取钴、镍的工序为：(1)酸浸时SO2的作用是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)除去铝时加入碳酸钠使其沉淀的离子反应.(以CoCO3为原料微波水热法和通常的水热法使H2O2分解，可以得到高效催化剂CoNi(1-x)fe2o4(其中，co、ni均为2价)，图中表示用两种不同的方法得到的CoNi(1-x)fe2o4在10下催化分解6%h2o2溶液的相对初始速度H2O2的电子式_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。从图片资料来看，Co2、Ni2两种离子中催化效果更好的是.(已知烧成CoCO3时，温度不同，生成物不同。 在400下充分烧结CoCO3，使固体氧化物的质量为2.41g、CO2的体积为0.672L (标准情况下)，则得到的固体氧化物的化学式为_ .【回答】(1)将还原剂或Co3还原成Co2(2)2al33co32-3 h2o=2al (oh ) 33 CO2(3)微波水热Co2(4)Co3O4【解析】【分析】第一步骤酸浸，如果将氧化物全部变为离子，具有还原性，则与第二步骤中加入的碳酸钠发生双水解反应，将铝变为沉淀而除去，接着用萃取剂除去镍时，只是残留在溶液中，在沉淀中【详细解】(1)根据分析，制备还原剂(2)分析表明发生双重水解反应(3)画有过氧化氢的电子式即可问题图表明，微波水热法具有更高的反应速度x增大时，催化剂中的比例增大，比例减小，x增大时，过氧化氢的分解速度也增大，说明的催化效果更好(4)首先，从算出的物质的量可知，通过碳原子保存碳酸钴的物质的量也为0.03mol，进而通过钴原子保存，在2.41g固体中钴原子为0.03mol，其馀全部为氧原子，分解氧原子的物质的量为0.04mol，因此得到3.(山东省日照市2020年高三月实验班联合试验)磷酸铝(AlPO4)是用途广泛的材料，在建筑、耐火材料、化工等方面有广泛的应用前景。 图中表示以磷酸硅渣(主要成分为Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2、V2O5等)为原料制造磷酸铝工艺流程回答以下问题(1)酸浸液中含磷元素的主要粒子是_ _ _ _ _ _ _ _ (填充化学式，以下相同)，炉渣中的主要化学成分是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)生石灰除了调节pH以外，另一个作用是：(3)滤液中钒元素以V3O93-的形式存在，V3O93-容易水解为VO3(OH)2-，该水解反应的离子方程式为_。(4)碱浸渍时，粗磷酸铝转化为可溶性溶质时，可溶性溶质分别为_ _ _ _ _ _ _ (填充化学式)。(5)ph、反应温度和时间对碱浸渍时固相中的p、Al含量的影响如图所示最佳反应条件是_。(6)固相反应制备磷酸铝的方法之一是在900的煅烧炉中加热磷酸二氢铵和氧化铝的混合物，写出其反应的化学方程式。 _。【回答】(1)H3PO4 SiO2、CaSO4(2)过剩的SO42-的去除-(3)V3O93- 3H2O3VO3(OH)2- 3H(4)NaAl(OH)4、Na3PO4(5)pH=12、温度80、时间1h(6) al2o3NH4 H2 po 42 alpo4NH33h2o磷的硅渣的主要成分是Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2和V2O5等，加浓硫酸分离的渣是SiO2、CaSO4，酸浸液中加CaO可以调整pH去除过剩的硫酸离子，渣1是CaSO4，滤液中的钒元素是V3O93-的加入NaOH分离Na2VO3(OH)，加入NaOH后，粗磷酸铝溶解生成可溶性溶质为NaAlO2、Na3PO4，在pH=12、温度80、时间1h下碱浸渍时的固相中的p、Al含量w%小，成为最佳反应条件后，过滤AlPO4(1)SiO2为酸性氧化物，与硫酸不反应； CaSO4通过稍微溶于水而回答(2)加入浓硫酸引起过剩的硫酸离子，CaSO4在水中稍微溶解，回答如下(3)滤液中的钒元素以V3O93-的形式存在，V3O93-容易水解为VO3(OH)2(加入NaOH后粗磷酸铝溶解生成的可溶性溶质为NaAlO2、Na3PO4(5)在ph、反应温度和时间对碱浸渍时固相中的p、Al含量的影响图中，寻找碱浸渍时的固相中的p、Al含量的w%是最佳的反应条件(6)加热磷酸二氢铵和氧化铝的混合物生成AlPO4、NH3、H2O。【详细解】(1)酸浸中的磷元素主要转化为H3PO4，该反应的化学方程为Ca3(PO4)2 3H2SO4=3CaSO4 2H3PO4，磷硅渣的主要成分为Ca3(PO4)2、Al2O3、SiO2和V2O5等，如果加入浓硫酸分离滤渣则为SiO2、CaSO4(2)生石灰除了调节pH以外，还具有除去过剩硫酸离子的作用(3)滤液中钒元素以V3O93-的形式存在，V3O93-容易水解为VO3(OH)2，该水解反应的离子方程式为V3O93- 3H2O3VO3(OH)2- 3H；(4)碱浸渍时，粗磷酸铝转化为可溶性溶质，可溶性溶质分别为NaAl(OH)4、Na3PO4；(5)由图可知，在pH=12、温度80、时间1h下碱浸渍时固相p、Al含量w%小，是最佳的反应条件.(6)将磷酸二氢铵和氧化铝的混合物加热生成AlPO4、NH3和H2O，化学方程为al2o3 nh4h2po42alpo4 nh34.(山东省潍坊市2020次高三四月模拟)锰酸锂(LiMn2O4)是生产最快的具有三维锂离子通道的正极材料。 以MnSO4和LiFePO4为原料的锰酸锂的制造工艺如下请回答下面的问题(1)“沈铁”过程中得到的滤渣为白色固体，其主要成分为_(2)K2S2O8中s的价数为6价时，S2O82-所含的过氧键的数量为_，在反应器I中发生反应的离子方程式_。(3)反应器ii中反应温度为600750. 升温至515时，开始产生CO2，可能是远低于碳酸锂的分解温度(723)的原因。(4)在制备的锰酸锂粗制品中混合LiMnO2，将在高温条件下反应生成LiMnO2的化学方程式_一定量的锰酸锂粗制品放入玉米瓶中，加入稀硫酸充分溶解， 滴加含有0.14 mol na2c2o 4的标准溶液时恰好完全反应，同时生成0.19molMn2时，锰酸锂粗制品中LiMn2O4物质的量分率为_ _。 (MnO2-、Mn2O4-被还原成Mn2 )【回答】(1)FePO4(2)1 Mn2 S2O82- 2H2O=MnO2 4H 2SO42-(3)以3)MnO2为催化剂，降低碳酸锂分解反应活化能，加快碳酸锂的分解(4)4MnO22li2co 34 lim no222co2o290 %LiFePO4加入盐酸和氯酸钠萃取，萃取过程中亚铁离子被氧化成铁离子后，加入碳酸钠溶液调节pH值，使Fe3沉淀，得到的炉渣为白色固体，说明不是氢氧化铁沉淀，元素保存表明该沉淀为FePO4 加入饱和的碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀的MnSO4与K2S2O8反应，Mn2被氧化成MnO2沉淀析出，然后将MnO2和Li2CO3混合反应得到锰酸锂。【详细解】(1)解释说该炉渣是白色固体，不是氢氧化铁，由于元素保存和溶解度的大小关系，该沉淀必须是FePO4(S2O82-中所含的负的1价氧原子的数量为x时，(6)2 (-2)(8-x) (-1)x=-2分解为x=2，由于2个负的1价氧原子之间存在过氧键，因此过氧键的数量为1，其I使Mn2氧化为MnO2，S2O82-中-1价氧为-2(3)以3)MnO2为催化剂，降低碳酸锂分解反应活化能，加快碳酸锂的分解(4)反应物为MnO2和Li2CO3，生成物为LiMnO2，在此过程中Mn元素被还原，c元素已经以最高价格不被氧化，从元素价数的变化规律可知o元素被氧化， 应结合电子守恒和元素守恒了解方程：4mno22l2co34limno2co3o2粗制品中LiMnO2的物质量为x，LiMn2O4的物质量为y，通过元素守恒x 2y=0.19mol； 根据电子保存，当x y2=0.14mol2、联立时y=0.09mol、x=0.01mol时，锰酸锂粗制品中LiMn2O4物质的量分率为=90% .【滴眼】第一个课题是容易出错，得到的沉淀时要注意白色，说明不是氢氧化铁，碳酸铁不能稳定存在，从元素保存中可知沉淀在磷酸铁中的第四计算要注意保存法的使用，不要盲目地写方程式进行计算。5.(山东省枣庄三中、高密度一中、莱西一中、二十二期高三次学期初在线联合试验)钒“现代工业味之素”是发展现代工业、现代防卫和现代科学技术不可或缺的重要材料，其氧化物二氧化钒(VO2)是新型感热材料五氧化钒(V2O5) 是通过接触法生成硫酸的催化剂，以下的化学组从