2020届高三化学二轮复习工业流程专题训练

2020届高三化学二轮复习 工业流程专题训练1、碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。Zn和MnO2放电时总反应为 Zn＋2H2O＋2MnO2===Zn(OH)2＋Zn和MnO2回答下列问题：TOC\o"1-5"\h\z(1)MnOOH中，Mn元素的化合价为 。“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质 (其中 MnOOH、MnO2被还原成MnO)，主要原因是“粉料”中含有 。“净化”是为了除去浸出液中的 Fe2＋，方法是：加入 (填化学式 )溶液将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，再调节pH使Fe3＋沉淀完全。已知浸出液中 Mn2＋、Zn2＋的浓度约为 0.1mol·L－1，根据下列数据计算，调节pH的合理范围是 至 。(离子浓度小于 1×10－5mol·L－1即为沉淀完全 )化合物Mn(OH)2Zn(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10－1310－1710－38(4)“电解”时，阳极的电极反应式为 本工艺中应循环利用的物质是 (填化学式 )。(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是 ZnCl2和MnCl2。“粉料”中的MnOOH与盐酸反应的化学方程式为(6)某碱性锌锰电池维持电流强度 0.5A(相当于每秒通过 5×10－6mol电子 )，连接工作 80分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为 6g，则电池失效时仍有 %的金属锌未参加反应。答案(1)＋3(2)C (3)H2O2(或 KMnO 4)3 6 (4)Mn2＋－2e－ ＋ 2H2O===MnO 2＋ 4H＋ H2SO4△(5)2MnOOH＋ 6HCl===== Cl2↑＋ 2MnCl 2＋ 4H2O(6)87(1)＋3(2)C (3)H2O2(或 KMnO 4)3 6 (4)Mn2＋－2e－ ＋ 2H2O===MnO 2＋ 4H＋ H2SO4△(5)2MnOOH＋ 6HCl===== Cl2↑＋ 2MnCl 2＋ 4H2O(6)872、利用水钴矿 (主要成分为 Co2O3，含少量 Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：已知：①浸出液中含有的阳离子主要有 H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH见下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8(1)浸出过程中 Co2O3发生反应的离子方程式为(2)NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为(3)加入 Na2CO3调pH至5.2，目的是 ；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为 。操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整 pH为2～3，___、 、过滤、洗涤、减压烘干等过程。(5)为测定粗产品中 CoCl2·6H2O的含量，称取一定质量的粗产品溶于水， 加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，测沉淀质量。通过计算发现粗产品中 CoCl2·6H2O质量分数大于 100%，其原因可能是(回答一条原因即可 )。(6)将5.49g草酸钴晶体 (CoC2O4·2H2O)置于空气中加热， 受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。温度范围 /℃固体质量 /g150～2104.41290～3202.41经测定，整个受热过程，只产生水蒸气和 CO2气体，则 290～320℃温度范围，剩余的固体物质化学式为 。[已知： CoC2O4·2H2O的摩尔质量为 183gm·ol－1]：(1)Co2O3＋SO23－＋4H＋===2Co2＋＋SO42－＋2H2O(2)ClO－3＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全 CaF2和MgF2(4)蒸发浓缩 冷却结晶(5)粗产品中结晶水含量低 (或粗产品中混有氯化钠杂质 )(6)Co3O4(或CoO·Co2O3)3、锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某硫化锌精矿的主要成分为ZnS(还含少量 FeS等其他成分 )，以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示。回答下列问题：(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行， 所产生的焙砂的主要成分的化学式为 。浸出液净化过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是 电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用惰性电极，阳极的电极反应式为在该流程中可循环使用的物质是 Zn和 (填化学式 )。(4)改进的锌冶炼工艺， 采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程， 又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为(5)硫化锌精矿(ZnS)遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝(CuS)。请解释该反应发生的原理：(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。 明代宋应星著的 《天工开物》 中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，⋯⋯，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，⋯⋯，冷定毁罐取出，⋯⋯，即倭铅也。”该炼锌工艺过程中发生的主要反应的化学方程式为 。(注：炉甘TOC\o"1-5"\h\z石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌 )答案(1)ZnO除去 Fe3＋ (2)2H 2O－ 4e－ ===O2↑＋ 4H＋ (3)H2SO4 (4)ZnS＋4H＋＋ O2===2Zn2＋ ＋ 2S＋2H2O(5)在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物 [或在相同条件下，由于 Ksp(CuS)小于 Ksp(ZnS)，故反应可以发生 ]高温(6)ZnCO3＋2C=====Zn＋3CO↑镍及其化合物用途广泛。某矿渣的主要成分是 NiFe2O4(铁酸镍 )、NiO、FeO、CaO、SiO2等，以下是从该矿渣中回收 NiSO4的工艺路线：已知： (NH4)2SO4在 350℃以上会分解生成 NH3和H2SO4。NiFe2O4在焙烧过程中生成 NiSO4、Fe2(SO4)3。锡 (Sn)位于第五周期第Ⅳ A族。

TOC\o"1-5"\h\z(1)焙烧前将矿渣与 (NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是 。(2)“浸泡”过程中 Fe2(SO4)3生成 FeO(OH)的离子方程式为 ，“浸渣”的成分除 Fe2O3、FeO(OH)外还含有 (填化学式 )。(3)为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3＋还原为 Fe2＋ ，所需 SnCl2的物质的量不少于 Fe3＋ 物质的量的 (填分数 )； 除去过量的 SnCl2后，再用酸性 K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的 Fe2＋，还原产物为 Cr3＋，滴定时反应的离子方程式为)“浸出液”中 c(Ca2＋ )＝ 1.0× 10－3mol ·L－ 1，当除钙率达到 99%时，溶液中 c(F－ )＝ mol ·L－ 1。[已知 Ksp(CaF2)＝4.0×10－11](5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比 (V0/VA)对溶液中 Ni2＋、Fe2＋的萃取率的影响如图所示， V0/VA的最佳取值是 。(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分(2)Fe3＋＋2H2O==△===FeO(OH)↓＋ 3H＋ SiO2、CaSO4)12 Cr2O27－ ＋ 6Fe2＋ ＋14H＋===2Cr3＋ ＋ 6Fe3＋ ＋7H2O (4)2.0× 10－ 3(5)0.25工业上以铬铁矿 (主要成分是 FeO·Cr2O3，含少量MgCO3、Al2O3、SiO2等)为原料制取铬酸钠 (Na2CrO4)晶体，其工艺流程如下：已知：①＋ 3价Cr在酸性溶液中性质稳定，当 pH>9时以 CrO－2形式存在且易被氧化。②常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH如下：阳离子Fe3＋Fe2＋Mg2＋Al3＋Cr3＋开始沉淀时的 pH1.97.09.1——沉淀完全时的 pH3.29.011.14.7(>10溶解)5.6(>9溶解)(1)提高酸浸速率的措施有 (答两条 )，滤渣 3的主要成分是 (填化学式 )。(2)流程中两次使用了 H2O2进行氧化， H2O2的电子式为 ；第二次氧化时反应的离子方程式为(3)如果把“调pH＝4.7”和“调 pH>11”中间的“过滤”步骤省略，引起的后果是 (4)流程图中“□”内的操作是 、洗涤、干燥。

(5)①制取铬酸钠后的废水中含有的 Cr2O对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液pH的范围为 将 Fe对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液pH的范围为 将 Fe3＋和Al3＋变为沉淀而除去，然后加入 NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。H＋等阳离子。该反应的离子方程式为 。2.00×10－“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为 (4)上述流程中可循环使用的物质是 。(5)现用滴定法测定浸出液中 Mn2＋的含量。实验步骤：称取 1.000g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝mol·L－1的Cr2O“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为 (4)上述流程中可循环使用的物质是 。(5)现用滴定法测定浸出液中 Mn2＋的含量。实验步骤：称取 1.000g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝3，Fe的化合价依次为＋ 3、＋ 2)。欲使1L该废水中的 Cr2O27－完全转化为 Cr0.5Fe1.5FeO4，理论 g绿矾。(结果保留两位小数 )答案： (1)升高温度、将铬铁矿粉碎、搅拌、增加硫酸浓度等 (任答两条即可 )Mg(OH)2(2) 2CrO－2＋3H2O2＋2OH－===2CrO42－＋4H2O(3)pH>11时Al(OH)3会溶解，引入杂质离子 AlO－2，使产品不纯(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(5)① Cr2O27－ ＋ 6Fe2＋ ＋14H＋===6Fe3＋ ＋ 2Cr3＋ ＋ 7H2O ②5.565、工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：MnCO3，其中含 Fe、Ca、Mg、Al等元素。Al3＋、Fe3＋沉淀完全的 pH分别为4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋开始沉淀的 pH分别为8.1、9.1。MnCO3＋ 2NH4Cl==△===MnCl2＋ 2NH3↑＋CO2↑＋H2O。(1)结合图1、2、 3，分析焙 烧过程中最佳的焙 烧温度 、焙烧 时间、 mNH4Cl分别为m菱锰矿粉

酸，加热使反应 2Mn2＋ ＋ NO－3＋ 4PO34－＋ 2H＋ ==△===2[Mn(PO 4)2]3－ ＋ NO－2＋ H2O 充分进行；加入稍过量的硫酸铵，发生反应 NO－2＋NH＋4===N2↑＋ 2H2O以除去 NO－2；加入稀硫酸酸化，用 2.00mol·L－110.00mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定， 发生的反应为 [Mn(PO 4)2]3－ ＋ Fe2＋ ===Mn 2＋ ＋ Fe3＋ ＋ 2PO34－； 用0.10mol L·－110.00mL酸性 K2Cr2O7溶液恰好除去过量的 Fe2＋。①酸性 K2Cr2O7溶液与 Fe2＋反应的离子方程式为 (还原产物是 Cr3＋)。②试样中锰的质量分数为 。催化剂Ⅰ.(1)4SO2＋3CH4===========4H2S＋3CO2＋2H2O高温Ⅱ.(2)H2S H＋HS(3)8.0×103mol·L1Ⅲ.(4)1076(5)①增大 反应ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动， CO的平衡体积分数增大；反应ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动， CO的平衡体积分数也增大 ②20%0.044答案：(1)500℃ 60min1.10(2)4.7≤pH<8.1(3)Mn2＋＋2HCO－3===MnCO3↓＋ CO2↑＋ H2O(4)NH4Cl(5)①6Fe2＋＋Cr2O27－＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O②77%6、过氧化尿素 [CO(NH2)2·H2O2]是一种白色粉末，溶于水，溶液呈弱酸性。过氧化尿素不稳定，在痕量重金属离子等活性催化剂的存在下迅速分解。工业生产过氧化尿素的原理和流程如下。原理： CO(NH2)2＋30℃H2O2――→CO(NH2)2·H2O2流程：回答下列问题：(1)已知过氧化尿素 [CO(NH2)2·H2O2]中的 CO(NH2)2与 H2O2以氢键连接，其中氮元素的化合价是 (填序号 )。A．＋ 3A．＋ 3B．－ 2C．－ 3(2)过氧化尿素鉴定反应： 在重铬酸钾酸性溶液中加入乙醚和少许过氧化尿素， 振荡。上层乙醚呈蓝色，这是由于在酸性溶液中过氧化尿素中的过氧化氢与重铬酸钾反应生成较稳定的蓝色过氧化铬 (CrO5)。写出H2O2与重铬酸钾反应的离子方程式 。(3)经过上述化学工艺后的产品是粗产品。已知 30℃时尿素的溶解度远大于过氧化尿素的溶解度，则提纯粗产品的操作顺序是 (填序号 )。①洗涤 ②蒸发浓缩 ③过滤 ④冷却至 30℃结晶 ⑤溶解(4)在实验室中采用上述原理制取过氧化尿素，搅拌器的材质一般用玻璃而非铁质，原因是而实际生产中搅拌器选用的是铁质材料，但需要对搅拌器进行处理，处理方法是(5)Ⅰ.为测定产品中 H2O2的含量，常用 KMnO4溶液滴定 H2O2(5H2O2＋2MnO－4＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋ 8H2O)。高锰酸钾标准溶液通常放置时间较长，因此在滴定 H2O2前，常用现配的草酸钠溶液先标定出KMnO4标准溶液的浓度。Ⅱ.称取过氧化尿素样品 2.000g，溶解在 250mL容量瓶中定容。准确量取 25.00mL于锥形瓶中，加入1.00mL6mol·L－1的硫酸，用标定过的 0.1000mol·L－1的高锰酸钾标准溶液滴定至滴入最后一滴时溶液显浅红色且半分钟内不褪色，三次滴定平均消耗 KMnO4标准溶液 8.00mL(KMnO4与尿素不反应 )。①H2O2的质量分数是 (精确至0.1%)。②若装草酸钠溶液的滴定管水洗后未润洗，最终 H2O2的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“不变” )。答案(1)C(2)4H2O2＋Cr2O27－＋2H＋===2CrO5＋5H2O(3)⑤②④③①(4)H2O2水溶液呈弱酸性， 故 H2O2可与铁单质反应， 进而氧化生成可催化 H2O2分解的 Fe3＋ 将搅拌器放在浓硫酸 (或浓硝酸 )中浸泡一段时间，铁表面钝化 (或对搅拌器采用“发蓝”处理)(5)①34.0%②偏大7某钒铅锌矿主要含有 PbO、ZnO、CaO、V2O5等物质，工业上常用碱性熔炼法回收铅、锌、钒等金属，工艺流程如图 1所示：TOC\o"1-5"\h\z已知：钒酸铵 (NH4VO3)加热至 700K可制得纯度较高的 V2O5。流程中操作Ⅰ的名称是 ，实验室进行此项操作用到的玻璃仪器主要有(2)生成金属铅的化学方程式为 。(3)熔炼过程中，若纯碱过量，将使更多的锌元素以 Na2ZnO2的形式进入到碱熔渣中，此过程的化学方程式为 。(4)焦炭用量对还原熔炼效果的影响如图 2所示。分析图像可知， 焦炭用量应取矿石质量的 较为合适。

(5)钒浸出过程中，液固比 (液体质量∶固体质量 )对钒浸出率的影响如图 3所示。分析图像可知，浸出过程的液固比取 2∶1为宜，理由是 。(6)为制取纯度更高的 V2O5，往含钒浸出液 (主要为 NaVO3)中加 NH4Cl溶液，可获得 晶体。(7)实验室称取 50g碱熔渣 (钒的质量分数为 7.5%)，水浸，获得 VmL的V2O5浓度达 60gL·－1的浸出液，则钒的浸出率为 (列计算式 )。解析：(1)碱熔渣经过操作 Ⅰ得到浸出渣和含钒浸出液，则操作 Ⅰ为过滤，过滤所需的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。 (2)根据题图知，生成金属铅的化学方程式为 PbO＋CO==△===Pb＋CO2。(3)纯碱与氧化锌反△应得到 Na2ZnO2，根据原子守恒配平化学方程式： Na2CO3＋ZnO=====Na2ZnO2＋CO2↑。(4)由题图可知，焦炭用量为矿石质量的 10%时，V、Pb、Zn的回收率都较高，且继续增大焦炭用量， V、Pb、Zn的回收率都没有明显增大， 故焦炭用量取矿石质量的 10%较为合适。 (6)由已知条件 “钒酸铵 (NH4VO3)加热至 700K可制得纯度较高的 V2O5”，可知获得的是 NH4VO3晶体。 (7)获得的浸出液中含钒 60×V×10－3×110822g，102碱熔渣中含钒 50×7.5%g，则钒的浸出率为100%。V×10－3×60碱熔渣中含钒 50×7.5%g，则钒的浸出率为100%。50×7.5%答案：(1)过滤漏斗、烧杯、玻璃棒 (2)PbO＋CO==△===Pb＋CO2(3)Na2CO3＋ZnO==△===Na2ZnO2CO2↑ (4)10% (5)液固比为 2∶1时，钒浸出率在 97%以上，再进一步增大