化学解答题练习（六）原卷版-2021年高考化学解答题专练（元素化合物与工艺流程）

化学解答题练习(六)原卷版

1.硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另

含ZnSiCh、FeCCh、CuO等)生产ZnSO-HzO的一种流程如图：

猫磺酸高次酸i甲锌粉

(1)步骤I的操作是,滤渣X的成分是。

(2)步骤I加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是_。

(3)步骤II中，在pH约为5.1的滤液中加入高锈酸钾，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2

两种沉淀，该反应的离子方程式为—=

(4)步骤III中，加入锌粉的作用是

(5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：

温度/℃020406080100

溶解度/g41.854.170.474.867.260.5

从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为_、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温

条件下进行，原因是。

(6)取28.70gZnSCU・7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，

680℃时所得固体的化学式为

2

询

g蚂

堆

回

倏

残

aZnObZmO(SO4)2cZ11SO4dZnSO”HzO

2.六氟磷酸钠(NaPF6)极易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，可作高能钠电池的电解

质。工业上以氟磷灰石[Ca5（PO4）3F]、NaCl为主要原料，制备六氟磷酸钠的工艺流程如下：

NaCl固体HC1

…浓厚气体A出岛研蛙①（盘舞野醯丽

氟磷患石声吸4沸3点！-固液混合物'④“/so七|__F_

_____一线旦逊一.白碳加A——j

1500t六筑磷酸钠

精品

已知：HF的熔点为-83℃,沸点为19.5°C。回答下列问题：

（1）氟磷灰石粉碎的目的是0

（2）HF液化时产生的二聚物（HF）2能发生微弱的电离，与NaCl反应生成NaHF2,请写出该

二聚物的电离方程式：0

（3）为避免废水NaH2P04的污染，常在其中加入石灰，将磷元素全部转化成磷酸钙，进行

2+5

回收利用。已知常温下Ksp[Ca3（PO4）2]=1.96x10-29,当处理后的废水c（Ca）=1.0xlO-mol/L

时，则溶液中c（PO：）=___________mol/Lo

（4）操作③油浴加热目的是0

（5）反应①中除生成白磷（P4）外，还产生SiF4和一种还原性气体，写出该反应的化学方程

式：=

（6）六氟磷酸钠粗品的提纯：将六氟磷酸钠粗品（杂质主要是微量铁盐）溶于一定量乙醇中，

加入适量5%的NaOH甲醇溶液，使溶液保持碱性，离心将不溶杂质除去。通过（填操

作方法）将溶剂回收，减压条件下结晶，得到NaPF6-H2O,干燥得到无水盐。

3.纳米微晶Zn4co3（OH）6（碱式碳酸锌）属于高端精细化工产品，晶粒粒度在9~10.4nm,不溶

于水和醇。某高校实验室用工业级硫酸锌（主要成分为ZnSO4，含少量

Fe2\Cu2\Cd2\Co3\Ni?+）制备纳米微晶碱式碳酸锌样品的流程如图所示:

工业级锌粉、NH.HC0a

已知:a.Fe(OH)3、Fe(OH)2,Zn(OH)2的p/(-炫勺)分别是37.4、15.4、16.2„

b.残留在溶液中的离子浓度小于10-5moi.L时可认为沉淀完全。

c.滤渣III所含主要金属元素是Sb、Co、Ni。

(1)“除杂I”的目的是除去溶液中的铁元素，则H2O2的作用是;若溶液中

c(Zn2+)=1.0mol-厂，此过程中还应调节溶液的pH在__范围(不考虑离子间的相互影响)。

(2)“除杂II”与“除杂III”均为还原除杂。

①滤渣II的主要金属元素是__________________________

②“除杂III”中加入的SbzOs在溶液中主要以HSbC)2形式存在。请写出锌与Co"HSbO?反

应生成“金属间化合物"CoSb(CoSb中各元素化合价视为0价)的离子方程

式:____________________________

(3)“沉锌”后得到的固体先用去离子水洗涤，再用乙醇洗涤。用乙醇洗涤的目的是

(4)加入MgSO4^H2。的主要目的是降低样品晶粒粒度，但主元素Zn的质量分数必须在

56%以上。若镁、锌的质量比值过高,Mg?*还可能会生成(填化学式)，从而对样品

造成影响。

2

(5)样品中锌的含量可用EDTA(可表示为H2Y-)滴定测定，反应的离子方程式为

2+22

Zn+H2Y-=ZnY-+2H\取。g纳米微晶碱式碳酸锌样品，酸溶后得到pH为5~6的

溶液,以二甲酚橙作指示剂，用bmol-U1EDTA标准溶液滴定，消耗EDTA溶液cmL，则样品

中锌的质量分数是(用代数式表示)。

4.

废旧可充电电池主要含有Fe、Ni、Cd、Co等金属元素，一种混合处理各种电池回收金属的

新工艺如下图所示。

NH,,(NH4)2CO,r»CofOH)j-C0CI26H2。

水溶液T厂水相上Jcdg

L滤液①一BJu

已预处氧化

理的电一-浸取L►滤液②——

池粉末•由*

」有机相--反萃取-系列操作.NiSO.•6H2O

有机上

萃取剂期0,

2

已知：I.滤液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)4\Co(NH3)62+等物质。

II.萃取和反萃取的反应原理分别为:

2++；+2+

Ni(NH3)6+2HRNiR2+2NH4+4NH3NiR2+2HNi+2HR

(1)为了加快浸取速率，可采取的措施为(任写一条)。

(2)已知浸取过程中NH3和NH4+的物质的量之和与Ni、Cd、Co浸取率的关系如表2所示。

表2浸取过程中氨总量与各离子浸取率的关系

n(NH3)+

编号Ni浸取率/%Cd浸取率/%Co浸取率/%

n(NH4+)/mol

①2.697.288.698.1

②3.586.098.886.7

③4.898.498.894.9

④5.697.785.196.8

⑤9.895.684.196.1

则可采用的最佳实验条件编号为。

(3)Co(OH)3与盐酸反应产生气体单质，该反应的化学方程式______0

(4)操作①的名称为、过滤、洗涤。

(5)向有机相中加入H2s04能进行反萃取的原因为(结合平衡移动原理解释)。

(6)将水相加热并通入热水蒸气会生成CdC03沉淀，并产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,

该反应的离子方程式为—=

(7)上述工艺流程中可能循环使用的物质为o

(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0xl0-i2,Ksp(NiCCh)=1.4x10-7。若向物质的量浓度均为0.2mol/L的

Cd?+和Ni2+溶液中滴加Na2cCh溶液(设溶液体积增加1倍)，使Cd?+恰好沉淀完全，即溶液

中c(Cd2+)=L0xl0-5mol/L时，是否有NiCCh沉淀生成(填“是”或者"否")。

5.“翠矶”(NiSO4-7H2O)在印染工业作媒染剂，生产酰菁艳蓝络合剂；氟镁化钾(KzNiF。是结

构化学研究的热点物质。以银废渣(主要成分为Ni,含少量Fe、Al、Fe3O4>AI2O3和不溶性

杂质等)为原料合成‘翠矶”和氟镁化钾的流程如下:

NaOH(aq)HSOj(aq)HO^(aq)Ni0(8)

222~3T操作A-*NiS04-7HO

r-NiSO4(aq)―_*调pH=2

银废渣熊―H在J嬴I一陋p；iN］一

NHFKF

4-*NiFKNiF

II1—*NiSO4(aq).•…►NiCO3-灼痴"224

浸出液A固体A固体BW

几种金属离子的氢氧化物沉淀pH如下:

金属离子开始沉淀的pH完全沉淀的pH

Fe"2.73.7

Al"3.85.2

Fe"7.69.7

Ni”7.19.2

请回答下列问题：

（1）翠矶、绿矶、明矶、蓝矶等“矶类”都含有元素（填元素符号）。pH=a的范围为

（2）“转化”过程中一定体积和浓度的双氧水，“转化率”与温度关系如图1所示。温度高于

40℃,转化率急速降低的原因可能是。空气可以替代双氧水，空气的作用是（用

离子方程式表示）。

（3）NiSCM和NH4HCO3溶液生成NiCCh,其离子方程式为o

（4）灼烧NiCXh和NH4F以物质的量之比为1：1组成的混合物时，为避免污染环境，选择

下列装置吸收尾气，最宜选择。（填选项）

ABCD

(5)已知常温下，Ksp(NiCC>3)=1.42x10，分离NiCCh时滤液中c(Ni2+)W1.0xl(r5moi

时，c(CO3-)>___________mol-L1

（6）准确称取3g翠矶晶体产品于锥形瓶中，加入足量的蒸镭水溶解配成250mL溶液，取

20.00mL所配溶液于锥形瓶，用cmol-L1的标准溶液EDTA（Na2H2丫）滴定至终点（发生Ni23

++H2Y2—=NiY2-+2H+）,三次实验消耗标准液的体积分别为20.02mL、19.98mL、19.50mL,

则翠矶的纯度为%（只列计算式，不考虑杂质反应）。

6.利用水钻矿（主要成分为CO2O3,含少量FezCh、AI2O3、MnO、MgO、CaO等）制取草酸

钻的工艺流程如图所示。

盐酸NaC。①加Na2cNaF溶液萃取剂草酸镀溶液

--~浸出~调pH至5.2,~~~~-----------------

水钻矿一-浸出液一I滤液T滤液n—萃取后余液-coCgO,

I②过滤沉淀4I

除钙、镁萃取剂层

Na2SO3

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

金属离子Fe3+Fe2+Co2+Al3+Mn2+

沉淀完全的pH2.88.39.25.29.8

(1)浸出过程中加入Na2sO3的目的是--

(2)写出加入NaCICh后发生反应的离子方程式_,检验离子是否反应完全的试剂是_(写

试剂名称)。

(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。

滤液II中加入萃取剂的作用是一，使用萃取剂适宜的pH是_(填序号)。

A.接近2.0B.接近3.0C,接近5.0

11

(4)除，钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知^sp(MgF2)=7.35xlO->

c(Mg2+)

^sP(CaF2)=1.05xl0-i°o当加入过量NaF后，所得滤液中三“=—。

c(Ca)

(5)工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3-H2O的电离常数Kb=1.8xl0-5,H2sO3的电

离常数Kal=1.2X10-2,Ka2=1.3xl0-8。在通入废气的过程中：当恰好形成正盐时，溶液中离子

浓度的大小关系为_，当恰好形成酸式盐时，加入少量NaOH溶液，反应的离子方程式为

7.今年6月比亚迪正式发布刀片电池，大幅度提高了电动汽车的续航里程可媲美特斯拉，

刀片电池采用磷酸铁锂技术。可利用钛铁矿［主要成分为FeTiCM难溶性亚铁盐)，还含有少

量MgO等杂质］来制备LiFePCU和口4口5。12等锂离子电池的电极材料，工艺流程如图：

TiO,-xHQ双氧本LiOH町0“乩8,

反应过燃,沉淀高温燃烧①"必

盐酸沉淀氨水

钛铁矿酸浸-*滤液①

双氧水过送FePO.LijCO^HjCjO,

谑液②硝酸’"沆淀LiFePQ

高温锻烧②

回答下列问题:

（1）“酸浸”后，钛主要以TiOCN-形式存在，写出相应反应的离子方程式o

（2）TiCh・xH2O沉淀与双氧水、氨水“反应”转化成（NH4）2Ti5Oi5溶液时，Ti元素的浸出率与

反应温度的关系如图所示：

C

理

三

*

*

父

招

反应温度过高时，Ti元素浸出率变化的原因是o

（3）“滤液②”中含有的金属离子是；加入双氧水和磷酸使Fe3+恰好沉淀完全，即

溶液中c（Fe3+）=l.0x10-5mol.L-i,此时溶液中c（PO43-）=。（FePCU的Ksp=1.3xl0磔）

（4）写出“高温煨烧②"中由FePCU制备LiFePCU的化学方程式______。

（5）Li2Ti50i5中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为o

（6）作为刀片电池正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如图，则正极电极

反应式是O

LiFePCULi（i-x）FeP04

8.钱GiGa）、错（32Ge）都是重要的稀有金属，在化学催化剂、半导体材料、新能源等领

域应用广泛，可从铸煤燃烧后的粉煤灰（含Ga2O3>GeO2>SiO2>A12O3）中提取，部分流

程如下：

滤渣

浓盐酸——水氢气

粉煤灰->GeC,-«^n^GeO

过滤265（K6«0*C

控制温度

①---►滤液③④

操作a

②残液

已知:

物质

GaChGeCl4AlCh

沸点/℃20184183（升华）

(1)滤渣的主要成分为。

+3++3+

(2)①中发生的反应有A12O3+6H=2A1+3H2O>Ga2O3+6H=2Ga+3H2O和。

(3)操作a的名称是,②中控制温度的范围是(填字母序号)。

a.20~84℃b.84~183℃c.84-201℃

(4)④中发生反应的化学方程式是o

(5)钱能与沸水剧烈反应生成氢气，错在加热条件下与盐酸或稀硫酸不反应。从原子结构

角度解释其原因：_______________________

(6)用浓盐酸酸化的磷酸三丁酯(TBP)可以从残液中萃取Ga3+,相关反应为：

+

TBP+GaCb+HClTBPHGaCl40用稀NaOH溶液对有机相进行反萃取，用盐酸调节反

萃取液pH至5-6,然后升温至85~95℃水解得到Ga(OH)3,经后续处理得到粗钱。结合化

学用语解释用稀NaOH溶液对有机相进行反萃取的原因：=

(7)电解法可以提纯粗钱，具体原理如图所示。像在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液

反应生成GaO2,GaO2在阴极放电的电极反应式是。

高纯镇一；粗绿

9.硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以

硼镁矿(含Mg2B2O5H2O>SiO2及少量Fe2O3>AI2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工

艺流程如下：

(NHJSO,溶液滤渣1

i—1—I-।―调pH=3.5----------

硼镁矿粉fI气浸过滤1卜」——A货滤2—H3BO3

*一,调pH=6.5

气体一》|吸收|-------T.镁—MEOHL.MgC()3—»轻质氧化镁

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