2022届高考化学一轮复习化学工艺流程作业

化学工艺流程解读1.[2020·泉州一模]碲是当代高科技材料不可缺少的重要组成元素。以铋碲矿(主要含Te、Bi、Si、S等元素)为原料生产精碲的工艺流程如下:图Z3-1已知:TeO2是两性氧化物,微溶于水。回答下列问题:(1)浸出液中碲以TeO2+存在,步骤①加入Na2SO3进行还原,反应的离子方程式为。Na2SO3的实际用量比理论用量偏多,其主要原因是。(2)王水是由约3体积浓盐酸和约1体积浓硝酸配制而成。在实验室中配制王水所用的玻璃仪器除玻璃棒外还有。王水溶解粗碲时,加入的碲粉与生成的NO的物质的量之比为。(3)粗碲中仍含有硅元素,净化时加入CaCl2溶液可以除去硅元素,硅元素将以(填化学式)形式被除去。(4)步骤③,将Na2TeO3转化为TeO2,反应的离子方程式是。(5)电解时,精碲在极析出,电解产物中可循环使用是。2.[2020·临沂三模]铜是人类最早使用的金属,在生产生活中应用极其广泛。工业上以黄铜矿(主要成分FeCuS2)为原料制取金属铜,其主要工艺流程如图Z3-2所示。图Z3-2已知:反应Ⅱ的离子方程式:Cu2++CuS+4Cl-2[CuCl2]-+S回答下列问题:(1)FeCuS2中S的化合价为。(2)反应Ⅰ在隔绝空气、高温煅烧条件下进行,写出化学方程式:。(3)为了使反应Ⅰ充分进行,工业上可采取的措施是。(4)反应Ⅲ的离子方程式为。(5)向反应Ⅲ后的溶液中加入稀硫酸的目的是。(6)该流程中,可循环利用的物质除CuCl2外,还有(填化学式)。(7)反应Ⅳ中,处理尾气SO2的方法,合理的是(填字母)。A.高空排放B.用BaCl2溶液吸收制备BaSO3C.用氨水吸收后,再经氧化,制备(NH4)2SO4(8)CuCl悬浊液中加入Na2S,发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq)。该反应的平衡常数K=[已知Ksp(CuCl)=a,Ksp(Cu2S)=b]。3.[2020·临沂一模]工业上利用软锰矿浆进行烟气脱硫并制备MnSO4和Mg(OH)2的工艺流程如图Z3-3所示(已知软锰矿的主要成分是MnO2,还含有Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)。图Z3-3已知:Ksp[Mg(OH)2]=4.9×10-12,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。(1)“脱硫浸锰”中软锰矿浆吸收SO2的化学方程式为。(2)向浸出液中添加适量MnO2的作用是;滤渣2的主要成分是。(3)“沉锰”的离子方程式为。(4)“沉锰”过程中pH和温度对Mn2+和Mg2+沉淀率的影响如图Z3-4所示。图Z3-4①由图可知,“沉锰”的合适条件是。②当温度高于45℃时,Mn2+和Mg2+沉淀率变化的原因是。(5)将NH3通入0.015mol·L-1MgSO4溶液中,使Mg2+恰好完全沉淀即溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5mol·L-1,此时溶液中NH3·H2O的物质的量浓度为(忽略反应前后溶液体积的变化,计算结果保留2位小数)。4.[2020·山东模拟]普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中,可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下:图Z3-5(1)生产ZnSO4的过程中,反应器Ⅰ要保持强制通风,原因是。(2)加入锌粉的主要目的是(用离子方程式表示)。(3)已知KMnO4在酸性溶液中被还原为Mn2+,在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2,在碱性溶液中被还原为MnO42-。据流程判断,加入KMnO4时溶液的a.2.2~2.4b.5.2~5.4c.12.2~12.4滤渣Ⅲ的成分为。(4)制备BaS时,按物质的量之比计算,BaSO4和炭粉的投料比要大于1∶2,目的是;

生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ,反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收,原因是。(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量为29.4%,高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中选取三种试剂制备银印级立德粉,所选试剂为,反应的化学方程式为(已知BaSO4相对分子质量为233,ZnS相对分子质量为97)。5.[2020·绵阳第一次诊断]以含锂电解铝废渣(主要含AlF3、NaF、LiF、CaO)和浓硫酸为原料,制备电池级碳酸锂,同时得副产品冰晶石,其工艺流程如下:图Z3-6已知LiOH易溶于水,Li2CO3微溶于水。回答下列问题:(1)电解铝废渣与浓硫酸反应产生的气体化学式为。滤渣2的主要成分是(写化学式)。(2)碱解反应中,同时得到气体和沉淀反应的离子方程式为。(3)一般地说K>105时,该反应进行得就基本完全了。“苛化反应”中存在如下平衡:Li2CO3(s)+Ca2+(aq)2Li+(aq)+CaCO3(s)。通过计算说明该反应是否进行完全:[已知Ksp(Li2CO3)=8.64×10-4、Ksp(CaCO3)=2.5×10-9]。(4)碳化反应后的溶液得到Li2CO3的具体实验操作有:加热浓缩、、、干燥。(5)上述流程得到副产品冰晶石的化学方程式为。1.(1)TeO2++2SO32-+H2OTe↓+2SO42-+2H+Na2SO3与盐酸反应产生(2)量筒和烧杯3∶4(3)CaSiO3(4)TeO32-+2H+TeO2↓+H2O(5)[解析](1)浸出液中碲以TeO2+存在,步骤①加入Na2SO3进行还原,发生氧化还原反应生成粗碲、SO42-,并用电荷守恒配平,离子方程式为TeO2++2SO32-+H2OTe↓+2SO42-+2H+。浸泡时,HCl、NaClO3过量,加入亚硫酸钠时会发生化学反应,导致Na2SO3的实际用量比理论用量偏多。(2)实验室配制王水时,量取盐酸、硝酸的体积用量筒,配制时在烧杯中进行,搅拌使用玻璃棒;王水溶解粗碲时,反应的离子方程式为3Te+4H++4NO3-3TeO2+4NO↑+2H2O,碲粉与生成的NO的物质的量之比为3∶4。(3)粗碲中仍含有硅元素,且以硅酸根离子的形式存在,加入CaCl2溶液时可生成硅酸钙沉淀。(4)步骤③,通过调节pH,将Na2TeO3转化为TeO2,反应的离子方程式为TeO32-+2H+TeO2↓+H2O。(5)TeO2是两性氧化物,加入NaOH溶液时,以TeO32-形式存在,电解时,2.(1)-2(2)FeCuS2+SFeS2+CuS(3)粉碎或搅拌(4)4[CuCl2]-+O2+4H+4Cu2++8Cl-+2H2O(5)在相同条件下,CuSO4的溶解度低于其他物质,加入H2SO4,有利于CuSO4析出(6)S、H2SO4、HCl(7)C(8)a[解析](1)根据化合价代数和为零的原则Fe为+2价,Cu为+2价,则FeCuS2中S的化合价为-2。(2)黄铜矿主要成分为FeCuS2,反应Ⅰ在隔绝空气、高温煅烧条件下进行,硫和FeCuS2发生反应生成FeS2和CuS,化学方程式为FeCuS2+SFeS2+CuS。(4)由反应Ⅱ的离子方程式:Cu2++CuS+4Cl-2[CuCl2]-+S,可知滤液中含有[CuCl2]-、H+等离子,通入空气后[CuCl2]-中的+1价铜被氧气氧化,所以反应Ⅲ的离子方程式为4[CuCl2]-+O2+4H+4Cu2++8Cl-+2H2O。(5)因为在相同条件下,CuSO4的溶解度低于其他物质,所以向反应Ⅲ后的溶液中加入稀硫酸的目的是使CuSO4变成晶体析出。(6)根据流程图分析可知:该流程中可循环利用的物质有CuCl2、S、H2SO4、HCl。(7)二氧化硫有毒,不能直接高空排放,否则会污染空气,应该用碱液吸收,A错误;盐酸酸性大于亚硫酸,所以二氧化硫和BaCl2不反应,则不能用二氧化硫和氯化钡溶液制取BaSO3,B错误;二氧化硫是酸性氧化物、一水合氨是碱,二者反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵不稳定,易被氧化成硫酸铵,所以用氨水吸收后,再经氧化制备硫酸铵,C正确。(8)CuCl悬浊液中加入Na2S,发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq),反应的平衡常数K=c2(Cl-)c(S3.(1)MnO2+SO2MnSO4(2)将Fe2+氧化为Fe3+NiS和ZnS(3)Mn2++HCO3-+NH3·H2OMnCO3↓+NH4+(4)①45℃,pH=7.5②当温度高于45℃时,随着温度升高,NH4HCO3分解,c(CO32-)下降,所以Mn2+沉淀率下降;同时,随着温度升高,Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大,所以(5)1.19mol·L-1或1.17mol·L-1[解析]①“脱硫浸锰”:Fe、Al、Mg、Zn、Ni等金属元素转化为离子进入“浸出液”,Si元素进入滤渣1。MnO2不溶于稀硫酸,通入含SO2的烟气,将MnO2还原为Mn2+。“浸出液”加入氧化剂MnO2,将Fe2+氧化生成Fe3+。②“调pH”:加入氨水,使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀,除去Fe、Al元素。③“除杂”:加入(NH4)2S,将Zn2+、Ni2+转化为ZnS、NiS沉淀,形成滤渣2。④“沉锰”:加入NH4HCO3和氨水,生成MnCO3沉淀。(5)Mg2+恰好完全沉淀时:c(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]c(Mg方法一:近似认为溶质只有(NH4)2SO4,c(NH4+)=2c(SO42-)c(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH方法二:根据电荷守恒:c(NH4+)+2c(Mg2+)+c(H+)=2c(SO42-)+溶液为碱性环境,c(H+)可忽略,c(NH4+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)+c(Mg2+)=10-5mol·L-1,c(SO42-)=0.015mol·L-1,c(OH-)=7×10-4mol·解得:c(NH4+)=(0.03+6.8×10-4)mol·c(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH-4.(1)驱除产生的氢气,防止发生爆炸(2)Zn+Cu2+Zn2++Cu、Zn+2H+Zn2++H2↑(3)bMnO2和Fe(OH)3(4)防止生成有毒的CO气体氧气氧化BaS会生成SO2有毒气体,可用碱液吸收除去(5)ZnSO4、BaS、Na2S4ZnSO4+BaS+3Na2SBaSO4·4ZnS↓+3Na2SO4[解析](1)反应器Ⅰ中,Zn与硫酸反应会产生H2,但空气中的H2达到一定浓度时,容易引发爆炸,故需要通风。(2)加入Zn可以除去反应器Ⅰ中生成的Cu2+以及过量的H2SO4。(3)反应Ⅲ加入KMnO4的目的是要将Fe2+氧化生成Fe(OH)3而除去,由信息知,KMnO4在酸性条件下生成Mn2+,在碱性溶液中生成MnO42-,均会留在ZnSO4溶液中,对产品纯度会造成影响,故调节溶液为弱酸性或弱碱性,使KMnO4生成MnO2,可以过滤出MnO2和Fe(OH)3。(4)反应器Ⅳ中发生反应为BaSO4+2CBaS+2CO2↑,若C过量,则会发生C+CO22CO,产生有毒气体。生产过程中有少量O2进入,则会将BaS氧化产生SO2等有毒气体,故需用碱液吸收。(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS的含量为29.4%,高品质银印级立德粉中ZnS的含量变大,故设高品质银印级立德粉的化学式为xBaSO4·yZnS,ZnS的含量为97y233x+97y×100%=62.5%,得出x∶y=1∶4,则化学式为BaSO4·4ZnS。由原子守恒知,需要选择BaS和ZnSO4,若产物BaSO4·4ZnS为1mol,由Zn原子守恒知,需要4molZnSO4,4molZnSO4拿出1molSO42-与BaS反应生成1molBaSO4,4molZnS中S2-有1mol来自BaS,则还需要补充3molS2-,故另一原料为Na2S,且为3mol,由此写出反应方程式为4ZnSO4+BaS+3Na2SBaSO45.(1)HFCaCO3、Al(OH)3(2)2Al3++3CO32-+3H2O2Al(OH)3↓+3CO(3)该反应的K=3.5×105,可以认为该反应进行完全(4)冷却结晶过滤洗涤(5)6HF+Na2SO4+NaAlO2Na3AlF6+H2SO4+2H2O[解析]含锂电解铝废渣主要成分为LiF、AlF3、NaF、CaO,加入浓硫酸生成的气体为HF,再经过水浸后过滤分离出的滤渣1为CaSO4,滤液中加碳酸钠溶液发生2Al3++3CO