高中化学二轮总复习课后习题 非选择题专项训练一 工艺流程题

非选择题专项训练一工艺流程题

1.金属锐在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等行业应用广泛，帆

的氧化物已经成为化学工业中最佳催化剂之一。从帆铭还原渣［V02­上0、

Cr(OH)j中分离仇、铭的工艺流程如下:

旬富气空气NaOHH2SO4.(NH4)2SO4

^11,I,与

还一4^一碱浸T-"PH、沉而卜s——►VIOJ

原nn匹

笊滤渣

(1)为提高“碱浸”速率,除适当升高温度外，还可采取的措施有_(举一

例)。

(2)“碱浸”中主要反应的离子方程式

为o

(3)“焙烧”产物经不同浓度的NaOH溶液浸出后所得到的VzOj和CmOa浸

出率如图所示：

Oo20

滤e

/15r

小a

8os

与1

0洋

犯

5三

o6O承

>

#/

则NaOH溶液适宜的浓度为

(4)“碱浸”时加入NaOH不宜过量太多的原因

是。

(5)流程中“沉淀”所得为钢的钱盐沉淀物［X(NH)2。•yV2O5•ZH2O流证明

沉淀已洗净的操作是，

(6)实验室“过滤”时，用到的硅酸盐质仪器除烧杯外,还用到的两种

为、O

2.湿法冶炼脆硫铅睇矿(主要成分为PbFeSb’S。制取睇白(Sb。)的工艺

流程如图所示：

飙气锌粉水氨水

灌渣।泄渣n液液in漉液N

已知:①睇(Sb)为第VA族元素,Sb?。,为两性氧化物。

②“水解”时睇元素转化为SbOCl沉淀。

回答下列问题。

(1)“氯化浸出”后的滤液中含有两种锦的氯化物，分别为SbCL和

(填化学式)。滤渣I中所含的反应产物有PbCL和一种单质，该单质

是。

(2)“还原”是用睇粉还原高价金属离子。其中,Sb将F/转化为Fe?.的离

子方程式为,该转化有利于“水解”时睇铁

分离。

(3)滤液IV的成分是(填化学式)。“中和”时若用NaOH溶液

代替氨水,SbQ3可能会转化为(填离子符号)，使睇白的产量降

低。

(4)睇白也可用火法冶炼脆硫铅锄矿制取，该法中有焙烧、烧结、还原和吹

炼等生产环节。与火法冶炼相比，湿法冶炼的优点有

(任写一点)。

3.铭元素的+6价化合物毒性较大,不能随意排放。某化工厂以铭渣(含有

Na2soi及少量CmO歹、F/)为原料提取硫酸钠，同时制备金属铭的工艺流程

如下：

已知:Fe*完全沉淀［c(Fe")WLOXI。"mol・匚］时pH为3.4。

回答下列问题。

(1)滤渣A的主要成分为。

⑵根据下图信息,操作B包含蒸发结晶和

//℃

⑶酸化后的C-2。交可被S01还原,该反应中若有0.5molCrQ歹被还原

为Cr3+,则消耗SO『的物质的量为molo

(4)将重铭酸钠与浓硫酸加热熔融反应、再分离除去硫酸氢钠可以制得工

业用粗化液的主要成分CrOK铭酢)，写出该反应的化学方程

式:O

(5)通过两步反应可以实现Cr(OH)3转化为Or,若第一步反应为2Cr(OH)3

▲cnOs+BHQ;第二步反应利用了铝热反应原理,则该反应的化学方程式

为o

(6)利用如图装置，探究铅和铁的活动性强弱。能证明铁比铝活动性强的实

验现象是。工

业上,在钢器具表面镀铭以增强器具的抗腐蚀性能,用硫酸铭［Cm(S0)3］

溶液作电解质溶液,阴极的电极反应式

为o

4.下图为从预处理后的可充电电池粉末(主要为NiO、CdO、CoO和FezCh

等)中回收重金属的工艺流程。

水__________.

相一通入热蒸闻fCdCO,

滤萃(D----------------

液.

取

②一再生回用

水

“旬寸相-*NiSO,・6H2O

试剂X②

反应।CoCljrijc

CO(OH)3>溶液一^CoCl?•6H2。

回答下列问题。

(1)“浸取”过程先加入NHiHCO,溶液,再通入NH3,滤液①中主要含

［Cd(NIl3)J2\［Ni(NH，产、［Co(NH，r及C0号写出NiO浸取时发生反

应的化学方程式:。

⑵探究“催化氧化”步骤中［CoNHjJ'氧化为［Co(NH3)6t的实验条件。

向［CO(NH3)6F含量为0.38g•L1的溶液中通入空气,待反应完全后,记录

［Co(NH3)J+浓度数据如表:

3

反应[Co(NH3)6]7(g・L)

时间25℃90℃,石墨催化

1.5h0.0900.35

2.5h0.140.38

5h0.350.38

由表中数据可得，［Co(NIh)一-氧化的最佳条件为。

(3)已知Co(0H)3为强氧化剂，向Co(0H)3中加入浓盐酸发生“反应I”，写

出该反应的离子方程式o

(4)“反萃取”的原理为NiR做和+2H=Ni2'+2HR〃机相，需加入的试剂X

为,分离有机相和水相的操作为o

(5)水相①的主要溶质为(填化学式)o

(6)生成CdCQs沉淀是利用反应［Cd(NH3『+co/一CdC031+4NH3t,常温

下，该反应平衡常数K=2.75X105,［cd(NH3『一Cd2'+4NH3的平衡常数K不

7

粕二2.75X10,Ksp(CdCOa)=o

5.(山东卷)工业上以氟磷灰石

［Ca5F(P0.)3,含Si。?等杂质］为原料生产磷酸和石膏，工艺流程如下：

硫酸溶液尾气C02|①NazCOs

鬟II粗」I②Bag

浆T酸解卜取精制I卜呼H精制叶一g

洗涤液x-T^T金品转化诔滤渣

回答下列问题。

（1）酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO?反应生成二元强酸H*iF6,离子方程

式为。

（2）部分盐的溶度积常数见下表。精制I中，按物质的量之比MNaCOJ：

n（Si瑶一）=1:1力口入NazCOs脱氟，充分反应后，c（Na'）=mol-L：

再分批加入一定量的BaCO；.,首先转化为沉淀的离子是o

项目BaSiF6Na2SiF6CaSOtBaSOi

1.0X1064.0X1069.0X1011.0X1010

Ksp

（3）S0”衣度（以SO3%计）在一定范围时;石膏存在形式与温度、H3Poi浓度

（以P2O5%计）的关系如图甲所示。酸解后，在所得100℃、P2O5%为45的混

合体系中，石膏存在形式为（填化学式）；洗涤时使用一定

浓度的硫酸溶液而不使用水,原因

是,回收利用洗涤液X的

操作单元是;一定温度下,石膏存在形式与溶液中P2O桃和

S0说的关系如图乙所示，下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是

（填字母）。

A.65℃、PA%=15^S03%=15

B.80°C、PA%=10.SO3%=20

C.65°C、1)2。5%=10、S03%=30

D.80℃、P05%=1O、S03%=10

。

/。

赵

演

6.钻的氧化物广泛应用于磁性材料及超导材料等领域。一种利用含钻废料

（主要成分加0力含少量Al。、MgO、SW等）制备C。。的工艺流程如图所

不O

NaOHH2SO<Na2SO,NaFNH4HCOJ

含钻J_U—1_r-U_

疆邛研洞浸、还原所国砌幅嗣福阂・c。。

浸出液滤渣

（1）“浸出液”中溶质的主要成分是（写化学式）。

(2)“酸浸、还原”过程中溶解CoQ,的离子方程式

为:,稀硫酸和NazSQ,也可用盐酸替

代,工业生产中不用盐酸的理由是o

(3)NaF的作用是o

(4)“沉钻”时生成C0CO3的化学方程式

为o检验CoCOs是否洗涤干净的

操作方法

是o

⑸在空气中焙烧CoCQ,生成Co,。、.和CO2,测得充分燃烧后固体质量为4.82

g,CO2的体积为1.344L(标准状况)，则CoQy的化学式

为。

7.NaClO?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：

NaCIOj食盐水

NaHSO4NaOH、H2O2

回答下列问题。

(l)NaC102^Cl的化合价为

(2)写出“反应”步骤中生成CIO,的化学方程

式:O

⑶“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时,为除去Mg*和Cat要

加入的试剂分别为、。“电解”中阴极反应的

主要产物是o

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量C10?。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o

(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Ck的氧化能力。NaClOz的有效氯含量

为_go

(计算结果保留两位小数)

参考答案

非选择题专项训练一工艺流程题

1.答案(1)搅拌、适当增大NaOH溶液的浓度或减小固体配料的颗粒直径

(任写一个)

-

(2)V205+60H-2VOt+3H20或VA+20ir—2VO3+IW

(3)3mol-L1

(4)NaOH过量太多，会增加后续调节pH时H2sol的用量，同时,碱的浓度过

大,倍的浸出率也会增大，达不到分离机、铭的效果

(5)取最后一次洗涤液少许放入试管中，加入足量稀盐酸后再加入BaCL溶

液,若没有白色沉淀产生,则证明沉淀己洗净

(6)漏斗玻璃棒

解析帆铭还原渣在富氧空气中焙烧生成匕。5和Cr。,加入NaOH溶液,主要

是与NaOH溶液发生反应生成Na'。或Na3VoI,过滤，向滤液中加入硫酸

和硫酸铉反应生成钮的铁盐沉淀物,过滤洗涤,经过一系列转化生成VAo

(1)为提高“碱浸”速率，除适当升高温度外，还可采取的措施有搅拌、适

当增大NaOH溶液的浓度或减小固体配料的颗粒直径；(2)・HQ在焙烧

中被氧气氧化为V2O5,“碱浸”中主耍反应的离子方程式为V2O5+6OH—

2VOt+3H20或VQ5+2OH—2VO3+FL0；⑶根据图中信息NaOH浓度在3mol-

I?时,V&的浸出率比较高,CR。,浸出率最低，增大NaOH溶液浓度,VQ的浸

出率增加不大，但CROB浸出率增加较多，且消耗的NaOH量较多，因此NaOH

溶液适宜的浓度为3moi,[?:"）根据前面分析“碱浸”时加入的氢氧化

钠不宜过量太多的原因是氢氧化钠过量太多，会增加后续调节pH时ILSO..

的用量，同时,碱的浓度过大,铭的浸出率也会增大,达不到分离机、铭的效

果；（5）流程中“沉淀”所得为帆的镂盐沉淀物，沉淀表面有硫酸根离子，

因此只需验证最后一次洗液中是否还有硫酸根离子即可；（6）实验室“过

滤”时，用到的硅酸盐质仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。

2.答案（l）SbCL硫（或“S”等其他合理答案）

（2）Sb+3Fe/=3FelSb"

（3）NH..C1[勖（0卜1）.丁（或5灰）2、SbOl"）

（4）能耗低（或“减排”等其他合理答案）

解析由流程可知，“氯化浸出”是将矿粉加水后再通入氯气浸取后得到滤

渣I和滤液,CL将脆硫铅睇矿中低价睇氧化到高价，结合“睇为第VA族

元素”等题给信息,不难得出滤液中所含的另一种睇的氯化物为SbCl5o

Cb是一种常见的强氧化剂,氧化Sb"的同时也会将FH+氧化成Fe3；S?一被氧

化，结合题设可推知“氯化浸出”后的滤液中含SbCL,滤渣中除了PbCk

外,还含有的一种单质是S;“还原”过程是向所得滤液中加入睇粉，睇粉

有还原性,加入悌还原高价金属离子,将+5价睇还原成+3价睇,选择睇粉

作还原剂,一是因为睇粉不会引入新杂质离子,二是将Fb还原成Ee2;有

利于下一步“水解”分离得到SbOCl,由还原后睇元素的价态，可得Fe"转

化为Fe?’的离子方程式；“水解”的目的是睇铁分离，信息②给出“水解”

时睇元素转化为SbOCl沉淀,Fe"转化为Fe?•后,Fe?,更不易水解，留在滤液

中，实现铺铁分离；“中和”是向水解所得的SbOCl沉淀中加入氨水，使睇

元素转化为Sb2O：s•nH。利用氨水中和SbOCl水解产生的HC1,使平衡右移,

SbZ。,是两性氧化物,若使用NaOH代替氨水,可能会因NaOH过量而使Sb2O3

转化为可溶性的［Sb(OH)J(或SbO£、SbO『)，从而导致睇白产量降低,最

后洗涤、干燥得到睇白，据此解答。

(1)由上述分析可知“氯化浸出”后的滤液中含有两种睇的氯化物，分别

为SbCh和SbCh,滤渣I中所含的反应产物有PbCL和一种单质，该单质是

So

⑵“还原”是用睇粉还原高价金属离子。其中,Sb将F/转化为F/的离

子方程式为Sb+3Fe3+—3Fe2++Sb3+©

(3)由上述分析可知滤液IV的成分是NHqCl;Sb。是两性氧化物，“中和”

时若用NaOH溶液代替氨水,SbzOs可能会转化为［Sb(0H)丁(或Sb。？、SbO『),

使睇白的产量降低。

(4)睇白也可用火法冶炼脆硫铅睇矿制取，该法中有焙烧、烧结、还原和吹

炼等生产环节。与火法冶炼相比，湿法冶炼的优点有能耗低(或“安全性

高”“减排”等)。

3.答案⑴Fe(OH)3(2)趁热过滤(3)1.5

(4)Na2Cr2O7+2H2SO4(浓)-2NaHS04+2Cr03+H20

(5)Cr203+2Al—Al203+2Cr

(6)Cr电极上产生气泡,Fe电极逐渐溶解,溶液颜色变为浅绿色Cr^3e-

:~=Cr

解析⑴铝渣中含有Na2sol及少量CnOM、Fe3+,先用水浸取,然后向其中加

入稀的NaOH溶液，调节pH约为3.4,这时Fe"完全转化为Fe(0H)3沉淀进

入滤渣A中，故滤渣A主要成分是Fe(0H)3。

(2)滤渣A过滤除去后的溶液中含有Na2SO„Na£r。,将溶液蒸发浓缩,根

据物质的溶解度曲线可知,NazCoO?的溶解度随温度的升高而增

大,Na2sO4-10H20的溶解度先是随温度的升高而增大，当温度高于50℃

后,Na2sO,的溶解度随温度的升高而减小,趁热过滤,就可以将Na2soi过滤

除去,得到的母液中主要含有Na2Cr2O7,因此操作是蒸发结晶、趁热过滤。

⑶酸化后的CrQM可被SOt还原，根据得失电子守恒可知,若该反应中有

0.5moicrQ歹被还原为Cr3;转移电子的物质的量为

n(e)=0.5molX2X(6-3)=3mol,由于SO1被氧化为SOf,每ImolSO^失去

2moi电子，所以消耗S0『的物质的量n(SOg)=3molxy.5mol。

(4)重铭酸钠与浓硫酸在加热时反应产生硫酸氢钠、CrO：,和水,则反应的化

学方程式为Na2Cr207+2H2S04(^)—2NaHS04+2Cr03+H20o

(5)CmO3与Al在高温下发生铝热反应,产生Cr与A1A,根据得失电子守恒、

原子守恒配平化学方程式为CrQ+2Al些Aia+2Cr。

(6)若要利用原电池原理,证明铁比铭活动性强，可以将两者连接起来，放

入稀硫酸中，在Fe电极上发生反应:FeHe-FetFe"进入溶液,溶液变为

浅绿色；电子经过导线转移至金属Cr上,溶液中的H'在Cr电极上获得电子,

发生还原反应:2H'+2e—,在Cr电极上有许多气泡产生。在钢器具表

面镀铭,需使钢器具与外接电源的负极连接，作阴极,发生还原反

应:C/+3e--Cr,使钢器具表面覆盖一层金属铭,抗腐蚀能力大大增强。

4.答案(l)Ni0+5NH3+NHK03—[Ni(NH3)6]CO3+H2O

(2)90C,石墨催化，反应时间为2.5h

2

(3)2Co(OH)3+6H+2CU-2Co+C12f+6H.0

(4)硫酸分液

(5)[Cd(NH3)JC03

(6)1.0X1012

解析可充电电池粉末主要为NiO、CdO、CoO和Fe。等，向其中先加入NH.JICO3

溶液,再通入NH3,浸取过滤得到滤液①,滤液①主要含[Cd(NH3产、

2

[Ni(NH;I)6]\[Co(NH，F和CO/催化氧化得至I」滤液②和沉淀Co(0H)3,沉

淀中加入浓盐酸溶解得到CoCh溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、

干燥得到CoCl2-6H20晶体,滤液②中加入萃取剂，萃取分液得到有机相①

和水相①,水相①通入热蒸汽得到CdCOs沉淀,有机相①加入试剂X,“反萃

取”的原理为NiR仃机相+21-Ni，2HR的相,反萃取中X为硫酸,分液得到有

机相②循环使用，水层中为NiS(K蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干

燥得到NiSO4-6H20晶体。

2

(1)由题给信息,浸取过程得到的滤液①中含[Cd(KH3产、[Ni(NH3)6]\

[Co(NH3r及COf,可知NiO浸取时发生反应的化学方程式为

NiO+5NH3+NHKO：,一[Ni(NH3)6]C03+H>00

(2)由题给信息可知，催化氧化前溶液中[CO(NL)6产的浓度为

0.38g・lA90℃、石墨催化、反应时间为2.5h和90℃、石墨催化、反应

时间为5h两个条件下均可将溶液中的［Co(NH3F全部氧化为［Co(NH3V,

但同等条件下,反应时间越短越好,故最佳条件为90℃,石墨催化,反应时

间为2.5ho

(3)C。(OH)3为强氧化剂，由工艺流程可知经反应I得到CoCh溶液，因此

Co(0H)3被浓盐酸还原为CoCl2,而浓盐酸被氧化为CL,故反应的离子方程

+2+

式为2Co(OH)3+6H+2Cr-2CO+C12t+6乩0。

(4)“反萃取”的原理为NiR有机相+2H'一Ni，2HR伽反萃取中，为促进Ni

元素向水相转移,平衡需正向移动，结合流程中的产物为NiSO.­6Ho故

应加入硫酸。分离有机相和水相的操作为分液。

⑸由流程分析可得,水相①的主要溶质为［Cd(NH3)/C0：

c4(NH3)c(Cd2+)c(C0，)c([Cd(NH3)4〕2+)

(6)KsP(CdCO3)=c(COf)-c(Cd*)二2+4

c([Cd(NH3)+])c(/VH3)

2.75x101,2

2.75X105=i.oxicro

5.答案(l)6HF+SiO2—2H++Si噎+2比0

(2)2.OXW2SOf

(3)CaS0„•0.5H2O减少CaSO」的溶解损失，提高石膏的产率酸解D

解析本题考查工艺流程,内容包括离子方程式书写、沉淀溶解平衡、图像

分析。

氟磷灰石用硫酸溶解后过滤,得到粗磷酸和滤渣,滤渣经洗涤后结晶转化

为石膏(CaSO,-2H2);粗磷酸经精制I除杂,过滤,滤液经精制II等一系列

操作得到磷酸。

(1)氢氟酸与Si。?反应生成二元强酸LSiR,该反应的离子方程式为

6HF+SiO2—2ir+SiFf+2II2Oo

(2)精制I中，按物质的量之比n(Na2c:n(Si喀)二1：1加入Na2cQ,脱氟

该反应的化学方程式为H2SiF6+Na2CO3—Na2SiF6I+C02f+H20,充分反应后

得到沉淀NazSiF®此时溶液为NazSiFe的饱和溶液,c(Na')=2c(SiF看)，根据

Na.2SiF6的溶度积常数可知

2+3406

Ksp(Na2SiF6)=c(Na)•c(SiFf)=4c(SiFf),c(SiFf)=^^°=1.ox1o

-2mol-1/,因此。(岫,)=2(：61年一)=2.0义10%。1・匚|；同时，粗磷酸中硫酸

钙也达到饱和状态,c(C*二c(SOf)二J/Csp(CaSO4)=

2

,9.0x104moi•L-3.OX10mol•L再分批加入一定量的BaCO;b当

BaSiK沉淀开始生成时,c(Ba")二生畔萼=

c(SiF^)

1,0x10jnol•L「1.OX10'mol•L。当BaS(\沉淀开始生成

i.oxi。一2

时，c(Bd)二生喏子=詈器mol-L&3.3X109mol-L1,因此首先

C\OA)VX1v

转化为沉淀的离子是SOf,然后是SiFro

(3)由图像知100℃、P&为45%的混合体系中，石膏存在形式为

CuSO,-0.5Ha；硫酸钙在水溶液中存在沉淀溶解平衡CaSO.(s)一

Ca2'(aq)+SO歹(aq),加入硫酸增大了硫酸根离子浓度,抑制了CaSOq的溶解,

因此洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水的原因是减少CaSCh的溶

解损失,提高石膏的产率;洗涤液X中含有硫酸,具有回收利用的价值，由

于“酸解”时使用的也是硫酸,因止匕回收利用洗涤液X的操作单元是

“酸解”；由图乙信息可知，位于65c线上方的晶体全部以CaSO4-0.5H20

形式存在，位于80℃线下方的晶体全部以CaSO,•2H形式存在,在两线之

间的以两种晶体的混合物形式存在。

由图乙信息可知,A项,PG%=15、S03%=15,该点坐标位于两个温度线之间，

不能实现晶体的完全转化;B项,PA%=10.SO;i%=20.该点坐标位于两个温度

线之间，不能实现晶体的完全转化;C项,P2O5%二10、S0：%二30,该点坐标位于

65℃线上方，晶体全部以CaSOj・0.5乩。形式存在，不能实现晶体的完全转

化;D项,PA%=10>SO3%=10,该点坐标位于80℃线下方，晶体全部以

CaSO,•2乩0形式存在，能实现晶体的完全转化。

6.答案(DNaAlOz、Na2SiO3

2+

(2)CO203+SO^+4H^—2Co+SOf+2H20

防止盐酸被Co2。,氧化为CL,污染环境

(3)除去镁离子

(4)COS0I+2NHHC03—(NHJ2SO1+C0CO3I+H2O+CO2t取最后一次洗涤液少

许放入试管中，滴加足量稀盐酸后,再滴加BaCk溶液

⑸C03O1

解析(1)AU)3为两性氧化物，既可以与酸反应也可以与强碱反应,SiO?可以

与强碱反应,因此含钻废料经碱浸后,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸

钠，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，因此“浸出液”中溶质的主要

成分是NaAlOz、Na2Si03o

(2)CO2()3与S0『在酸性条件下发生氧化还原反应生成SOf、Co*和H20,离

+

子方程式为Co203+S0f+4H—2co2++SOf+2H2;盐酸具有还原性,还原产物

有氯气，污染环境,因此工、业生产