(通用版)2020高考化学二轮复习题型二无机综合——化工流程综合题的研究真题调研教案

无机综合——化工流程综合题的研究真题调研1．(2019·全国卷Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。

一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。

(2)“滤渣1”的主要成分有________________。

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是______________。

(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O H＋＋B(OH)－4，K a＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节到3.5，目的是________________。

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为_____________________，母液经加热后可返回________工序循环使用。

由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________。

答案(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN溶液(3)一元弱将硼元素转化为H3BO3，促进析出(4)2Mg2＋＋3CO2－3＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO－3(或2Mg2＋＋2CO2－3＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑)溶浸高温焙烧解析(1)硫酸铵溶液中存在平衡：NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2O NH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。

用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。

(2)二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。

检验Fe3＋的试剂可选用KSCN溶液。

(3)由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。

“过滤2”之前，调节pH≈3.5的目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。

(4)“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进的水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO 4＋2(NH 4)2CO 3＋H 2O===Mg(OH)2·MgCO 3↓＋2(NH 4)2SO 4＋CO 2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。

母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。

碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，Mg(OH)2·MgCO 3=====高温2MgO ＋H 2O ＋CO 2↑。

2．(2019·全国卷Ⅱ，26)立德粉ZnS·BaSO 4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。

回答下列问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。

A ．黄色B ．红色C ．紫色D ．绿色(2)以重晶石(BaSO 4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为________________________________________________________________________。

回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO 2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为________________________________________________。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的____________________(填化学式)。

③沉淀器中反应的离子方程式为_____________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)成品中S 2－的含量可以用“碘量法”测得。

称取m g 样品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L －1的I 2­KI 溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5min ，有单质硫析出。

以淀粉为指示剂，过量的I 2用0.1000mol·L －1Na 2S 2O 3溶液滴定，反应式为I 2＋2S 2O 2－3===2I －＋S 4O 2－6。

测定时消耗Na 2S 2O 3溶液体积V mL 。

终点颜色变化为________________，样品中S 2－的含量为_____________________________________________________(写出表达式)。

答案 (1)D (2)①BaSO 4＋4C===BaS ＋4CO↑ CO ＋H 2O===CO 2＋H 2 ②BaCO 3 ③S 2－＋Ba 2＋＋Zn 2＋＋SO 2－4===ZnS·BaSO 4↓ (3)浅蓝色至无色 (25.00－12V )×0.1000×32m ×1000×100% 解析 (1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。

(2)①由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS 溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO 4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS 和CO ；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO ，即CO 与H 2O 反应生成CO 2和H 2。

②所得“还原料”的主要成分是BaS ，BaS 在潮湿空气中长期放置能与空气中的H 2O 反应生成具有臭鸡蛋气味的H 2S 气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的BaCO 3。

③结合立德粉的成分可写出沉淀器中S 2－、Ba 2＋、Zn 2＋、SO 2－4反应生成ZnS·BaSO 4的离子方程式。

(3)达到滴定终点时I 2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的I 2消耗Na 2S 2O 3溶液的体积和关系式I 2～2S 2O 2－3，可得n (I 2)过量＝12×0.1000V ×10－3mol ，再根据关系式S 2－～I 2可知，n (S 2－)＝0.1000×25.00×10－3mol －12×0.1000V ×10－3mol ＝(25.00－V 2)×0.1000×10－3mol ，则样品中S 2－的含量为(25.00－V 2)×0.1000×32m ×1000×100%。

3．(2019·全国卷Ⅲ，26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe 、Al 、Mg 、Zn 、Ni 、Si 等元素)制备，工艺如图所示。

回答下列问题：相关金属离子[c 0(M n ＋)＝0.1 mol·L －1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：(1)“滤渣1”含有S 和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________________________________________________________________。

(2)“氧化”中添加适量的MnO 2的作用是______________________________________。

(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH 范围应调节为________～6之间。

(4)“除杂1”的目的是除去Zn 2＋和Ni 2＋，“滤渣3”的主要成分是________。

(5)“除杂2”的目的是生成MgF 2沉淀除去Mg 2＋。

若溶液酸度过高，Mg 2＋沉淀不完全，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(6)写出“沉锰”的离子方程式_______________________________________________ ________________________________________________________________________。

(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNi x Co y Mn z O 2，其中Ni 、Co 、Mn 的化合价分别为＋2、＋3、＋4。

当x ＝y ＝13时，z ＝________。

答案 (1)SiO 2(不溶性硅酸盐) MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O (2)将Fe 2＋氧化为Fe 3＋ (3)4.7 (4)NiS 和ZnS (5)F －与H ＋结合形成弱电解质HF ，MgF 2Mg 2＋＋2F －平衡向右移动 (6)Mn 2＋＋2HCO －3===MnCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O (7)13解析 (1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO 2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S 和SiO 2(或不溶性硅酸盐)。

结合“滤渣1”中含S ，可知“溶浸”时MnO 2与MnS 在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO 4和S ，根据化合价升降法可配平该反应。

(2)“溶浸”后溶液中含Fe 2＋，“氧化”中加入的适量MnO 2能将Fe 2＋氧化为Fe 3＋。

(3)“调pH”除去Fe 3＋和Al 3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH 在4.7～6之间。

(4)“除杂1”中加入Na 2S能将Zn 2＋和Ni 2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS 和ZnS 。

(5)“除杂2”中F －与Mg 2＋反应生成MgF 2沉淀，若溶液酸度过高，则F －与H ＋结合生成弱电解质HF ，导致MgF 2(s)Mg 2＋(aq)＋2F －(aq)平衡向右移动，Mg 2＋不能完全除去。