2021届高三化学三轮复习 全国II卷—工艺流程综合题(A)

2021届高三化学三轮复习 全国II 卷—工艺流程综合题（A ）
1.我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。

一种以闪锌矿(ZnS,含有
2SiO 和少量FeS 、CdS 、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:
相关金属离子()1
o C M 0.1m mol L -⎡⎤=⋅⎣⎦
形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下:
（1）熔烧过程中主要反应的化学方程式为__________
（2）滤渣1的主要成分初SiO 2外还有__________;氧化除杂工序中ZnO 的作用是__________,若不通入氧气,其后果是__________
（3）溶液中的Cd 2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为__________
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为__________;沉积锌后的电解液可返回__________工序继续使用。

2.镍及其化合物用途广泛。

某矿渣的主要成分是24NiFe O （铁酸镍）、
2NiO FeO CaO SiO 、、、等，以下是从该矿渣中回收4NiSO 的工艺路线：
已知：()442NH SO 在350℃以上会分解生成3NH 和24H SO 。

24NiFe O 在焙烧过程中生成4NiSO 、()243Fe SO 。

锡（Sn ）位于第五周期第ⅣA 族。

（1）焙烧前将矿渣与()442NH SO 混合研磨，混合研磨的目的是________。

（2）“浸泡”过程中()243Fe SO 生成FeO(OH)的离子方程式为________，“浸渣”的成分除23Fe O 、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2SnCl 将3+Fe 还原为2+Fe ，所需2SnCl 的物质的量不少于3+Fe 物质的量的________倍；除去过量的2SnCl 后，再用酸性227K Cr O 标准溶液滴定溶液中的2+Fe ，还原产物为3+Cr ，滴定时反应的离子方程式为________。

（4）“浸出液”中()2+31Ca = 1.010mol L c ⨯⋅－－，当除钙率达到99%时，溶液中
(F =)c －________ mol·L －1。

[已知()11sp 2K CaF =4.010⨯－]
（5）本工艺中，萃取剂与溶液的体积比（0A V /V ）对溶液中2+2+Ni Fe 、的萃取率影响如下图所示，0A V /V 的最佳取值是________。

3.下图中反应①是制备4SiH 的一种方法，其副产物23MgCl 6NH ⋅是优质的镁资源。

回答下列问题：
（1）Si 在元素周期表中的位置是__________。

3NH 的电子式为______________。

（2）2A B 的化学式为__________，上图中可以循环使用的物质有______________________。

（3）在一定条件下，由4SiH 和4CH 反应生成2H 和一种固体耐磨材料：______________（填化学式），其中含有的化学键类型是___________________。

（4）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能的硼钢。

以硼酸()33H BO 和金属镁为原料在加热条件下制备单质硼，用化学方程式表示其制备过程：___________________________________。

4.氯、铁的某些化合物在工业生产和生活中有着重要的作用。

（1）.二氧化氯（ClO 2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂。

主要有两种制备方法： 方法一：
工业上常常用 KClO 3和草酸（H 2C 2O 4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO 2，还生成CO 2和KHSO 4等物质。

写出该反应的化学方程
式 ，生成5mol ClO 2转移电子 mol 。

方法二：
实验室用NH 4Cl 、盐酸、NaClO 2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备
ClO 2：
NCl 3溶液和NaClO 2溶液发生反应的离子方程
式 。

X 中大量存在的阴离子有_____ 。

（2）.铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁m 是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：
①检验固体铁的氧化物中铁的化合价，应使用的试剂是 （填标号）。

A. 稀硫酸
B. 稀硝酸
C. KSCN 溶液
D. 酸性高锰酸钾溶液
②在溶液Ⅰ中加入NaClO 3写出其氧化Fe 2+的离子方程式： 。

③Fe 2O 3与KNO 3和KOH 的混合物加热共融可制得高铁酸鉀。

完成并配平化学方程式：
□Fe 2O 3+□KNO 3+□KOH ——□ +□KNO 2+□ 。

5.镍镉电池是应用广泛的二次电池，其总反应为： 222Cd+2NiOOH+2H O
2Ni OH +Cd O ))H ((放电充电
制造密封式镍镉电池的部分工艺如下： I ．Ni(OH)2的制备
以硫酸镍(NiSO 4)为原料制备Ni(OH)2的主要过程如下图所示。

制备过程中，降低Ni(OH)2
沉淀速率，可以避免沉淀团聚，提升电池性能。

已知：()2232326Ni 6NH H O Ni NH 6H O +
+⎡⎤+⋅+⎣⎦
(l)操作a 是 。

(2)制备过程中，需先加氨水，再加过量NaOH ，请分析： ①先加氨水的目的是 。

②用化学平衡移动原理分析加入NaOH 需过量的原因是 。

(3)用无水乙醇代替水洗涤滤渣的优点是 （答出1条即可）。

II ．镍镉电池的组装
主要步骤：①将Ni(OH)2和Cd(OH)2固定，中间以隔膜隔开（如下图所示）；②将多组
上述结构串联；③向电池中注入KOH 溶液；④密封。

(4)下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是 （填字母序号）。

a ．密封镍镉电池可以避免KOH 变质
b ．镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极
c ．电池组装后，应先充电，再使用
III.过度充电的保护
电池充电时，若Cd(OH)2和Ni(OH)2耗尽后继续充电，会造成安全隐患，称为过度充电。

制造电池时，在镉电极加入过量的Cd(OH)2可对电池进行过度充电保护，该方法称为镉 氧循环法。

(5) Cd(OH)2耗尽后继续充电，镉电极上生成的物质为____。

(6)已知：①隔膜可以透过阴离子和分子：②O 2可以与Cd 发生反应生成Cd(OH)2。

请结合两个电极上的电极反应式说明用镉氧循环法实现过度充电保护的原理：
.______________________
6.工业上可以用天青石生产碳酸锶后的含锶废渣制备高纯六水氯化锶（SrCl 2·6H 2O)，含锶废渣主要成分为SrCO 3，且含钡、铁、钙等元素。

六水氯化锶是一种无色长针状晶体，易溶于水，微溶于无水乙醇和丙酮，下面为实验室模拟SrCl 2·6H 2O 的制作流程：
已知：①SrSO 4微溶于水；
②SrCl 2·6H 2O 在 61.5 ℃ 以上即会失去4个结晶水生成SrCl 2·2H 2O 。

（1）关于上述实验操作下列说法不正确的是 。

A ．步骤I 中操作X 为研磨粉碎，可以增大反应接触面积 B ．步骤III 为提高产率，可以用滤液淋洗布氏漏斗中的滤渣 C ．抽滤时，如果溶液有强酸性，可以用玻璃纤维代替滤纸
D ．减压过滤不宜过滤胶状沉淀，因为胶状沉淀会在滤纸上形成一层密实的沉淀
E ．步骤IV 中的温度控制在80℃左右，可以用水浴加热，也可以用油浴
操作Y
V
或砂浴加热
（2）下表为实验中硫酸加入量对溶液中Ba 2+和Sr 2+含量的影响，实验发现在步骤III 中
加入硫酸量过量20％较合适，请解释原因： 。

（3）①步骤IV 调节pH 时，为避免引入新的杂质，最适
宜加入的试剂为 ，如图为在80℃时，pH 对除杂的影响，通过加入试剂将pH 调至 。

②往滤渣D 中加入NaClO 溶液，发生反应的离子方程式为： 。

（4）在步骤V 中，若要从从滤液E 通过操作Y 得到大颗粒的高纯六水氯化锶晶体，操作
Y 包含下列步骤中的某几项，请选择合适的操作并排序。

（填相应步骤的字母）
滤液E →（ ）→（ ） →（ ）→抽滤 →（ ）→（ ） a .蒸发浓缩至有大量晶体析出 b .在过饱和溶液中加入晶种
c.61.5℃以上减压蒸发浓缩
d. 61.5℃以下减压蒸发浓缩
e.往溶液中加入无水乙醇
f.在30℃真空烘箱中干燥
g.在室温下缓慢冷却结晶 h.用氯化锶饱和溶液洗涤晶体 I.用冷水洗涤晶体
（5）为测定所制SrCl2·6H2O晶体的纯度，取1.12g实验制得的产物加水溶解，配成100ml
溶液，用移液管取出25ml于锥形瓶中，滴入几滴K2CrO4，已知Ag2CrO4为砖红色沉淀，用浓度为0.100mol/L 的硝酸银标准溶液滴定。

①判断滴定终点的现象为；
②实验时未采用棕色滴定管滴定，会使测得的晶体纯度 (填“偏高”、“偏低”
或“不变”）。

7.溴酸钾具有毒性，是一种常用的分析试剂和氧化剂，实验室中制备过程如下：
已知反应②是复分解反应，根据上述转化关系回答下列问题：
（1）反应①的化学方程式为．
（2）反应②的化学方程式为．
（3）现向含6mol KI的硫酸溶液中逐滴加入KBrO3溶液，整个过程中含碘物质的物质的量与所加KBrO3的物质的量的关系如图所示．请回答下列问题：
①已知b点时，KI反应完全，转移的电子数为．
②b→c过程中，仅有一种元素的化合价发生了变化．则反应时氧化剂与还原剂的物质的量之比为．
③d 点时，3KBrO n （）
为 ．
8.钒具有广泛用途。

黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及234SiO Fe O 、。

采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备43NH VO 。

该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示：
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是___________。

(2)“酸浸氧化”中，+VO 和2+VO 被氧化成2VO +，同时还有___________离子被氧化。

写出+VO 转化为2VO +反应的离子方程式___________。

(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为252V O xH O ⋅，随滤液②可除去金属离子
+2++K Mg Na 、、、___________，以及部分的___________。

(4)“沉淀转溶”中，252V O xH O ⋅转化为钒酸盐溶解。

滤渣③的主要成分是___________。

(5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是___________。

(6)“沉钒”中析出43
NH Cl，其原因是
NH VO晶体时，需要加入过量4
___________。

参考答案
1.答案：（1）2
2ZnS 3O +22ZnO 2SO +
（2）PbSO 4, 调节溶液的pH, 无法除去杂质Fe 2+ （3）Cd 2++Zn=Cd+Zn 2+ （4）Zn 2++2e -=Zn, 溶浸
解析：（1）由于闪锌矿的主要成分是ZnS,因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O 2
2ZnO+2SO 2。

（2）由于硫酸铅不溶于水,因此滤渣1的主要成分除SiO 2外还有PbSO 4;要测定铁离子,需要调节溶液的pH,又因为不能引入新杂质,所以需要利用氧化锌调节pH,即氧化除杂工序中ZnO 的作用是调节溶液的pH 。

根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH 较大,所以若不通入氧气,其后果是无法除去杂质Fe 2+
（3）溶液中的Cd 2+可用锌粉除去,反应的离子方程式为Zn+Cd 2+=Zn 2++Cd （4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极发生得到电子的还原反应,因此阴极是锌离子放电,则阴极的电极反应式为Zn 2++2e -=Zn;阳极是氢氧根放电,破坏水的电离平衡,产生氢离子,所以电解后还有硫酸产生,因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。

2.答案：（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 （2）3+2Fe +2H O
()+FeO OH +3H ↓；24SiO CaSO 、
（3）0.5；2-2++3+3+272Cr O +6Fe +14H 2Cr +6Fe +7H O
（4）32.010⨯－ （5）0.25
3.答案：（1）第3周期第ⅣA 族
（2）2Mg Si 34NH NH Cl 、 （3）SiC 共价键(或极性键) （4）33
2322H BO B O 3H O +△
、23B O 3Mg
2B 3MgO ++△
4.答案：（1）.2KClO 3+H 2C 2O 4+2H 2SO 4 =2ClO 2+2CO 2+2KHSO 4+2H 2O; 5
3NCl 3+6 2
ClO - +3H 2O =6ClO 2+3NH 3+3Cl -+3OH - ;Cl -和OH -
（2）.①ACD
②6Fe 2++ 3ClO -+6H +=6Fe 3++Cl -+3H 2O
③1、3、4、2K 2FeO 4、3、2H 2O 5.答案：(1) 过滤
（2）溶液中存在两个平衡：平衡①：()()2+-2Ni aq +2OH Ni(OH)s ,平衡②：
2+2+32362Ni +6NH H O
N [i NH (]O )+6H ⋅;-OH 过量,使平衡①正向移动,溶液中的2+Ni 的
浓度减小,促使平衡②逆向移动,从而提高2Ni(OH)的产率
（3）除去2Ni(OH)表面的水分(或乙醇易挥发,有利于真空干燥,降低2Ni(OH)的溶解度)； （4）ac
（5）2H (或氢气)
（6）过度充电时,因镉电极2Cd(OH)过量,阴极电极反应--22Cd OH +4e =2Cd+)4OH (,避免生成H 2;阳极电极反应--2224OH -4e =O +2H O,O ↑通过隔膜进入阴极室与Cd 发生反应2222Cd+O +2H O 2Cd(OH)=,将阳极生成的2O 消耗,同时生成2Cd(OH),可继续作为阴极反应物;-OH 透过隔膜进入阳极室补充消耗的-OH ，使反应循环发生。

6.答案：（1）BDE
（2）硫酸量过量20％可以使2+Ba 沉淀完全，但是过量太多会使2+Sr 沉淀 （3）①Sr(OH)2或SrO 12
②()--2-4232 Fe OH +3ClO +4OH =2FeO +3Cl +5H O -
（4）d b g h f
（5）①滴入最后一滴时，锥形瓶中出现砖红色沉淀，且半分钟内不变色 ②偏高
解析：（1）A 中步骤I 中操作X 为研磨粉碎，可以增大反应接触面积，A 正确；B 中步骤III 为得到滤液C ，抽滤除去的滤渣，若用滤液淋洗滤渣不能将滤渣中吸附的溶质洗涤下来的，B 错；C 正确；D 选项减压过滤不宜过滤胶状沉淀，因为胶状沉淀会透过滤纸，D 错误；E 中步骤IV 中油浴若外溢易失火，且不适合明火加热，水浴更安全，E 错误。

因此答案为BDE 。

（2）硫酸锶的溶度积远远大于硫酸钡的溶度积，但因为溶液中大部分是氯化锶，所以加入硫酸后会先生成硫酸锶，而硫酸锶微溶于水的特性使其进一步转化成硫酸钡的反应速度较慢，为缩短反应时间且使2+Ba 沉淀完全可适量多加硫酸，但是过量太多又会使2+Sr 沉淀。

因此答案为：硫酸量过量20％可以使2+Ba 沉淀完全，但是过量太多会使2+Sr 沉淀。

（3）①步骤IV 调节pH 时，为避免引入新的杂质，最适宜加入的试剂为Sr(OH)2或SrO ， 根据图像，将pH 调至12，可以使铁和钙沉淀较完全，而锶几乎未沉淀。

因此答案为Sr(OH)2或SrO;12。

②滤渣D 主要成分为
()()23Ca OH Fe OH 、，滤渣
D 中加入NaClO 溶液，发生反应的离子方程式为
()--2-4232 Fe OH +3ClO +4OH =2FeO +3Cl +5H O -
（4）在步骤V 中，若要从滤液E 通过操作Y 得到大颗粒的高纯六水氯化锶晶体，先在
61.5℃以下减压蒸发浓缩，在过饱和溶液中加入晶种，然后在室温下缓慢冷却结晶，再抽滤。

如果用往溶液中加入无水乙醇，醇析的方法析出晶体，需要缓慢加入才会析出大颗粒晶体，抽滤后用氯化锶饱和溶液洗涤晶
体更能减少产品的溶解，为防止晶体失去结晶水，在30℃真空烘箱中干燥。

因此答案为：d b g h f 。

（5）①此方法为沉淀滴定法，滴定开始为白色沉淀，由于Ag 2CrO 4为砖红色沉淀，因此
判断滴定终点的现象为：锥形瓶中沉淀颜色由白色变为砖红色，且半分钟不变色；②若硝酸银标准液未采用棕色滴定管滴定，硝酸银见光会分解，标准液用量偏多， 会使测得的晶体纯度偏高。

7.答案：（1）223226MgO+Br +5Cl =Mg BrO +5MgCl （）； （2）3223Mg BrO +2KCl=MgCl +2KBrO ↓（）； （3）①A 6N （或243.61210⨯）； ② 1：5； ③ 7.2mol ．
解析：（1）液氯、液溴和氧化镁反应生成Mg （BrO 3）2、MgCl 2，反应的方程式为223226MgO+Br +5Cl =Mg BrO +5MgCl （），故答案为：
223226MgO+Br +5Cl =Mg BrO +5MgCl （）；
（2）在滤液中加入氯化钾可得到KBrO 3，发生
3223Mg BrO +2KCl=MgCl +2KBrO ↓（），氯化镁结晶析出，故答案为：3223Mg BrO +2KCl=MgCl +2KBrO ↓（）；
（3）①由图象可知，在B 点时6mol KI 完全反应氧化产物为3mol I 2，KBrO 3为1mol ，反应中KI 被氧化，KBrO 3被还原，由得失电子守恒可
知，反应的方程式为+3
226I +BrO +6H =3I +Br +3H O -
﹣﹣，还原产物为Br ﹣，由I 元素的化合价变化可知，转移电子为24A 6 3.61210N =⨯， 故答案为：A 6N （或243.61210⨯）；
②b→c 过程中，仅有一种元素发生化合价变化，应是3
BrO Br -
﹣与之间的氧化
还原反应，反应的离子方程式为-+322BrO +5Br +6H =3Br +3H O ﹣，氧化剂与还原剂
的物质的量之比为1：5，故答案为：1：5；
③发生的反应依次有：+3226I +6H +BrO =Br +3I +3H O -﹣﹣，-+322BrO +5Br +6H =3Br +3H O ﹣，32322BrO +I =2IO +Br --，总反应为+33225I +6H +6BrO =5IO +3Br +3H O --﹣，
由方程式可知6molKI 完全反应，需要的物质的量为KBrO 3，
6mol×56
=7.2mol ，
故答案为：7.2mol ．
8.答案：（1）加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）
（2）2+Fe ； +++2+
222VO +MnO +2H =VO +Mn +H O
（3）2+Mn ；3+3+Fe Al 、 （4）()3Fe OH
（5）()223NaAlO +HCl+H O=NaCl+Al OH ↓或()()243Na Al OH +HCl= NaCl+Al OH +H O ↓⎡⎤⎣⎦ （6）利用同离子效应，促进43NH VO 尽可能析出完全
解析： （1）“酸浸氧化”中温度较低时，酸浸和氧化反应速率较慢。

为了加快酸浸和氧化反应速率，需要加热。

（2）从原料看，“酸漫氧化”中四氧化三铁溶于稀硫酸，发生反应
()342442423Fe O 4H SO FeSO Fe SO H O 4+=++，加入的二氧化锰除氧化VO +和2VO +
外，还氧化2+Fe 。

VO +转化为2VO +反应的离子方程式为
2222VO MnO 2H VO Mn
H O ++++++=++。

（3）根据表格中数据知，pH 在3.0~3.1时，铁离子接近沉淀完全，少量铁离子随滤液②除去，3+A1部分沉淀，大量铝离子随滤液②除去，
22+K Mg Na Mn +++、、、随滤液②除去。

（4）在pH>13的强碱性溶液中252V O H O x ⋅转化为钒酸盐而溶解，3Al(OH)转化为4NaAl(OH)而溶解，()3Fe OH 不溶，故滤渣③的主要成分是()3Fe OH 。

（5）pH=8.5时铝元素沉淀，故“调pH ”时生成氢氧化铝沉淀，反应的化学方程式为432NaAl(OH)HCl=Al(OH)NaCl H O +↓++。

（6）“沉钒”时要使43NH VO 尽可能析出完全，利用同离子效应，加入过量4NH Cl 可达到此目的。