2021届高考化学考前15天押题训练 工艺流程大题(二)

2021届高考化学考前15天押题训练【新高考版】 工
艺流程大题（二）
一、非选择题
1.2020年比亚迪汉EV 和特斯拉Model 3均搭载了磷酸亚铁锂(LiFePO 4)电池组。

某企业设计了磷酸亚铁锂电池正极生产和回收的工艺流程如下：
已知：①Ksp[Fe(OH)3]=10-39；②Li 2CO 3的溶解度：0°C 为1.54g ，100°C 为
0.72g 。

(1)H 3PO 4和Li 2CO 3反应的化学方程式为 。

(2)获得LiH 2PO 4晶体的分离操作是 。

(3)写出一条可以提高“碱浸”效率的措施 。

(4)向滤液1中加入过量CO 2可得到白色胶状物质，该反应的离子方式为 。

(5)“酸浸”时若用HNO 3代替H 2O 2，缺点是 ，若“沉铁"后溶液中c(Fe 3+)=10-6mol·L -1，则该过程应调节pH= ，“沉锂”时，所得Li 2CO 3应选择
(“冷水”或“热水")进行洗涤。

2.硼酸（33H BO ）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2252Mg B O H O 、2SiO 及少量23Fe O 、23Al O ）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 ℃“溶侵”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3Fe +离子，可选用的化学试剂是_________。

（3）根据33H BO 的解离反应：332H BO +H O
()-
+4H +B OH ，
-10a K =5.81?10，可判断33H BO 是_______酸；在“过滤2”前，将溶液pH 调
节至3.5，目的是_______________。

（4）在“沉镁”中生成()32Mg OH MgCO ⋅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_________。

3.工业上用含锰废料(主要成分2MnO ，含有少量2323Fe O Al O 、、CuO 、CaO 等)与烟气脱硫进行联合处理并制备4MnSO 的流程如下：
已知：25℃时，部分氢氧化物的溶度积常数()sp K 如表所示。

请回答：
(1)沉淀1的化学式为______________________。

(2)室温下，加双氧水氧化后所得的溶液中()2Mn 2mol /L c +=，某种离子的浓度小于5110mol /L -⨯时，可认为已完全沉淀，则生成沉淀2需调节pH 的范围是______________________。

“净化”时，加入()42NH S 的作用为_______________________。

(3)“酸化、还原”中，发生的所有氧化还原反应的离子方程式为__________________________。

(4)已知：滤液3中除4MnSO 外，还含有少量()442NH SO 。

()442NH SO 、4MnSO 的溶解度曲线如图所示。

据此判断，操作“Ⅰ”应为蒸发浓缩、_________________、洗涤、干燥。

(5)工业上可用电解酸性4MnSO 溶液的方法制备2MnO ，其阳极反应式为___________________。

(6)25.35 g 42MnSO H O ⋅样品隔绝空气条件下受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。

则1150℃时，反应的化学方程式为_____________________。

4.铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。

某科研小组从某旧铍铜元件（含25%BeO、71%CuS、少量FeS和
SiO）中回收铍和铜两种金属
2
的工艺流程如下：
已知：Ⅰ.铍、铝元素的化学性质相似，单质铍与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的22
Na BeO。

Ⅱ.常温下部分难溶物的溶度积常数如表：
反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式___________。

（2）①滤液C中含NaCl、2
BeCl，最合理的实验
BeCl和少量HCl，为提纯2
步骤顺序为__________（填字母）。

a.加入过量的氨水
b.通入过量的2
CO
c.加入过量的NaOH
C.加入适量的HCl e.洗涤 f.过滤
②从2BeCl 溶液中得到2BeCl 固体的操作是__________。

（3）①2MnO 能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质。

写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的化学方程式：__________。

②若用浓3HNO 溶解金属硫化物，缺点是__________（任写一条）。

（4）滤液D 中()()()213121Cu 2.2mol L Fe 0.008mol L Mn 0.01mol L c c c +-+-+-=⋅=⋅=⋅、、，逐滴加入稀氨水调节pH 可将其依次分离，首先沉淀的是_________（填离子符号），为使铜离子开始沉淀，常温下应调节溶液的pH 大于_________。

（5）电解2NaCl BeCl —混合熔盐可制备金属铍，如图是电解装置图。

①石墨电极上的电极反应式为_________。

②电解得到的Be 蒸气中约含1%的Na 蒸气，除去Be 中少量Na 的方法为___________。

已知部分物质的熔、沸点如表：
225Na S O
列问题:
(1)生产225Na S O ,通常是由3NaHSO 过饱和溶液经结晶脱水制得,写出该过程的化学方程式_________________________________。

(2)利用烟道气中的2SO 生产225Na S O 的工艺为:
①pH=4.1时,1中为__________溶液(写化学式)。

②工艺中加入23Na CO 固体,并再次充入2SO 的目的是________________________。

(3)制备225Na S O ,也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中2SO 碱吸收液中含有3NaHSO 和23Na SO 。

阳极的电极反应式为__________,电解后,__________室的3NaHSO 浓度增加,将该室溶液进行结晶脱水,可得到
225Na S O 。

(4)225Na S O 可用作食品的抗氧化剂。

在测定某葡萄酒中225Na S O 残留量时,取50.00mL 葡萄酒样品,用0.01000-1mol L ⋅的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL,滴定反应的离子方程式为__________,该样品中225Na S O 的残留量为__________-1g L ⋅ (以2SO 计)。

二、实验题
6.硫酸铁铵[NH 4Fe(SO 4)2•x H 2O]是一种重要铁盐。

为充分利用资源，变废
为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是
_________________。

（2）步骤②需要加热的目的是_________________，温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是_________________。

铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_________________（填标号）。

（3）步骤③中选用足量的
H O，理由是_________________。

分批加入
22
H O，同时为了_________________，溶液要保持pH小于0.5。

22
（4）步骤⑤的具体实验操作有______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时，失掉1.5个结晶水，失重5.6%。

硫酸铁铵晶体的化学式为______________。

参考答案
1.答案：（1）2334
2422Li CO +2H PO 2LiH PO +CO +H O ↑ （2） 过滤
（3）粉碎、搅拌、加热(合理即可) （4）
-2AlO ()223+CO +2H O=Al OH ↓+-3
HCO （5）会产生污染环境的氮氧化合物 ; 3 ; 热水 2.答案：（1）433
NH HCO NH + ()432NH CO
（2）2SiO 、23Fe O 、23Al O ；KSCN （3）一元弱；转化为33H BO ，促进析出 （4）2232232Mg CO H O +-++
()3322Mg OH MgCO HCO -⋅↓+（或
223222Mg CO H O +-++
()322Mg OH MgCO CO ⋅↓+↑）；溶浸；高温焙烧
解析： （1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：NH 3+NH 4HCO 3=(NH 4)2CO 3; （2）滤渣I 为不与硫酸铵溶液反应的Fe 2O 3、Al 2O 3、SiO 2;检验Fe 3+,可选用的化学试剂为KSCN ；
（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH 调节至3.5，目的是将()4B OH -
转化为H 3BO 3，并促进H 3BO 3析出；
（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg 2+反应生成Mg(OH)2∙MgCO 3，沉镁过程的离子反应为：2232232Mg CO H O
+-++()3322Mg OH MgCO HCO -⋅↓+；母
液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。

3.答案：(1)4CaSO
(2)5<pH<7；除去2Cu + (3)22224MnO SO Mn SO +-
++；2223242Fe O SO 2H 2Fe SO H O +
+-
++++
(4)趁热过滤 (5)222Mn 2H O 2e MnO 4H +-++-+
(6)2
3421150C
3MnO Mn O O +↑
解析：(1)CaO 与稀硫酸反应生成4CaSO ，而4CaSO 是微溶物，故沉淀1是
4CaSO 。

(2)调节pH 是为了除去3Fe +、32Al Cu ++、，3Al +沉淀完全时，
()5332110OH 1.010c ---⨯⨯=⨯，()
9OH 1.010mol /L c --=⨯，pH=5，3Fe(OH)的溶度积更
小，当3Al +沉淀完全时，3Fe +已经沉淀完全，2Cu +沉淀完全时，
()
5220110OH 2.010c ---⨯⨯=⨯，()7.5OH 10mol /L c --=，当()
2Mn 2mol /L c +=开始沉淀
时，()2142OH 2.010c --⨯=⨯，()7OH 10mol /L c --=，pH=7，故调节pH 的范围是5<pH<7；由以上分析可知，5<pH<7时，2Cu +可能还没有完全除去，“净化”时，加入()42NH S 的作用是除去溶液中的2Cu +，使其转化为CuS 沉淀。

(3)“酸化、还原”中，发生的所有氧化还原反应的离子方程式为
2222
4SO MnO Mn SO +-
++、2223242Fe O SO 2H 2Fe SO H O +
+-
++++。

(4)由()4442NH SO MnSO 、的溶解度曲线图可知，()442NH SO 的溶解度随着温度的升高而增大，4MnSO 的溶解度大于30℃时随着温度的升高而减小，故将滤液3蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥，得到4MnSO 固体。

(5)阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为222Mn 2e 2H O
MnO 4H +-+-++。

(6)25.35 g 42MnSO H O ⋅样品中()()24225.35g
Mn MnSO H O 0.15mol 169g /mol
n n +=⋅=
=，其中
()2H O 0.15mol n =，()2H O 0.15mol 18g /mol 2.7g m =⨯=，280℃时，所得固体质量为
22.65 g ，减少的质量为2.7 g ，则说明该段失去结晶水，此时的固体为
4MnSO ，继续受热分解生成锰的氧化物和硫的氧化物，850℃时，固体质
量由22.65 g 减少到13.05 g ，减少了9.6 g ，而0.15 mol 二氧化硫的质量为9.6 g ，则该固体为2MnO ，1150℃时的固体为2MnO 分解所得，锰元素的质量为0.15mol 55g /mol 8.25g ⨯=，则氧化物中11.45g 8.25g
(O)0.2mol 16g /mol
n -=
=，故
(Mn):(O)0.15:0.23:4n n ==，则该氧化物为34Mn O ，反应的化学方程式为
2
3421150C
3MnO Mn O O +↑。

4.答案：（1）2223Na BeO Na SiO 、；2222BeO 4H Be 2H O -+
+++
（2）①afed ；②要在HCl 气流中蒸发结晶 （3）①224442MnO CuS 2H SO MnSO S CuSO 2H O +++++；②会产生污染环境的气
体
（4）3Fe +；4 （5）①2Be 2e Be +-
+；②控制温度在
1156~3243K 之间、冷却
解析：（1）废旧铍铜元件（含25%BeO 、71%CuS 、少量FeS 和2SiO ），加入过量的NaOH 溶液，根据信息，BeO 属于两性氧化物，2SiO 属于酸性氧化物，都能与氢氧化钠溶液反应，反应方程式为
2222232BeO 2NaOH
Na BeO H O SiO 2NaOH
Na SiO H O ++++、，CuS 和
FeS 不与氢
氧化钠反应，因此滤液A 中主要成分是22Na BeO 、NaOH 、23Na SiO ；根据信
息Ⅰ，反应Ⅰ中22Na BeO 与过量盐酸反应，反应的离子方程式为
2222BeO 4H
Be 2H O -+
+++。

（2）①Be 、Al 元素化学性质相似，向滤液C 中先加入过量的氨水，生成沉淀，然后过滤洗涤，再加入适量的HCl ，生成2BeCl ，合理步骤是afed 。

②2BeCl 是强酸弱碱盐，2BeCl 在溶液中会发生水解，使溶液呈酸性，则从
2BeCl 溶液中得到2BeCl 固体应在
HCl 气流中蒸发结晶，抑制2BeCl 水解。

（3）反应中CuS 中2S -转化为S 单质，2MnO 中Mn 被还原为2Mn +，根据化合价升降法进行配平，化学反应方程式为
224
442MnO CuS 2H SO MnSO S CuSO 2H O +++++。

②用浓3HNO 溶解金属硫化物，
3HNO 会被还原生成氮的氧化物，污染环境。

（4）根据溶度积常数
[][][]203813sp 2sp 3sp 2Cu(OH) 2.210Fe(OH) 4.010Mn(OH) 2.110K K K ---=⨯=⨯=⨯、、，2Cu +开始沉
淀时()10OH 110mol /L c --=⨯，溶液的pH 为4；3Fe +开始沉淀时，
()
12OH 10mol /L c --=；2Mn +开始沉淀时()
5.5OH 10mol /L c --=，因此首先沉
淀的是3Fe +，即生成的沉淀为3Fe(OH)；为使铜离子开始沉淀，常温下应调节溶液的pH 大于4。

（5）①由图可知，铂电极上发生氧化反应生成氯气，为电解池的阳极，则石墨电极为阴极，铍离子在阴极得电子发生还原反应，电极反应式为
2Be 2e Be +-
+。

②由表格数据可知，铍的熔沸点高于钠，则可以控制温度
在1156~3243K 之间使Na 以蒸汽形式逸出，再冷却即可。

5.答案：(1)322522NaHSO =Na S O +H O (2)①3NaHSO
②得到3NaHSO 过饱和溶液 (3)-+222H O-4e =4H +O ;a ↑
(4)2-2--25224S O +2I +3H O =2SO +4I +6H ;0.128
解析：(1)3NaHSO 与225Na S O 中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:322522NaHSO =Na S O +H O 。

(2)①I 中所得溶液的pH=4.1，硫元素的存在形式应为-3HSO ，故I 中为
3NaHSO 溶液。

②过程II 是利用23Na CO 与3NaHSO 反应转化为23Na SO ，过程III 利用2SO 与
23Na SO 反应生成3NaHSO :23223Na SO +SO +H O =2NaHSO ,制得高浓度的3NaHSO ，更
有利于225Na S O 的制备。

(3)根据装置图可知左侧为阳极，溶质为24H SO ，实际放电的水电离出的
-OH ，电极反应式为-+222H O-4e =O +4H ↑。

电解过程中，阳离子(+H )向右侧移
动，则a 室中2-+-33
SO +H =HSO ，3NaHSO 浓度增大。

(4)225Na S O 可用作食品的抗氧化剂,则225Na S O 具有强还原性,与2I 反应时,225Na S O 中+4价硫被单质2I 氧化为+6价,碘被还原为-I ,先根据得失电子守
恒写出:2-2--25
24S O +2I 2SO +4I →,再根据电荷守恒和质量守恒在左边补充2H O 、右边补充+H 并配平:2-2--+25
224S O +2I +3H O=2SO +4I +6H 。

根据上述离子方程式,()()1322-525
I 0.01000mol L 10.00mL 10L
S O 510mol 2
2
n n ---⋅⨯⨯=
==⨯,
根据硫元素守恒,52-225
4SO 22510mol 1.01()(S O 0)mol n n --==⨯⨯=⨯,以2SO 计算得到225Na S O 的残留量为
41
11.010mol 64g mol 0.128g L 0.05000L
---⨯⨯⋅=⋅。

6.答案：（1）碱煮水洗； （2）加快反应；热水浴；C ；
（3）将Fe 2+全部氧化为Fe 3+；不引入杂质；防止Fe 3+水解； （4）加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）
（5）NH4Fe（SO4）2•12H2O。

解析：本题涉及的考点有铁及其化合物、氧化还原反应和工艺流程等：考查了学生将实际问题分解，通过运用相关知识分析和解决化学问题的能力，体现了科学态度与社会责任的学科核心素养，以及关注社会发展的价值观念。

（1）用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后，再用水洗涤铁屑表面附着物。

（2）加热可以加快化学反应速率，进而加快铁屑的溶解。

为便于控制温度在80~95 ℃，可采取水浴加热方式。

铁屑中硫化物与稀H2SO4反应生成酸性气体H2S，可用碱液吸收，并用倒扣漏斗，既能充分吸收又能防止倒吸。

（3）步骤③利用H2O2的强氧化性将Fe2+全部氧化为Fe3+。

为防止Fe3+水解，需控制溶液的pH小于
0.5。

（4）从溶液中得到产品硫酸铁铵晶体，先加热浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥即可。

（5）设硫酸铁铵晶体的物质的量为1 mol，加热到150 ℃，失去1.5 mol （即27 g）水，质量减轻5.6%，则硫酸铁铵晶体的相对分子质量为
27/5.6%≈482，NH4Fe（SO4）2的相对分子质量为266，则剩余部分为水，(482-266)/18=12，故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe（SO4）2•12H2O。