2023年高三化学高考备考一轮复习:工业流程题专题训练(含答案)
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2023届高考化学一轮强化练习题:工业流程题
1.(2022·四川省绵阳南山中学高三开学考试)海洋是一个巨大的资源宝库。
海水资源综合利用的部分途径如下图:
已知:
粗盐中的杂质有泥沙、2MgCl 、2CaCl ,流程中部分操作及试剂已省略。
(1)“操作I”中玻璃棒的作用是_______。
(2)滤渣中除泥沙外还有_______(填化学式)。
(3)反应①和①的化学反应方程式分别为_______;_______。
(4)海水中本身就有氯化镁,请分析反应①、①转化过程的目的_______。
(5)根据图中KNO 3、NaCl 的溶解度曲线,下列说法不正确的是_______(填字母)。
A .t①时,将45g KNO 3固体放入50g 水中充分溶解,所得
溶液的质量为95g
B .NaCl 溶液中含有少量KNO 3,可以采用蒸发结晶的方法提纯NaCl
C .40①时,将KNO 3的饱和溶液降温至20①,溶液的溶质质量分数减小(不考虑水分损失)
(6)同学们查阅NaCl 的溶解度曲线后,欲配制20①时100g 溶质质量分数为10%的NaCl 溶液。
已知配制溶液的步骤有:①溶解 ①计算 ①装瓶存放 ①称量。
上述步骤的正确顺序为_______(填序号)。
2.(2022·河北·高三阶段练习)以锌焙砂(主要成分为ZnO ,还含有23Fe O 、
24ZnFe O 和少量Pb 、Ag 、Cu 、Cd )为原料,制备黄铁矾和42ZnSO 7H O 的工艺流程如下:
已知:①24ZnFe O 的成分可看做23ZnO Fe O ⋅,只在高温高酸环境下溶解;
①25①下,浸出液中2Zn +和3Fe +开始沉淀和完全沉淀(5110mol L c --⋅)时的pH 如下表: 金属离子
pH
开始沉淀 完全沉淀
2Zn + 6.2
8.2 3Fe +
1.5 3.2 回答下列问题:
(1)基态锌原子的电子排布式为_______,欲提高“浸出”速率,可采用的方法是_______(任写一条)。
(2)pH 6.2=时,浸出液中()
2Zn c +=_______。
(3)“高温高酸浸出”步骤中加入的酸不能选用盐酸,原因是_______。
(4)“预中和”时,ZnO 发生反应的化学方程式为_______。
(5)黄铁矾的生成条件是溶液中必须有Na +、K +或4NH +等离子(A +),不同种类和数量的阳离
子除铁效果如图,则24A SO 试剂最好选用_______(填化学式),选用该试剂沉铁时,生成黄铁矾()3462AFe SO (OH)⎡⎤⎣⎦的离子方程式为_______。
(6)获得42ZnSO 7H O ⋅的“一系列操作”是_______、
_______、过滤、洗涤、干燥。
3.(2022·湖南·长郡中学高三阶段练习)草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备。
一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4的工艺流程如图:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
①部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表:
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是____。
(2)将氯气通入热的氢氧化钠溶液可以来制取NaClO3,请写出该反应的离子方程式____;实验需要制取10.65gNaClO3,需要的氯气由电解食盐水生成,若不考虑反应过程中的损失,则同时生成的氢气的体积为____(标准状况下)。
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。
滤液①中加入萃取剂的作用是____;使用萃取剂最适宜的pH是____(填选项序号)。
A.接近2.0B.接近
3.0C.接近5.0
(4)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。
已知某温度下,
K sp(MgF2)=7.35×10-11,K sp(CaF2)=1.05×10-10。
当加入过量NaF后,所得滤液
2+
2+
c(Mg)
c(Ca)
=____。
4.(2022·湖南·高三开学考试)硫酸锰(MnSO4•H2O)是一种粉色晶体,易溶于水,不溶于乙
醇,是重要的微量元素肥料之一,工业上由天然二氧化锰与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Si 等元素的氧化物)制备硫酸锰的工艺如图所示。
回答下列问题:
相关金属离子[c0(M n+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:
金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+
开始沉淀的pH8.1 6.3 1.5 3.48.9
沉淀完全的pH10.18.3 2.8 4.710.9
(1)“溶浸”前需将矿石研成粉末,其目的是_______。
“滤渣1”中含有S和_______;“溶浸”时两种含锰化合物与H2SO4反应的化学方程式为_______。
(2)“氧化”时添加适量的MnO2的作用是_______(用离子方程式表示),若省略“氧化”步骤,造成的后果是_______。
(3)加入MnF2的目的是_______。
(4)滤液经过_______(写操作A的名称),可得到粉红色MnSO4•H2O晶体。
(5)灼烧MnSO4•H2O固体并称量,固体质量随温度变化曲线如图所示。
850①时,发生反应的化学方程式为_______,q点时固体为_______(写出化学式)。
5.(2022·四川省绵阳南山中学高三开学考试)
铬是一种重要的金属材料,被广泛用于冶金、化工、耐火材料等行业。
某铬铁矿的主要成分为Cr2O3、Fe2O3、FeO,还有少量MgO、Al2O3和杂质SiO2等,利用其制备多种铬产品和其他金属产品的工艺流程如下:
已知:Al 2O 3+Na 2CO 3
高温2NaAlO 2+CO 2↑ SiO 2+Na 2CO 3高温Na 2SiO 3+CO 2↑
回答下列问题: (1)步骤①发生的主要反应为2FeO+Cr 2O 3+2Na 2CO 3+4NaNO 3高温
2Na 2CrO 4+Fe 2O 3+4NaNO 2+2A↑,反应时应选用何种材质的容器?_______(填字母)。
A .塑料 B .刚玉 C .铁 D .石英
(2)步骤①的操作是_______,“滤渣 2”是Al(OH)3和_______。
写出过量物质A 与“滤液1"中溶质生成Al(OH)3 的离子方程式:_______。
(3)“滤液2”中的Na 2CrO 4需要用H 2SO 4酸化,用离子方程式表示该反应:_______。
(4)制取高纯铬常用电解法和铝热法,铝热法的缺点是_______。
步骤①是在隔绝空气条件下,除生成Cr 2O 3 外,还生成了Na 2CO 3和CO ,若该反应中有3 molNa 2Cr 2O 7 参加反应,则转移的电子为_______mol 。
(5)“滤渣1”中铁元素含量较高,具有回收价值。
为回收金属,需要将含Fe 3+的有机相进行反萃取,当反萃取剂的浓度均为0.5 mol•L -1 时,反萃取效果最好的物质是_______(填化学式)。
6.(2022·四川·成都七中高三开学考试)以黄铜矿精
矿为原料,制取金属铜的工艺如下。
I.将黄铜矿精矿(主要成分为2CuFeS ,含有少量CaO 、MgO 、23Al O )粉碎;
II.采用如图所示装置进行电化学浸出实验。
将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。
在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂;
III.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入
有机萃取剂(RH)发生反应:()()()()222RH 2Cu R Cu 2H ++++有机相有机相水相水相分
离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使2Cu +得以再生;
IV.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
回答下列问题:
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸主要发生以下反应:222CuFeS 4H CuS Fe H S 2H ++++=++↑+,阳极区硫酸铁的主要作用是_______。
(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有红色固体析出,一段时间后红色固体溶解。
红色固体溶解相当于_______(选填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
(3)若在实验室进行步骤III ,加入有机萃取剂的目的是_______。
(4)步骤III 中2Cu +得以再生的原理是_______。
7.(2022·安徽·高三开学考试)高氯酸钾(4KClO )主要用于生产烟花爆竹以下是工业生产高氯酸钾的工艺流程图,请回答问题。
(1)冷却后
过滤,说明高氯酸钾的溶解度随温度降低而_______。
(2)母液进入电解槽中需经蒸发浓缩,实验室进行蒸发浓缩时需不停搅拌,其目的为_______。
(3)反应釜中发生复分解反应,该反应的化学方程式为_______。
(4)流程中可循环利用的物质(除水外)为_______。
8.(2022·湖北·公安县第三中学高三阶段练习)Mg(OH)2可用于制造防火材料。
工业上,以蛇纹石为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图:
已知:①蛇纹石
的主要成分为3MgO•2SiO2•2H2O,还有少量Fe2O3、FeO、CaO和Al2O3。
①几种金属氢氧化物沉淀的pH如表:
(1)酸A宜选择_____(填字母);加入酸A适当过量,但不宜过多,其原因是____。
a.硝酸
b.稀硫酸
c.盐酸
d.氢碘酸
(2)试剂B可选择NaClO。
用离子方程式表示加NaClO的目的____。
(3)试剂C可能是MgCO3或MgO,加入过量试剂C的目的是____。
滤液A中含有的阳离子主要是____(填离子符号)。
(4)向过滤II所得滤液中加入一定量氨水,镁离子的转化率与温度的关系如图所示。
写出镁离子沉淀的离子方程式____。
温度高于50①时,Mg2+的转化率降低,其主要原因是_____。
9.(2022·甘肃·民勤县第一中学高三开学考试)SnCl2
粗品中往往含有少量的SnCl4。
SnSO4是一种重要的可溶性硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:
回答下列问题:
(1)SnSO4中Sn的化合价为___________。
(2)加入锡粉搅拌时可能发生的化学反应为___________。
(3)操作I的名称是___________,在实验室进行操作II的步骤有___________、___________过滤、洗涤、干燥。
(4)滤液中溶质主要成分是___________。
证明其中所含金属阳离子的方法是___________。
10.(2022·河南·高三阶段练习)酸性蚀刻液的主要成分是H2O2/HCl,腐蚀铜后的废液中主要含有CuCl2、HCl。
一种以废铝屑为主要原料回收酸性蚀刻废液中的铜并生产AlCl3的工艺流程如下:
回答
下列问题:
(1)在实验室,“反应a”过程需远离火源,其原因是_______(用文字叙述)。
(2)“操作b”包括_______、过滤、洗涤,其中过滤需要用到的玻璃仪器有_______、烧杯。
(3)实验室可用食盐与浓硫酸在微热条件下反应制取HCl气体。
①HCl气体的发生装置应选择装置_______(填字母,下同),用水吸收多余的HCl气体时,应该选择装置_______,其原因是_______。
①写
出制备HCl反应的化学方程式:_______,该反应利用了浓H2SO4的性质是_______(填“脱水性”“氧化性”或“难挥发性”)
AlCl给出判断并说明理由:_______。
(4)“灼烧”时,若在无HCl的气氛中反应,最终是否生成3
11.(2022·陕西·武功县普集高级中学高三阶段练习)市政污泥含大量金属(Cu、Zn、Ni、Fe、Ag等),不经处理直接填埋会对环境造成严重的污染。
市政污泥的综合利用能够使其得到科
学、妥善的处置,并完全可以作为资源再次为我们所利用,同时可以带来一定的经济价值。
某科研团队利用市政污泥回收皓矾(42ZnSO 7H O ⋅)的工艺流程如下:
已知:除铁时若pH 过高,会产生具有较强吸附性的氢氧化铁胶状沉淀,回答下列问题:
(1)为提高“浸出”效率,可采取的措施有_______、_______(写两条)。
(2)根据流程图可知Cu 、Zn 、Ni 的金属性强弱顺序为_______。
(3)置换镍时,用锌粉直接置换速率极慢,目前采用“锑盐净化法”,即置换时在酸性含2+Ni 溶液中同时加入锌粉和23Sb O 得到金属Ni 和Sb 的混合物,该混合物可表示为NiSb ,形成NiSb 的离子方程式为_______。
(4)“浸出”的浸渣中含有2Ag S ,经一系列处理得()32Ag NH Cl ,用肼(24N H )还原()32Ag NH Cl 得到单质银,24N H 的氧化产物为2N ,则还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(5)浸出液中含有2+Fe ,“除铁”步骤中发生反应的离子方程式为_______。
调节pH 对不同金属沉出率的影响如下图所示,则沉铁时最合理的pH 约为_______。
12.(2022·河南·高
三阶段练习)铢(Re)是一种极其稀少的贵金属,在航空航天、石油催化等领域有着十分重要的作用。
一种以辉钼矿(主要含有2MoS 以及少量2ReS ,4CuReS 、FeS 、2SiO 等)为原料制备铼的工艺流程如下:
已知“氧化焙烧”后成分有:2SiO 、27Re O 、3MoO 、2CuO 、34Fe O ,其中27Re O 、3MoO 与氨水反应分别生成44NH ReO 、()442NH MoO 。
回答下列问题:
(1)写出“氧化焙烧”时,2ReS 反应的化学方程式:_______;2MoS 与反应后的氧化产物为_______(填化学式)。
(2)“浸出”后的滤渣为_______(填化学式),若改用NaOH 溶液浸出,则滤渣少一种成分,其原因是_______(用离子方程式表示)。
(3)“氧化焙烧”时,若加入熟石灰,产物以钙盐[4CaMoO 、()42Ca ReO 、4CaSO ]的形式生成,写出2MoS 在此焙烧过程中发生反应的化学方程式:_______,对比直接氧化焙烧,加入熟石灰焙烧法的优点是_______。
(4)“电沉积”分三步进行:
a.()()432ReO aq 2H e ReO s H O -+-++=+;
b.()()322ReO s 2H 2e ReO s H O +-++=+;
c._______。
13.(2022·河南·高三开学考试)磷酸亚铁锂(LiFePO 4)是重要的俚电池正极材料,一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图。
常
温下各种硫化物溶度积常数如表:
回答下列问题:
(1)操作1、操作2的实验操作名称为____。
(2)加入Na 2S 溶液的目的是____,聚丙烯的作用是____。
(3)向滤液2中加入NaOH 溶液需控制溶液的pH≤2.2,其原因为____;反应生成FePO 4•2H 2O 的离子方程式为____。
(4)已知:K sp (MgF 2)=9×10-9、K sp (CaF 2)=1.5×10-10。
若取1.0L 废液,测得Ca 2+浓度为0.02mol/L ,Mg 2+浓度为0.01mol/L ,则至少需加入____gNaF 才能使废液中Mg 2+沉淀完全(当离子浓度≤1×10-5mol·L -1,可认为沉淀完全)。
(5)锂离子电池在充电时,LiFePO 4作____(填“阳”或“阴”)极,脱出部分Li +,进而形成Li 1-x FePO 4。
14.(2022·广东·高三阶段练习)苯胺(
)是一种无色油状液体,加热至370①
会分解,微溶于水,易溶于有机溶剂,能被二氧化锰氧化成对苯醌(
)。
一
种用苯胺还原软锰矿(主要成分是2MnO ,含22323SiO Fe O Al O 、、等杂质)制备42MnSO H O ⋅的工艺流程如图。
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH 如下表所示:
回答下列问题:
(1)还原酸浸前将软锰矿粉碎的目的是_______,为达到该目的在加入苯胺和稀硫酸后常采取
(2)沉淀1的主要成分为_______(填化学式),写出还原酸浸时主要发生反应的化学方程式:_______。
(3)根据上表数据,
[][][]sp 2sp 3sp 3K Mn(OH)K Fe(OH)K Al(OH)、、由大到小的顺序为_______。
调pH 步骤中应控制的pH 范围是_______~_______,________。
(4)4MnSO 溶液结晶温度越低,4MnSO 所带结晶水就越多,在9①时,可结晶出42MnSO 7H O ⋅,
在26①时,可结晶出42MnSO 4H O ⋅,在100①左右时,可结晶出42MnSO H O ⋅,则从操作A 所得的溶液中获得42MnSO H O ⋅晶体需要进行的操作是_______、洗涤、干燥。
从制取的产品中,称取一定质量的42MnSO H O ⋅样品用2BaCl 标准溶液滴定(操作过程产生的误差很小,可忽略),计算所得样品的质量分数大于100%,可能的原因是_______。
15.(2022·江苏镇江·高三开学考试)采用沉淀-氧化法处理含铬(①)废水,并回收制备重铬酸钾()227K Cr O 的流程如下:
已知:①
222724Cr O H O 2CrO 2H -
-+++,溶液pH 5<时,主要以227Cr O -
存在;在pH 7>时,主要以
24CrO -存在。
①酸性条件下,227Cr O -
氧化性强于22H O 。
(1)Cr(III)在水溶液中的存在形态分布如图所示。
25①时,()31
sp 3Cr OH 6.410K -⎡⎤=⨯⎣⎦、
()36
sp 3Fe OH 1.110K -⎡⎤=⨯⎣
⎦,若除去废水中3Cr +,使其浓度小于716.410mol L --⨯⋅,“调pH”的
(2)“氧化”过程中发生反应的化学反应方程式为_______。
(3)请补充完整“氧化”后继续制取227K Cr O 晶体的实验方案:沉淀中加入理论量1.5倍的22H O ,并用KOH 溶液调pH 约为10,静置过夜,使之充分反应,_______,冰水洗涤及干燥。
(部分物质溶解度曲线如图所示:实验中须使用的试剂:KOH 溶液、10%22H O 溶液、稀硫酸)。
(4)为测定制得的227K Cr O 晶体的纯度,进行如
下实验:称取样品0.3000g 加水溶解,所得溶液加入250mL 容量瓶中定容。
移取25.00mL
于锥形瓶中,加入适量1
242mol L H SO -⋅至溶液呈强酸性,再用10.0250mol L -⋅标准
()()4422NH Fe SO 溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准()()4422NH Fe SO 溶液
24.00mL[已知:2233272Cr O Fe H Fe Cr H O -++
++++−−
→++(未配平)]。
计算样品中227K Cr O 的质量分数_______(写出计算过程)。
16.(2022·湖北·高三开学考试)实验室以含锌废液(主要成分为4ZnSO ,及少量的2Fe +、2Mn +)为原料制备碱式碳酸锌()32ZnCO 2Zn OH ⎡⎤⋅⎣⎦的实验流程如下:
回答下列问
题:
(1)已知228S O -
中含有1个过氧键(—O—O—),则其中硫元素的化合价为_______,“氧化除锰”操作中生成2MnO 和24SO -
的离子方程式为_______。
(2)验证加入“试剂X”之前的溶液中不含2Fe +的实验方案是_______。
(3)为提高碱式碳酸锌的产量,试剂X 可以选择_______;常温下,调节溶液的pH ,使溶液中铁元素完全沉淀,则理论上pH 的最小值为_______{当溶液中某离子浓度c 小于等于
511.010mol L --⨯⋅时,可认为该离子沉淀完全;常温下,()38
sp 3Fe OH 1.010K -⎡⎤=⨯⎣⎦
}。
(4)“沉锌”操作中发生反应的离子方程式为_______。
(5)()322ZnCO Zn OH ⋅可用于制备42ZnSO 7H O ⋅晶体,具体操作为将()322ZnCO Zn OH ⋅溶于足量稀硫酸,_______,洗涤、低温干燥,即可得到42ZnSO 7H O ⋅晶体。
17.(2022·新疆·博乐市高级中学(华中师大一附中博乐分校)三模)稀土元素铈的化合物具有良好的光学、电学性质,广泛应用于阴极射线管玻壳、各种平板显示和计算机芯片等领域。
以氟碳铈矿(主要成分为CeFCO 3,还有少量其它稀土元素)为原料提取铈元素的一种工艺流程如图所示。
已知:①铈常见化合价为+3、+4,四价铈有强氧化性; ①CeO 2既不溶于水,也不溶于稀硫酸。
回答下列问题:
(1)焙烧前将矿石粉碎成细颗粒的目的是_______。
已知“氧化焙烧”中铈元素转化为2CeO ,写出该步反应的化学方程式_______。
(2)“酸浸①”中发生反应的离子方程式为_______;该步骤通常控制温度为40~50℃℃之间的原因是_______。
(3)“萃取”原理为33Ce ()3HT()
CeT ()3H ()+
+++有机层有机层层水层水,“反萃取”得到硫酸
铈溶液的原理为_______。
(4)实验室中进行操作1的名称是_______。
(5)已知:298K 时,[]20
sp 3K Ce(OH)510
-=⨯。
向()3+
1
c Ce
0.02mol L
-=⋅的溶液中加入氢氧化
钠来调节溶液的pH ,若反应后溶液pH 10=,此时3Ce +_______(填“是”或“否”)沉淀完全。
(6)2CeO 是汽车尾气净化器中的关键催化剂,能在还原性气氛中供氧,在氧化性气氛中耗氧
在尾气净化过程中发生着22-m 22CeO 2CeO +mO ↑(0≤m≤0.5)的循环,则2CeO 在消除CO 的
反应中,物质的量之比()2n CeO :n(CO)=_______:m 。
18.(2022·河北秦皇岛·高三开学考试)磷酸亚铁锂(4LiFePO )是重要的锂电池正极材料,一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁(含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子)制备磷酸亚铁锂的生产流程如图。
常温下各种硫化物溶度积常数如下:
回答下列问题:
(1)为提高副产物硫酸亚铁浸取速率,除粉碎外,还可以采取的措施是_______。
(2)在滤液2中加入磷酸需控制()()434n FeSO 1
=3.5
n H PO ,其目的是①提供较强的酸性环境;
①_______,聚丙烯的作用是_______。
(3)向滤液2中加入NaOH 需控制溶液的pH≤2.2,其原因为_______;反应生成42FePO 2H O ⋅的离子方程式为_______。
(4)已知当溶液中()n+
-5
c Mn
10
mol/L ≤时视为沉淀完全,又知()22sp 4K FePO 1.3210-=⨯,
()()39sp 3K Fe OH 2.1610-=⨯,则要使滤液2中铁离子沉淀完全且不生成()3Fe OH 沉淀,应控制pH_______[已知lg1.670.22=,()3
0.60.216=]。
(5)4LiFePO 的晶胞结构示意图如(a)所示。
其中O 围绕Fe 和P 分别形成4个正八面体和4个正四面体,电池充电时,4LiFePO 脱出部分Li +,形成1-x 4Li FePO ,结构示意图如(b)所示,则x=_______,()()2+
3+
n Fe
:n Fe =_______。
19.(2022·云南师
大附中高三阶段练习)磷酸锌常用作氯化橡胶合成高分子材料的阻燃剂。
工业上利用烧渣灰(主要含ZnO,还含少量FeO、Al2O3、CuO及SiO2)为原料制取磷酸锌的工艺流程如图所示:
已知:①[Zn3(PO4)2]在水中几乎不溶,其在水中的溶解度随温度的升高而降低;
①“溶1”中几种金属离子开始沉淀与沉淀完全的pH如表所示:
金属离子Al3+Fe3+Cu2+Zn2+
开始沉淀的pH 3.0 2.2 5.4 6.5
完全沉淀的pH 5.0 3.6 6.78.5
(1)基态Zn原子的价电子排布式为______
(2)用硫酸浸烧渣灰,为提高酸浸时锌的浸出率,可以采取的措施是______(填一条)。
(3)加入H2O2的作用_______
(4)经过滤2得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3,则用NaOH溶液调节pH的范围是______。
(5)加入Na2HPO4溶液发生反应的离子方程式为_____。
(6)洗涤磷酸锌沉淀时应选用____(填“冷水”或“热水”),确认磷酸锌洗涤干净的操作是_____。
(7)通人H2S是为了除铜离子,25°C时,当通入H2S达到饱和时测得溶液的pH=1,
c(H2S)=0.1mol·L-1,此时溶液中c(Cu2+)=6.3×10-15mol·L-1,则CuS的溶度积Ksp=______(已知:25°C时,H2S的电离平衡常数K a1=1×10-7,K a2=1×10-15)。
20.(2022·辽宁·凌源市实验中学高三阶段练习)金属矿物资源以及海水资源的综合利用有着非常重要的意义。
(1)高炉炼铁的主要反应是:3CO+Fe 2O 3
高温
2Fe+3CO 2,生产中所需焦炭的量远远高于按照
方程式计算所需的量。
焦炭的作用为_______。
(2)从海带中提取碘的实验过程如图所示:
步骤①用到的仪器除酒精灯、三脚架外,还需要_______。
步骤①的操作名称为_______。
步骤①中发生反应的离子方程式为_______。
(3)冶炼得到的铁粉和海带中提取的碘可以用于生产KI ,其工艺流程如图所示:
①操作A 包括_______、_______、过滤。
①用冰水洗涤的目的为_______。
①反应I 生成了铁与碘的化合物X ,测得X 中铁元素与碘元素的质量比为21:127,则X 的化学式为____;反应II 中1molX 完全反应生成89.6L(标准状况下)CO 2,写出反应II 的化学方程式_____。
参考答案:
1.(1)引流
(2)2Mg(OH)、3CaCO
(3) 2222MgCl Ca(OH)CaCl Mg )=(OH ++↓ 22MgCl Mg Cl +↑通电或电解
(4)除去杂质,浓缩氯化镁 (5)A (6)①①①①
【分析】粗盐中的杂质有泥沙、2MgCl 、2CaCl ,加入过量氢氧化钠溶液,沉淀镁离子,加
入过量碳酸钠溶液,沉淀钙离子,过滤,向滤液中加入盐酸,反应过量的氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,再经一系列操作得到氯化钠晶体。
向木业中加入石灰乳反应生成氢氧化镁沉淀,再向沉淀中加入盐酸得到氯化镁溶液,再经过一系列过程得到氯化镁固体,再通电得到镁。
(1)
“操作I”主要是过滤,因此过滤中玻璃棒的作用是引流;故答案为:引流。
(2)
粗盐中的杂质有泥沙、2MgCl 、2CaCl ,加入过量氢氧化钠和碳酸钠溶液,氯化镁和氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠,则滤渣中除泥沙外还有2Mg(OH)、3CaCO ;故答案为:2Mg(OH)、3CaCO 。
(3)
反应①是氯化镁和氢氧化钙溶液反应生成氢氧化镁和氯化钙,其化学反应方程式为2222MgCl Ca(OH)CaCl Mg )=(OH ++↓,反应①是电解熔融氯化镁得到镁和氯气,其化学反
应方程式为2
2MgCl Mg Cl +↑通电或电解
;故答案为:
2222MgCl Ca(OH)CaCl Mg )=(OH ++↓;22MgCl Mg Cl +↑通电或电解。
(4)
海水中本身就有氯化镁,但由于海水中氯化镁浓度低且还含有其他杂质,因此反应①、①转化过程的目的除去杂质,浓缩氯化镁;故答案为:除去杂质,浓缩氯化镁。
(5)
A .t①时,根据KNO 3的溶解度可知100g 水中溶解80g KNO 3,因此将45g KNO 3固体放入50g 水中充分溶解,KNO 3只溶解了40g ,所得溶液的质量为90g ,故A 错误;
B .NaCl 溶液中含有少量KNO 3,可以采用趁热过滤,再蒸发结晶的方法提纯NaCl ,故B 正确;
C .40①时,将KNO 3的饱和溶液降温至20①,KNO 3的溶解度减小,溶液的溶质质量分数减小,故C 正确;故答案为A 。
(6)
同学们查阅NaCl 的溶解度曲线后,欲配制20①时100g 溶质质量分数为10%的NaCl 溶液,先计算100g 溶液中溶质质量和溶剂质量,再称固体药品质量和量取溶剂的体积,再将两者倒入进行溶解,最后装瓶存放,则上述步骤的正确顺序为①①①①;故答案为:①①①①。
2.(1) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 2 粉碎、搅拌、升温、适当增大酸的浓度等
(2)10-2mol/L
(3)24ZnFe O 具有强氧化性,“高温高酸浸出”步骤中加入的酸若为盐酸,会被氧化生成氯气引起污染
(4)2442=ZnO+H SO ZnSO +H O
(5) 24Na SO +3+2--43426Na +3Fe +2SO +6OH =NaFe (SO )(OH)↓
(6) 蒸发浓缩 冷却结晶
【分析】以锌焙砂(主要成分为ZnO ,还含有23Fe O 、24ZnFe O 和少量Pb 、Ag 、Cu 、Cd )为原料,调节pH=5.2~5.4进行浸出,浸出液加锌除铜镉,所得滤液一系列操作(蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥)得到42ZnSO 7H O ⋅;浸出渣加入硫酸在高温高酸浸出铅银渣,浸出液加入锌焙砂预中和除去中和渣,滤液加入硫酸钠沉铁,得到黄铁矾。
(1)
Zn 原子核外有30个电子,根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为
1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 2;酸浸时一般要将锌焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率,为达到这一目的,可以采用的方法是粉碎、搅拌、升温、适当增大酸的浓度等; (2)
pH 8.2=时,c(OH -)=10-5.8mol/L ,根据Ksp[Zn(OH)2]= ()2+2-c Zn c (OH )⋅=-5 5.8210(10)-⨯=10-16.6;
pH 6.2=时,c(OH -)=10-7.8mol/L ,根据Ksp[Zn(OH)2]= ()2+2-c Zn c (OH )⋅=()2+7.82
c Zn (10)-⨯=10-16.6,可知浸出液中()2Zn c +
=10-2mol/L ;
(3)
24ZnFe O 具有强氧化性,“高温高酸浸出”步骤中加入的酸若为盐酸,会被氧化生成氯气引起
污染; (4)
“预中和”时,ZnO 与高温高酸浸出液中的硫酸反应生成硫酸锌和水,发生反应的化学方程式为2442=ZnO+H SO ZnSO +H O ; (5)
黄铁矾的生成条件是溶液中必须有Na +、K +或4NH +
等离子(A +),不同种类和数量的阳离子除铁效果可知,选用24Na SO 时用时少,除铁效果也好,故试剂最好选用24Na SO ,选用该试
剂沉铁时,生成黄铁矾()3462AFe SO (OH)⎡⎤⎣⎦的离子方程式为
+3+2--43426Na +3Fe +2SO +6OH =NaFe (SO )(OH)↓;
(6)
由溶液中得到晶体,获得42ZnSO 7H O ⋅的“一系列操作”是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
3.(1)将Co 3+、Fe 3+还原 (2) 3Cl 2+6OH - Δ
ClO 3-
+Cl -+3H 2O 6.72L
(3) 除去Mn 2+ B (4)0.7
【分析】含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠,可得CoCl 2、AlCl 3、FeCl 2、MgCl 2、CaCl 2、MnCl 2,加入NaClO 3,可得到FeCl 3,然后加入Na 2CO 3调pH 至5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,过滤后所得滤液主要含有CoCl 2、MgCl 2、CaCl 2、MnCl 2,向溶液中加入NaF 溶液,除去钙镁离子,然后过滤得到的滤液II 中加入萃取剂,萃取后溶液加入草酸铵,最后得到草酸钴。
(1)
向水钴矿[主要成分为Co 2O 3,含少量Fe 2O 3、Al 2O 3、MnO 、MgO 、CaO 等]中加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H +、Co 2+、Fe 2+、Mn 2+、Ca 2+、Mg 2+、Al 3+等,根据元素化合价的变化可知,浸出过程中加入Na 2SO 3的目的是将Co 3+、Fe 3+还原。
(2)
氯气与热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水,反应的离子方程式为:
3Cl 2+6OH -Δ
ClO 3-
+Cl -+3H 2O ,10.65gNaClO 3的物质的量为
10.65g
106.5g/mol
=0.1mol ,需要氯气0.3mol ,电解
饱和食盐水的方程式为:2NaCl+2H 2O =电解
Cl 2↑+H 2↑+2NaOH ,生成0.3molCl 2的同时,生成0.3molH 2,标准状况下的体积为0.3mol ⨯22.4L/mol=6.72L 。
(3)
根据流程图可知,此时溶液中存在Mn 2+、Co 2+金属离子,加入萃取剂的目的是除去Mn 2+,由萃取剂对金属离子的萃取率与pH 的关系可知,调节溶液pH 在3.0~3.5之间,可使Mn 2+完全沉淀,并防止Co 2+转化为Co(OH)2沉淀,则滤液①中加入萃取剂的作用是除去溶液中的
Mn 2+,使用萃取剂适宜的pH 是B 。
(4) ()()
()()()()
()()
2+2+2-11sp 210
2+2+2-sp 2c Mg c Mg c F K MgF 7.35100.7K CaF 1.0510c Ca c Ca c F --⨯⨯=
=
==⨯⨯。
4.(1) 增大反应物的接触面积,加快反应速率并使其充分燃烧,提高原料利用率等 SiO 2 MnO 2+MnS+2H 2SO 4=2MnSO 4+S+2H 2O
(2) 2Fe 2++MnO 2+4H +=Mn 2++2Fe 3++2H 2O Fe 2+去除不完全,影响产品硫酸锰纯度 (3)除去溶液中的Mg 2+
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤、干燥) (5) MnSO 4
Δ
MnO 2+SO 2↑ Mn 3O 4
【分析】二氧化锰与硫化锰矿用硫酸溶浸后得到难溶的SiO 2在滤渣1,滤液中加入MnO 2将Fe 2+氧化为Fe 3+,加入氨水调pH ,将Al 3+、Fe 3+转化为Al(OH)3、Fe(OH)3,过滤除去后加入MnF 2,生成MgF 2沉淀,再次过滤后往滤液加入NH 4HCO 3沉锰,得到MnCO 3,用稀硫酸溶解MnCO 3,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到MnSO 4•H 2O 。
(1)
“溶浸”前需将矿石粉碎成细颗粒,其目的是增大固体和氧气的接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率;元素以2SiO 的形式存在,2SiO 不溶于硫酸,“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应为:224MnO MnS 2H SO ++═422MnSO S 2H O ++,滤渣1含有S 和2SiO ;故答案为:增大反应物的接触面积,加快反应速率并使其充分燃烧,提高原料利用率; 2SiO ;2244MnO MnS 2H SO 2MnSO S ++++═22H O ;
(2)
“氧化”中加入2MnO 的作用是将2Fe +氧化为3Fe +,用离子方程式表示为222Fe MnO +
++
2324H Mn 2Fe 2H O +++++═;若省略“氧化”步骤,造成的后果是2Fe +去除不完全,影响产品纯度; (3)
加入2MnF 的目的是生成2MnF 沉淀除去2Mg +
;
(4)。